Mười năm trước khi hiểu rằng thời gian bị khối lượng làm chậm lại, Einstein đã nhận ra rằng thời gian cũng bị tốc độ làm chậm lại. Hệ quả của phát kiến này có sự hủy hoại ghê gớm đối với cảm nhận trực giác cơ bản của chúng ta về thời gian.

Bản thân hiện tượng khá đơn giản: Thay vì đưa hai người bạn ở Chương 1 lên núi và ở lại đồng bằng, một cách tương ứng, ta hãy đề nghị một trong hai người đứng yên, và người kia thì đi quanh. Thời gian trôi chậm hơn đối với người chuyển động.

Như trước đây, hai người bạn trải nghiệm các khoảng thời gian khác nhau: người chuyển động già đi ít hơn, đồng hồ của anh ta chỉ lượng thời gian trôi qua ít hơn; anh ta có ít thời giờ hơn để suy nghĩ; hạt giống anh ta trồng cần thời gian lâu hơn để nảy mầm, và vân vân. Đối với tất cả các vật chuyển động, thời gian trôi chậm hơn.

Để có thể ghi nhận được hiệu ứng này, ta phải chuyển động rất nhanh. Hiệu ứng này được đo lần đầu tiên ở những đồng hồ chính xác đặt trên các máy bay vào những năm 1970. Đồng hồ trên máy bay chỉ thời gian lùi lại so với thời gian chỉ bởi đồng hồ trên mặt đất. Ngày nay, sự chậm lại của thời gian do tốc độ có thể quan sát được trong rất nhiều thí nghiệm vật lý.

Trong trường hợp này, Einstein cũng lại hiểu được rằng thời gian trôi chậm lại trước khi hiện tượng đó được đo đạc trong thực tế - khi ông mới chỉ hai mươi lăm tuổi và đang nghiên cứu điện động lực học.

Hóa ra ta cũng không cần một lập luận phức tạp gì cho lắm. Điện và từ học được mô tả bởi các phương trình Maxwell. Các phương trình này chứa biến số thời gian t như thông thường, nhưng với một tính chất đặc biệt: nếu bạn chuyển động với một vận tốc nhất định, thì các phương trình Maxwell không còn đúng đối với bạn nữa (nghĩa là chúng không mô tả cái mà bạn đo được), trừ khi ta phải gọi một biến số khác là “thời gian”: t'. Các nhà toán học đã biết đến sự kỳ quặc này của các phương trình Maxwell, nhưng chẳng ai hiểu điều đó có ý nghĩa gì. Einstein đã nắm bắt được ý nghĩa của nó: t là thời gian trôi đi khi tôi đứng yên, cái nhịp độ của vật khi tĩnh tại, như tôi hiện giờ; t’ là thời gian “của bạn”: cái nhịp độ của những vật đang chuyển động với bạn. Do đó t là thời gian mà đồng hồ của tôi đo được khi nó đứng yên, và t' là thời gian đồng hồ của bạn đo được khi nó chuyển động. Không ai trước đó có thể tưởng tượng được rằng thời gian có thể trôi khác nhau đối với một đồng hồ đứng yên và đối với một đồng hồ chuyển động. Einstein đã đọc được điều này trong các phương trình của điện động lực học.

Một vật chuyển động do đó trải nghiệm lượng thời gian ngắn hơn so với vật đứng yên: đồng hồ chỉ ít giây hơn, cây cối lớn lên chậm hơn, và những chàng trai trẻ cũng mơ mộng ít hơn. Đối với một vật chuyển động, thời gian giãn nở.[1] Chẳng những ta không có một thời gian chung cho những nơi khác nhau - ta cũng không có một thời gian chung đối với một nơi nhất định. Thời lượng chỉ có thể đo bởi một đồng hồ trong chuyển động nhất định của nó, trên một quỹ đạo không thời gian nhất định.

“Thời gian thực” không chỉ phụ thuộc vào bạn ở đâu, cận kề với khối lượng vật chất nào; nó còn phụ thuộc vào tốc độ mà bạn di chuyển.

Bản thân đó là một điều kỳ quặc, nhưng hệ quả của nó mới thật sự là lạ lùng. Hãy ngồi cho vững, ta sắp sửa cất cánh.

❀ ❀ ❀

[1] “Chuyển động” đối với cái gì? Làm thế nào ta xác định được đâu là vật chuyển động, nếu chuyển động luôn chỉ là tương đối với nhau. Đây là câu hỏi đã làm nhiều người bối rối. Và đây là câu trả lời (vốn ít được biết đến): chuyển động tương đối với điểm duy nhất trong hệ quy chiếu mà nơi hai đồng hồ tách rời cũng là nơi chúng gặp lại nhau. Chỉ duy nhất một đường thẳng trong không thời gian nối hai sự kiện này dọc theo trục thời gian mà theo đó thời gian là cực đại: đồng hồ chuyển động tương đối với đường thẳng không thời gian này chạy chậm lại. Nếu hai chiếc đồng hồ bị tách rời mà không gặp lại nhau, ta chẳng thể hỏi rằng cái nào chậm hơn cái nào nhanh hơn. Nếu chúng gặp lại nhau, ta có thể so sánh chúng với nhau và tốc độ của đồng hồ trở thành một khái niệm rõ ràng.