TẠI SAO VŨ TRỤ TỒN TẠI?

Tâm vũ trụ nằm ở đâu?

Hải Đăng | 20/05/2018 22:32

4

Vũ trụ cực kỳ lớn, nhưng chính xác thì tâm của nó ở đâu? Câu trả lời là vũ trụ không có tâm. Ảnh: Shutterstock

Vũ trụ thực chất không hề có điểm trung tâm. Kể từ sau vụ nổ Big Bang vào khoảng 13,7 tỷ năm trước, vũ trụ đã không ngừng mở rộng. Nhưng khác với tên gọi, Big Bang không phải là một vụ nổ phát ra từ một tâm điểm cụ thể.

• Đây là những lý do tại sao chúng ta nên tin rằng mình đang sống trong hệ thống Đa vũ trụ  
• NASA phát triển lò phản ứng hạt nhân mới, tiến gần hơn tới sứ mệnh du hành vũ trụ  

Vũ trụ ban đầu chỉ là một thể nén với kích thước cực nhỏ. Sau đó, từng điểm một trong vũ trụ mở rộng với mức độ đều nhau cho đến tận ngày nay. Và chính bởi không có điểm bắt đầu cho nên vũ trụ cũng không có tâm.
Để minh họa cho điều này, thử tưởng tượng hình ảnh một con kiến – thực thể hai chiều sống trên bề mặt một trái bóng bay hình cầu hoàn hảo.
Từ góc nhìn của con kiến, mọi nơi trên mặt cầu trông đều giống nhau. Với nó, mặt cầu không có tâm điểm, cũng chẳng có góc cạnh nào cả. Nếu thổi cho trái bóng bay, con kiến sẽ thấy vũ trụ hai chiều nở rộng ra.
Nếu vẽ các chấm lên trên bề mặt trái bóng, con kiến sẽ thấy chúng dần cách xa nhau, giống như những dải thiên hà trong vũ trụ. Các không gian ba chiều mở rộng vuông góc với bề mặt của trái bóng, chẳng hạn như đường xuyên tâm trái bóng, sẽ không có ý nghĩa vật lý gì đối với con kiến.
Nó biết mình có thể tiến và lùi, sang phải hay sang trái, nhưng lại không có ý niệm đi lên và đi xuống.
Vũ trụ của chúng ta chính là phiên bản 3D của của vũ trụ 2D đối với con kiến. Trong phép loại suy từ trái bóng bay với một không gian bề mặt bị giới hạn, lại đại diện cho cả vũ trụ vô hạn – điều khiến các nhà vũ trụ học vẫn chưa chắc chắn.
Sự vô hạn này đến từ những quan sát đối với đường đi của ánh sáng kể từ Big Bang, song vũ trụ vẫn có thể là hữu hạn.
Tổng khối lượng và năng lượng là yếu tố quyết định vũ trụ cong hay phẳng. Nếu mật độ khối lượng và năng lượng chỉ ở mức vừa đủ – hay còn gọi là mức độ giới hạn – thì vũ trụ sẽ phẳng như một tờ giấy và mở rộng dần đều.
Nếu mật độ này lớn hơn, vũ trụ sẽ cong như trái bóng bay. Sự hấp dẫn thêm do mật độ gia tăng sẽ làm chậm tốc độ giãn nở của vũ trụ, và cho đến một lúc nào đó sẽ dừng lại. Còn nếu mật độ này càng ở mức thấp hơn giới hạn, vũ trụ sẽ mở rộng càng nhanh.
Đối với viễn cảnh đó, vũ trụ sẽ lõm xuống và có hình dạng giống như chiếc yên ngựa. Nhưng nó vẫn sẽ là vô hạn và không có tâm.
Dù các ý tưởng dựa trên lý thuyết và các quan sát hậu Big Bang đều dẫn tới kết luận về một vũ trụ phẳng, nhưng các nhà vũ trụ học vẫn không chắc là nó thực sự phẳng hay do độ cong quá lớn mà chúng ta không thể cảm nhận được.
Cùng với đó là ý tưởng về vũ trụ không tâm, cũng như không có góc cạnh, ủng hộ cho nguyên tắc rằng không nơi nào trong vũ trụ đặc biệt hơn nơi nào.
Trong suốt một giai đoạn dài của lịch sử, con người đã lầm tưởng rằng mình đang ở hoặc gần với trung tâm của vũ trụ – đó có thể là Trái đất, Mặt trời hay dải Ngân Hà. Nhưng dù chúng ta có nghĩ mình đặc biệt thế nào đi chăng nữa thì vũ trụ vẫn tồn tại.

Bí ẩn bảo kiếm gần 1000 năm tuổi vào sinh ra tử với hiệp sĩ huyền thoại của Scotland

theo Khoa học và Phát triển

Tại sao vũ trụ tồn tại?

Tại sao vũ trụ tồn tại? Tại sao ở đó -- Vâng, vâng. (Tiếng cười) Đây là một bí ẩn vũ trụ. Xin hãy nghiêm túc. Tại sao có thế giới này, tại sao chúng ta ở trong nó, và cuối cùng là tại sao lại có vật chất mà không phải là hư không? Tôi muốn nói, đây là một cấu hỏi tột cùng "tại sao"?

Nên tôi sẽ nói về bí ẩn của sự tồn tại, câu đó của sự tồn tại, chúng ta đang ở đâu trong nó, và tại sao bạn nên quan tâm, và tôi hi vọng bạn quan tâm. Nhà thiên văn học Arthur Schopenhauer đã nói những người không tự hỏi về sự ngẫu nhiên của sự tồn tại của chúng ta sự ngẫu nhiên của sự tồn tại của thế giới, là những kẻ thiểu năng. Nói vậy có hơi quá, nhưng đúng. (Tiếng cười) Nên nó vốn được gọi là một câu hỏi cao siêu nhất, kỳ bí nhất, sâu sắc nhất, và vươn xa nhất mà con người có thể đặt ra. Nó ám ảnh những cái đầu vĩ đại. Ludwig Wittgenstein, có lẽ là nhà triết học vĩ đại nhất thế kỷ 20, đã kinh ngạc rằng trên hết có một thế giới. Ông viết trong tác phẩm "Tractatus" Kiến nghị 4.66, "Điều bí ẩn không phải là mọi thứ đã xuất hiện như thế nào, mà đó là sự tồn tại của thế giới." Nếu bạn không thích nghe lời châm biếm từ một nhà triết học, thử một nhà khoa học. John Archibald Wheeler, một trong những nhà vật lý học vĩ đại của thế kỷ 20, Thầy của Richard Feynman, người đặt ra khái niệm "hố đen", ông nói, "Tôi muốn biết tại sao là lượng tử, tại sao là vũ trụ, tại sao là sự tồn tại?" Và bạn của tôi Martin Amis -- thứ lỗi vì tôi sẽ kể ra rất nhiều cái tên trong bài nói này, xin hãy quen với nó -- bạn tốt của tôi Martin Amis một lần đã nói chúng ta cần năm Einstein để trả lời câu hỏi bí ẩn của vũ trụ đến từ đâu. Và tôi không nghi ngờ có năm Einstein trong khán phòng tối nay. Ai là Einstein? Giơ tay? Không ? Không có Einstein? Okay.

Vậy là câu hỏi, tại sao có các thứ thay vì không có gì, câu hỏi kỳ vĩ này, đã được đặt ra vào cuối lịch sử khoa học. Nó là vào cuối thế kỷ 17 nhà triết học Leibniz đã hỏi nó, một người rất thông minh, Leibniz, người đã phát minh ra tích phân độc lập với Isaac Newton, cùng thời gian, nhưng đối với Leibniz, người đã hỏi tại sao tại có các thứ thay vì hư vô, đây không phải là một bí ẩn lớn. Ông vừa là hoặc giả bộ là một người Công giáo chính thống trong tầm nhìn siêu hình của ông, và ông nói rằng thật rõ ràng tại sao thế giời này tồn tại bởi vì Chúa đã sáng tạo ra nó. Và Chúa đã sáng tạo, từ hư vô. Đó là sự quyền lực của Chúa. Ngài không cần bất cứ thứ nguyên liệu nào để tạo nên thế giới. Ngài có thể làm nó ra từ hư không tuyệt đối, sự sáng tạo từ hư không. Và, đây là những gì đa số người Mỹ hiện nay tin. Với họ, sự tồn tại chẳng có gì bí ẩn Chúa đã làm ra nó.

Vậy hãy đặt nó vào một phương trình. Tôi không có máy chiếu nên tôi sẽ mô tả bằng động tác, các bạn hãy cố hình dung. Đó là Chúa + hư vô = Thế giới. Okay? Đó là phương trình. Và có thể bạn không tin vào Chúa. Có thể bạn là một nhà khoa học vô thần hoặc một người bình thường vô thần, và bạn không tin vào Chúa, và bạn không hài lòng với nó. Thậm chí nếu chúng ta có phương trình này, Chúa + Hư vô = Thế giới, vốn dĩ đã có một vấn đề: Tại sao chúa tồn tại? Chúa không tồn tại chỉ bằng logic trừ khi bạn tin vào lý lẽ bản thể luận, và tôi hi vọng bạn không tin, bởi vì nó không phải là một lý lẽ tốt. Vậy là nó có thể hiểu được, nếu chúa cần phải tồn tại, ông sẽ thắc mắc, ta phi thường, ta quyền lực, nhưng ta đến từ đâu? (Tiếng cười) Từ đâu mà có ta? Chúa nói bằng Tiếng Anh trang trọng hơn. (Tiếng cười) Vậy là thuyết của Chúa đã bị bối rồi bởi câu hỏi về sự xuất hiện của chính Chúa và Ngài sáng tạo nên thế giới chỉ để quên đi thắc mắc của chính mình. Nhưng thôi, hãy gác lại chuyện Chúa. Đưa Ngài ra khỏi phương trình: Ta có: ___ +hư vô = Thế giới. Bây giờ, bạn là một Phật tử, bạn muốn dừng lại ở đó, bởi vì căn bản bạn tin rằng hư vô = Thế giới, với tính chất đối xứng, nghĩa là: Thế giới = hư vô. Đối với một Phật từ, thê giới chỉ là một tập hợp của hư vô. Nó chỉ là một vũ trụ trống rỗng. Và chúng ta nghĩ rằng có nhiều thứ ngoài kia là bởi vì chúng ta bị trói buộc bởi những dục vọng. Nếu chúng ta để những dục vọng tan biến, chúng ta sẽ thấy bản chất thực sự của thế giới, một sự trống rỗng, hư vô, và chúng ta sẽ đến cõi cực lạc, niết bàn nới được định nghĩa là có đủ sự sống để tận hưởng cái chết. (Tiếng cười)

Vậy đó là cách nghĩ của Phật tử. Nhưng tôi là một người Phương Tây, và tôi vẫn quan tâm với câu đố của sự tồn tại, vậy ta có __________ + — cần phải nghiêm túc trong phút tới, vậy ____+ hư vô = thế giới. Chúng ta phải điền gì vào chỗ trống? Vâng, khoa học thì sao? Khoa học là chỉ dẫn tốt nhất của chúng ta tới tự nhiên, và khoa học căn bản nhất là vật lý. Nó nói cho chúng ta thực tại trần trụi là gì, nó tiết lộ cái tôi gọi là TAUFOTU, the True And Ulimate Furniture Of The Universe (Trang bị thực chất và tột cùng của Vũ trụ) Vậy có thể Vật lý có thể điền vào chỗ trống này, và thực sự, từ khoảng 1960 đến 1970, các nhà vật lý đã có ý muốn đưa ra một lời giải thích thuần túy khoa học cho việc vũ trụ của chúng ta đã được sinh ra như thế nào từ hư không tuyệt đối, sự biến thiên lượng tử ra khỏi sự trống rỗng. Stephen Hawking là một trong số đó, gần đây hơn là Alex Vilenkin, và tất cả mọi thứ đã được phổ biến bởi những nhà vật lý tuyệt vời khác và bạn bè tôi, Lawrence Krauss, người viết cuốn sách "Một vũ trụ từ hư không," và Lawrence nghĩ ông đã cho đi -- ông là một quân nhân vô thần, nên ông đã đua Chúa ra khỏi bức tranh. Các định luật của trường lượng tử, vật lý tiên tiến nhất, có thể cho thấy làm thế nào thoát ra khỏi sự hư không, không có không gian, thời gian, vật chất, không gì hết. một viên quặng nhỏ của chân không có thể biến thành sự tồn tại, và rồi, bằng phép màu của sự mở rộng, bùng nổ thành một vũ trụ to lớn và đa dạng mà chúng ta thấy xung quanh chúng ta.

Vâng, đây thực sự là một khung cảnh rất tài tình. Nó rất hấp dẫn. Rất quyến rũ. Nhưng tôi có một vấn đề lớn với nó, và đó là: Nó là một quan điểm giả tôn giáo. Lawrence nghĩ rằng ông là vô thần, nhưng ông vẫn là nô lệ của một cách nhìn tôn giáo. Ông thấy các định luật vật lý như những mệnh lệnh thần thánh. Các luật của thuyết lượng tử đối với ông như mệnh lệnh chiếu sáng, "Phải có ánh sáng" (Kinh cựu ước) Các định luật có nét gì đó của bản thể luận rằng chúng có thể hình thành địa ngục, rằng nó phôi thai với sinh vật. Nó có thể gọi ra một thế giới từ hư không. Nhưng đó là một cái nhìn rất nguyên sơ đối với những định luật vật lý.? Chúng ta biết rằng những định luật vật lý thực sự là diễn tả khái quát của các mô hình và các quy tắc trên thế giới. Chúng không tồn tại bên ngoài thế giới. Chúng không có những đám mây thực tế của riêng mình. Chúng không thể gọi thế giới ra từ hư không. Đó là cái nhìn nguyên sơ nhất về định luật khoa học là gì. Nếu bạn không tin tôi trong vấn đề này, hãy nghe Stephen Hawkin, chính ông đã đề xuất một mô hình vũ trụ một cấu trúc độc lập, không đòi hỏi bất cứ nguyên nhân bên ngoài, bất cứ đấng sáng tạo nào, và sau khi đề xuất nó, Hawkin thừa nhận rằng ông vẫn còn bối rối. Mô hình này mới chỉ là các phương trình. Cái gì thổi lửa vào những phương trình và tạo nên một thế giới để cho chúng diễn tả? Ông bối rối bởi những điều này, vậy bản thân các phương trình không thể làm nên phép màu, không thể giải đáp câu đố về sự tồn tại. Ngoài ra, thậm chí nếu các định luật có thể làm điều đó, tại sao lại là những luật này? Tại sao lại là thuyết trường lượng tử giải thích vũ trụ với một số lượng nhất định các luật và các hạt và nhiều nữa? Tại sao không phải là một tập luật hoàn toàn khác? Có rất nhiều, nhiều các tập luật toán học chặt chẽ. Tại sao không phải không có luật nào hết? Tại sao không phải hư không tuyệt đối?

Nên đây chính là một vấn đề, dù tin hay không, mà các nhà vật lý sâu sắc thực sự suy nghĩ rất nhiều và ở điểm này họ thường thiên về siêu hình, nói rằng, vâng, có lẽ tập luật giải thích vũ trụ, chỉ là một trong các tập luật và diễn tả một phần của hiện thực, nhưng có thể mỗi một tập luật chặt chẽ giải thích một phần khác nhau của vũ trụ, và sự thực tất cả các thể giới vật chất thực sự tồn tại, tất cả ở ngoài kia. Chúng ta chỉ nhìn thấy một phần nhỏ của hiện thực mà được biểu diễn bởi các luật trường lượng tử, nhưng vẫn còn, nhiều nhiều thế giới khác, các phần của hiện thực được diễn tả bởi một con số khổng lỗ các thuyết khác với thuyết của chúng ta trong một cách mà chúng ta không thể nào hình dung nổi, nó là một cái mới không thể nhận thức nổi. Steven Weinberg, tác giả của mô hình chuẩn vật lý hạt, đã thực sự tự mình đến với ý tưởng này, rằng tất cả khả năng hiện thực đều tồn tại. Một nhà vật lý trẻ hơn, Max Tegmark, người tin rằng tất cả các cấu trúc vật chất đều tồn tại, và sự tồn tại toán học tương đồng với tồn tại trong vật chất, vậy chúng ta có một đa vũ trụ rộng lớn bao quanh tất cả các khả năng logic.

Bây giờ, khi nói về giải pháp siêu hình này, các nhà vật lý này và cả các nhà triết học thực sự đã vươn tới một ý tưởng rất cổ xưa của Plato. Đó là nguyên tắc của sự phong phú hay màu mỡ, hay một chuỗi tạo vật, rằng thực tại là đầy đủ nhất có thể. Nó bị tách biệt khỏi sự hư không cũng như nó có thể vậy.

Vậy chúng ta có hai thái cực. Một bên chúng ta có thuần hư không, và bên kia chúng ta có cái nhìn của thực tại bao quanh tất cả thể giới có thể cảm nhận được tại thái cực còn lại: thực tại đầy đủ nhất, hư không, thực tại đơn giản nhất. Vậy cái gì ở giữa hai thái cực đó? Có tất cả các loại thực tại trung gian bao gồm một số thứ và bỏ qua một số thứ khác. Vậy một trong số các thực tại trung gian đó đó là thực tại hợp logic nhất, bỏ đi những thứ phi logic, những cái phi đối xứng xấu xí và nhiều nữa. Có một số nhà vật lý sẽ nói với bạn rằng chúng ta thực ra đang sống trong một thực tại tao nhã nhất. Tôi nghĩ rằng Brian Greene đang trong khán phòng và ông đã viết một cuốn sách tên "Vũ trụ hài hòa" Ông tuyên bố rằng vũ trụ mà chúng ta đang sống rất hài hòa về mặt toán học. Đừng tin ông ta. Đó là một hi vọng tốt, tôi ước nó là sự thật, nhưng tôi nghĩ rằng hôm trước ông đã thừa nhận với tôi rằng nó thực sự là một vũ trụ xấu xí. Nó được kết cấu một cách ngu ngốc, nó cần đến quá nhiều hằng số móc nối ngẫu nhiên, và quá nhiều tỷ khối và họ các hạt cơ bản vô ích, và năng lượng tối là cái quái gì? Nó là một cỗ máy kỳ cục. Nó không phải là một vũ trụ hài hòa. (Tiếng cười) Và đây là cái thế giới tốt nhất trong tất cả các khả năng. theo góc độ luân lý. Bạn nên nghiêm túc bây giờ, bởi vì một thế giới mà những thực thể có tri giác trong nó không chịu đựng một cách vô ích, trong nó không có những thứ như ung thư trẻ em hay sự tàn sát. Đó là một quan niệm đạo đức. Vậy, giữa hư vô và thực tại đầy đủ nhất, có vô vàn thực tại riêng biệt. Hư vô là một đặc biệt. Là cái đơn giản nhất. Vậy có một thực tại hài hòa nhất. Nó đặc biệt. Thực tại đầy đủ khả năng nhất, nó đặc biệt.

Nhưng chúng ta còn bỏ sót gì ngoài kia? Còn có cả những thứ vô giá trị, có nhiều thực tại chẳng đặc biệt một chút nào, nó là một loại ngẫu nhiên. Có vô bàn thứ khác với hư vô, nhưng có không nhiều thực tại đầy đủ. Chúng là sự pha trộn giữa hỗn loạn và trật tự, của sự hài hòa và phi hài hòa toán học. Nên tôi muốn giải thích những thực tại này như một sự hỗn độn vô tận, tầm thường không hoàn thiện, một thực tại rộng lớn, một kiểu bịt kín... Và những thực tại này, liệu có Thượng đế trong chúng? Có thể, nhưng thượng đế không hoàn hảo như thượng đế của Do Thái. Thượng đế không phải hoàn hảo và quyền lực tuyệt đối. Có thể là 100 phần trăm hiểm ác nhưng chỉ 80 phần trăm hiệu lực, thứ diễn tả rất nhiều thế giới chúng ta thấy xung quanh, tôi nghĩ vậy. Nên tôi muốn đề xuất rằng lời giải cho bí ẩn của sự tồn tại là cái thực tại mà chúng ta đang sống trong đó là một trong số loại thực tại đó. Thực tại cần phải hiện ra một cách nào đó. Nó cũng có thể chỉ là sự hư vô hoặc tất cả hoặc một số thứ ở giữa. Vậy nếu nó có một số tính năng đặc biệt, như trở nên thực sự hài hòa hoặc đầy đủ hoặc thực sự tầm thường, như hư vô, khi đó sẽ cần đến một lời giải thích. Nhưng nếu nó chỉ là một trong những thực tại ngẫu nhiên, thì không cần phải giải thích nhiều hơn cho nó. Và thực sự, tôi muốn nói rằng thực tại mà chúng ta sống trong. Là những gì mà khoa học nói với chúng ta. Vào những ngày đầu tuần, chúng ta có một thông tin thú vi đó là thuyeert giãn nở, dự đoán một thực tại to lớn, vô hạn, hỗn loạn, tùy ý và vô nghĩa, như một chai champagne lớn đang sủi bọt tuôn ra bất tận từ miệng chai, một vũ trụ rộng lớn, hầu hết bỏ phí với một một góc nhỏ đẹp đẽ và trật tự và yên bình, nó đã được xác thực, kịch bản giãn nở này, bởi sự quan sát làm bởi kính viễn vọng radio tại Antarctica nhìn vào các tín hiệu của các sóng hấp dẫn có từ trước Big Bang. Tôi chắc chắn rằng các bạn đều biết việc này. Vậy nên, tôi nghĩ có một số chứng cứ rằng thực tại này là cái thực tại mà chúng ta đang mắc kẹt trong đó.

Vậy, tại sao bạn quan tâm? Vâng -- (Tiếng cười) -- Câu hỏi, "Tại sao thế giới tồn tại?" là một câu hỏi to lớn, như một loại thơ ca với một câu hỏi quen thuộc hơn: Tại sao tôi tồn tại? Tại sao bạn tồn tại? có thể, sự tồn tại của chúng ta có thể thực sự không quan trọng, bởi vì có một số lượng to lớn khả năng các con người, nếu bạn có thể tính toán bằng cách nhìn vào số lượng các gen và số các gen đẳng vị và tiếp nữa, và một phép tính nhẩm có thể nói cho bạn rằng có từ 10 đến 10,000 con người có thể về mặt di truyền. Nó nằm giữa googol và googolplex. Và số lượng con người thực tế đã tồn tại là 100 tỷ, có thể 50 tỷ, một phân số vô cùng nhỏ, vậy tất cả chúng ta, chúng ta đã trúng số độc đắc vũ trụ này. Chúng ta ở đây. Phải không.

Vậy chúng ta muốn sống trong kiểu thực tại nào? Chúng ta có muốn sống trong một thực tại đặc biệt? Thế nào nếu chúng ta sống trong thực tại tao nhã nhất có thể? Tưởng tượng áp lực tồn tại đặt lên chúng ta để đáp ứng điều đó, để tao nhã, chứ không phải làm giảm sự tao nhã. Hoặc, thế nào nếu chúng ta sống trong cái thực tại đầy đủ nhất? Thế thì sự tồn tại của chúng ta sẽ được đảm bảo, bởi vì mọi thứ có thể tồn tại trong thực tại đó, nhưng mọi sự lựa chọn của chúng ta sẽ trở nên vô nghĩa. Nếu tôi thực sự đấu tranh một cách đạo đức và chịu khổ sở và tôi quyết định làm những việc đúng, nó tạo ra điều gì khác biệt, bởi vì sẽ có vô số phiên bản của tôi cũng làm những việc đúng và vô số làm những việc sai. Nên lựa chọn của tôi trở nên vô nghĩa. Vậy chúng ta không muốn sống trong cái thực tại đó. Cũng như đối với thực tại của sự hư vô, chúng ta sẽ không có cuộc hội thoại này. Nên tôi nghĩ sống trong một thực tại tầm thường, có cả những cái xấu và những cái đẹp và chúng ta có thể làm cái đẹp lớn hơn và cái xấu nhỏ hơn và nó cho chúng ta mục đích trong cuộc sống. Vũ trụ vô nghĩa, nhưng chúng ta vẫn có thể tạo ra mục đích, và đó là một cái hay, và trên tất cả những tầm thường của thực tại thường vang dội với sự tầm thường tất cả chúng ta cảm thấy trong cối lõi chúng ta. Tôi biết bạn cảm thấy nó. Tôi biết tất cả các bạn đặc biệt, nhưng bạn vẫn là một tầm thường bí ẩn, bạn có nghĩ vậy? (Tiếng cười)(Tiếng vỗ tay)

Vậy thì, bạn có thể nói, câu hỏi này, bí ẩn của sự tồn tại, nó chỉ là một bí ẩn ngớ ngẩn. Bạn không ngạc nhiên với sự tồn tại của vũ trụ và bạn làm trong một công ty tốt. Bertrand Russel đã nói, "Tôi nói vũ trụ chỉ ở đó, và đó là tất cả." Chỉ là một sự thật phũ phàng. Giáo sư của tôi tại Columbia, Sidney Morgenbesser một nhà triết học vĩ đại, khi tôi nói với ông, "Giáo sư Morgenbesser, Tại sao lại có các thứ thay vì là không có gì?" Và ông nói: "Oh, ngay cả khi không có gì, anh cũng sẽ không hài lòng."

Vậy nên - (Tiếng cười) - okay Các bạn không ngạc nhiên. Tôi chẳng bận tâm. Nhưng tôi sẽ nói một điều cho lời kết và tôi bảo đảm sẽ làm bạn kinh ngạc, bởi vì nó đã làm kinh ngạc tất cả những con người thông minh và sáng suốt mà tôi gặp tại hội nghị TED này, kh tôi nói với họ, và đó là: Chưa bao giờ trong cuộc đời, tôi dùng điện thoại di động. Cảm ơn. (Tiếng cười)(Tiếng vỗ tay)

Tại sao vũ trụ lại kỳ lạ đến thế|

TEDGlobal 2005

Why the universe seems so strange

Bài nói của tôi: "Sự kỳ quặc của khoa học: kỳ lạ hơn ta có thể tưởng." "Kỳ lạ hơn ta có thể tưởng tượng", theo lời của J.B.S. Haldane, nhà sinh vật học nổi tiếng cho rằng, "Tôi nghi ngờ rằng vũ trụ không chỉ kỳ lạ hơn ta tưởng mà còn kỳ lạ hơn cả ta có thể tưởng. Tôi nghi rằng, có nhiều vật chất trên cao và trong lòng đất hơn chúng ta mơ tưởng hoặc có thể mơ tưởng, dưới bất kỳ một ngành học thuật nào." Richard Feynman đã so sánh sự chính xác của thuyết lượng tử, những dự đoán qua thực nghiệm, để xác định chiều rộng của Bắc Mỹ với sai số bé hơn "chiều ngang của một cọng tóc". Điều này có nghĩa rằng thuyết lượng tử phải chính xác trong một khía cạnh nào đó. Tuy nhiên, những giả định mà thuyết lượng tử cần đưa ra, để dẫn đến những kết quả dự đoán, lại quá bí ẩn, đến độ bản thân Feynman cũng phải nhận định rằng "Nếu bạn nghĩ bạn hiểu thuyểt lượng tử, nghĩa là bạn chưa hiểu thuyết lượng tử."

Thuyết lượng tử kỳ lạ đến mức, các nhà vật lý phải dùng đến những cách giải thích chứa đầy nghịch lý. David Deutsch, viết trong quyển "The Fabric of Reality" rằng hãy tiếp nhận những cách giải thích đa diện của thuyết lượng tử, bởi vì điều tệ nhất mà chúng ta có thể nói là thuyết lượng tử phung phí đến một cách lố bịch. Nó đưa ra đjnh đề về sự to lớn và gia tăng nhanh chóng của số lượng vũ trụ tồn tại song song và không thể xác định lẫn nhau, trừ khi thông qua một lỗ thông nhỏ, được tao ra bởi các thí nghiệm về cơ học lượng tử. Đây là học thuyết của Richard Feynman.

Nhà sinh vật học Lewis Wolpert tin rằng sự kỳ lạ của vật lý hiện đại chỉ là một ví dụ cực đoan. Đối lập với công nghệ, khoa học phá vỡ mọi thường thức. Wolpert chỉ ra rằng mỗi khi chúng ta uống một cốc nước rất có thể rằng bạn sẽ hấp thụ ít nhất một phân tử đã từng trôi qua bàng quang của Oliver Cromwell. (Khán giả cười) Chỉ là học thuyết xác xuất cơ bản thôi. Số lượng phân tử trong mỗi cốc nước lớn hơn nhiều lần so với số lượng trong cốc nước, hoặc số lượng bàng quang trên thế giới và, tất nhiên là chả có gì đặc biệt về Cromwell hay là bàng quang cả. Các bạn đang hít vào một nguyên tử Ni-tơ và nguyên tử này có thể đã đi qua phổi phải của thằn lằn răng giông đời thứ ba và qua cả phần bên trái của một cây mè.

"Kỳ lạ hơn ta có thể tưởng." Nhưng điều gì mang đến cho chúng ta khả năng tưởng tượng? Và điều này có cho chúng ta biết được giới hạn mà chúng ta có thể tưởng tượng? Trong vũ trụ này, liệu có điều gì luôn nằm ngoài tầm với của chúng ta, nhưng không ngoài tầm với của một số trí tuệ bậc cao nào đó? Liệu có điều gì đó trong vũ trụ này, mà, trên nguyên lý, nằm ngoài tầm với của bất kỳ trí tuệ nào, dù bậc cao cách mấy? Lịch sử khoa học là một câu chuyện dài, với đầy những đột phá, và những thế hệ tiếp sau trở nên quen thuộc hơn với sự kỳ lạ ngày càng tăng tiến của vũ trụ. Hiện nay, chúng ta đã quá quen với hiện thực rằng Trái đất quay chứ không phải là Mặt trời di chuyển trên bầu trời. Điều này khiến chúng ta khó để hình dung được đây là một bước đột phá làm đảo lộn tư duy của chúng ta. Cũng không có gì ngạc nhiên khi chúng ta cảm thấy Trái Đất rộng lớn và bất động, và Mặt Trời thì nhỏ và di chuyển. Nhưng cũng đáng để nhắc tới nhận xét của Wittgenstein về vấn đề này "Hãy cho tôi biết", ông hỏi một người bạn "Tại sao người ta luôn thấy rất tự nhiên khi con người cho rằng Mặt Trời quay xung quanh Trái Đất chứ không phải rằng Trái Đất đang quay?" Và người bạn ấy trả lời "Thì tất nhiên rồi, vì ta nhìn thấy Mặt Trời như thể đang quay quanh trái đất." Wittgenstein trả lời "Vậy nó phải như thế nào thì chúng ta mới nhìn thấy Trái Đất như thế đang quay?" (Khán giả cười)

Khoa học cho chúng ta thấy, ngược lại với trực giác, thực ra tất cả vật rắn, như pha lê và đá, được tạo ra phần lớn bởi các khoảng trống. Và một minh họa tiêu biểu là hạt nhân của một phân tử như một chú ruồi nằm trong một sân vận động, và nguyên tử bên cạnh được ví như một sân vận động gần đó. Điều này dẫn tới, hòn đá cứng nhất, vững chắc nhất, đặc nhất, thực ra chỉ là những khoảng trống liên tục, bị phá vỡ ở một vài chỗ bởi các hạt và các hạt cách xa nhau đến nỗi chúng ta có thể bỏ qua. Vậy thì tại sao thị giác và xúc giác lại cho chúng ta cảm giác đá cứng và không thể xuyên qua được? Với tư cách là một nhà sinh vật học tiến hóa, tôi cho rằng: não của chúng ta tiến hóa theo lối thích nghi với kích thước và tốc độ, của cơ thể chúng ta. Chúng ta không tiến hóa để thích nghi với thế giới của phân tử. Bằng không, chúng ta đã có thể nhìn thấy đá như thể đầy những khoảng trống. Đá cho tay ta cảm giác cứng và không thể xuyên qua chính bởi vì vật thể như đá và tay không thể đi xuyên qua nhau. Vì thế, não chúng ta cần phải xây dựng những khái niệm như "cứng" và "không thể xuyên qua" bởi vì những khái niệm như vậy giúp chúng ta tồn tại được trong một thế giới cỡ vừa.

Đến với đầu kia của câu chuyện, tổ tiên của chúng ta không cần phải di chuyển trong vũ trụ với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng. Nếu không, não của chúng ta đã có thể hiểu các học thuyết của Einstein dễ dàng hơn. Tôi muốn đặt cái tên "Trung Giới" cho môi trường của các sinh vật cỡ vừa, mà chúng ta đang sống trong. Không liên quan gì đến "Trung Địa" nhé! Trung giới. (khán giả cười) Chúng ta tiến hóa với tư cách là những cư dân của Trung Giới, và điều này đặt giới hạn lên những gì ta có thể tưởng tượng Trực quan của ta cảm thấy dễ dàng để hình dung một chú thỏ di chuyển với vận tốc mà những chú thỏ khác và các sinh vật khác trong Trung Giới di chuyển, và va chạm với một vât thể khác của Trung Giới, ví dụ như một hòn đá, và bị nốc ao.

Cho phép tôi giới thiệu Đại Tướng Albert Stubblebine Đệ Tam, chỉ huy tình báo quân đội vào năm 1983. Ông ta nhìn chăm chú vào bức tường ở Arlington, Virginia, viễn cảnh tiếp theo có thể rất kinh hoàng, nhưng ông ấy quyết đinh đi qua tường để vào phòng làm việc bên cạnh. Ông ta đứng dây, và di chuyển từ phía sau bàn làm việc. "Phân tử được cấu tạo phần lớn bởi cái gì?", ông ta suy nghĩ, "Khoảng không." Ông ta đi về phía bức tường. "Tôi được tạo nên bởi cái gì? Phân tử." Ông ta sải bước nhanh hơn, gần như đang chạy bộ. "Và bức tường được tạo nên bởi cái gì? Phân tử." Tất cả những gì cần phải làm là hợp nhất những khoảng không này. Và rồi, Tướng Stubblebine bị dập mũi khi va chạm với bức trường trong phòng làm việc. Stubblebine, chỉ huy của 16,000 binh lính, bị bẽ mặt bởi những thất bại liên tiếp khi cố đi xuyên tường. Ông ta không có chút nghi hoặc gì khi cho rằng, sẽ có một ngày khả năng đi xuyên tường sẽ là một công cụ thông dụng trong kho vũ khí của quân đội. Ai mà dám chọc tức một đội quân như thế chứ? Đây là một câu chuyện trong tạp chí Playboy, mà tôi mới đọc gần đây. (Khán giả cười)

Tôi có mọi lí do để tin rằng đây là sự thật, tôi đã đọc Playboy, bởi vì, chính tôi cũng có một bài viết trong đó. Trực giác tự nhiên của loài người, được giáo dục bởi Trung Giới, cảm thấy khó mà tin vào Galileo, khi ông ấy nói rằng một vật thể nặng và một vật thể nhẹ hơn, bỏ qua lực cản không khí, sẽ chạm đất vào cùng một thời điểm. Điều này bởi vì trong Trung Giới, luôn tồn tại lực cản của không khí. Nếu chúng ta tiến hóa trong môi trường chân không, chúng ta sẽ mường tượng các vật thể rơi xuống đất đồng thời. Còn nếu chúng ta là vi khuẩn, luôn luôn phải chống chọi với biến động nhiệt của phân tử mọi chuyện sẽ khác. Nhưng những dân cư của Trung Giới như chúng, quá lớn để cảm nhận chuyển động Brown. Tương tự, đời sống của chúng ta bị chi phối bởi lực hút và hầu như không chịu tác động của lực căng bề mặt. Côn trùng, ngược lại, đảo lộn các thứ tự ưu tiên này.

Steve Grand, người bên tay trái, phia bên phải là Douglas Adams. Steve Grand, viết trong sách của ông ấy "Sáng tạo: Sự sống và Nguyên lí hình thành", gay gắt nhận định về mối bận tâm của chúng ta với vật chất. Chúng ta có xu hướng nghĩ rằng, chỉ có các vật cứng và hiện hữu mới là vật chất thật sự. Dao động sóng điện từ trong chân không có vẻ không thật. Các nhà khoa học trong thời Victoria nghĩ rằng sóng chỉ tồn tại trong môi trường dẫn, ê te. Nhưng chúng ta chỉ nhận thức được "vật chất thật sự" bởi vì chúng ta tiến hóa trong Trung Giới, nơi mà "vật chất", là một tưởng tượng hữu ích. Nhưng đối với Steve Grand, xoáy nước, cũng là một vật chất thật sự không kém gì một tảng đá.

Trong hoang mạc ở Tanzania, ẩn đằng sau cái bóng của núi lửa Ol Donyo Lengai có một đụn cát được tạo vởi tro núi lửa. Một điều đặc biệt là nó có thể di chuyển, như một cơ thể. Giới chuyên môn gọi hiện tượng này là "barchan" Và cả đụn cát, đi xuyên sa mạc về hướng Tây, với vận tốc 17cm 1 năm. Nó giữ hình dạng bán nguyệt, và di chuyển dọc theo đầu nhọn. HIện tượng này thực ra là khi gió thổi cát từ mặt nghiêng thoải hơn lên cao, và khi từng hạt cát rơi vào phần đỉnh của đụn cát, nó chảy xuống, và rơi vào phần bên trong của đụn cát, và đụn cát di chuyển. Steve Grand chỉ ra rằng, cả tôi và bạn, đều giống với sóng hơn là một vật chất vĩnh cửu. Ông ấy mời chúng ta, những người đọc, nghĩ về một sự kiện từ thời thơ ấu, một sự kiện mà bạn có thể nhớ rõ ràng, đến độ bạn vẫn có thể nhìn thấy, cảm nhận và thậm chí ngửi được, như thể bạn vẫn đang ở thời điểm đó. Xét cho cùng, thì bạn đã thực sự ở đó. Làm sao ta có thể nhớ khác đi được? Nhưng đây mới là điểm bất ngờ: bạn đã không ở đó. Không một phân tử nào đang hiện diện trong cơ thể bạn đã ở đó khi sự kiện đó diễn ra. Vật chất di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác, và, trong một nhất thời, tạo thành bạn. Vì vậy, bất kể bạn là gì, bạn không phải là thứ mà bạn được tạo thành. Nếu điều này không làm bạn dựng tóc gáy thì hãy đọc lại, đọc đến khi nào hiểu được ý nghĩa của nó, vì nó rất quan trọng.

Và chúng ta phải thận trọng hơn khi dùng từ "thật sự". Nếu một neutrino sở hữu một bộ não, và tiến hóa lên thành một sinh vật to bằng một neutrino, nó sẽ bảo rằng đá thật sự rỗng. Nhưng não bộ của chúng ta, tiến hóa từ tổ tiên có kích thước vừa và không thể đi xuyên qua đá. "Thật sự", đối với một loài động vật, là bất kể điều gì cần thiết cho bộ não của nó để hỗ trợ sinh tồn của chủ thể. Và bởi vì những sinh vật khác nhau sống ở những thế giới khác nhau, sẽ có rất nhiều, nhiều đến mức khó chịu, dạng của thực sự. Cái mà chúng ta thấy, không phải là một thế giới ở dạng thô, mà là một mô hình của thế giới, đã qua điều chỉnh và điều hòa bởi các thông số về giác quan, và được xây dựng để giúp chúng ta chống chọi với thế giới thực.

Bản chất của những mô hình này phụ thuộc vào từng phân lớp sinh vật. Cái loài chim cần một kiểu mô hình khác, so với các loài động vật đi chuyển trên mặt đất, leo trèo hay là sống dưới nước. Não bộ của loài khỉ cần được lập trình để có khả năng tái hiện lại không gian ba chiều của các cành và nhánh của cây. Còn cấu trúc não bộ cần thiết để tái hiện thế giời của chuột chũi thì phải được cấu tạo để sử dụng trong lòng đất. Còn loài bọ sống trên mặt nước thì không cần cấu tạo 3D vì nó sống ở trên mặt hồ nước trong bình diện quốc của Edwin Abbott.

Tôi suy đoán rằng, dơi có thể nhìn thấy màu sắc bằng tai của nó. Mô hình thế giới mà một chú dơi cần để bắt côn trùng và sinh tồn trong thế giới ba chiều, ắt hẳn phải khá giống với mô hình thế giới của bất kỳ loài chim nào, vì chim hoạt động ban ngày như chim nhạn, cũng cần thực hiện những hoạt động gần giống. Trong khi dơi phát sóng âm trong bóng tối hoàn toàn, như là một cách để thu thập thông tin về mô hình của nó, thì chim nhạn sử dụng ánh sáng, và đây là một sự ngẫu nhiên. Tôi còn cho rằng, dơi sử dụng đỏ và xanh, hai màu sắc nó có thể phân biệt được như những nhãn mác, nội nhãn mác, để hỗ trợ các sóng âm, có thể là để xác định xúc giác, lông lá hay là mượt mà qua thính giác . Cũng như vậy, chim nhạn, và ngay cả chúng ta cũng sử dụng màu sắc, xanh và đỏ và vân vân được dùng để gọi tên các sóng ánh sáng với bước sóng dài và ngắn. Không có tính chất nào thuộc riêng về màu đỏ mà làm cho nó có bước sóng dài.

Vấn đề ở đây là bản chất của mô hình sẽ được quy định bởi nó sẽ được dùng như thế nào, hoàn toàn không phải bởi phương thức mà nó sử dụng các giác quan. J.B.S. Haldane có vài điều muốn nói về những sinh vật mà thế giới của nó được chi phối bởi mùi hương. Loài chó có thể phân biệt hai axit béo rất giống nhau, đã được pha loãng: capylic axit và caproic axit. Điểm khác nhau duy nhất, mà bạn có thể thấy, là một bên có thêm một cặp carbon trong chuỗi cấu tạo. Haldane đoán rằng, loài chó có thể sắp xếp các axit này theo thứ tự khối lượng nguyên tử, thông qua khứu giác, cũng như một người có thể phân biệt độ dài dây đàn piano, thông qua độ cao của từng nốt. Ngoài ra, còn có một loại axit khác, axit capric, nó cũng giống như hai loại axit lúc nãy, chỉ khác là nó có thêm hai phân tử carbon. Một chú chó, dù chưa ngửi qua axit capric bao giờ, cũng có thể tưởng tượng ra mùi của nó, với không nhiều khó khăn hơn khi chúng ta phải tưởng tượng, ví dụ như khi kèn trompet phát ra một nốt cao hơn, bất cử nốt nào chúng ta đã từng nghe. Cũng có thể, loài chó, và loài tê giác và các loài động vật định vị bằng mùi khác ngửi bằng màu sắc. Mà lý giải cũng giống như lý giải về loài dơi lúc nãy.

Trung Giới - phạm vi của kích thước và tốc độ mà chúng ta được tiến hóa để cảm thấy thoải mái với - cũng giống với phạm vi hẹp của quang phổ trường điện từ mà chúng ta nhìn thấy qua đa dạng các màu sắc. Chúng ta không thể nhìn thấy ánh sáng với tần số nằm ngoài phạm vi này trừ khi chúng ta sử dụng các thiết bị hỗ trợ. Trung Giới là một phạm vi hẹp các "thực sự" mà đối với chúng ta là những điều bình thường, trái lại, kỳ lạ đối với các vật chất rất nhỏ, rất lớn và rất nhanh. Điều tương tự cũng diễn ra với thước đo của xác suất; không có điều gì là không thể. Điều kỳ diệu thực chất là những điều xảy ra với xác suất cực kì thấp. Một bức tượng cẩm thạch có thể vẫy tay chào chúng ta. Những phân tử cấu tạo nên tinh thể cẩm thạch có thể rung động theo nhiều chiều. Nhưng bởi vì có quá nhiều phân tử, và chúng không thống nhất về phương hướng di chuyển, nên cẩm thạch, như chúng ta nhìn thấy trong Trung Giới, bất động. Nhưng các phân tử cấu tạo nên bàn tay của bức tượng có khả năng di chuyển theo cùng một hướng vào cùng một thời điểm, lặp đi lặp lại và như thế, bàn tay nhìn như thể đang vẫy chào chúng ta trong Trung Giới. Nhưng xác suất lại quá nhỏ, đến nỗi nếu bạn bắt đầu viết các số 0 cho dù vào thời điểm bắt đầu của vũ trụ, thì ngày hôm nay bạn vẫn chưa viết được hết các số 0.

Sự tiến hóa trong Trung Giới không cho chúng ta khả năng xử lý các sự kiện có xác suất quá thấp; vì chúng ta không sống đủ lâu. Sự rộng lớn của không gian trong thiên văn và thời gian đủ để thay đổi địa chất, có vẻ như bất khả trong Trung Giới, lại có thể trở nên chắc chắn. Điển hình như khi chúng ta đếm các hành tinh, chúng ta không biết rõ có tất cả bao nhiêu trong vũ trụ này nhưng dự đoán là khoảng 10 đến 20, hoặc 100 tỷ tỷ hành tinh. Và con số này cho chúng ta một phương thức để thể hiện dự đoán của chúng ta về xác suất của sự sống. Ta có thể đánh dấu một số điểm trên một phổ dài các xác suất, và nó sẽ nhìn giống như quang phổ của điện từ trường mà chúng ta vừa tìm hiểu khi nãy.

Nếu sự sống phát sinh duy chỉ một lần, nếu sự sống có thể, ý tôi là, nếu sự sống có thể khởi đầu ở mỗi hành tinh một lần, nghĩa là sự sống rất phổ biến; hoặc nó cũng có thể khởi đầu một lần ở mỗi ngôi sao, hoặc một lần ở một thiên hà, hoặc thậm chí một lần ở trong cả vũ trụ, và trường hợp này nghĩa là sự sống chỉ xuất hiện ở đây, và ở mọi nơi khác, xác suất cũng cỡ như một con cóc có thể hóa thành hoàng tử hoặc là những điều nhiệm màu tương tự xảy ra. Nếu sự sống chỉ xuất hiện ở một hành tinh duy nhất trong toàn bộ vũ trụ này, hành tinh đó phải là hành tinh của chúng ta, vì chúng ta đang ở đây là nói về sự sống. Và nếu chúng ta công nhận điều này, chúng ta có thể suy ra rằng tiến hóa hóa học chỉ xảy ra với xác suất rất thấp là một phần 100 tỷ tỷ, Tôi không nghĩ là chúng ta có thể công nhận điều đó. Tôi nghi ngờ rằng sự sống khá là phổ biến trong vũ trụ này. Và ngay cả khi tôi nói là khá phổ biến, sự sống vẫn hiếm có đến độ các hành tinh mang sự sống không bao giờ gặp được nhau. Và đây là một ý nghĩ khá buồn.

Chúng ra nên hiểu "kỳ lạ hơn chúng ta có thể tưởng" như thế nào? "Kỳ lạ hơn" trên lý thuyết có thể tưởng tượng được, hay "kỳ lạ hơn" chúng ta có thể tưởng tượng được đặt dưới giới hạn của não bộ sau những bài học về tiếng hóa trong Trung Giới? Liệu chúng ta có thể, thông qua rèn luyện và học tập, có thể giải phóng bản thân khỏi Trung Giới và đạt được một trực giác, và cả nền toán học, có thể hiểu được những loài rất bé, và rất lớn. Tôi thực sự không biết câu trả lời. Tôi tự hỏi liệu chúng ta có thể giúp loài người hiểu rõ hơn về, thuyết lượng tử, thông qua việc cho trẻ em chơi điện tử thời lúc còn nhỏ, và trò chơi này tái hiện một thế giới ảo, mà trong đó, các quả bóng đi xuyên qua hai khe hở trên màn hình, một thế giới mà trong đó những điều kỳ diệu của cơ học lượng tử được phóng lớn đến độ nó trở nên bình thường trong thước đo của Trung Giới. Và, tương tự như vậy, một trò chơi liên quan đến thuyết tương đối, mà trong đó các vật trên màn hình tác động lực Lo-ren-xơ lên nhau, những game dạng này có thể là hướng đi để giúp chúng ta, giúp trẻ con làm quen với cách suy nghĩ mới.

Tôi muốn kết thúc với việc áp dụng tư duy của Trung Giới, vào nhận thức của chúng ta về nhau. Hầu hết các nhà khoa học hiện đại tán thành với cách nhìn cơ học về tâm trí chúng ta là chúng ta bởi vì não bộ đã được cấu tạo như vây, hooc-môn của chúng ta được cấu tạo như vậy. Chúng ta sẽ khác nhau, tính cách mỗi người cũng khác nhau, bởi vì cấu tạo nơ rông của chúng ta khác nhau, và sinh lý học của chúng ta cũng khác nhau. Nhưng chúng ta, những nhà khoa học, lại không kiên định. Nếu chúng ta kiên định, phản ứng của chúng ta đối với tội phạm, ví dụ như kẻ sát hại trẻ em, phải giống như là "bộ phận này có cấu tạo bị lỗi,

nó cần được sửa chữa." Nhưng thực tế, chúng ta không nói như thế. Kể cả những người máy móc nhất, và tôi nghi ngờ đó là tôi, sẽ nói rằng "Tên quái vật đê hèn, tù ngục là quá tốt cho mi." Hoặc tệ hơn, chúng ta tìm cách trả thù, và qua đó, mở đầu một chuỗi các hành động trả đũa qua lại ngày càng leo thang, và chúng ta có thể nhìn thấy trên khắp thế giới hiện nay. Tóm gọn, khi chúng ta suy nghĩ như một nhà khoa học, chúng ta xem con người như một cỗ máy phức tạp và tỉ mỉ, giống như máy tính và xe hơi, nhưng khi ta nói về sống như một con người, chúng ta lại cư xử như Basil Fawlty, người đàn ông mà chúng ta nhớ rắng, đã phá hủy chiếc xe hơi vì nó không chịu nổ máy vào đêm tiệc (Khán giả cười).

Lí do khiến chúng ta xem xe cộ và máy tính như con người cũng giống như loài khỉ sống trên cây, và chuột chũi sống dưới lòng đất, và bọ nước sống trên mặt phẳng bị chi phối bởi sức căng bề mặt, chúng ta sống trong xã hội tập thể. Chúng ta bơi qua biển người, một phiên bản trong Trung Giới. Chúng ta tiến hóa theo lối dự đoán hành động của những người khác, thông qua cách ứng xử như những nhà tâm lý học bẩm sinh và tài năng. Xử trí với loài người như thể họ là những cỗ máy, có thể đúng theo ý nghĩa khoa học và triết học, nhưng kết quả lại chỉ là một hỗn độn và lãng phí thời gian. Nếu bạn muốn đoán xem một người sẽ làm gì tiếp theo, phương pháp đơn giản nhất chính là thiết lập mô hình về người đó và xem anh ta như một cá nhân đầy mục đích và toan tính, với những đam mê và đau khổ, với những ước muốn và mục tiêu, tội lỗi và đáng trách. Thông qua nhân hóa và đưa vào các thông tin về mục đích, là phương pháp hữu hiệu nhất để quan sát loài người. Hữu hiệu đến độ phần não bộ vận hành mô hình tiên đoán này, thường chiếm lấy quyền điều khiển khi chúng ta nghĩ về các thực thể khác dù nó lại không mang lại hiệu quả mấy, cũng giống như Basil Fawlty với chiếc xe của hắn, hoặc cũng giống như hàng triệu người mờ mắt tưởng rằng chúng ta là cả vũ trụ này.

Nếu vụ trụ thực sự kỳ lạ hơn chúng ta có thể tưởng tượng, điều này có phải là vì chúng ta, theo bản năng, chỉ tin vào những tưởng tượng có thể giúp chúng ta tồn tại trông môi trường Châu Phi vào thể Thế Canh Tân? Hay là não bộ của chúng ta rất đa dụng và có khả năng phát triển, đến độ chúng ta có thể giáo dục bản thân và vượt ra khỏi giới hạn của tiến hóa? Hay thậm chí, có những hiện tượng trong vũ trụ kỳ lạ đến mức dù là học thức của bậc thần linh, có thể tưởng tượng được? Cám ơn các bạn rất nhiều.

Vũ trụ được làm bằng gì?

Viết bởi Lucky_Rua Thứ sáu, 22 Tháng 12 2017 16:26

Trong vũ trụ ấy bạn học được rằng bản thân mình thật kì lạ và đặc biệt

Nếu bạn là con người (từ bây giờ ta sẽ bắt đầu với giả định này), thì có lẽ bạn chẳng giúp được gì ngoài việc hiếu kì đôi chút về thế giới xung quanh mình. Hiếu kì là một phần ý nghĩa của cuộc sống con người, và nó là một phần lí do khiến bạn đọc quyển sách này.
Hiếu kì chẳng phải cảm giác gì mới mẻ. Kể từ buổi bình minh của nhân loại, con người đã muốn biết câu trả lời cho một số câu hỏi cơ bản và rất hợp lí về thế giới xung quanh chúng ta:
Vũ trụ được làm bằng gì?
Phải chăng những khối đá lớn được làm bằng những viên đá nhỏ hơn?
Vì sao chúng ta không thể ăn đá?
Thế giới trông như thế nào nếu bạn là một con dơi?
Câu hỏi thứ nhất, “Vũ trụ được làm bằng gì?”, là một câu hỏi lớn lắm. Nó không những lớn vì chủ đề (nó chẳng lớn hơn nhiều so với vũ trụ đâu), mà còn vì việc nêu câu hỏi vũ trụ được làm bằng gì có liên quan đến tất cả mọi người. Nó tựa như việc nêu câu hỏi ngôi nhà của bạn và mọi thứ bên trong đó (kể cả bạn nữa) được làm bằng gì. Bạn không cần một hiểu biết sâu sắc về toán học hay vật lí để hiểu rằng câu hỏi này ảnh hưởng đến từng người và mỗi người trong số chúng ta.
Hãy giả sử bạn là người đầu tiên cố gắng tìm câu trả lời cho câu hỏi “Vũ trụ được làm bằng gì?”. Một phương pháp hay là sẽ thử trước tiên với ý tưởng đơn giản nhất, chất phác nhất. Chẳng hạn, bạn có thể nói rằng vũ trụ được làm bằng những thứ mà ta có thể thấy trong nó, vì thế bạn có thể trả lời cho câu hỏi bằng cách lập ra một danh sách. Một danh sách như vậy có thể bắt đầu như sau:

VŨ TRỤ:

- Tôi
- Bạn
- Tảng đá này
- Tảng đá kia
- Những tảng đá ở ngoài kia
- Vân vân

Nhưng cách này có những trở ngại lớn. Trước hết, danh sách của bạn sẽ rất, rất dài. Nó cần bao gộp hết mọi hòn đá trên mỗi hành tinh trong vũ trụ, và nó phải bao gộp cả bản thân cái danh sách của bạn nữa (nó cũng là một bộ phận của vũ trụ). Nếu bạn đòi hỏi danh sách bao gồm các vật cũng như từng chút một bên trong chúng, thì danh sách ấy có thể dài vô hạn. Nếu bạn không đòi hỏi danh sách đề cập tới từng chút một bên trong các vật có trên danh sách, thì bạn có thể có một danh sách về một nguyên tố: “vũ trụ”. Rõ ràng, cách làm này có những trục trặc lớn cho dù bạn có cố gắng thế nào.
Nhưng quan trọng hơn, việc lập một danh sách không thật sự trả lời được câu hỏi trên. Loại câu trả lời làm hài lòng nhất sẽ không chỉ ghi nhận sự phức tạp mà chúng ta thấy xung quanh mình – gần như vô số kiểu vật chất mà ta thấy trong môi trường xung quanh – mà nó còn đơn giản hóa thế giới cho chúng ta. Đó chính là thành tựu về bảng tuần hoàn các nguyên tố (bảng tuần hoàn với oxy, sắt, cacbon,...). Nó mô tả mọi vật mà con người từng nhìn thấy, từng sờ mó, từng nếm thử, hay từng ném vào nhau, tất cả mô tả theo khoảng chừng một trăm viên gạch cấu trúc cơ bản. Nó làm sáng tỏ rằng vũ trụ được tổ chức theo nguyên lí giống như trò xếp hình Lego vậy. Với một tập hợp gồm những khối nhựa nhỏ xíu giống nhau, bạn có thể ghép thành đồ chơi khủng long, máy bay, hay cướp biển – hoặc sáng tạo ra một phiên bản lai khủng long-cướp biển biết bay.

Giống hệt như trò Lego, một vài viên gạch cấu trúc cơ bản (các nguyên tố) cho phép bạn xây dựng nên nhiều thứ trong vũ trụ của chúng ta: sao, đá, bụi, kem, lạc đà. Nguyên lí tổ chức này, theo đó những vật phức tạp thật ra là sự sắp xếp của những vật đơn giản, cho phép chúng ta có được sự hiểu biết sâu sắc hơn bằng cách khám phá những vật đơn giản ấy.
Nhưng tại sao vũ trụ lại tuân theo triết lí Lego? Trong chừng mực mà chúng ta biết, chẳng có lí do nào giải thích vì sao một sự đơn giản hóa như thế lại có thể xảy ra. Trong chừng mực mà những nhà khoa học đầu tiên thời ăn lông ở lỗ biết được, thế giới có thể vận hành theo nhiều cách khác nhau. Tất cả những gì mà các nhà khoa học thời tiền sử Ook và Groog dùng để xây dựng những ý tưởng của họ là dựa trên kinh nghiệm của bản thân, mà kinh nghiệm như thế phù hợp với rất nhiều ý tưởng khác nhau về vũ trụ được làm bằng cái gì.

Có khả năng số lượng loại vật chất là gần như vô hạn. Trong một vũ trụ như thế, những tảng đá có thể được làm bằng những hạt đá nguyên tố. Không khí có thể được làm bằng các hạt không khí nguyên tố. Con voi có thể được làm bằng những hạt voi nguyên tố (hãy gọi chúng là Dumbotron). Trong vũ trụ giả thuyết như thế, bảng tuần hoàn các nguyên tố sẽ có gần như vô hạn các ô đơn vị.
Hay, còn lạ hơn nữa, chúng ta có thể sống trong một vũ trụ trong đó vạn vật rốt cuộc chẳng được làm bằng những hạt nhỏ xíu gì cả. Trong một vũ trụ như thế, đá sẽ được làm bằng vật liệu đá trơn nhẵn, có thể cắt nhỏ hoài nhỏ mãi, và con dao bạn dùng để cắt chúng sẽ sắc vô hạn.
Cả hai ý tưởng đó đều phù hợp với dữ liệu thu thập bởi các giáo sư Ook và Groog trong các thí nghiệm nổ-đá nổi tiếng của họ. Chúng tôi đề cập đến những khả năng này không phải vì chúng tôi nghĩ đây là cách vũ trụ vận hành mà để nhắc bạn rằng có khả năng một bộ phận của vũ trụ của chúng ta vận hành như thế, và nó có thể vẫn đúng cho những loại vật chất khác trong vũ trụ mà chúng ta chưa khám phá được.
Đó là lí do vì sao những bí ẩn chưa được trả lời của vũ trụ mà bạn sẽ khám phá trong quyển sách này sẽ khiến bạn cảm thấy đầy kích thích và hào hứng chứ không gây nản lòng hay thoái chí. Chúng cho thấy còn biết bao nhiêu thứ để chúng ta thám hiểm và khai phá.
Trong vũ trụ mà chúng ta sinh sống và yêu thích, vạn vật xung quanh chúng ta dường như được làm bằng những hạt nhỏ xíu. Sau hàng nghìn năm tư duy và nghiên cứu, chúng ta có một lí thuyết rất đẹp về vật chất. Từ những thí nghiệm đầu tiên của Ook và Groog cho đến thời hiện đại, chúng ta đã vượt qua bảng tuần hoàn và thâm nhập vào bên trong nguyên tử.

Vật chất như chúng ta biết được cấu tạo bởi các nguyên tử của các nguyên tố liệt kê trong bảng tuần hoàn. Mỗi nguyên tử có một hạt nhân, vây xung quanh là đám mây electron. Hạt nhân chứa proton và neutron, mỗi hạt này được xây dựng từ quark up và quark down. Vì thế, với quark up, quark down, và electron, ta có thể xây dựng nên bất kì nguyên tố nào từ bảng tuần hoàn. Thật là một thành tựu vĩ đại! Ta đã rút gọn danh sách của chúng ta về các thành phần của vũ trụ từ dài vô hạn xuống còn một trăm hay chừng ấy nguyên tố của bảng tuần hoàn và rồi rút xuống còn ba hạt. Mọi thứ mà ta từng nhìn thấy, từng sờ mó, từng ngửi, hoặc từng vấp dưới ngón chân mình đều có thể được xây dựng từ ba viên gạch cấu trúc cơ bản. Xin chúc mừng công trình tập thể của hàng triệu bộ óc con người.
Nhưng, trong khi ta nên cảm thấy tự hào về giống loài mình, thì bản mô tả này là chưa hoàn chỉnh ở hai chỗ rất quan trọng.
Thứ nhất, có những hạt khác ở ngoài kia, chứ không riêng gì electron và hai quark. Chỉ ba hạt này là cần thiết để tạo ra vật chất bình thường, nhưng trong thế kỉ vừa qua, các nhà vật lí hạt đã khám phá thêm chín hạt vật chất và năm hạt khác trung chuyển lực. Một số hạt này rất kì lạ, ví dụ như các hạt neutrino ma quái có thể truyền đi hàng nghìn tỉ dặm xuyên qua chì mà không bị dội ngược bởi một hạt nào. Đối với neutrino, chì là trong suốt. Những hạt kia rất giống với ba hạt cấu tạo nên vật chất nhưng nặng hơn nhiều, nhiều lần.

Tại sao ta lại có thêm những hạt này? Chúng đại diện cho cái gì? Ai mời chúng đến dự tiệc? Có bao nhiêu loại hạt? Chúng ta không biết. Hơn thế nữa: chúng ta chẳng có ý tưởng gì. Một số hạt kì lạ này và các kiểu hình hấp dẫn của chúng sẽ được bàn luận cụ thể ở chương 4.
Nhưng bản mô tả này còn chưa hoàn chỉnh ở một chỗ rất quan trọng. Trong khi ta chỉ cần ba hạt để xây dựng nên các sao, hành tinh, sao chổi, và dưa chua, nhưng hóa ra những thứ này chỉ chiếm một tỉ lệ rất nhỏ của vũ trụ. Loại vật chất mà ta xem là bình thường – bởi vì nó là loại duy nhất mà chúng ta biết – thật ra khá khác thường. Trong toàn bộ vật liệu (vật chất và năng lượng) trong vũ trụ, loại vật chất này chỉ chiếm khoảng 5% cả thảy.
95% kia của vũ trụ được làm bằng gì? Chúng ta không biết.
Nếu ta vẽ một biểu đồ bánh của vũ trụ, thì nó sẽ như thế này:

Miếng bánh đó trông bí ẩn nhỉ. Chỉ 5% của nó là vật liệu mà chúng ta biết, bao gồm các sao, các hành tinh, và mọi thứ ở trên chúng. Tròn 27% là cái chúng ta gọi là “vật chất tối”. 68% kia của vũ trụ là cái chúng ta hiểu rất ít. Các nhà vật lí gọi nó là “năng lượng tối”, và ta nghĩ nó đang làm cho vũ trụ dãn nở, nhưng ta biết về nó có thế thôi. Chúng tôi sẽ giải thích cả hai khái niệm này và làm thế nào chúng ta đi tới những con số chính xác này ở các chương sau.
Và chuyện còn tệ hơn. Thậm chí trong 5% vật liệu mà chúng ta biết, vẫn có rất nhiều thứ chúng ta không biết (còn nhớ những hạt mới đó chứ?). Trong một số trường hợp, thậm chí ta chẳng biết làm thế nào đặt ra những câu hỏi đúng để làm sáng tỏ những bí ẩn này.
Và đây là chỗ đứng của chúng ta với tư cách giống loài. Mới ở vài đoạn trước, chúng ta tự chúc mừng mình về những thành tựu khám phá trí tuệ hết sức to lớn bởi việc mô tả toàn bộ vật chất đã biết theo những thuật ngữ đơn giản. Giờ thì dường như ăn mừng như thế là hơi sớm, bởi vì phần lớn vũ trụ được làm bằng cái gì đó khác. Nó tựa như việc chúng ta đã và đang nghiên cứu một con voi trong hàng nghìn năm trời và rồi bất ngờ ta nhận thấy chúng ta chỉ đang nhìn vào cái đuôi của nó mà thôi!

Biết như vậy, có lẽ bạn cảm thấy hơi thất vọng. Có lẽ bạn nghĩ chúng ta đã đạt tới đỉnh cao nhận thức của mình và làm chủ vũ trụ (chúng ta có các rô bôt sẽ dọn sạch nhà cho bạn). Nhưng điều quan trọng khi thấy như vậy không phải là thất vọng mà là một cơ hội rất lớn: cơ hội thám hiểm và học hỏi và thu nhặt kiến thức. Sẽ như thế nào nếu bạn biết rằng chúng ta chỉ mới khám phá 5% đất liền trên Trái Đất? Hoặc bạn chỉ mới nếm được 5% mùi vị món kem trên thế giới mà thôi? Nhà khoa học ở trong bạn sẽ đòi hỏi một sự thám hiểm thấu đáo (cũng như đòi hỏi có thêm thìa) và sẽ hào hứng trước khả năng của những khám phá mới.
Hãy nghĩ về thời tiểu học khi bạn đang học về những cuộc thám hiểm của những nhà thám hiểm vĩ đại nhất trong lịch sử. Họ giương buồm về phía chưa biết và khám phá những miền đất mới và lập bản đồ thế giới. Nếu bạn nghĩ như thế nghe hào hứng quá, thì có lẽ bạn phải cảm thấy có chút buồn buồn vì ngày nay mọi lục địa đã được khám phá hết, mọi hòn đảo lớn nhỏ đều đã được đặt tên, và vào kỉ nguyên này của vệ tinh và GPS, thời kì thám hiểm dường như đã ở phía sau chúng ta. Tin tức tốt lành là chưa hẳn như thế.
Có rất nhiều khám phá còn lại để làm. Thật vậy, ta đang sống trong những ngày đầu của cả một kỉ nguyên khám phá mới. Chúng ta đang bước vào một thời kì có khả năng sẽ định hình lại sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ. Một mặt, ta biết rằng ta biết rất ít (5%, bạn còn nhớ không?), vì thế ta có một số ý tưởng về những câu hỏi nào phải nêu ra. Và, mặt khác, chúng ta đang xây dựng những công cụ mới tuyệt vời, ví dụ như những máy va chạm hạt mới đầy sức mạnh và các detector sóng hấp dẫn và kính thiên văn sẽ giúp ta có được câu trả lời. Toàn bộ những cái này đang đến chung  với nhau ngay lúc này.

Điều hứng thú là những bí ẩn khoa học to lớn đều có câu trả lời thật sự và chắc chắn. Chỉ là ta chưa biết chúng như thế nào thôi. Nhưng có cơ hội để chúng được phân giải trong quãng đời của chúng ta. Ví dụ, hoặc có hoặc không có sự sống thông minh ở đâu đó trong vũ trụ ngay lúc này tại thời khắc này. Có câu trả lời (Mulder nói đúng: chân lí ngự ở ngoài kia). Việc biết được những câu trả lời này sẽ làm thay đổi ở cấp độ rất cơ bản đối với cách chúng ta nghĩ về thế giới.
Lịch sử khoa học là một trong những cuộc cách mạng trong đó chúng ta lần lượt khám phá rằng thế giới quan của chúng ta bị méo mó bởi góc nhìn đặc biệt của chúng ta. Một Trái Đất phẳng, một hệ Mặt Trời địa tâm, một vũ trụ bị thống trị bởi các sao và hành tinh – đây đều là những ý tưởng hợp lí được số liệu gợi lên vào lúc ấy, nhưng nay ta nhìn nhận chúng là hết sức ngây thơ. Hầu như chắc chắn sẽ có nhiều cuộc cách mạng như thế ở trước mắt, trong đó những ý tưởng quan trọng mà chúng ta chấp nhận ngày nay, ví dụ như thuyết tương đối và vật lí lượng tử, có thể bị đổ vỡ và bị thay thế bởi những ý tưởng mới đến sững sờ. Hai trăm năm sau, có lẽ con người sẽ nhìn nhận sự hiểu biết của chúng ta về cách thức thế giới vận hành giống như cách chúng ta nhìn nhận người tiền sử hiểu biết về thế giới của họ.
Hành trình của nhân loại nhằm tìm hiểu vũ trụ của chúng ta còn lâu mới kết thúc, và chính bạn là một bộ phận của hành trình đó. Chúng tôi xin hứa rằng chuyến đi ấy sẽ ngọt ngào hơn cả miếng bánh ngon.

Trích “We have no idea – A guide to unknown universe”
của Jorge Cham và Daniel Whiteson