Con người trong vũ trụ? Vũ trụ trong con người?

higher-consciousnessCON NGƯỜI TRONG VŨ TRỤ? VŨ TRỤ TRONG CON NGƯỜI?

Hàn Thuỷ

  1. Tâm điểm của vòng tròn là con chuồn chuồn

Cuối hạ sang thu, mặt hồ phẳng lặng. Một con chuồn chuồn đang bay lượn bỗng đáp xuống mặt nước, rồi lại bay đi. Sự cố (évènement) đó làm gợn trên mặt hồ một làn sóng vòng tròn truyền đi mỗi lúc một rộng. Tâm điểm của vòng tròn không phải là con chuồn chuồn, mà là chỗ nó đậu xuống mặt nước: sự thật của đời thường, chẳng có gì lạ. Sự thật của đời thường là chỗ thơ và toán cùng từ đó bay đi, theo những hướng khác nhau? đã hẳn. Nhưng toán, hay nói chung lý luận và thực nghiệm khoa học, đi đến tận cùng lại nhiều khi thơ mộng và hùng vĩ vô cùng, tuy rằng trên đường đi thường lắm đá sỏi khô khan.

Nếu cắc cớ hỏi tại sao sóng truyền đi thành vòng tròn lập tức nảy ra một chuỗi lý luận: rằng theo định nghĩa vòng tròn là tập hợp các điểm có khoảng cách bằng nhau từ tâm điểm; rằng vận tốc sóng truyền đi trên mọi hướng đều bằng nhau; cho nên lúc nào khoảng cách cũng bằng nhau, bởi thế sóng hình vòng tròn.

Một sự thật khác của đời thường, đã được đo đạc kỹ lưỡng từ thế kỷ 19 là: đối với bất cứ vật thể nào đang di chuyển, vận tốc ánh sáng trên mọi hướng đều bằng nhau. Vậy hãy tưởng tượng sự cố chuồn chuồn đáp xuống mặt nước làm phát ra một ánh chớp. Ánh sáng cũng truyền đi theo vòng tròn với vận tốc rất lớn; vòng tròn đó là một, với người ngồi trên bờ hồ, và với con chuồn chuồn. Thế nhưng bây giờ (mời bạn hít một hơi thở thật sâu và đọc tiếp!), đối với con chuồn chuồn, vì vận tốc ánh sáng theo mọi hướng là bằng nhau nên luôn luôn nó tự thấy mình ở tâm điểm của vòng tròn. Con chuồn chuồn ở đâu thì tâm điểm vòng tròn ở đó.

Bertrand Russell (1872-1970)
Bertrand Russell (1872-1970)

Kết luận: không gian chúng ta đang sống không phải là không gian của Euclide vì theo Euclide mỗi vòng tròn chỉ có một tâm điểm; mà là một thứ không gian “cong” trong đó mỗi vòng tròn có vô số tâm điểm!

Đoạn dẫn nhập này người viết phóng tác theo một ý của triết gia Bertrand Russell để giải thích lý thuyết tương đối, đọc từ thời còn sinh viên nên không còn nhớ tên sách, mặc dù hình ảnh còn in trong óc cho tới bây giờ. Tuy nhiên nếu bạn đọc thích loại văn phổ biến khoa học không có hoặc rất ít công thức toán, bài báo này xin giới thiệu một số sách mới ra vài năm gần đây, giới hạn trong phạm vi tìm hiểu vũ trụ. Phải là sách vì khuôn khổ một bài báo không thể nào viết đến nơi đến chốn. Và xin nói trước dù ít công thức thì loài sách này cũng đòi hỏi bạn bỏ thời gian đọc kỹ, không thể đọc như truyện. Trình độ khoa học không cần quá tú tài, thích hay không thích loại chủ đề này quan trọng hơn là vấn đề trình độ. Có lẽ ngoài ra còn có sự cần thiết, nếu bạn quan tâm đến những vấn đề của thời đại, cho bản thân mình, hay để có thể nói chuyện với thế hệ trẻ, v.v.. Riêng người viết nghiệm thấy rằng để hiểu các công thức khô khan đôi khi cần áp dụng trong nghề mình, cũng cần biết trước cái đại ý trình bày trong các sách phổ biến khoa học, nhất là loại sách do các bác học danh tiếng đích thân thảo ra. Tất cả các sách giới thiệu dưới đây đều đang còn bán trong các hiệu sách lớn.

  1. Không thời gian; hạt và sóng

Werner Heisenberg (1901-1976)
Werner Heisenberg (1901-1976)

Einstein có viết một cuốn sách nhỏ phổ biến thuyết tương đối, ngày nay có lẽ đã được dịch ra khắp các thứ tiếng lớn trên thế giới[1].Cuốn sách này cho biết rõ điểm khởi đầu trong những suy nghĩ đã dẫn nhà đại bác học đến thuyết tương đối, xét lại những khái niệm tưởng như vĩnh viễn trong trực giác con người là khái niệm không gian và thời gian. Từ đó đi đến công thức nổi tiếng chuyển hoá vật chất và năng lượng, mở đầu kỷ nguyên năng lượng nguyên tử. Thuyết tương đối cũng mở ra một kỷ nguyên mới về vũ trụ luận, trong đó không gian và thời gian không thể cách biệt, trở thành một thể thống nhất ngày nay gọi là không – thời gian.

Thật ra nói như vậy không đúng lắm, vì năng lượng nguyên tử không thể tách ra khỏi thuyết cơ học lượng tử. Trong khi thuyết tương đối vẽ ra cái khung cảnh lớn bao la của không – thời gian thì cơ học lượng tử đi sâu vào những phản ứng, di chuyển vô cùng tế vi của các hạt lượng tử, giải thích sự cấu tạo của các nguyên tử và vì thế trở thành nền tảng thứ hai không thể thiếu được của khoa học ngày nay. Đứng về mặt công thức mà nói thì thật ra ngoài những áp dụng vĩ mô như vũ trụ học, như phi thuyền không gian… người ta ít khi dùng đến thuyết tương đối; chỉ có một ứng dụng đời thường ít người biết đến là việc xác định vị trí trên trái đất của xe cộ thuyền bè (nếu có máy phát sóng thích hợp) bằng vệ tinh: nếu chỉ dùng cơ học cổ điển thì độ chính xác phải tính bằng cây số (km) trong khi nếu dùng các công thức của thuyết tương đối thì độ chính xác vào khoảng mươi mét: sự cấp cứu các thuyền bè trên biển, hoặc xe cộ lạc trong sa mạc trở thành dễ dàng, chắc chắn; không nói tới những áp dụng tương tự cho nhà binh.

Richard Feynman (1918-1988)
Richard Feynman (1918-1988)

lumiere-et-matiere-une-etrange-histoireTrong khi đó phạm vi áp dụng của cơ học lượng tử lớn hơn nhiều và bao trùm đời sống hàng ngày; nó giải thích về cơ bản những nguyên lý của hoá học, của điện từ học, của nhiệt động học (tức là của tất cả các vật thể và máy móc chung quanh chúng ta trong đời thường); nó giải thích hiện tượng bán dẫn, hiện tượng laser… Khổ thay! để hiểu cơ học lượng tử đến chỗ tận cùng cơ bản của nó cần có một thái độ “phá chấp” đến kinh hoàng: sóng tức là hạt mà hạt tức là sóng. Khi nói sóng là nói đến cái gì truyền ra và có ảnh hưởng đến khắp không gian và khi nói đến hạt tức là nói đến một cái gì rất nhỏ, chỉ xuất hiện ở một điểm trong không gian mà thôi. Nhiều người cho rằng thế giới khách quan nó là như thế, không có gì để hiểu cả, cứ việc áp dụng những công thức của cơ học lượng tử, chuyển hoá giữa hạt và sóng, sẽ đi đến những hiệu quả vô cùng chính xác và sẽ giải thích được (gần như) mọi hiện tượng trong đời thường (mặc dù cơ học lượng tử chấp nhận một nguyên tắc không thể chính xác (principe d’incertitude), thể hiện qua công thức của Heisenberg). Cuốn sách phổ biến kiến thức về cơ học lượng tử nổi tiếng nhất là Ánh sáng và vật chất[2] của Feynman. Cuốn này tập hợp bốn bài diễn giảng trong một câu lạc bộ trí thức tại Mỹ. Feynman không những là một bác học được giải Nobel mà còn là một nhà sư phạm “kiểu Mỹ” rất hồn nhiên bình dị, có biệt tài đánh trống bongo, theo các sinh viên ông kể lại. Văn viết của ông như văn nói, khó kiếm được người giản dị hoá được hơn ông cái đề tài hắc búa này.

  1. “Big Bang” và lịch sử vũ trụ

Steve Hawking (1942-)
Steve Hawking (1942-)

luoc-su-thoi-gianKhi đem áp dụng lý thuyết tương đối vào nghiên cứu vũ trụ thì các nhà vật lý học thiên văn đi đến kết luận (hiện nay hầu như không còn ai phản bác) là vũ trụ bắt đầu có khoảng 15 tỷ năm trước từ một vụ “bùng nổ vĩ đại” của không – thời gian (“big bang”). Có tức là có cả không gian và thời gian cùng một lúc, “trước đó” không có thời gian! Muốn hiểu tại sao từ lúc bắt đầu có thời gian đến nay lại tính được một khoảng thời gian hữu hạn, xin mời bạn đọc “Lược sử thời gian”[3] của Steve Hawking, người kế thừa ghế giáo sư toán của Newton ở trường đại học Cambridge. Ông cùng cộng tác với Penrose để nghiên cứu các khoảng “không gian đen” và về các giây phút bắt đầu của vũ trụ. Trong “Lược sử thời gian”, những kết quả nghiên cứu vũ trụ học kết hợp thuyết tương đối và thuyết lượng tử được thuật lại một cách giản dị và sống động, cho thấy sự kế thừa và sự cộng tác của các nhà bác học khắp nơi trên thế giới, trong đó có tấm gương can đảm hy sinh tận tụy cho khoa học của Hawking, một người đã toàn thân bất toại, chỉ còn sống trên ghế có bánh xe lăn, và nói cũng phải dùng máy chữa và khuyếch đại âm thanh. Cùng viết về chủ đề sách của Hawking, và phát triển rộng hơn ra, hai tác giả khác được dư luận truyền thông ở Pháp đánh giá cao là Hubert Reeves, với các cuốn “Giờ say sưa”[4]“Kiên tâm trên trời xanh”[5], và đặc biệt là Trịnh Xuân Thuận, với cuốn “Giai điệu sâu kín”[6]. Hai tác giả này đều có lối viết tương đối dễ đọc, thậm chí có phần nào dễ dãi, trong phần chính của sách, đưa những chú thích kỹ thuật và những luận cứ chặt chẽ, công thức, v.v. vào phụ lục có thể thoả mãn được hai loại độc giả. Mặc dầu chủ đề giống nhau nhưng mỗi người có cách phát triển riêng, người đọc có thể thích đọc người này hơn người kia nhưng có lẽ đọc một người là đủ.

Trinh Xuan ThuanNhững vấn đề được đề cập đến theo dòng lịch sử của vũ trụ là sự hình thành và phát triển của các thiên hà song song với sự kiến tạo ra các nguyên tử, nguyên tố như sắt, đồng, chì, kẽm, khinh khí, dưỡng khí, v.v. giải thích và chứng minh tại sao có chúng và tại sao chúng được phân phối thế này hay thế kia… Không phải chỉ có thuyết tương đối và thuyết lượng tử được bàn đến và sử dụng. Người đọc còn được chia sẻ những suy tư có lẽ phổ biến trong các nhà khoa học, những cảm xúc bay bổng và miên man trước vẻ đẹp của tự nhiên, trước sự hài hoà của các quy luật tự nhiên khiến cho sự sống có thể nảy sinh trên trái đất. Đó là một điều bí ẩn, cũng như những điều bí ẩn khác là “tại sao thế giới này có thể hiểu được”? Tại sao thời gian chỉ đi có một chiều? Những câu hỏi cắc cớ mà đầy chất thơ. Riêng người viết bài điểm sách này rất thích đoạn đầu của cuốn “Giai điệu sâu kín”, trình bày hình ảnh của vũ trụ trong trí tuệ con người qua các thời đại; và cũng hơi dị ứng trong vài đoạn sau khi tác giả bàn về thượng đế, có lẽ vừa không đủ vừa không cần thiết.

  1. Con người sáng tạo ra vũ trụ

Tiểu tựa này cũng là tựa thứ nhì của cuốn “Giai điệu sâu kín”. Có lẽ vì theo ý tác giả, nhất là sau khi đã điểm qua những quan điểm vũ trụ luận khác nhau trong lịch sử, hình ảnh vũ trụ hiện nay cũng là một hình ảnh của con người sáng tạo ra mà thôi, mặc dù những hiệu quả thực tế lớn lao và tính đồng nhất của các quy luật tự nhiên lý giải gần như mọi hiện tượng từ vĩ mô đến vi mô?

Roger Penrose (1931-)
Roger Penrose (1931-)

the-world-within-the-worldVậy thế nào là quy luật của tự nhiên? Có thể có cùng những quy luật đó đối với những sinh vật có trí tuệ khác, ở một hành tinh khác không? Thật ra không thể trả lời những câu hỏi này một cách triệt để một khi mà khoa học chưa đi đến được tận cùng, khám phá một hệ thống quy luật nhất quán và bao trùm mọi hiện tượng. Điều ấy hiện nay chưa có, và có thể có hay không cũng không biết được, hai lý thuyết cơ bản của vật lý học cho đến nay vẫn chưa hoà đồng được với nhau một cách tuyệt đối. Chưa hoà đồng được ở đâu bạn đọc cũng có thể tìm thấy trong các sách đã dẫn, chứ không phải chỉ có những kết quả coi như chắc chắn. Cuốn sách của Penrose “Trí tuệ mới của Hoàng Đế”[7] trình bày những vấn đề đang nằm ở đầu trận tuyến, liên hệ toán học, tin học, sinh lý bộ não, và thuyết lượng tử… một thí dụ của những hướng nghiên cứu tổng hợp và hiện đại. Cuối cùng, nếu bạn chỉ có thì giờ đọc một cuốn sách để có một khái niệm về những vấn đề kể trên, xin giới thiệu cuốn “Thế giới ở bên trong thế giới”[8], rất hấp dẫn và có nhiều dẫn liệu lịch sử; một cái nhìn tổng hợp về vũ trụ quan của các nhà khoa học hiện đại mà không quá thiên về một quan điểm riêng của tác giả, đáng tiếc chưa có bản dịch tiếng Pháp.

H.T.

Nguồn: Con người trong vũ trụ? Vũ trụ trong con người?, Diendan.Org

—-

Bài có liên quan trên PTKT:

—-

[1] La Relativité. Einstein, Petit Bibliothèque Payot (1956). Nguyên bản tiếng Đức.

[2] Lumière et Matière, Une étrange histoire. Richard Feynman, InterEditions (1987). Nguyên bản tiếng Mỹ.

[3] Une brève histoire du temps. Steve Hawking, Flammarion (1989). Nguyên bản tiếng Anh.

[4] L’ heure de s’enivrer. Hubert Reeves, Seuil (1986).

[5] Patience dans l’azur. Hubert Reeves, Seuil (1981, 1988).

[6] La Mélodie secrète. Trịnh Xuân Thuận, Fayard (1988) và Folio, Gallimard (1991).

[7] The Emperor’s new mind, concerning computer, minds, and the laws of physics. Roger Penrose, Oxford University Press (1989) (mới có bản dịch tiếng Pháp).

[8] The world within the world. John D. Barrow, Oxford University Press (1988).

Advertisements

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Đăng xuất / Thay đổi )

Connecting to %s