CÂU CHUYỆN KHOA HỌC 79 /a

LẠM BÀN:
-1.Bản chất tận cùng của vật chất và lực? Bản chất vật chất là không gian. Không gian là Tồn Tại. Lực là sự thể hiện của Tồn Tại và sự cố gắng (nỗ lực) thể hiện trạng thái vốn có của tồn tại (tương đối).
2.Nguồn gốc của chuyển động? Đặc tính cơ bản của Tồn Tại là thường biến. Biểu hiện cuối cùng về tính thường biến của vật chất là chuyển động. Chuyển động là vật chất thay đổi trạng thái, vị trí trong không gian.
3.Nguồn gốc sự sống? Biểu hiện về tính đầy đủ của thực tại khách quan là Tồn Tại hình như phân ra làm hai thể tương phản nhau: thụ động - chủ động trong cố gắng tồn tại. Quá trình chuyển hóa từ thụ động sang chủ động trong cố gắng tồn tại là nguồn gốc sinh ra sự sống. Sống là cố gắng sống còn.
4.Tại sao tự nhiên sắp xếp dường như có mục đích? Vì không thể có Hư Vô.
5.Nguồn gốc của những khả năng cảm thụ đơn giản? Một tồn tại không thể tồn tại được nếu xung quanh không biết nó tồn tại. Sự biết đó có được nhờ thông qua tác dụng tương hỗ (tác dụng lực).
6.Nguồn gốc của tư duy thông minh và ngôn ngữ? Trong thiên nhiên hữu hạn, sinh vật phải đấu tranh sinh tồn bằng tiến hóa - thích nghi để sống còn. Tiến hóa - thích nghi là nguồn gốc của tư duy thông minh và ngôn ngữ.
7.Bản chất của tự do ý chí (freewill)? Lựa chọn và được lựa chọn thực hiện phương cách bản thân mình cho là tối ưu để sống còn.
-Câu hỏi hắc búa nhất và cũng là cuối cùng của nhận thức loài người (có thể vĩnh viễn bó tay!): không gian là gì?
-HỌC THUYẾT DARWIN về cơ bản là chân lý chắc chắn, có thể phản biện nhưng không thể bác bỏ được'
-Vũ trụ chuyển hóa và vận động sao cho Tồn Tại được bảo toàn. Đó là tất định!
-Thực tại khách quan là xác định! Chỉ có con người là bất định!
-Toán học, khi thoát ra khỏi phạm vi thực dụng của nó, sẽ trở thành huyễn hoặc và bất toàn. Phải chăng huyễn hoặc và bất toàn lại là bản chất của Vũ Trụ trong miền trừu tượng!?
-Rồi đây, như một tất yếu, nhận thức thế giới thực tại của loài người sẽ đứng dưới bầu trời của duy nhất một học thuyết thống nhất vĩ đại - "HỌC THUYẾT VỀ MỌI THỨ".
 

-----------------------------------------------------------
(ĐC sưu tầm trên NET)

NHỮNG TƯ TƯỞNG ĐỊNH HÌNH KHOA HỌC HIỆN ĐẠI / Ideas that Shaped the Modern Science

• 14 phản hồi

Abstract: The thought of certainty had dominated in science for a very long time before 20th century – Laplace’s Determinism declared that the universe is a Newtonian Clock. That’s why science fell into serious crisis when scientists in 20th century discovered that the world is actually more uncertain and random than originally thought of. This reality forces us to rethink about science: scientific method, based on logicism and positivism, is insufficient to answer all questions about the world. Science in modern time must be the integration of all knowledge in the human culture, in which the INTUITION always plays the role of the torch lighting the way. Tóm tắt: Trong một thời gian rất dài trước thế kỷ 20, tư tưởng xác định thống trị trong khoa học. Tất định luận Laplace tuyên bố vũ trụ là một chiếc Đồng hồ Newton. Chính vì thế mà khoa học đã rơi vào khủng hoảng trầm trọng khi các nhà khoa học trong thế kỷ 20 khám phá ra rằng thế giới hóa ra bất định và ngẫu nhiên hơn ta tưởng. Thực tế này buộc chúng ta phải suy nghĩ lại về khoa học: phương pháp khoa học dựa trên logic và thực chứng không còn đủ để trả lời mọi câu hỏi về thế giới. Khoa học trong thời buổi hiện đại ngày nay phải là sự tích hợp mọi tri thức trong nền văn hóa của nhân loại, trong đó TRỰC GIÁC luôn luôn đóng vai trò ngọn đuốc soi đường.

[1] –  SỰ THỐNG TRỊ CỦA TƯ TƯỞNG XÁC ĐỊNH

Năm 1880, Emil du Bois-Reymond, một nhà sinh lý học thần kinh người Đức, làm chấn động thế giới khi ông đọc một diễn văn trước Viện Hàn lâm Khoa học Berlin, nêu lên “Bảy Thách đố” (Seven Riddles) đối với khoa học:
1.Bản chất tận cùng của vật chất và lực?
2.Nguồn gốc của chuyển động?
3.Nguồn gốc sự sống?
4.Tại sao tự nhiên sắp xếp dường như có mục đích?
5.Nguồn gốc của những khả năng cảm thụ đơn giản?
6.Nguồn gốc của tư duy thông minh và ngôn ngữ?
7.Bản chất của tự do ý chí (freewill)?
Trong đó, các thách đố 1, 2, 5 được ông mô tả là “ignoramus et ignorabimus” (Chúng ta không biết và sẽ không biết)! Ông tuyên bố cả khoa học lẫn triết học sẽ không bao giờ trả lời được ba thách đố đó.
Ngay lập tức, David Hilbert, một trong những nhà toán học lớn nhất đương thời, giận dữ đáp trả: “Chúng ta phải biết; Chúng ta sẽ biết!” (Wir müssen wissen; Wir werden wissen!).
Tuyên bố của Hilbert đã đi vào lịch sử như tuyên ngôn của TƯ TƯỞNG XÁC ĐỊNH trong khoa học – tư tưởng muốn thâu tóm vũ trụ vào trong lòng bàn tay. Mặc dù Hilbert còn sống đến năm 1943 mới mất, có ảnh hưởng rất lớn đến định hướng toán học thế kỷ 20 (cả ảnh hưởng tích cực lẫn tiêu cực), nhưng ông vẫn là một hình mẫu của tư tưởng khoa học thế kỷ 19 – thế kỷ cuối cùng của những học thuyết lớn muốn mô tả thế giới trong một cái khung hoàn toàn xác định. Điển hình là những học thuyết sau đây:

■ HỌC THUYẾT DARWIN (Darwinism)

Đó là một học thuyết muốn giải thích nguồn gốc và sự tiến hóa của toàn bộ thế giới sinh vật. Mặc dù đến nay học thuyết này vẫn được rất nhiều nhà sinh học tin tưởng, đã có nhiều bằng chứng cho thấy thực ra nó chỉ là một hệ tư tưởng (ideology), thay vì một khoa học thực sự. Thật vậy, nếu khoa học thuyết phục chúng ta chủ yếu bởi phương pháp thực chứng thì Học thuyết Darwin cho tới nay hầu như là phi thực chứng (non-positivist) – hầu như không có một bằng chứng hóa thạch nào làm bằng chứng đáng tin cậy cho bức tranh tiến hóa do nó vẽ ra.

Rất nhiều sách báo Tây Phương đã vạch trần những yếu điểm và sai lầm của Học thuyết Darwin. Một trong số đó là bài báo “Darwin was wrong” trên New Scientist. Tại Trung Hoa Dân Quốc đầu thế kỷ 20, trong cuốn Hậu Hắc Học, tác giả Lý Tôn Ngô đã kịch liệt phê phán tư tưởng lệch lạc của Darwin khi cho rằng đấu tranh sinh tồn là động lực chủ yếu thúc đẩy tiến hóa. Nếu các học giả Châu Âu cũng sớm tư duy như Lý Tôn Ngô thì liệu Chủ nghĩa Quốc xã Đức có thể nhân danh chủng tộc thượng đẳng để tiến hành những cuộc chiến tranh diệt chủng người Do Thái không? Thiết nghĩ, bản chất phản nhân văn của Học thuyết Darwin đã quá rõ, nhưng trớ trêu thay, nó vẫn khoác một bộ áo lộng lẫy của khoa học cho đến tận ngày nay! Trong cuốn “The Language of God” (Ngôn ngữ của Chúa), Francis Collins, một trong hai tác giả chính của Bản đồ Gene Người (Human Genome), kết luận DNA chính là ngôn ngữ của Chúa – chương trình di truyền là tác phẩm do Chúa viết ra. Nhưng đáng tiếc là Collins lại muốn dung hòa Học thuyết Darwin với Đức tin tôn giáo. Không may cho ông, trong một cuộc thuyết trình, khi ông nhắc tới Học thuyết Darwin với ý bào chữa cho học thuyết này thì thính giả của ông (những nhà khoa học đáng kính) đứng dậy bỏ ra ngoài phòng họp. Theo báo chí Tây Phương, ở Mỹ có tới 50% trường phổ thông loại bỏ Học thuyết Darwin ra khỏi chương trình Sinh học. Nhưng điều trớ trêu là một nửa thế giới vẫn tin vào học thuyết này. Tại sao một học thuyết sai lầm như thế mà vẫn được nhiều người tin theo? Vì nó là một lý thuyết “ngụy-khoa-học” (pseudoscientific) khéo léo đến nỗi đánh lừa được rất nhiều người uyên bác. Nó vẽ ra một thế giới sinh học tiến hóa theo một chiều xác định, rất “đẹp đẽ”, rất “hoành tráng”, rất “lý tưởng”, đánh trúng vào khát vọng thâu tóm thế giới của con người. Thế giới do nó vẽ ra là một thế giới tuân theo một trật tự xác định, và nếu con người nắm bắt được trật tự ấy thì con người sẽ làm chủ được sinh giới. Đó chính là sức hấp dẫn ma quái của học thuyết này.

■ TẤT ĐỊNH LUẬN LAPLACE (Laplace’s Determinism)

Nước Pháp vốn là một cường quốc khoa học sản sinh ra rất nhiều nhà khoa học vĩ đại, trong đó có một nhà khoa học được gọi là “Newton của nước Pháp”. Đó là Pierre Simon Laplace. Ông là tác giả của cuốn sách đồ sộ: “Méchanique Céleste” (Cơ học thiên thể), trong đó ông áp dụng Cơ học Newton để giải các bài toán chuyển động của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời. Lời giải của ông thành công tới mức cho phép dự đoán chính xác vị trí của một thiên thể trên bầu trời tại một thời điểm cho trước, thậm chí tiên đoán sự xuất hiện của một thiên thể nào đó chưa từng được biết. Đó là lý do đưa ông tới Tất Định Luận: nếu biết vị trí và động lượng của mọi vật thể trong vũ trụ tại một thời điểm cho trước thì sẽ biết vị trí và động lượng của chúng tại một thời điểm bất kỳ trong quá khứ hoặc tương lai. Nói một cách ngắn gọn, nếu biết vũ trụ hôm nay thì sẽ biết vũ trụ hôm qua hoặc ngày mai. Vũ trụ đơn giản chỉ là một Chiếc đồng hồ Newton. Dựa trên cơ chế xác định của chiếc đồng hồ đó, con người có thể đoán biết được tương lai và quá khứ, con người có thể làm chủ được thiên nhiên, làm chủ vận mệnh của mình. Công cụ để Laplace chứng minh Tất Định Luận của ông là Toán học – một khoa học cho tới lúc bấy giờ vẫn được coi là một hệ thống logic tuyệt đối xác định và vững chắc, không có gì để nghi ngờ. Thật vậy, 6 : 2 = 3. Phép chia cho số 0 bị cấm: 6 : 0 = không xác định; 0 : 0 = bất định (kết quả tùy ý). Toán học không có chỗ cho cái bất định!
Nhưng… bước vào thế kỷ 20, lâu đài tráng lệ của Toán học bỗng lộ ra những vết nứt – những nghịch lý (paradoxes) xuất hiện từ trong nền tảng. Lâu đài ấy có nguy cơ sụp đổ, nếu không được cứu chữa. Lập tức, dưới ngọn cờ của David Hilbert, một chương trình nghiên cứu toán học kiểu mới đã ra đời nhằm cứu vãn Toán học khỏi sụp đổ, đó là Siêu-Toán-học (Meta-Mathematics).

■ SIÊU-TOÁN-HỌC (Meta-Mathematics)

Đó là một lý thuyết toán học phán xét chính Toán học – phán xét tính đúng/sai (right/wrong), tính tương-thích/mâu-thuẫn (consistent/inconsistent), tính đầy-đủ/không-đầy-đủ (complete/incomplete) của Toán học, nhằm kiến tạo một hệ thống toán học hoàn hảo, đầy đủ và tuyệt đối chính xác, tuyệt đối phi mâu thuẫn.

Cụ thể, Siêu-Toán-học có tham vọng xây dựng nên một hệ tiên đề độc lập, đầy đủ, phi mâu thuẫn, cho phép chứng minh hoặc phủ nhận bất kỳ một mệnh đề toán học nào – phán quyết dứt khoát tính trắng/đen của mọi sự kiện toán học.
Nhiều sách báo viết rằng Siêu-Toán-học có tham vọng “làm vệ sinh” cho Toán học, thanh tẩy mọi nghịch lý ra khỏi toán học!
Để làm cuộc “tổng vệ sinh” đó, trường phái Hilbert cho rằng Toán học phải áp dụng một thứ ngôn ngữ logic tuyệt đối hình thức, một ngôn ngữ ký hiệu tuyệt đối xa rời hiện thực, bởi vì ngôn ngữ thông thường vốn thiếu chính xác, thiếu chặt chẽ, và đó là mầm mống dẫn tới nghịch lý. Ngôn ngữ hình thức càng xa rời thực tiễn bao nhiêu, toán học càng chính xác bấy nhiêu. Tư tưởng hình thức thực ra không phải là điều mới lạ. Bệnh sính hình thức, chuộng hình thức, tôn thờ những giá trị không thực chất,… vốn là một trong những căn bệnh tinh thần của con người. Nhưng phải đợi đến đầu thế kỷ 20, dưới ngọn cờ của Hilbert, tư tưởng ấy mới thực sự biến thành một lý tưởng, một chủ nghĩa. Đó là lúc Chủ nghĩa Hình thức (Formalism) chính thức ra đời!
Chủ nghĩa ấy nhanh chóng tìm thấy thứ ngôn ngữ hình thức mong muốn: đó là Logic + Lý thuyết Tập hợp của Georg Cantor. Chính tại đây, thế giới toán học đã bước vào khủng hoảng chia rẽ trầm trọng: Đa số theo đuôi Hilbert, một thiểu số nhìn xa trông rộng chống đối quyết liệt. Henri Poincaré, một trong những nhà toán học vĩ đại nhất của mọi thời đại, người từng mệnh danh là “con quỷ toán học” và được coi là nhà đại quảng bác cuối cùng (universalist), coi tư tưởng của Cantor là “bệnh tật nghiêm trọng” làm nhiễm độc nguyên lý của toán học (“grave disease” infecting the discipline of mathematics). Leopold Kronecker, một nhà toán học lớn người Đức, mô tả Cantor như một “gã lang băm khoa học” (a “scientific charlatan”, một kẻ bất tài hay lòe bịp), một “kẻ phản trắc” (a renegade), và một “kẻ đồi bại của tuổi trẻ” (a corrupter of youth). Ludwig Wittgenstein, một nhà triết học nổi tiếng về logic toán học và ngôn ngữ, kêu trời lên rằng toán học đã bị đè nặng bởi những cách diễn đạt độc hại (pernicious idioms) của lý thuyết tập hợp, một lý thuyết “hoàn toàn vô nghĩa” (utter nonsense), “nực cười” (laughable) và “sai lầm” (wrong)!
Nhưng cái bệnh tật nghiêm trọng ấy, cái lòe bịp ấy, cái hoàn toàn vô nghĩa, nực cười và sai lầm ấy lại được đa số ủng hộ (!). Tại sao vậy?
Vì con người vốn vô minh, như Phật giáo thường xuyên nhắc nhở. Riêng giới trí thức khoa bảng lại mắc phải cái “vô minh trí thức” – cái vô minh mà tôi ngộ ra từ câu nói bất hủ của Albert Einstein sau đây: “Only two things are infinite: the universe and human stupidity, and I am not sure about the former” (Chỉ có hai thứ vô hạn: vũ trụ và sự vô minh của con người, và tôi không biết chắc về vũ trụ”.
Sự vô minh ấy lớn đến nỗi gần đây vẫn có những nhà khoa bảng tuyên bố “xa rời thực tiễn là điểm mạnh của toán học”, mặc dù Chủ nghĩa Hình thức về mặt lý thuyết đã chính thức bị khai tử từ năm 1931, khi Kurt Godel công bố Định lý Bất toàn (Theorem of Incompleteness), khẳng định toán học là bất toàn – muốn tránh mâu thuẫn thì không thể đầy đủ, muốn đầy đủ thì không tránh khỏi mâu thuẫn.

Ngày nay không còn ai nghiên cứu Siêu-Toán-Học nữa. Rốt cuộc Siêu-Toán-Học chỉ là Chiếc Chén Thánh Toán học (The Holy Grail of Mathematics) không bao giờ có trong tay. Nói cách khác, Chủ nghĩa Hình thức chỉ là một giấc mơ không tưởng (an utopian dream). Điều tai hại nhất là ở chỗ nó đã dẫn tới nhận thức sai lạc về bản chất của Toán học (đồng nhất toán học với logic hình thức). Nếu Hilbert tuyên bố “Chúng ta phải biết; Chúng ta sẽ biết” thì Định lý Godel đã bác bỏ tuyên bố đó khi khẳng định rằng trong Toán học tồn tại những mệnh đề bất khả quyết định (undecidable) – những mệnh đề không thể chứng minh cũng không thể phủ định.
Godel nhắc nhở: “the meaning of the world is the separation between wish and fact” (ý nghĩa của thế giới là sự phân biệt ước muốn với hiện thực). Siêu-Toán-Học không hiểu điều Godel nói. Lạ thay, trong vật lý cũng có chuyện tương tự. Đó là Lý thuyết về mọi thứ (Theory of Everything).

■ LÝ THUYẾT VỀ MỌI THỨ (TOE / Theory of Everything)

Lý thuyết về mọi thứ là một lý thuyết vật lý muốn thâu tóm mọi tương tác vật lý về cùng một bản chất duy nhất, gọi là “siêu lực” (super-force), và nếu làm được điều đó thì có nghĩa là biết được bản chất tận cùng của mọi hiện tượng vật lý. Đó là tham vọng “biết được ý Chúa” của Albert Einstein, và cũng là tham vọng của vật lý nói chung.

Sau Thuyết Tương Đối Tổng Quát, Einstein đã dành trọn phần còn lại của cuộc đời để xây dựng Lý Thuyết Trường Thống Nhất (TUF, Theory of Unified Field ) với mục tiêu nói trên. Ông không thành công, nhưng hậu thế tiếp tục phát triển lý thuyết này dưới tên gọi Lý thuyết về Mọi thứ. Trong bài “A Unified Physics by 2050” trên Scientific American Tháng 12/1999, Steven Weinberg, một trong những nhà vật lý hàng đầu hiện nay, đã vẽ ra lịch sử thống nhất vật lý dưới dạng sơ đồ sau đây, từ đó chỉ ra rằng mục tiêu tất yếu và cuối cùng của vật lý là Lý thuyết về Mọi thứ. Qua lịch sử này ta thấy không phải đợi đến thế kỷ 20 mới có tư tưởng thống nhất vật lý. Từ nhiều thế kỷ trước, nhu cầu tự thân của vật lý dẫn tới sự hợp nhất các lý thuyết vật lý khác nhau thành một lý thuyết lớn hơn, giải thích được thế giới trong một phạm vi rộng hơn. Tuy nhiên phải đợi đến Einstein thì tư tưởng thống nhất mới trở thành một đường lối chủ đạo dẫn dắt vật lý cho đến tận ngày nay.

Nhìn vào sơ đồ trên ta thấy: lý thuyết điện + từ + ánh sáng đã hợp nhất để trở thành lý thuyết trường điện từ (Lý thuyết Maxwell). Lý thuyết điện từ + Lý thuyết tương tác yếu hợp nhất thành Lý thuyết điện yếu (thành tựu vang dội năm 1979 của S.Weinberg, S.Glashow, A.Salam, đoạt Giải Nobel vật lý 1979). Lý thuyết tương tác mạnh + Lý thuyết điện yếu hợp nhất thành Mô hình Tiêu Chuẩn. Trong vật lý vĩ mô, Lý thuyết hấp dẫn + Hình học Không-Thời gian hợp nhất thành Thuyết Tương đối Tổng quát. Nay vật lý đang đi trên chặng đường “cuối cùng”: Kết hợp Thuyết Tương đối Tổng quát với Mô hình Tiêu chuẩn để có Lý thuyết về Mọi thứ!
Những chặng đường đã qua chứng tỏ tư tưởng thống nhất vật lý là hoàn toàn đúng đắn. Vậy tham vọng về Lý thuyết về Mọi thứ cũng là đúng đắn – vào một ngày đẹp trời nào đó lý thuyết này ắt sẽ đạt được! Steven Weinber đặt câu hỏi có phần lạc quan: đó là năm 2050 chăng?
Nhưng thời thế đã thay đổi. Dưới ánh sáng của Định lý Bất toàn, các nhà vật lý bắt đầu có những suy nghĩ thay đổi. Điển hình là Stephen Hawking, người đang ngồi trên chiếc ghế của Isaac Newton ngày xưa. Dưới con mắt của Hawking, khó có thể đạt được một lý thuyết cuối cùng cho phép giải thích được mọi hiện tượng. Xin độc giả tìm đọc 2 bài báo nổi bật của ông về vấn đề này, đã được dịch ra tiếng Viêt:
“The Elusive Theory of Everything”, Scientific American, bản tiếng Việt: “Lý thuyết về mọi thứ, một lý thuyết khó đạt được”, Phạm Việt Hưng dịch, Khoa Học & Tổ Quốc Tháng 03/2012.
“Godel and the End of Physics”, Hawking’s website, bản dịch tiếng Việt: “Godel và sự kết thúc của vật lý”, Phạm Việt Hưng dịch, Khoa học & Tổ Quốc Tháng 04/2012.

Bài báo của Hawking chỉ ra rằng, theo Định lý Godel, một lý thuyết toán học đầy đủ sẽ không tránh khỏi mâu thuẫn, muốn tránh mâu thuẫn thì không thể đầy đủ. Các nhà khoa học sợ mâu thuẫn – thà không đầy đủ còn hơn mâu thuẫn. “Các lý thuyết vật lý hiện có vừa không nhất quán vừa không đầy đủ”, Hawking kết luận. Theo ông, khó có thể có một lý thuyết mô tả mọi đặc trưng của vũ trụ, mỗi lý thuyết chỉ mô tả được một khía cạnh nào đó. Vì thế, thay vì có một Lý thuyết về Mọi thứ, vật lý cần có nhiều lý thuyết chồng chất lên nhau, giống như không thể có một bản đồ duy nhất mô tả được mọi đặc trưng của trái đất, phải có nhiều bản đồ chồng chất lên nhau cùng mô tả trái đất, mỗi bản đồ chỉ mô tả được một khía cạnh nào đó mà thôi.

Năm 2012, vật lý đã khám phá ra Hạt Higgs, hạt thứ 17 và là hạt cuối cùng trong sơ đồ của Mô hình Tiêu chuẩn. Nhiều người vội mừng sắp đến ngày tìm ra Lý thuyết về Mọi thứ, nhưng GS Phạm Xuân Yêm ở Pháp đặt câu hỏi: Hạt Higgs là hạt truyền khối lượng cho các hạt khác, nhưng “ai” truyền khối lượng cho chính nó? Câu hỏi của GS Yêm vô tình nhắc nhở chúng ta nhớ đến một châm ngôn bất hủ của Immanuel Kant: “Mỗi câu trả lời lại làm dấy lên một câu hỏi mới”.
Hiện nay vật lý đang truy lùng vật chất tối và năng lượng tối. Có nghĩa là có thể tồn tại những dạng tương tác mới chưa hề biết, thay vì chỉ có 4 tương tác mà Lý thuyết về Mọi thứ đang tìm cách hợp nhất. Điều đó có nghĩa là Lý thuyết về Mọi thứ, cho dù đạt được mục tiêu của nó, sẽ không phải là lý thuyết về mọi thứ nữa (vì vẫn còn những tương tác mới chưa hề biết), và do đó tên gọi của nó không phản ánh đúng sự thật. Nói cách khác, sẽ chẳng bao giờ có cái gọi là Lý thuyết về Mọi thứ được. Khát vọng tìm kiếm lý thuyết này xét cho cùng cũng chỉ là một giấc mơ không tưởng – giấc mơ tìm thấy Chiếc Chén Thành Vật Lý (The Holy Grail of Physics), tương tự như Chiếc Chén Thánh Toán học của Hilbert mà thôi.

Tóm lại, tất cả 4 lý thuyết khổng lồ đại diện cho tư tưởng xác định nói trên, từ Học thuyết Darwin, Tất Định Luận Laplace, Siêu-Toán-Học, cho tới Lý thuyết về Mọi thứ, đều không đạt được kết luận xác định mà nó mong muốn – kết luận của nó hoặc không đủ tin cậy hoặc đã bị chứng minh là SAI LẦM. Tại sao vậy?
Vì thế giới không xác định như ta tưởng. Cuộc chuyển mình từ thế kỷ 19 sang thế kỷ 20 là một cái cựa mình rất mạnh, rất đau, nhưng khi tỉnh dạy con người thấy một thế giới hết sức khác lạ hiện ra trước mắt: thế giới của Bất định, Bất toàn, Hỗn độn!

[2] – THẾ GIỚI BẤT ĐỊNH, BẤT TOÀN, HỖN ĐỘN

■ MỘT CÁI NHÌN TOÀN CẢNH VỀ BẤT ĐỊNH, BẤT TOÀN, HỖN ĐỘN

Bất định, Bất toàn và Hỗn độn là những khái niệm mới của khoa hoc, ra đời trong thế kỷ 20. Bất định theo nghĩa hẹp có nghĩa là bất định lượng tử (bất định trong thế giới lượng tử), với nội dung cụ thể là Nguyên lý Bất định (Uncertainty Principle) của Werner Heisenberg, ra đời năm 1927. Bất toàn là một khái niệm ra đời từ Định lý Bất toàn (Theorem of Incompleteness) của Kurt Godel năm 1931, phản ánh tính không đầy đủ của Toán học, trong đó tính bất khả quyết định (undecidability) lá một đòn trời giáng đối với tư tưởng “Chúng ta phải biết; chúng ta sẽ biết” của David Hilbert. Hỗn độn là khái niệm về tính ngẫu nhiên không thể đoán trước của các hệ động lực học phức tạp (complex dynamical systems), được khám phá lần đầu tiên bởi Henri Poincaré năm 1904, sau này được khoa học khí tượng gọi là Hiệu ứng Con Bướm (Butterfly Effect).
Ba khái niệm ấy tuy có ý nghĩa cụ thể khác nhau, ra đời vào những thời điểm khác nhau, biểu lộ trong những phạm trù nhận thức khác nhau, tác động ở những tầng hiện thực khác nhau, nhưng đều nói lên đặc trưng bất định của thế giới hiện thực, và do đó chúng đều nằm trong một phạm trù nhận thức được gọi là hệ tư tưởng về cái bất định, nói gọn là “tư tưởng bất định” (tương phản với tư tưởng xác định). Cuốn sách “From Certainty to Uncertainty” của David Peat là một bức tranh toàn cảnh mô tả sự chuyển biến đột phá của thế giới quan khoa học trong thế kỷ 20 từ cái xác định sang cái bất định. Bản dịch tiếng Việt đã ra mắt với tên gọi “Từ Xác định đến Bất định”, do Phạm Việt Hưng dịch, NXB Tri Thức xuất bản năm 2011.
Cuộc chuyển biến ấy thực sự là một cuộc khủng hoảng mang tính cách mạng về nhận thức. Tư tưởng xác định trước đây thâm nhập vào não bộ con người sâu chừng nào thì các khái niệm bất định, bất toàn, hỗn độn gây nên khủng hoảng trầm trọng chừng ấy. Theo tâm lý tự nhiên, ai cũng thích cái xác định, cái chắc chắn, không ai thích cái bất định, cái rủi ro. Các nhà khoa học không những mang nặng tâm lý ấy, mà còn tin chắc như một niềm tin tôn giáo vào một thế giới có trật tự, chắc chắn, tuân thủ những quy luật xác định. Đó là lý do để họ bị shock khi phải đối mặt với cái bất định.
● Khái niệm bất định quả thật quá khó chấp nhận đối với nhân loại đầu thế kỷ 20, đến nỗi Niels Bohr, lãnh tụ triết học của Cơ học Lượng tử, phải thốt lên rằng nếu lý thuyết lượng tử không gây nên một cú shock lớn đối với bạn thì dường như bạn chưa hiểu gì về nó. Đó là cú va đập lớn nhất đối với hệ tư tưởng xác định. Bằng chứng là Albert Einstein, người được coi là có bộ não kỳ lạ nhất thế giới, cho đến lúc rời khỏi thế gian (1955) vẫn không bao giờ chấp nhận cái gọi là Nguyên lý Bất định. Ông tuyên bố: “Tôi sẽ không bao giờ tin rằng Chúa chơi trò xúc xắc với thế gian”.
● Khái niệm bất toàn trong toán học xem ra còn khó chấp nhận hơn nhiều! Bằng chứng là David Hilbert, người có ý chí vá trời lấp biển không chịu đầu hàng trước bất kỳ thách đố toán học nào, cho đến lúc về bên kia thế giới (1943) vẫn không chịu công nhận Định lý Bất toàn của Godel, mặc dù định lý này đã được chứng minh một cách toán học rõ ràng từ năm 1931. Hilbert đã có 12 năm để suy ngẫm về một định lý đã được chứng minh một cách chính xác, thuyết phục, không thể chối cãi! Vậy điều gì khiến ông không chịu công nhận nó? Khác với Nguyên lý Bất định không được Einstein chấp nhận, vì vật lý còn phải kiểm chứng bằng thí nghiệm, Định lý Bất toàn của Godel chỉ là vấn đề thuần túy tư duy logic, Hilbert có thừa khả năng để đánh giá nó đúng hay sai. Chắc chắn ông thấy nó đúng, bởi từ 1931 đến 1943, ông không hề có bất cứ một tuyên bố nào bác bỏ nó. Nếu ông tìm thấy chỗ nó sai, chắc chắn ông sẽ không dung tha. Nhưng ông im lặng, không nhắc đến nó. Phải lý giải như thế nào về sự im lặng đó? Theo tôi, câu trả lời không thuộc phạm trù toán học, mà thuộc tâm lý học: Hilbert không đủ dũng cảm chống lại chính mình; ông không dám từ bỏ tuyên ngôn “Chúng ta phải biết; chúng ta sẽ biết!”; ông không dám tuyên bố Chủ nghĩa Hình thức là sai lầm, không dám thừa nhận Siêu-Toán-học chỉ là một giấc mơ không tưởng! [Để thấm thía ý nghĩa vô cùng quan trọng của lòng dũng cảm trong khoa học, xin đọc bài “Lời sám hối của một nhà toán học hình thức” của Phạm Việt Hưng trên Khoa học & Tổ quốc số Tháng 05/2009 và trên các trang mạng Vietsciences, PhamVietHung’s Home]. ● Khái niệm hỗn độn ra đời muộn hơn (khoảng 1970), khi nhân loại đã khá trưởng thành trong nhận thức về cái bất định, nhưng vẫn không dễ gì chấp nhận Hiệu ứng Con Bướm. Hiện nay vẫn có những nhà khoa học ra sức bác bỏ Hiệu ứng Con Bướm, mặc dù nó đã được khẳng định trong Lý thuyết Hỗn độn, cả về mặt lý thuyết lẫn ứng dụng. Xu hướng chống đối này thực ra cũng chỉ nói lên một điều: tư tưởng xác định đã bén rễ quá sâu trong nhận thức của con người, tư tưởng bất định là điều quá khó để chấp nhận.
Vậy đã đến lúc phải tìm hiểu các khái niệm bất định một cách sâu sắc hơn.

PVHg, Sydney 17/05/2015

TỪ BẤT ĐỊNH LƯỢNG TỬ ĐẾN NGUYÊN LÝ BỔ SUNG CỦA BOHR VÀ THÁI CỰC ĐỒ (From Quantum Uncertainty to Bohr’s Complementarity Principle and Taijitu)

• 9 phản hồi

Abstract: French people say: “Les grands esprits se rencontrent” (Great minds think the same/All roads lead to Roma). We can experience it in studying great ideas like Niels Bohr’s Complementarity Principle, Taijitu of Ancient Taoism and Godel’s Theorem of Incompleteness. That is a very significant philosophical story of Quantum Uncertainty. 

Tóm tắt: Người Pháp nói: “Les grands esprits se rencontrent” (Tư tưởng lớn gặp nhau/Mọi con đường đều dẫn tới La-Mã). Chúng ta có thể chiêm nghiêm điều đó khi nghiên cứu những tư tưởng lớn như Nguyên lý Bổ sung của Niels Bohr, Thái Cực Đồ của Đạo học cổ đại, và Định lý Bất toàn của Godel. Đó là một câu chuyện triết học rất có ý nghĩa về Bất định Lượng tử. 

[1] – MARIE CURIE VÀ TÍNH BẤT ĐỊNH CỦA PHÓNG XẠ

Sự kiện đầu tiên hé lộ tính bất định và ngẫu nhiên của thế giới lượng tử là những khám phá về phóng xạ của Henri Becquerel và vợ chồng Curie: khoa học có thể tính tuổi phóng xạ của một nguyên tử uranium (thời gian từ lúc bắt đầu phóng xạ đến khi ngừng), nhưng không thể biết lúc nào nó bắt đầu phóng xạ (tương tự như các công ty bảo hiểm nhân thọ có thể tính được tuổi thọ trung bình để bán bảo hiểm cho một người, nhưng không thể biết tuổi thọ của người đó sẽ kết thúc vào lúc nào). Điều này cho thấy: hóa ra thế giới tự nhiên, từ trong bản chất sâu thẳm của nó, mang tính bất định và ngẫu nhiên hơn ta tưởng!
Đồng thời nó cũng cho thấy Luật Nhân Quả (Law of Cause and Effect) mất hiệu lực: radium phóng xạ một cách ngẫu nhiên, không vì một nguyên nhân nào cả. Cần nhấn mạnh rằng Luật Nhân Quả vốn là cơ sở của phương pháp nghiên cứu khoa học – mọi giải thích của khoa học đều phải dựa trên hoặc xuất phát từ một nguyên nhân xác định cụ thể nào đó – nhưng hiện tượng phóng xạ là trường hợp đầu tiên cho thấy Luật Nhân Quả mất tác dụng: Bạn không thể chỉ ra nguyên nhân phóng xạ và cũng không thể can thiệp để buộc một nguyên tử phóng xạ. Bạn chỉ có thể lợi dụng hiện tượng phóng xạ, thay vì giải thích nó.
Kết luận trên rất quan trọng cả về lý luận lẫn thực tiễn. Nó mở ra một hướng đi mới trên con đường phát triển khoa học và công nghệ: có thể ứng dụng các hiện tượng lượng tử ngay cả khi không giải thích được bản chất của hiện tượng đó. Xu hướng này ngày càng được chấp nhận, điển hình là việc lợi dụng “tương tác ma quái” để chuyển thông tin tức thời (teleportation). Thật vậy:
“Tương tác ma quái” (ghost interaction) là một thuật ngữ do chính Albert Einstein thốt lên khi chứng kiến một hiện tượng kỳ quái không thể giải thích được: một hạt photon có thể cùng một lúc tồn tại ở hai vị trí hoàn toàn cách biệt trong không gian. Nói cách khác, hai hạt photon ở hai vị trí hoàn toàn cách biệt có thể có mối liên hệ “tương tác ma quái” với nhau sao cho chúng ứng xử giống hệt nhau – giống đến mức chúng có thể xem như một hạt duy nhất cùng một lúc tồn tại ở hai nơi khác nhau. Điều đó có nghĩa là hạt này ứng xử thế nào thì hạt kia cũng ứng xử thế ấy – hạt này mang thông tin thế nào thì hạt kia cũng mang thông tin thế ấy. Giả sử ta có hai hạt như thế, một ở Hanoi, một ở Sydney. Ta điều khiển sao cho hạt ở Hanoi mang một thông tin nào đó thì lập tức hạt ở Sydney cũng mang thông tin ấy, tức là thông tin đã được truyền từ Hanoi tới Sydney một cách tức thời mà không cần có một dòng chuyển động nào của các hạt lượng tử. Công nghệ cáp quang hiện nay đã là một thành tựu thần kỳ, tốc độ cáp quang sẽ ngày càng lớn để thỏa mãn nhu cầu của con người, nhưng dù lớn đến mấy cũng vẫn chỉ là một trò chơi khiêm tốn so với tốc độ tức thời của công nghệ “teleportation” (viễn tải lượng tử) trong tương lai, trong đó hạt lượng tử có thể xem như một “Tề Thiên Đại Thánh” cùng một lúc vừa có mặt ở hạ giới vừa có mặt trên thiên đình – một phép lạ của thế giới lượng tử! Phép lạ ấy đã bước đầu trở thành sự thật, như đã được giới thiệu trong bài “Bước đột phá trong vật lý lượng tử: chuyển thông tin tức thời” của Phạm Việt Hưng trên VnExpress ngày 01/07/2002 [địa chỉ: http://vnexpress.net/tin-tuc/khoa-hoc/buoc-dot-pha-trong-vat-ly-luong-tu-chuyen-thong-tin-tuc-thoi-2057788.html ]
Tất cả những chuyện kỳ lạ nói trên chỉ có thể hiểu được nếu ta chấp nhận một nguyên lý cơ bản của thế giới lượng tử, đó là Nguyên lý Bất định (Uncertainty Principle), do Werner Heisenberg nêu lên năm 1927. Nguyên lý này dẫn tới cuộc va chạm lớn về tư tưởng giữa hai nhân vật khổng lồ, đại diện cho hai hệ tư tưởng lớn trong khoa học thế kỷ 20: Einstein (xác định) vs Bohr (bất định). Cuộc va chạm ấy dẫn tới đổ vỡ tình cảm giữa họ, nhưng di sản để lại là một bài học vô cùng sâu sắc về khoa học và triết học, về vũ trụ quan, thậm chí về Đạo học, vượt ra khỏi phạm vi vật lý, để cuối cùng nhiều học giả phải thừa nhận rằng Bohr sâu sắc hơn Einstein.

[2] – BOHR SÂU SẮC HƠN EINSTEIN?

Nguyên lý Bất định khẳng định rằng bạn không thể đồng thời xác định chính xác các đặc trưng vật lý của hạt lượng tử. Chẳng hạn bạn không thể đồng thời xác định chính xác vị trí và momentum của một hạt lượng tử – vị trí được xác định chính xác bao nhiêu thì momentum kém chính xác bấy nhiêu, và ngược lại. Bạn cũng không thể đồng thời xác định tính sóng và tính hạt; bạn không thể đồng thời xác định các cặp đặc trưng khác…
Đa số các nhà vật lý ủng hộ nguyên lý này, nhưng nhà vật lý giỏi nhất, có uy tín nhất đương thời là Einstein lại bác bỏ. Không ai đủ sức chống lại Einstein, trừ Niels Bohr. Bohr lập tức đứng ra bênh vực Heisenberg. Ông được coi là lãnh tụ triết học của Cơ học Lượng tử, với niềm tin cho rằng bất định là một đặc trưng tự nhiên vốn có của thế giới lượng tử, khác biệt hoàn toàn với thế giới thông thường.
Cuộc đấu trí giữa Einstein và Bohr là một cuộc chiến tư tưởng ngoạn mục nhất trong mọi thời đại. Muốn hiểu vật lý lượng tử, hãy tìm hiểu cuộc đấu trí đó – cuộc chiến giữa xác định (Einstein) với bất định (Bohr). Einstein liên tiếp đưa ra những thí nghiệm tưởng tương nhằm chứng minh có thể đồng thời xác định hai đặc trưng khác nhau của một hạt lượng tử, nhưng Bohr lần lượt bác bỏ luận điểm của Einstein bằng cách chỉ ra yếu tố bất định trong mỗi thí nghiệm ấy. Có những lúc Einstein tưởng mình sẽ đắc thắng, nhưng Bohr chỉ sau một đêm suy nghĩ nát óc, hôm sau lại chỉ ra chỗ sai của Einstein. Đúng là hai kỳ phùng địch thủ. Độc giả nào muốn tìm hiểu những thí nghiệm ấy, xin đọc kỹ Chương I cuốn “Từ xác định đến bất định” (đã dẫn). Cuộc chiến gay go đến nỗi tình bạn Einstein-Bohr cuối cùng đi đến tan vỡ, bởi không ai chịu ai.
Nếu hỏi ai thắng, ai thua, thì thật khó trả lời. Nhưng theo những gì do lịch sử để lại thì phải buồn rầu thừa nhận rằng Bohr lấn lướt Einstein. Chẳng phải tùy hứng mà Lev Landau, nhà vật lý xuất sắc của Liên Xô (cũ), xếp hạng Einstein trên trục số tương ứng với vị trí zero (0), trong khi Bohr ở vị trí (–1), ý nói Bohr sâu sắc hơn. Không nên quên rằng với Thuyết Lượng tử Ánh sáng công bố vào năm “annus mirabilis” (năm kỳ diệu 1905 của Einstein), Einstein được xem như một trong những “khai quốc công thần” của lý thuyết lượng tử. Nhưng giống như Newton, ông chỉ đứng một chân trong thế giới mới, còn chân kia vẫn đứng trong thế giới cũ: một chân trong thế giới lượng tử và tương đối, chân kia trong thế giới xác định [Newton đứng một chân trong cơ học mới, một chân trong giả kim thuật (alchemy)]. Mặc dù Thuyết Tương đối của ông được coi là một trong những thành tựu vĩ đại nhất của tư duy, tạo nên một cuộc cách mạng về vũ trụ quan từ tuyệt đối sáng tương đối, và do đó ông được coi là một khuôn mặt trẻ đầu thế kỷ 20 với những tư tưởng cấp tiến, nhưng ông lại là một cụ già bảo thủ không thể nào chấp nhận khái niệm bất định.
Tuy nhiên, dường như sự sắp xếp của Lev Landau cũng “bất định”, bằng chứng là cho đến nay vẫn có những Einsteinian muốn chứng minh Einstein đúng, nguyên lý bất định sai. Theo trường phái này, cái gọi là bất định thực ra chỉ là hiện tượng “rối lượng tử” (quantum entanglement) [xem “Cái chết của Nguyên lý Bất định” của Phạm Việt Hưng trong cuốn “Những câu chuyện khoa học hiện đại”, NXB Trẻ 2003]. Trong cuốn “Từ xác định đến bất định”, David Peat cũng cho biết: “Các nhà vật lý ngoài miệng thì nói theo Bohr và phủ nhận Einstein, nhưng cuối cùng phần lớn trong số họ lại chẳng hiểu những gì Bohr nghĩ và rồi họ vẫn suy nghĩ như Einstein” (ý kiến của nhà vật lý Basil Hiley).
Điều này cho thấy cái đầu “vật lý thuần túy” không đủ để hiểu vật lý. Cụ thể hơn, để hiểu Bohr, phải có thêm cái đầu triết học. Thật vậy, Bohr không chỉ là một nhà vật lý, mà còn là một nhà triết học, đúng như các tiểu sử của Bohr đã nhận định. Sách giáo khoa vật lý ở cấp phổ thông lẫn đại học ít đề cập tới khía cạnh triết học này, nhưng những tâm hồn yêu khoa học thực sự lại cảm thấy đó chính là những di sản giá trị nhất của Bohr.

Vậy không thể không biết tư tưởng triết học của Bohr.

[3] – TƯ TƯỞNG KHÁC LẠ CỦA BOHR VỀ THẾ GIỚI LƯỢNG TỬ

Tại sao Cơ học Lượng tử trở thành khó hiểu và bất định? Ấy là vì “chúng ta bị treo lơ lửng trong ngôn ngữ”, Bohr nói. Ý ông nói rằng ngôn ngữ chúng ta dùng để phản ánh thế giới lượng tử là ngôn ngữ nẩy sinh từ thế giới thông thường. Nhưng thế giới lượng tử về bản chất khác hẳn thế giới thông thường, vì thế ngôn ngữ thông thường không thể diễn tả thế giới lượng tử một cách chính xác và đầy đủ được. Chúng ta bị treo lơ lửng trong một tình thế lưỡng nan, một mặt chúng ta biết rằng ngôn ngữ chúng ta dùng không đạt được hiệu quả mong muốn, nhưng mặt khác chúng ta lại buộc phải sử dụng ngôn ngữ ấy, bởi chúng ta không có một ngôn ngữ nào khác.
Hoàn toàn độc lập với Bohr, nhà triết học toán học và triết học ngôn ngữ nổi tiếng người Áo Ludwig Wittgenstein cũng dành cả cuộc đời để nghiên cứu bản chất của ngôn ngữ để đi tới kết luận rằng: “… tính xác định của ngôn ngữ học là một trong số những ảo tưởng của con người đầu thế kỷ 20… Chúng ta không bao giờ có thể hoàn toàn tránh khỏi tính mơ hồ nhập nhằng trong khi nói. Chúng ta không thể trói buộc thế giới vào từ ngữ. Nhưng rồi từ ngữ lại có rất nhiều thứ để cung cấp cho chúng ta, và cuộc sống của chúng ta sẽ phong phú hơn rất nhiều khi ngôn ngữ không bị bó vào trong một cái áo dành cho người điên” [áo có hai ống tay đủ dài để có thể trói buộc hai tay lại, PVHg chú thích].

Trong một trường hợp khác, Wittgenstein nói rõ hơn: “The limits of my language mean the the limits of my world” (Những hạn chế về ngôn ngữ của tôi phản ánh những hạn chế về thế giới của tôi). Điều này đúng với mọi thứ ngôn ngữ, từ ngôn ngữ thông thường cho tới ngôn ngữ ký hiệu hình thức của Toán học, hoặc ngôn ngữ hội họa, ngôn ngữ âm nhạc, ngôn ngữ tượng hình, ngôn ngữ biểu tượng,… Bất kể ngôn ngữ nào cũng có giới hạn, và do đó bức tranh hiện thực do con người mô tả sẽ không bao giờ đạt được sự hoàn hảo. Nhưng con người thường rơi vào ảo tưởng hão huyền cho rằng một ngày nào đó mình có thể vẽ ra được bức tranh hoàn hảo đó. Theo Wittgenstein, chỉ có triết học mới có khả năng kéo con người ra khỏi những ảo tưởng như vậy. Ông nói: “Philosophy is a battle against the bewitchment of our intelligence by means of language” (Triết học là một trận đấu sử dụng phương tiện ngôn ngữ để chống lại cơn mê mẩn của trí tuệ của chúng ta).

Nếu biết Wittgenstein là một nhà triết học toán học trong nửa đầu thế kỷ 20, chúng ta có thể suy đoán ra rằng những lời ông nói có nhiều ám chỉ dành cho các nhà toán học trong giai đoạn này – những người đang say mê theo đuổi chương trình Siêu Toán học, những người chủ trương sử dụng một thứ ngôn ngữ hình thức tuyệt đối chính xác để tiến tới xây dựng một hệ thống toán học tuyệt đối hoàn hảo, đầy đủ, phi mâu thuẫn. Đối với Wittgenstein, họ đang trong cơn mê mẩn của trí tuệ. Đó là lý do để ông quyết liệt phê phán chủ nghĩa logic tập hợp. Ông cảnh báo toán học đã bị đè nặng bởi những cách diễn đạt độc hại (pernicious idioms) của lý thuyết tập hợp, một lý thuyết “hoàn toàn vô nghĩa” (utter nonsense), “nực cười” (laughable) và “sai lầm” (wrong)!

Vậy là Wittgenstein, bằng con đường ngôn ngữ thuần túy, cũng đi tới những kết luận tương tự như Henri Poincaré hay Kurt Godel trong toán học, và tương tự như Niels Bohr trong vật lý lượng tử.
Trở lại với Bohr, ta thấy, với những tư duy sâu sắc của ông về vai trò của ngôn ngữ, sẽ không có gì để ngạc nhiên (mặc dù rất đáng ngạc nhiên) khi thấy Bohr không những chống Einstein, mà còn phản đối ngay cả Heisenberg, tác giả của Nguyên lý Bất định, khi Heisenberg cố gắng giải thích nguyên lý của mình bằng cách chỉ ra rằng những phép đo đã tác động đến thế giới lượng tử, và do đó làm sai lệch kết quả, và đó là nguyên nhân của tính bất định.
Theo Bohr, cách giải thích ấy không ổn, vì đã vô tình thừa nhận hạt lượng tử có những đặc trưng vật lý thông thường giống như các vật thể trong thế giới vĩ mô, chẳng hạn như tốc độ, vị trí,.. Nói cách khác, Heisenberg đã phạm sai lầm khi sử dụng ngôn ngữ thông thường để giải thích một thế giới chưa từng biết. Sự phê phán của Bohr làm cho Heisenberg cũng phải khó chịu chứ đừng nói đến Einstein.

Đọc ý kiến của Bohr, tôi liên hệ tới chuyện người đời thường dùng những hình ảnh họ trông thấy trong thế giới thông thường để mô tả thế giới tâm linh. Cuốn phim “Ghost” là một thí dụ tiêu biểu. Anh chàng “ghost” trong phim sau khi bị giết đã tìm cách trả thù được kẻ đã giết anh ta. Truyện phim rất hay, xen lẫn thế giới thật với thế giới “ảo”. Nhưng đó là phim. Thực tế không ai có thể khẳng định những gì mô tả trong phim là sự thật trong thế giới tâm linh. Đó là điều vượt ra ngoài tầm nhận thức của con người!

Theo tôi, chúng ta chỉ có thể tiếp cận tới những thế giới khác bằng trực giác. Trực giác của mỗi người rất khác nhau, vì thế sẽ là vô ích khi tranh luận về sự tồn tại của một thế giới khác, một tầng hiện thực khác mà chúng ta không thể tiếp cận trực tiếp. Có thể Bohr có những trực giác về thế giới lượng tử hơn hẳn những người bình thường như chúng ta chăng? Tôi không dám có một câu trả lời nào đối với câu hỏi này.

Nhưng tôi được biết Bohr đi xa tới mức đặt dấu hỏi liệu hiện thực lượng tử có tồn tại hay không? Tư tưởng này rất gần với tư tưởng sắc sắc không không của Nhà Phật, có mà không có, không có mà có, và điều đó làm cho Einstein chán nản đến nỗi phải thốt lên rằng “nếu mặt trăng không tồn tại thì tôi sẽ ngừng nghiên cứu vật lý”. Có nghĩa là theo Einstein, vật lý chỉ có thể nghiên cứu cái gì có thật, tồn tại thật, vật lý không thể nghiên cứu cái hư vô không tiếp cận được. Tới đây, sự đụng độ của các bộ óc lớn đã vượt quá phạm vi vật lý. Những người không có tư duy triết học sẽ không bao giờ hiểu được điều này.
Nhân đây xin bàn rộng hơn một chút. Có quan điểm cho rằng có nhiều tầng thế giới, các tầng tuy có những đặc trưng rất khác nhau về mức độ tinh tế của thành phần nhỏ nhất cấu tạo nên chúng, nhưng tất cả đều là vật chất, và do đó đều có thể tiếp cận được bằng con đường vật lý, vấn đề chỉ là thời gian. Nói cách khác, bằng phương tiện vật lý, con người có thể tiếp cận được với các tầng thế giới cao hơn hoặc thấp hơn thế giới của chúng ta. Tôi cho rằng đó là một ảo tưởng. Có hai lý do: một, theo Định lý Bất toàn của Godel, mọi phương tiện nhận thức của con người đều có giới hạn – tồn tại những giới hạn mà con người không thể vượt qua (rất khó xác định được đâu là giới hạn, nhưng giới hạn đó tồn tại); hai, vật chất là gì, chúng ta không có một định nghĩa nào là đầy đủ, cái gọi là vật chất mà chúng ta định nghĩa chỉ có thể đúng trong thế giới thông thường, không có gì để bảo đảm nó sẽ đúng trong các thế giới khác, đó chính là tư tưởng của Bohr! Theo tôi, vật lý chỉ có hiệu quả trong thế giới vật chất thông thường, bao gồm vật chất có khối lượng hoặc năng lượng mà công thức vĩ đại E = mc2 đã mô tả. Đó chính là giới hạn của vật lý.
Tất cả những điều nói trên tưởng đã quá đủ để nói lên chiều sâu tư tưởng của Bohr. Nhưng chưa đủ. Nếu không nói đến Nguyên lý Bổ sung của Bohr thì coi như chưa biết gì về Bohr.

[4] – TỪ NGUYÊN LÝ BỔ SUNG ĐẾN THÁI CỰC ĐỒ

Gần như đồng thời với thời điểm Heisenberg nêu lên Nguyên lý Bất định (1927), Bohr nêu lên một nguyên lý phổ quát chi phối các hạt lượng tử, đó là Nguyên lý Bổ sung (Complementarity Principle), với nội cung cơ bản viết bằng tiếng La-tinh:  “Contraria non contradictoria sed complementa sunt” (Trái ngược không phải là mâu thuẫn mà bổ sung cho nhau).
Trước hết hãy áp dụng nó trong phạm vi lượng tử: một hạt lượng tử có thể có nhiều đặc trưng khác nhau, trái ngược nhau, nhưng những đặc trưng đó không mâu thuẫn với nhau, mà bổ sung cho nhau. Chẳng hạn ánh sáng, trong thế kỷ 19 chỉ để lộ ra cho các nhà khoa học thấy nó là một dạng sóng điện từ, vì thế đã được James Clerk Maxwell hợp nhất trong lý thuyết trường điện từ. Nhưng tới 1905, Albert Einstein với Thuyết Lượng tử ánh sáng đã chỉ ra rằng nó cũng có đặc trưng hạt (lượng tử). Câu hỏi hóc búa đặt ra: Vậy ánh sáng là sóng hay hạt? Câu hỏi ấy có thể mở rộng cho tất cả các hạt lượng tử khác.
Nhu cầu trả lời dứt khoát câu hỏi nói trên đã dẫn tới vô số thí nghiệm. Người ta muốn chứng minh ánh sáng vừa là sóng, vừa là hạt, và hai đặc trưng đó phải đồng thời biểu lộ. Nhưng thất bại. Đó chính là lý do dẫn tới Nguyên lý Bất định và Nguyên lý Bổ sung.
Nếu Nguyên lý Bất định nhấn mạnh ý cho rằng các đặc trưng của hạt lượng tử không thể xuất hiện đồng thời, tương tự như hai mặt của một đồng xu, thì Nguyên lý Bổ sung nhấn mạnh rằng tuy đó là hai mặt không xuất hiện đồng thời, nhưng đó là hai mặt của cùng một đồng xu, hai mặt đó bổ sung cho nhau để cung cấp cho chúng ta một khái niềm đầy đủ hơn về đồng xu. Đồng xu không phải là mặt sấp, cũng không phải là mặt ngửa, mà là một cái gì đó có cả hai mặt.
Thật vậy, theo Nguyên lý Bổ sung, đặc trưng sóng và hạt của ánh sáng không mâu thuẫn với nhau, mà bổ sung cho nhau để nói cho chúng ta biết về một loại hạt được gọi là photon (tất nhiên photon còn có những đặc trưng khác). Điều thú vị và “ỡm ờ” của các hạt lượng tử là ở chỗ nó không khoe tất cả các đặc trưng ra cùng một lúc, mà thích khoe một đặc trưng này thì che giấu đặc trưng kia. Thay vì đặt câu hỏi tại sao nó lại “ỡm ờ” như thế, các nhà khoa học đi tới chỗ khám phá ra rằng “thói ỡm ờ lượng tử” là một đặc trưng của thế giới lượng tử, một đặc trưng vốn dĩ của tự nhiên, tự nhiên bày đặt ra như thế.

Xem ra hạt lượng tử có vẻ giống như một cô gái ỡm ờ, thích khoe nhan sắc nhưng lại che giấu tính nết, hoặc khoe tính nết nhưng lại chùm khăn che kín măt. Gặp cô gái ấy, một chàng trai khó tính muốn chọn vợ vừa đẹp vừa ngoan ắt sẽ phải băn khoăn vắt tay lên trán để suy nghĩ. Đó chính là cái khó chịu mà Nguyên lý Bất định đã làm cho chàng trai Einstein không thể chấp nhận. Nhưng Bohr chấp nhận, và còn hơn thế nữa, ông tổng quát hóa, khái quát hóa Nguyên lý Bất định thành Nguyên lý Bổ sung.
Điều gì gợi ý Bohr đi tới Nguyên lý Bổ sung? Nguồn gợi ý thứ nhất ắt phải là Cơ học Lượng tử. Nguồn thứ hai, thật bất ngờ, đó là Đạo học Đông phương cổ đại.
Những ai hiểu rõ Nguyên lý Bổ sung và Đạo học Đông phương đều sẽ lấy làm ngạc nhiên thú vị khi thấy Nguyên lý Bổ Sung hoàn toàn đồng điệu với Taijitu (太極圖) – Thái Cực Đồ: “Âm Dương là hai cực trái ngược nhưng không mâu thuẫn, mà bổ sung cho nhau”.

Câu hỏi đặt ra: Sự đồng điệu ấy là ngẫu nhiên hay chủ ý của Bohr? Câu chuyện sau đây là câu trả lời:
Sau khi Thế Chiến II chấm dứt, ngày 25/08/1945, Bohr trở lại Copenhagen. Ngày 21/09 ông được bầu lại làm Chủ tịch Hội Hoàng gia Đan Mạch về Nghệ thuật và Khoa học. Ngày 17/10/1947, trong lễ tưởng niệm vua Christian X (mất hồi Tháng tư năm đó), nhà vua mới là Frederick IX thông báo trao tặng Niels Bohr huân chương cao quý nhất của Đan Mạch, mang tên Order of the Elephant. Phần thưởng này xưa nay thường được trao tặng cho hoàng tộc hoặc các vị lãnh đạo nhà nước, nhưng vua Frederick nói rằng huân chương này không chỉ để vinh danh cá nhân Bohr, mà còn để vinh danh nền khoa học Đan Mạch. Bohr đã tự thiết kế cho mình một huy hiệu để đeo chiếc huân chương vinh quang đó, với hình ảnh của một Thái Cực Đồ, cùng với tuyên ngôn bất hủ của ông: “Contraria sunt complementa” (những điều trái ngược bổ sung cho nhau). Điều đó có nghĩa là ông chủ ý tuyên bố vũ trụ quan của ông chính là vũ trụ quan của Thái Cực Đồ.

[5] – THAY LỜI KẾT: Từ Bất toàn tới Bố sung.

Sẽ có thêm một điều ngạc nhiên thú vị nữa nếu ta nhận thấy tư tưởng của Nguyên lý Bổ sung cũng rất phù hợp với một hệ quả triết học của Định lý Bất toàn của Godel. Thật vậy, theo Định lý Godel, toán học là bất toàn. Mở rộng ra, không có một hệ thống lý thuyết nào là đầy đủ; Mọi lý thuyết đều bất toàn. Để có một lý thuyết hoàn hảo hơn, ta phải bổ sung cho lý thuyết đó những cách tiếp cận khác nhau. Nhưng cách tiếp cận này thậm chí có thể trái ngược nhau, nhưng không mâu thuẫn với nhau, mà bổ sung cho nhau, làm phong phú cho nhận thức nói chung.

Chẳng hạn trong khoa học computer, không có một chương trình computer nào là đầy đủ. Mọi chương trình đều bất toàn! Phải có nhiều chương trình bổ sung cho nhau. Không có một chương trình nào là tối ưu, chỉ có những chương trình mới, những version mới tốt hơn.

Khi bàn về TOE, Lý thuyết về Mọi thứ của vật lý, Stephen Hawking nói rằng các lý thuyết vật lý hiện có vừa không đầy đủ, vừa không nhất quán. Ông không tin sẽ có một TOE. Ông cho rằng để mô tả vũ trụ, cần có nhiều lý thuyết khác nhau chồng chất lên nhau, bổ sung cho nhau để mô tả thế giới, giống như muốn mô tả trái đất, cần có nhiều bản đồ khác nhau, chồng chất lên nhau, bổ sung cho nhau.

Cứ theo cách đó mà xét thì thấy Nguyên lý Bổ sung của Bohr hóa ra không chỉ là sự tổng quát hóa Nguyên lý Bất định, mà còn có vóc dáng của một nguyên lý bao trùm vũ trụ, tương tự như Thái Cực Đồ vậy. Nếu thế thì việc coi Bohr sâu sắc hơn Einstein là có lý!

PVHg, Sydney 23/05/2015