Kể từ khi Lemaitre và Hubble, lần đầu tiên đề xuất nó vào những năm 1920, các nhà khoa học và nhà thiên văn học đã nhận thức được rằng Vũ trụ đang mở rộng. Và từ những quan sát này, các lý thuyết vũ trụ học như Lý thuyết Vụ nổ lớn và Mũi tên Thời gian đã xuất hiện. Trong khi trước đây giải quyết nguồn gốc và sự tiến hóa của Vũ trụ của chúng ta, thì cái sau lập luận rằng dòng chảy thời gian theo một hướng và được liên kết với sự mở rộng của không gian.
Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã cố gắng xác định lý do tại sao điều này là. Tại sao thời gian trôi về phía trước, nhưng không ngược? Theo nghiên cứu mới được thực hiện bởi một nhóm nghiên cứu từ Viện Vật lý và Đại học Nhà nước Yerevan ở Armenia, ảnh hưởng của năng lượng tối có thể là lý do cho dòng chảy thời gian, có thể khiến thời gian một chiều trở thành một đặc điểm vĩnh viễn của vũ trụ của chúng ta.
Ngày nay, các lý thuyết như Mũi tên Thời gian và sự mở rộng của vũ trụ được coi là những sự thật cơ bản về Vũ trụ. Giữa việc đo thời gian với đồng hồ nguyên tử, quan sát sự dịch chuyển màu đỏ của các thiên hà và tạo ra các bản đồ 3D chi tiết cho thấy sự tiến hóa của Vũ trụ của chúng ta trong hàng tỷ năm, người ta có thể thấy thời gian và sự giãn nở của không gian được nối ở hông.
Câu hỏi tại sao đây là trường hợp mặc dù là một trong những tiếp tục làm các nhà vật lý thất vọng. Một số lực cơ bản, như trọng lực, không bị chi phối bởi thời gian. Trên thực tế, người ta có thể lập luận mà không gặp khó khăn gì khi Định luật chuyển động và cơ học lượng tử của Newton cùng hoạt động tiến hay lùi. Nhưng khi nói đến những thứ ở quy mô lớn như hành vi của các hành tinh, ngôi sao và toàn bộ các thiên hà, mọi thứ dường như đi xuống Định luật Nhiệt động lực học thứ hai.
Luật này, quy định rằng sự hỗn loạn (hay còn gọi là entropy) của một hệ cô lập luôn tăng theo thời gian, hướng di chuyển của thời gian là rất quan trọng và không thể thương lượng, đã được chấp nhận làm cơ sở cho Mũi tên Thời gian. Trước đây, một số người đã mạo hiểm rằng nếu Vũ trụ bắt đầu co lại, thời gian sẽ bắt đầu chảy ngược. Tuy nhiên, kể từ những năm 1990 và quan sát rằng Vũ trụ đang mở rộng với tốc độ gia tăng, các nhà khoa học đã nghi ngờ về điều này.
Trên thực tế, nếu Vũ trụ đang được thúc đẩy với tốc độ mở rộng lớn hơn - lời giải thích chủ yếu là rằng Dark Dark Energy là thứ đang thúc đẩy nó - thì dòng thời gian sẽ không bao giờ ngừng theo một chiều. Đưa logic này tiến thêm một bước, hai nhà nghiên cứu người Armenia - Armen E. Allahverdyan thuộc Trung tâm vũ trụ học và vật lý thiên văn tại Viện Vật lý học và Vahagn G. Gurzadyan thuộc Đại học bang Yerevan - cho rằng năng lượng tối là lý do Tại sao thời gian luôn tiến về phía trước.
Trong bài báo của họ, có tiêu đề Mũi tên thời gian bị ảnh hưởng bởi Dark Energy, họ cho rằng năng lượng tối tăng tốc sự giãn nở của vũ trụ hỗ trợ cho bản chất bất đối xứng của thời gian. Thường được gọi là hằng số vũ trụ học của người Hồi giáo - đề cập đến lý thuyết ban đầu của Einstein về một lực giữ trọng lực để đạt được vũ trụ tĩnh - năng lượng tối hiện được xem là hằng số Hồi giáo tích cực, đẩy Vũ trụ về phía trước, thay vì giữ nó lại .
Để kiểm tra lý thuyết của họ, Allahverdyan và Gurzadyan đã sử dụng một kịch bản quy mô lớn liên quan đến trọng lực và khối lượng - một hành tinh có khối lượng tăng dần quay quanh một ngôi sao. Những gì họ tìm thấy là nếu năng lượng tối có giá trị 0 (đó là những gì các nhà vật lý nghĩ trước những năm 1990), hoặc nếu trọng lực chịu trách nhiệm kéo không gian lại với nhau, hành tinh sẽ quay quanh ngôi sao mà không có bất kỳ dấu hiệu nào cho thấy nó có chuyển động không tiến hoặc lùi trong thời gian.
Nhưng giả sử rằng giá trị của năng lượng tối là dương (như tất cả các bằng chứng mà chúng ta đã thấy gợi ý) thì cuối cùng hành tinh sẽ bị ném ra khỏi ngôi sao. Chạy kịch bản này về phía trước, hành tinh bị trục xuất vì khối lượng ngày càng tăng của nó; trong khi đó khi nó chạy ngược trở lại, hành tinh đóng lại trên ngôi sao và bị nó bắt giữ bởi trọng lực của nó.
Nói cách khác, sự hiện diện của năng lượng tối trong kịch bản này là sự khác biệt giữa việc có một mũi tên của thời gian và không có. Không có năng lượng tối, không có thời gian, và do đó không có cách nào để phân biệt sự khác biệt giữa quá khứ, hiện tại và tương lai, hoặc liệu mọi thứ đang chạy theo hướng tiến hay lùi.
Nhưng tất nhiên, Allahverdyan và Gurzadyan cũng chắc chắn lưu ý trong nghiên cứu của họ rằng đây là một bài kiểm tra giới hạn và không trả lời tất cả các câu hỏi hóc búa. Chúng tôi cũng lưu ý rằng cơ chế không thể (và không nên) giải thích tất cả các lần xuất hiện của mũi tên nhiệt động lực học, họ nói. Tuy nhiên, lưu ý rằng ngay cả khi năng lượng tối (hằng số vũ trụ) không chiếm ưu thế về mật độ trung bình (vũ trụ sơ khai hay quy mô phòng thí nghiệm ngày nay), nó vẫn tồn tại.
Hạn chế hay không, nghiên cứu này là đại diện cho một số bước mới thú vị mà các nhà vật lý thiên văn đã thực hiện muộn. Điều này liên quan đến việc không chỉ đặt câu hỏi về nguồn gốc của năng lượng tối và lực giãn nở mà nó tạo ra, mà còn đặt câu hỏi về hàm ý của nó trong vật lý cơ bản. Khi làm như vậy, các nhà nghiên cứu cuối cùng có thể trả lời câu hỏi lâu đời về lý do tại sao thời gian tồn tại và liệu nó có thể bị thao túng hay không (tức là du hành thời gian!)
