Động Lực Học Thông Tin Tái Định Nghĩa Mũi Tên Thời Gian và Sự Nảy Sinh của Không-Thời Gian

Quan niệm cơ bản về dòng chảy thời gian không ngừng từ quá khứ đến tương lai đang bị thách thức bởi vật lý hiện đại, đặc biệt trong nỗ lực hợp nhất thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử. Sự khác biệt cơ bản nằm ở cách hai khuôn khổ này xử lý thời gian: thuyết tương đối rộng tích hợp thời gian vào không-thời gian đàn hồi, trong khi cơ học lượng tử sử dụng nó như một đồng hồ nền bên ngoài. Sự không tương thích này đã gây khó khăn cho các nhà vật lý, nhất là khi các phương trình vật lý cơ bản thường biểu thị tính đối xứng thời gian, cho phép chúng hoạt động dù thời gian xuôi hay ngược.

Một hướng tiếp cận mới, tạo đà vào năm 2026, nhìn nhận thông tin như một đại lượng vật lý, gợi ý rằng động lực học thông tin đang thay thế mối liên hệ truyền thống giữa entropy và mũi tên thời gian. Trong khi lời giải thích tiêu chuẩn trước đây dựa vào Định luật thứ hai của Nhiệt động lực học—rằng mức độ hỗn loạn (entropy) luôn tăng trong một hệ kín—hướng tiếp cận mới này tập trung vào bản chất thông tin. Các nghiên cứu gần đây đã liên kết hấp dẫn với nhiệt động lực học, đề xuất rằng lực hấp dẫn có thể nảy sinh từ các quá trình thống kê liên quan đến thông tin, khác biệt so với quan niệm cổ điển của Isaac Newton coi thời gian là một mũi tên thẳng tuyệt đối.

Trong quan điểm cấp tiến này, không-thời gian có thể nảy sinh từ thông tin, được cấu tạo từ các phần tử rời rạc vật lý ghi lại các tương tác lượng tử từ quá khứ. Những tiến bộ xác nhận rằng hình học không-thời gian bị uốn cong dựa trên sự phân bố của thông tin lượng tử, cụ thể là sự vướng víu, chứ không chỉ khối lượng và năng lượng. Thứ tự thời gian do đó nảy sinh trực tiếp từ sự in dấu thông tin không thể đảo ngược này, hàm ý thời gian chính là hồ sơ tích lũy của những gì đã xảy ra. Khung thông tin này cũng có khả năng giải thích lực hấp dẫn gia tăng được gán cho vật chất tối, cho rằng các dấu ấn thông tin tích lũy làm tăng lực hấp dẫn cục bộ.

Khung lý thuyết thông tin đưa ra các dự đoán có thể kiểm chứng, chẳng hạn như thông tin được in dấu vào không-thời gian gần các lỗ đen, ảnh hưởng đến bức xạ Hawking. Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm sử dụng máy tính lượng tử cung cấp môi trường được kiểm soát để mô hình hóa cách giới hạn lưu trữ thông tin tạo ra một mũi tên thời gian hiệu dụng. Quan điểm mới mẻ này, trong đó thời gian là một tính chất đột sinh từ tập hợp các hạt thông qua các động lực tự ghi chép liên tục của vũ trụ, có thể hỗ trợ các nhà vật lý xây dựng một lý thuyết thống nhất giữa hấp dẫn và lượng tử.