Những câu chuyện khoa học hiện đại, Chương VI: TỔNG QUAN KHOA HỌC

NCCKHHD VIMột lần tôi hỏi một sinh viên: “Nếu có một ai đó nói với em rằng mặt trời quay xung quanh trái đất thì em nghĩ sao?”. Sinh viên đó trả lời ngay: “Thì đó là thằng điên”. Câu trả lời đó làm tôi nghĩ đến Einstein, ông nói: “Một câu hỏi đôi khi làm tôi phân vân: liệu tôi điên hay những kẻ khác điên?”. Đó là lý do để “Những câu chuyện khoa học hiện đại” phải thêm Chương VI: TỔNG QUAN KHOA HỌC. Tiếc rằng chương này còn quá nghèo nàn. Nó đã được bổ sung bởi nhiều bài viết trên tạp chí Khoa học & Tổ quốc mà độc giả có thể tìm thấy trên các trang mạng như Vietsciences, PhamVietHung’s Home và rất nhiều trang mạng khác.

Những câu chuyện khoa học hiện đại

Chương VI: TỔNG QUAN KHOA HỌC

Mục lục

01.Từ Descartes đến Lão tử (Văn Nghệ Trẻ 14-07-2002)                      2.Không-thời gian 4 chiều, một sáng tạo văn học kỳ diệu (Văn Nghệ Trẻ 12-09-2002)                                                                                                                    03.Ảo ảnh Thời Gian (Văn Nghệ Trẻ 24-10-2002)

01.Từ Descartes đến Lão tử

Cái mà ta biết thì ít ỏi vô cùng; Cái ta không biết thì mênh mông” (Pierre Simon Laplace)

Một lần, trong lúc lái xe trên đường phố Sydney, tôi chợt nhìn thấy một dòng chữ khá to được viết ngay ngắn trên một tờ giấy dán bên trong kính hậu của một chiếc xe đang chạy ngay trước mặt : “Tôi tư duy, vậy tôi nguy hiểm”. Tôi bật cười. Đây là một trò biến tấu câu châm ngôn nổi tiếng của Descartes mà ai cũng biết : “Tôi tư duy, vậy tôi tồn tại”[1]. Không hiểu anh chàng lái chiếc xe đó muốn nói gì vậy ? Nghĩ một loáng, tôi lại bật cười lần thứ hai. Hình như anh ta muốn nhắc nhở: “Này coi chừng đấy, trong lúc lái xe mà cứ mải mê suy nghĩ lung tung thì nguy hiểm lắm đấy”. Hóm thật.

Nhưng nếu anh ta biết được rằng chính vì mấy chữ của anh ta mà đâm ra tôi lại suy nghĩ lung tung trong lúc lái xe. Vâng, đúng thế đấy. Và bây giờ tôi xin kể cho đọc giả nghe tôi đã suy nghĩ những gì.

1-Từ Descartes đến Sartre:

Sống cách chúng ta hơn 350 năm, nhà toán học và triết học Pháp lừng danh René Descartes tuyên bố rằng tư duy sẽ giúp con người nhận thức được thế giới, nhận thức được ý nghĩa tồn tại của vũ trụ và của chính bản thân mình. Dưới ngọn cờ của Descartes, chủ nghĩa duy lý hiện đại (modern rationalism) ra đời, chủ trương mọi lý lẽ đều cần phải được chứng minh rõ ràng, đồng thời khẳng định với phương pháp tư duy đúng đắn, đặc biệt với việc sử dụng công cụ toán học sắc bén, con người có thể nhận thức được tất cả mọi bí mật của thế giới. Chính Descartes đã dùng toán học để chứng minh sự hiện hữu của Thượng Đế (!). Và cũng chính Descartes, đồng thời với Pierre de Fermat, đã sáng tạo ra môn Hình học giải tích, một ngành toán học  có ứng dụng vô cùng to lớn trên mọi lĩnh vực của đời sống suốt trong các thế kỷ qua và cho đến tận ngày nay, tạo ra một niềm tin mạnh mẽ rằng bất kỳ hiện tượng nào cũng đều có thể phân tích mổ xẻ chi li thành những cặp liên hệ nhân-quả kiểu “vì A do đó B”, nghĩa là có thể hiểu được một cách hoàn toàn bị thuyết phục. Đó chính là tinh thần cốt lõi của khoa học tây phương hiện đại. Tinh thần này thúc đẩy khoa học tiến lên mạnh mẽ, đồng thời từng bước đưa khoa học lên vị trí chúa tể của nhận thức. Thật vậy, trong xã hội ngày nay, dường như bất kỳ một phân tích khoa học nào trong bất kỳ một lĩnh vực nào cũng thường hay sử dụng một biểu đồ trong một hệ trục toạ độ vuông góc. Nào là biểu đồ kinh tế, biểu đồ giá cả, biểu đồ bệnh án, biểu đồ vật lý, v.v… Đó chính là phương pháp điển hình của Descartes. Thật khó hình dung ra xã hội hiện đại mà không có những biểu đồ như thế. Vì vậy hầu như bất kỳ ai trong chúng ta ngày nay cũng đều có thể coi là một “cartesian” (người theo chủ nghĩa Descartes), bởi lẽ ít nhiều chúng ta đều đã áp dụng phương pháp Descartes, nhưng có lẽ quan trọng hơn là vì chúng ta nói chung đều mang tinh thần duy lý “từ trong máu”, luôn luôn đòi hỏi cái gì cũng phải được chứng minh rạch ròi. ảnh hưởng của Descartes khó có thể đo hết bề rộng, bề sâu và về sức sống lâu dài của nó. Dường như xã hội càng phát triển thì tinh thần Descartes càng có đất sống. Vì thế không có gì để ngạc nhiên khi thấy tại phương tây, câu châm ngôn “Tôi tư duy, vậy tôi tồn tại” đã trở thành một trong những danh ngôn nổi tiếng nhất, một chân lý phổ biến nhất. Sẽ là ngạc nhiên nếu bạn không biết nó, và càng đáng ngạc nhiên hơn nếu bạn giám nói ngược với nó.

Vậy mà có một người đã giám nói ngược ! Đó là Jean Paul Sartre.

Tạp chí SIGNS of The Times của úc số 10-1999, trang 32, viết: “Khoảng hơn 300 năm sau Descartes, Jean Paul Sartre, người đoạt giải Nobel văn chương năm 1964, dường như đã nhận ra cái vòng luẩn quẩn và vô lí trong các lý luận khoa học và logic khi ông phủ đầu Descartes bằng một câu: Tôi tư duy, vậy tôi không tồn tại”.

Lời phủ đầu này làm tôi bị choáng váng bất ngờ. Không biết đến bao giờ tôi mới hiểu nó nếu không có cơ may gặp cuốn sách “Bất Khả-Giới Hạn của Khoa Học và Khoa Học của Giới hạn” của John Barrow[2], một cuốn sách có tiếng vang lớn ở phương tây hiện nay. Trong tài liệu khá công phu này, Barrow đã làm một cuộc kiểm kê toàn diện hàng loạt tham vọng thái quá (thậm chí ngông cuồng) trong lịch sử khoa học từng dẫn đến kết cục thảm bại, điển hình là “Thuật giả kim” (alchemy) thời trung cổ và “Chủ nghĩa toán học hình thức” (Formalism) trong thế kỷ 20. Barrow muốn gióng lên tiếng chuông cảnh tỉnh rằng thực ra khoa học cũng có những giới hạn nhất định, và chỉ ra rằng thái độ bất chấp giới hạn trong khoa học chính là một biểu hiện thiếu hiểu biết khoa học. Trong thời đại bùng nổ thông tin khoa học ngày nay, Barrow nhấn mạnh, việc tìm hiểu các giới hạn của khoa học đã trở thành một ngành nghiên cứu của chính khoa học nhằm giúp định hướng phát triển khoa học một cách hiệu quả nhất. Barrow cho biết trong hội hoạ đã hình thành hẳn một trường phái siêu thực chuyên mô tả sự hạn chế và mâu thuẫn của nhận thức. Hàng loạt mô hình của các hoạ sĩ và của cả các nhà khoa học lớn đều cho rằng nhận thức nói chung và khoa học nói riêng chỉ phản ánh các chân lý cục bộ, thay vì chân lý toàn phần, giống y như chuyện “Thầy bói xem voi” xưa kia. Sau đây là vài mô hình để đọc giả tự xem xét :

•        “Kiến trúc các bậc thang liên tục” của Oscar Reutersvard, một hoạ sĩ Thuỵ Điển (Hình 1).

•        “Kết cấu tam giác” của Roger Penrose, một nhà toán học vật lý nổi tiếng người Anh, một trong những tác giả của Lý thuyết hốc đen (Hình 2).

•        “Kết cấu luỹ thang” cũng của Roger Penrose (Hình 3).

Barrow gọi tư tưởng này là “tư tưởng về cái bất khả” (the idea of the impossible), và cho biết hiện nay tư tưởng về cái bất khả đã ăn nhập vào trong đầu óc của nhiều nhà khoa học, và đặc biệt của các nhà triết học. Theo Barrow, trong khi khoa học có xu hướng chứng minh mọi cái tưởng là “bất khả” đều là “khả”, thì ngược lại, triết học có xu hướng nhắc nhở rằng cái mà ta tưởng là “khả” hoá ra lại là “bất khả”. Đến đây có thể lý giải được sự đối chọi giữa Descartes và Sartre. Với Descartes, mọi cái sẽ là “khả” nếu bạn có một phương pháp tư duy đúng đắn. Với Sartre, tư duy không thể biết hết được, vì nhiều cái bạn tưởng là  “khả” thực ra là “bất khả. Xem thế đủ biết Descartes là một nhà triết học mang nặng ý thức duy lý khoa học, ngược lại, Sartre là nhà triết học 100%.

2-Định lý bất toàn:

“Tư tưởng về cái bất khả” được Barrow trình bầy một cách hấp dẫn vì nó dựa trên một định lý toán học hết sức thuyết phục, đó là Định Lý Bất Toàn (Theorem of Incompleteness) của Kurt Godel (1905-1978). Định lý này chỉ ra rằng không có một hệ logic nào đủ mạnh để tự chứng minh nó hoàn hảo. Khi định lý này mới ra đời, người ta tưởng nó chỉ có ý nghĩa thuần tuý toán học, những mãi đến gần đây khi thực tiễn khoa học computer sáng tỏ, người ta mới nhận thức được hết ý nghĩa sâu xa triết học của nó. Vì thế hiện nay định lý này được liệt vào trong số những phát minh quan trọng nhất của mọi thời đại.

Điều kỳ lạ là trong thế kỷ 20, gần như đồng thời nhưng hoàn toàn độc lập, đã xuất hiện ba lý thuyết khoa học vĩ đại cùng đề cập đến tính tương đối của tự nhiên và tính hạn chế của nhận thức:

Một, Thuyết Tương Đối của Albert Einstein, gồm Thuyết Tương Đối Hẹp ra đời năm 1905 và Thuyết Tương Đối Tổng Quát năm 1916. Nếu xưa nay khoa học luôn luôn hướng tới sự diễn tả tự nhiên bằng những định luật tuyệt đối thì lần đầu tiên Einstein gây ra một cuộc khủng hoảng nhận thức bởi chứng minh rằng mọi cái là tương đối. Chẳng hạn thời gian, một khái niệm xưa nay tưởng là hoàn toàn phi vật chất và tuyệt đối, nhưng nay cũng tương đối. Một người ngồi trên con tầu vũ trụ chuyển động với tốc độ ánh sáng thấy thời gian trên đồng hồ của anh ta mới trôi qua được vài giây thì trên mặt đất đồng hồ của chúng ta đã chạy được một giờ. Thậm chí từ Thuyết Tương Đối Tổng Quát, Godel đã suy ra rằng thời gian có thể trôi ngược từ tương lai về hiện tại, từ hiện tại về quá khứ (!).

Hai, Nguyên Lý Bất Định của Werner Heisenberg, ra đời năm 1927, khẳng định rằng không thể cùng một lúc xác định được các đặc trưng vật lý khác nhau của các hạt cơ bản. Điều này hoàn toàn xa lạ với quy luật trong thế giới thông thường, nơi người ta có thể xác định rõ bạn đang ở đâu vào một thời điểm cho trước. Ngược lại trong thế giới lượng tử, mọi cái đều bất định. Thí dụ một hạt ánh sáng cùng một lúc có thể xuất hiện ở hai vị trí khác nhau. Đây là một hiện tượng kỳ quái mà Einstein vĩ đại cũng đành bó tay không giải thích nổi, thậm chí mô tả đó là “tương tác ma quỷ từ xa” (ghostly interaction at a distance).

Ba, Định Lý Bất Toàn của Kurt Godel, ra đời năm 1931, khẳng định rằng một hệ logic không thể tự chứng minh nó đúng. Muốn chứng minh A thì phải mở rộng lý thuyết ra ngoài A. Thí dụ muốn chứng minh hình học đúng thì phải mở rộng lý thuyết ra ngoài hình học, chẳng hạn dựa vào số học. Vì thế một computer dù thông minh tinh xảo đến mấy cũng không bao giờ khắc phục được một số hạn chế của nó, thí dụ “sự cố treo máy” (the halting problem). Bất kỳ ai sử dụng computer cũng đều có lúc gặp phải sự cố này. Nếu gặp sự cố đó, bạn chỉ có cách ngồi đợi, may ra máy tự hồi phục, hoặc xin bạn bấm nút “restart” (khởi động lại). Có người gặp sự cố này tưởng máy của mình trục trặc, nhưng không, xin thưa đó chính là biểu hiện bất toàn của mọi hệ logic, mà computer, cả phần cứng lẫn phần mềm, là một hệ logic điển hình. Sự hạn chế của các hệ logic gần đây đã được xới lên mạnh mẽ để chứng minh rằng không bao giờ có thể chế tạo được một robot thông minh như con người, mà chỉ có thể có những robot rất thông minh mà thôi. Đây là đề tài tranh cãi rất thú vị trong lĩnh vực “Trí thông minh nhân tạo” (AI-Artificial Intelligence). Một số nhà khoa học về tâm lý học, thần kinh học, còn đi xa hơn khi ứng dụng Định Lý Godel để lý luận rằng bản thân con người cũng không bao giờ tự chứng minh được mình đúng, hoặc nói theo ngôn ngữ văn học và xã hội học, con người sẽ chẳng bao giờ hiểu trọn vẹn chính mình (nếu coi tư duy của con người là một hệ logic) (!). Về mặt triết học, nếu xét toàn bộ khoa học như một tổng thể logic thì khoa học cũng không thể tự chứng minh rằng mình là một hệ thống logic hoàn thiện. Vì thế nhận thức khoa học tây phương chưa đủ, cần phải được bổ xung bằng các hình thức nhận thức khác, như văn học, nghệ thuật, các khoa học đông phương như Dịch học, Lão học, Khổng học, Yoga học, Thiền học, Đông Y học, v.v… Đến đây, xin lạm dụng lời của Niels Bohr trong vật lý để hô hào cho sự kết hợp hài hoà các hình thức nhận thức: “Trái ngược không phải là mâu thuẫn, mà chúng bổ xung cho nhau”.

Thật vậy, sự bổ xung nhận thức bằng việc kết hợp các kiểu nhận thức khác nhau là điều hết sức cần thiết, bởi vì chính Godel đã giải thích ý nghĩa định lý của ông rằng không thể tự động hoá các chứng minh toán học mà phải dành chỗ cho trực giác xen vào. Trực giác (intuition) là gì ? Theo Từ điển Anh-Việt của Viện ngôn ngữ học năm 1993, trực giác là “khả năng hiểu được các điều ngay tức khắc, không cần có ý thức suy lý hoặc nghiên cứu”. Jones và William trong cuốn “Một nền giáo dục không đầy đủ” đã mô tả trực giác như là những “sự thật bất chợt” (unexpected truths). Có lẽ các nhà văn, nhà thơ và nghệ sĩ là những người hiểu rõ khái niệm “sự thật bất chợt” hơn ai hết. Đó là một ý văn, ý thơ, ý nhạc đến bất chợt, có khi trong lúc thao thức trằn trọc đêm khuya, có khi trên đường đi công tác, có khi trong lúc tư lự với thiên nhiên, có khi trong phút mơ mộng, nhớ nhung, v.v… Đại văn hào Gôgôn từng mô tả cảm xúc chân thật của người nghệ sĩ là cảm xúc “bất chợt tuôn trào như một ngọn suối từ trong mạch đổ ra”. Chính những cảm xúc bất chợt đó đã tạo nên nguồn mạch cho tác phẩm. Vậy xét cho cùng, khoa học không phải là chúa tể của nhận thức, nó cũng chỉ là một dạng nhận thức bình đẳng với các dạng nhận thức khác mà thôi. Nhưng các nhà duy lý chủ nghĩa thái quá nhiều khi đã ngộ nhận rằng khoa học là chúa tể. Tư tưởng này đã được đẩy đến tột đỉnh trong thế kỷ 20 với chủ nghĩa toán học hình thức mà David Hilbert là đại diện điển hình. Chủ nghĩa này từng tự phụ coi chân lý toán học trừu tượng của họ là chân lý tuyệt đối chính xác, vĩnh cửu, siêu nhận biết, cao hơn bất kỳ chân lý nào khác. Tư tưởng này đã lan cả sang lĩnh vực giáo dục toán học ở trường phổ thông, gây nên “thảm hoạ giáo dục” ở phương tây trong những thập kỷ 1960, 1970 và ảnh hưởng tiêu cực đến nay vẫn chưa chấm dứt[3]. Đó là một căn bệnh hoang tưởng “vĩ đại” nhất trong lịch sử nhận thức mà Reuben Hersh, giáo sư Đại học New Mexico ở Mỹ, nhận định rằng đó chính là biểu hiện thiếu hiểu biết đối với bản chất của toán học. Ngày nay, nhờ Định Lý Godel, nhãn quan khoa học đã trở nên tinh tế sâu sắc hơn nhiều. Nói cách khác, Định Lý Godel đã tạo ra một bước ngoặt trong nhận thức khoa học nói riêng và nhận thức tư duy của con người nói chung. Vì thế, William Denton, một nhà toán học Mỹ, đã đánh giá “Định Lý Godel là một trong những định lý quan trọng nhất đã được chứng minh trong thế kỷ 20, ngang hàng với Thuyết tương đối của Einstein và Nguyên lý bất định của Heisenberg”. Và Denton nói thêm: “Đáng tiếc là rất ít người biết đến nó”[4].

3-Kết:

Vậy giữa Descartes và Sartre, ai đúng ai sai?

Tôi không rõ trong hoàn cảnh nào Sartre đã phát biểu “phản châm ngôn phủ đầu Descartes”, nhưng tôi đoán rằng ông phát biểu điều đó trong bối cảnh nhiều nhà duy lý chủ nghĩa đã đi quá đà. Tất nhiên bây giờ chúng ta cũng chẳng ngây thơ đến nỗi theo đuôi Sartre một cách thái quá để phủ định Descartes một cách trắng trơn, bởi như thế sẽ lại rơi vào chủ nghĩa “bất khả tri” phủ định mọi khả năng nhận thức, có nghĩa là phạm sai lầm theo chiều ngược lại.

Vũ trụ luôn vận động như một con lắc quanh vị trí cân bằng. Chuyển động thái quá về âm sẽ buộc con lắc tự điều chỉnh để rơi về dương và ngược lại. Dao động quanh vị trí cân bằng của con lắc mới là đúng Đạo, đó chính là tư tưởng căn bản của Lão tử. Trong sự đúng mực này, khoa học, văn học, nghệ thuật và nhiều dạng nhận thức khác đều xứng đáng được trân trọng như nhau. Thái độ thiên lệch coi cái này là chân lý tối cao, cái kia là tầm thường, xem ra không phải là lỗi của khoa học, càng không phải là lỗi của văn chương nghệ thuật, mà là lỗi của con người – một hệ logic vốn bất toàn. (Sydney ngày 07 tháng 07 năm 2002)

02.Không-thời gian 4 chiều, một sáng tạo văn học kỳ diệu

Thật là hết sức kỳ lạ rằng tại sao mọi người lại bỏ qua không để ý đến điều đó?” (Herbert George Wells, 1866-1946)

Ngày 20-7-1969, ngay sau khi rời con tầu Apollo 11 để đặt bước chân đầu tiên lên mặt trăng, Neil Amstrong đã gửi một bản thông điệp bất hủ về trái đất: “Đây là bước đi ngắn của một con người, nhưng là bước đi dài của nhân loại”. Trong tâm trạng xốn xang khó tả lúc đó, tôi có cảm tưởng con tầu Apollo 11 chính là viên đạn lớn mang theo người bay tới mặt trăng nhờ được bắn ra từ chiếc nòng dài ngoẵng của khẩu đại bác khổng lồ trong tác phẩm “Từ trái đất lên mặt trăng” của Jules Verne hơn 100 năm trước. Rồi tôi lẩm bẩm: “Phải chăng văn học nghệ thuật, với đôi cánh kỳ diệu của trí tưởng tượng lãng mạn, đã đi trước khoa học một bước, và trong nhiều trường hợp có thể đã là nguồn gợi ý bất tận cho các phát minh của khoa học ?”. Mãi nhiều năm về sau, trong một dịp tình cờ chuyện trò “trên trời dưới biển” với một người bạn úc gốc ý vốn háo chuyện phiêu lưu, ông Sergio Severino, tôi đem ý nghĩ của vài chục năm trước ra tâm sự với ông. Không ngờ ông tán thưởng mạnh mẽ, và ngay hôm sau mang tặng tôi cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng “Chiếc máy thời gian” (The Time Machine) của Herbert George Wells, xuất bản năm 1895, kể lại cuộc phiêu lưu tới một tương lai xa “tít mù tắp”, tận năm 802701, của một nhân vật được gọi là Lữ Khách Xuyên Thời Gian (The Time Traveller) ! Thú thật, chỉ đọc vài trang đầu tôi đã bị choáng ngay tức khác. Đó không chỉ là một câu chuyện phiêu lưu li kỳ hấp dẫn đầy chất nhân văn, mà còn là một bằng chứng hết sức bất ngờ của một sáng tạo văn học kỳ diệu: Không-thời gian 4 chiều !

Vâng, đúng như thế đấy. Từ xưa đến nay tôi được biết rằng không-thời gian 4 chiều là sản phẩm độc đáo chỉ của một bộ óc thiên tài duy nhất: Albert Einstein. Đó là cơ sở của Thuyết Tương Đối Tổng Quát, một trong các phát minh vĩ đại nhất của loài người. Nhưng “Chiếc máy thời gian” là bằng chứng khẳng định chính H.G.Wells mới là người đầu tiên nêu lên tư tưởng kỳ lạ đó!

Gấp cuốn sách lại, tôi có cảm giác bất mãn : Tại sao trong tất cả các sách báo nói về Einstein và Thuyết Tương Đối, tôi chưa hề thấy ai nhắc đến Wells ? Đó là điều bất công ! Cần phải “trả lại Cesear cái của Cesear” ! Đó không chỉ là một mong muốn làm vinh danh cá nhân Wells, một vinh danh xứng đáng, mà là để vinh danh trí tưởng lãng mạn như ngọn nguồn của mọi sáng tạo, từ sáng tạo văn học nghệ thuật đến sáng tạo khoa học !

1) Không-thời gian 4 chiều Einstein:

Trong hàng nghìn lời ca ngợi Einstein, tôi mê nhất ý kiến của Charlie Chaplin. Chuyện kể rằng một hôm Einstein đi xem phim Charlot, ông cảm động đến nỗi về đến nhà viết ngay thư gửi Chaplin: “Ông là một người vĩ đại, vì ông đã làm cho mọi người hiểu rõ thân phận con người qua những trận cười rơi nước mắt”. Chaplin cũng viết ngay thư trả lời: “Ông cũng là một người vĩ đại, vì ông đã sáng tạo ra những điều không ai hiểu nổi”. Thật là tuyệt vời chuyện của những người vĩ đại ! Chỉ trong một câu ngắn ngủi, Chaplin đã dựng bức chân dung Einstein chính xác không một hoạ sĩ nào bằng. Chẳng nói đến thời của Chaplin, ngay hiện nay, giáo sư toán học và thiên văn John Barrow tại Đại học Sussex vẫn còn phải kêu lên trong cuốn “Bất khả” (Impossibility) rằng khái niệm “thời gian cong” quả thật là không thể nào hình dung bằng trực giác được, vậy nói chi đến thời đại của Chaplin. Trời đất ơi, thời gian mà cũng có thể “cong” ư ?

Đúng vậy, với Thuyết Tương Đối Tổng Quát của Einstein được công bố năm 1916, lần đầu tiên khoa học coi thời gian cũng như không gian đều là vật chất ! Không có không gian trống rỗng, và cũng không có thời gian hư vô. Không gian và thời gian là những đặc trưng không thể tách rời của vật chất, chúng là những biểu lộ của một thể thống nhất được gọi là không-thời gian 4 chiều, trong đó có 3 chiều không gian và 1 chiều thời gian. Mặc dù tên gọi 3 chiều đầu tiên và chiều thứ tư khác nhau một chút, đó là hậu quả tâm lý của con người, nhưng tư cách toán học của chúng hoàn toàn bình đẳng. Do đó hệ quả tất yếu là điều gì có thể xẩy ra với 3 chiều không gian thì cũng xẩy ra với chiều thời gian. Từ đó Einstein tiên đoán rằng không gian sẽ bị cong dưới tác dụng của lực hấp dẫn tại những vùng có mật độ vật chất lớn, chẳng hạn tại khu vực gần các ngôi sao. Nếu vậy thời gian cũng sẽ bị cong ! Đến đây đọc giả có thể thấy rõ rằng khái niệm không-thời gian 4 chiều đóng vai trò nền tảng như thế nào. Bởi vì nếu không coi không gian và thời gian là vật chất và bình đẳng trong việc tuân thủ các quy luật của vật chất thì làm sao có thể nói rằng chúng sẽ bị cong do tác dụng của lực ! Nhưng liệu không-thời gian có bị cong thật sự hay không ? Thí nghiệm nổi tiếng của Arthur Eddington năm 1919 đo độ lệch của ánh sáng một ngôi sao khi nó đi ngang qua gần mặt trời đã xác nhận hoàn toàn tiên đoán của Einstein. Từ đó đến nay người ta đã làm lại thí nghiệm này nhiều lần với những dụng cụ ngày càng tinh vi hơn, kết quả càng về sau lại càng đúng với tính toán lý thuyết của Einstein hơn. Thật là phi thường !

Lịch sử viết rằng Einstein đã thừa hưởng không gian toán học đa tạp phi-Euclid nhiều chiều của Bernhard Riemann để áp dụng vào không gian vật lý của ông. Nói cách khác, Einstein sử dụng cấu trúc toán học của Riemann, còn nội dung vật lý là hoàn toàn của bản thân ông : Không gian vật lý 4 chiều là sản phẩm sáng tạo vĩ đại của riêng bộ óc Einstein chứ không thể là của ai khác, vì thế không-thời gian 4 chiều còn được gọi là không gian Einstein. Sáng tạo này là một cuộc cách mạng vĩ đại của nhận thức, lật nhào quan điểm của vật lý cổ điển Newton cho rằng không gian là một “cái túi rỗng” chứa vật chất trong đó, và thời gian là một cái gì đó tuyệt đối, độc lập, phi vật chất, khách quan vô tư với vật chất, trôi đều đặn từ quá khứ đến tương lai. Sự khác biệt làm cho Einstein trở nên bất tử không phải là ở trình độ toán học cao cấp hoặc các tính toán thiên tài (như thí nghiệm trên đã mô tả), mà là ở những tư tưởng mới lạ chưa từng có của ông dựa trên cái khung không-thời gian 4 chiều.

2) Wells đã đi trước Einstein 21 năm

Nhưng thưa bạn đọc, các bạn có thể sẽ bị choáng giống như tôi khi được biết rằng hầu như nguyên văn tư tưởng không-thời gian 4 chiều của Einstein đã được Wells đề cập đến một cách rõ ràng từ 21 năm trước ! Đây, hãy xem anh chàng Lữ Khách hùng hồn thuyết giảng với bạn bè để giải thích vì sao anh ta ham mê nghiên cứu chế tạo chiếc máy thời gian[5]:

Xin quý vị chú ý lắng nghe. Tôi sẽ xét lại một hoặc hai quan điểm đã được mọi người thừa nhận. Chẳng hạn môn hình học mà người ta đã dạy quý vị ở nhà trường, thật ra đã dựa trên một nền tảng sai lầm. Có phải người ta đã dạy quý vị rằng một đường thẳng toán học là một đường chỉ có chiều dài mà không có chiều rộng, chiều dầy ? Vậy làm gì có một đường như thế trong thực tế. Cả mặt phẳng toán học nữa cũng làm gì có. Tất cả những khái niệm này đều chỉ là sự trừu tượng hoá mà thôi. Vậy xin hỏi: Liệu có thể có một hình khối chỉ có chiều dài, chiều rộng và chiều cao được không (tức một vật thể trống rỗng)? Liệu có thể có một hình khối chỉ tồn tại trong một khoảnh khắc tức thời được không ? Liệu có thể có một hình khối không tồn tại trong bất kỳ khoảnh khắc nào hay không ?

Lập luận thật tuyệt vời! Có lẽ các nhà toán học và vật lý ngày nay đọc đoạn này cũng phải giật mình vì mức độ sâu sắc của Wells. Đó là sự phê phán môn toán học siêu hình tách rời các đối tượng hình học ra khỏi thực tế và tách rời các vật thể ra khỏi thời gian, để khẳng định rằng trong thực tế mọi vật thể luôn luôn tồn tại cùng với thời gian. Nói cách khác, hình học và thời gian gắn chặt với vật chất và là những đặc trưng không thể tách rời khỏi vật chất. Hình học + Thời gian = Vật chất. Đó chính là nền tảng tư tưởng của Thuyết Tương Đối Tổng Quát.

Tiếp theo, chàng Lữ Khách làm tôi kinh ngạc vì tưởng chính Einstein đang nói :

Rõ ràng bất kỳ vật thể nào trong thực tế cũng phải có 4 chiều: chiều dài, chiều rộng, chiều cao, và chiều thời gian (duration-sự trôi của thời gian). Nhưng do những hạn chế tự nhiên về mặt tâm lý của con người, điều mà lát nữa tôi sẽ giải thích với quý vị, chúng ta thường không nhận ra điều đó. Thực ra có 4 chiều, trong đó 3 chiều ứng với 3 mặt phẳng không gian, và chiều thứ tư là thời gian. Tuy nhiên, người ta thường có xu hướng phân biệt một cách phi thực tế 3 chiều không gian với chiều thời gian, ấy là vì ý thức của chúng ta di chuyển theo một chiều nhất định dọc theo trục thời gian bắt đầu từ lúc sinh ra đến lúc từ giã cõi đời này.

Wells ý thức được sự cô đơn của mình (tâm trạng thường gặp ở các nhà văn, nghệ sĩ, nhà tư tưởng khám phá ra những điều không biết chia sẻ cùng ai). Thật vậy, chàng Lữ Khách tỏ ra ngạc nhiên không hiểu vì sao “thiên hạ” không ai nhận ra cái không-thời gian 4 chiều đó, mà đối với chàng điều đó hiển nhiên như ban ngày:

Thật là hết sức kỳ lạ rằng tại sao mọi người lại bỏ qua không để ý đến điều đó. Thực sự đây chính là cái mà tôi ngụ ý là chiều thứ tư, mặc dù một số người khác cũng nói đến chiều thứ tư nhưng họ lại chẳng biết rằng họ đang nói về cái gì (chẳng hạn các nhà toán học đương thời đã nói tới không gian nhiều chiều, nhưng đó chỉ là những không gian thuần tuý toán học, chưa phải là không gian vật chất, hoặc không gian vật lý như chàng Lữ Khách muốn nói). Thật ra đó chỉ là một cách khác để xem xét thời gian mà thôi. Chẳng hề có sự khác biệt nào giữa thời gian với bất cứ một chiều nào của không gian, ngoại trừ ý thức của chúng ta cũng di chuyển dọc theo nó…

Tôi muốn bình luận từng chữ, từng câu của chàng Lữ Khách , nhưng khuôn khổ bài báo không cho phép. Chỉ xin nói rằng ý tứ từng câu, từng chữ đó không những “lặp lại” rất nhiều ý kiến của Einstein, mà còn “lặp lại” nhiều ý kiến của nhiều nhà khoa học lớn khác cùng thời với chúng ta. Chẳng hạn nếu bạn đã đọc Stephen Hawking, nhà vật lý lớn nhất của Anh hiện nay, thì hẳn là bạn sẽ thấy rằng ý kiến của chàng Lữ Khách về sự di chuyển của ý thức dọc theo trục thời gian cũng chính là ý kiến của Hawking khi nói về thời gian tâm lý, thời gian nhiệt động học. Tóm lại, H.G. Wells là một nhà tư tưởng cùng thời với chúng ta, nếu bạn không biết rằng tác phẩm “Chiếc máy thời gian” của ông đã ra đời từ năm 1895 (thậm chí trước đó).

3) Nghi vấn:

Đến đây, xin nêu một số nghi vấn :

Một: Phải chăng đã có một sự trùng lặp ngẫu nhiên trong tư tưởng của Wells và Einstein ? Tôi cho rằng xác xuất để điều này xẩy ra rất thấp. Thật vậy, Einstein một lần tâm sự: “Sau khi tôi phát minh ra Thuyết Tương Đối Hẹp, tôi có cảm giác nếu tôi không nghĩ ra thì có lẽ vài năm sau một người khác cũng sẽ nghĩ ra, như Poincaré hoặc Lorentz[6] chẳng hạn. Nhưng sau khi tôi phát minh ra Thuyết Tương Đối Tổng Quát, nhiều lần tôi băn khoăn tự hỏi nếu tôi không nghĩ ra thì không biết đến lúc nào loài người mới nghĩ ra”. Vì thế tôi nghĩ rằng khả năng để hai bộ óc có suy nghĩ trùng lặp về một phát kiến quá khác thường như không-thời gian 4 chiều là điều hầu như không thể có.

Hai: Vậy phải chăng Einstein đã có lần đọc “Chiếc máy thời gian” và chịu ảnh hưởng tư tưởng không-thời gian 4 chiều từ đó ? Rất tiếc chúng ta không có bằng chứng cụ thể nào để khẳng định điều đó. Nhưng xin lưu ý đọc giả rằng cuốn tiểu thuyết này khá nổi tiếng, nó đã từng được xuất bản từng kỳ trên tạp chí New Review trước khi được in thành sách năm 1895 ! Vậy một người mê đọc sách báo và có óc tò mò cao độ như Einstein khó có thể bỏ qua một cuốn tiểu thuyết như thế.

Ba: Liệu Wells có nghĩ rằng tư tưởng không-thời gian 4 chiều trong Thuyết Tương Đối Tổng Quát chính là tư tưởng của ông hay không ? Nếu có, tại sao ông không lên tiếng ?

Ba nghi vấn trên là một khoảng tối trong lịch sử rất đáng để cho các nhà nghiên cứu lịch sử danh nhân và lịch sử tư tưởng khoa học làm sáng rõ. Nhưng dù sự thật ra sao đi chăng nữa, tôi nghĩ rằng Wells xứng đáng là đồng tác giả của không-thời gian 4 chiều !

4) Kết:

Werner Heisenberg, tác giả của Nguyên Lý Bất Định nổi tiếng, sau này kể lại rằng thời sinh viên, ông những tưởng toán học là cây gậy thần để mở tung mọi cánh cửa bí mật của thế giới. Nhưng chỉ sau một lần gặp gỡ Niels Bohr, nhà vật lý Đan Mạch khổng lồ lúc đó, chàng sinh viên trẻ mới vỡ nhẽ ra rằng không phải toán học, mà chính tư tưởng mới là ánh sáng dẫn đường đi tới phát minh. Nhà toán học và triết học Pháp Henri Berson, lãnh tụ của chủ nghĩa trực giác (intuitionism), cũng nói điều tương tự: “Chính trực giác có sẵn ở nơi lương tri của bạn giúp bạn nhận thức được sự thật chứ không phải hệ thống các lý thuyết uyên bác”.

Tôi nhắc đến một loạt ý kiến của các nhà khoa học nói trên cốt để kết luận rằng Herbert George Wells là con người có một trực giác thiên tài, một trí tưởng tượng siêu phàm, để nhận ra thế giới vật chất là một thể thống nhất trong không-thời gian 4 chiều, điều mà 21 năm sau Albert Einstein chính thức biến thành một lý thuyết cơ bản của khoa học.

Thưa đọc giả, trí tưởng tượng của Wells không chịu dừng lại ở đó, mà còn đi xa đến những “thế giới kỳ quái” hơn rất nhiều. “Thế giới kỳ quái” ấy sau này được các nhà khoa học mô tả trong “Nghịch Lý Ông Nội”, một cái tên cũng kỳ quái nốt. Tuy “kỳ quái” nhưng nó lại được nhà toán học trứ danh Kurt Godel chứng minh bằng một lý thuyết toán lý rằng đó là một hiện tượng hoàn toàn hiện thực, có thể xẩy ra. Đến nay nghịch lý này vẫn đứng sừng sững như một tên khổng lồ lì lợm thách thức các trí tuệ siêu việt nhất đương đầu với nó. Muốn biết tên khổng lồ ấy là cái gì, xin xem Văn Nghệ Trẻ kỳ sau sẽ rõ (Sydney ngày 21 tháng 08 năm 2002).

03.Ảo ảnh Thời Gian

Sự phân biệt quá khứ, hiện tại, tương lai chỉ là một ảo ảnh” (Albert Einstein)

Việc khó nhất trong mọi việc là tìm con mèo đen trong buồng tối, đặc biệt nếu trong căn buồng chẳng có con mèo nào cả. Đó là lời của Khổng tử mà Julian Barbour đã dẫn trong cuốn “Sự cáo chung của thời gian”[7], nhằm gửi đến chúng ta một thông điệp mới của khoa học: Thời gian thật ra chỉ là một ảo ảnh. Thời gian không tồn tại. Vũ trụ là phi thời gian (universe is timeless). Vì thế trả lời câu hỏi thời gian là gì cũng khó như đi tìm con mèo trong câu nói của vị thánh nhân đông phương !

Nói là mới nhưng thực ra điều này đã được Albert Einstein nói đến từ lâu. Vả lại, một lý thuyết về vũ trụ do nhà toán học trứ danh Kurt Godel công bố từ năm 1948 cũng đã cho thấy khả năng thời gian trôi ngược có thể là một hiện thực ! Dù cho những tư tưởng mới lạ này có vẻ kỳ quặc đến mấy đi chăng nữa thì nó đã và đang là một đề tài nghiên cứu lớn của khoa học.

Nhưng thưa bạn đọc, thật là thích thú để nói với bạn rằng không phải khoa học, mà chính văn học đã sáng tạo ra đề tài đó ! Năm 1895, lần đầu tiên trong lịch sử nhận thức tây phương, tiểu thuyết khoa học viễn tưởng “Chiếc máy thời gian” (The Time Machine) của Herbert George Wells đã phá bỏ cái khung thời gian từ hàng ngàn đời nay để cho phép con người du hành xuyên thời gian đến bất kỳ một thời điểm nào trong quá khứ hoặc tương lai. Kể từ đó, khả năng Du Hành Xuyên Thời Gian (Time Travel) trở thành một đề tài ngày càng thu hút sự chú ý của cả khoa học lẫn văn chương nghệ thuật.

Chính trong sự chú ý đó, người tây phương đã giật mình sửng sốt khi biết rằng từ hàng ngàn năm trước, bằng con đường trực giác thông qua phép tu thiền, các nhà đạo học đông phương cũng đã từng khám phá ra chính những bí ẩn của thời gian mà hôm nay nền văn minh tây phương mới đang bắt đầu.

Kể lại câu chuyện ảo ảnh thời gian, tôi muốn cùng bạn đọc chiêm nghiệm câu ngạn ngữ “Tư tưởng lớn gặp nhau” (Les grands esprits se rencontrent). Nhưng đặc biệt để cùng suy ngẫm về một nhận định mà Henri Bergson, một triết gia nổi tiếng với giải Nobel văn chương năm 1927, từ lâu đã lưu ý : “Chính trực giác có sẵn nơi lương tri của bạn giúp bạn nhận thức được sự thật chứ không phải hệ thống các lý thuyết uyên bác”.

1-Từ Mr Why đến lý thuyết thời gian trôi ngược

Kurt Godel sinh năm 1906 tại Moravia thuộc Đế quốc áo-Hung, nay là thành phố Brno thuộc Cộng Hoà Tiệp. Lúc nhỏ, cậu bé Godel được thầy giáo và bạn bè gọi bằng biệt danh “Mr Why”, vì cậu có quá nhiều câu hỏi “tại sao”. Năm 26 tuổi, “Ông Tại Sao” làm rung chuyển thế giới vì công bố Định Lý Bất Toàn (Theorem of Incompleteness) – một định lý khẳng định rằng tồn tại những sự thật không thể bác bỏ nhưng cũng không thể chứng minh. Định lý này cùng với Thuyết Tương Đối của Einstein và Cơ Học Lượng Tử của Heisenberg được coi là ba phát minh vĩ đại nhất trong thế kỷ 20 vì chúng đều chứng tỏ nhận thức khoa học mang tính tương đối và có giới hạn nhất định. Từ đó tiếng tăm của Godel nổi như cồn và trở thành lý do để năm 1940 người Mỹ mời ông đảm nhiệm một ghế giáo sư toán học tại Viện Nghiên Cứu Cao Cấp (Institute of Advanced Study) thuộc Đại học Princeton, nơi Albert Einstein cũng đang giữ một ghế giáo sư vật lý. Bất chấp chênh lệch lớn về tuổi tác, Einstein hơn Godel  27 tuổi, hai nhân vật kiệt xuất này đã nhanh chóng trở thành đôi bạn tri kỷ vong niên. Tạp chí Discover tháng 3-2002 viết: “Tầm vóc vĩ đại trong công trình nghiên cứu của cả Einstein lẫn Godel làm cho cả hai trở nên cô đơn, vì thế họ đã nhanh chóng tìm đến nhau để trao đổi những điều mà họ không thể chia sẻ với bất kỳ ai khác được”. Einstein một lần nói với Oskar Morgenstern, một trong hai đồng tác giả của Lý Thuyết Trò Chơi (Game Theory) rằng ông đến trường đại học chỉ cốt để gặp Godel (!). Ngược lại, Godel viết thư cho mẹ khoe rằng đã đến thăm Einstein tại nhà riêng, một điều rất trái với thói quen của Einstein xưa nay chẳng tiếp ai ở nhà bao giờ. Tình bạn thân thiết ấy kéo dài mãi cho đến khi Einstein mất (1955), và đem lại kết quả là một lý thuyết lớn trong khoa học: Lý Thuyết Vũ Trụ Quay (Theory of Rotating Universe) được Godel công bố năm 1948.

Khi tập trung vào nghiên cứu Thuyết Tương Đối, bản chất tò mò của “Mr Why” đã giúp Godel nhận thấy có điều gì đó chưa ổn. Theo Thuyết Tương Đối Đặc Biệt, thời gian là tương đối, phụ thuộc vào tốc độ của chuyển động, chuyển động càng nhanh thời gian trôi càng chậm. Nhưng từ Thuyết Tương Đối Tổng Quát, các nhà vật lý lại có thể xây dựng nên một mô hình vũ trụ dãn nở (sau này trở thành Lý thuyết Big Bang), trong đó có thể tính được tuổi của vũ trụ (khoảng 14 tỷ năm, theo số liệu hiện nay). Tuổi vũ trụ là một thời gian tuyệt đối, không phụ thuộc vào bạn hay vào tôi. Điều này không ăn khớp với tính tương đối của thời gian trong Thuyết Tương Đối Đặc Biệt. Để tìm một mô hình vũ trụ trong đó thời gian của toàn bộ vũ trụ cũng mang tính tương đối, Godel quyết định giải lại phương trình trường của Thuyết Tương Đối Tổng Quát. Kết quả thật bất ngờ : Nghiệm tìm được tương ứng với một vũ trụ quay tròn xung quanh trục, trong đó thời gian có thể trôi ngược ! Thật vậy, khi vũ trụ này quay nó kéo theo sự chuyển động của toàn bộ không-thời gian 4 chiều, tạo ra những vòng xoáy thời gian khép kín. Trong tiểu sử của Godel do Marshall Cavendish xuất bản năm 1998, có đoạn viết: “Một đặc trưng đặc biệt của các nghiệm của Godel là ở chỗ chúng cho thấy những vòng xoáy thời gian khép kín là có thể có”. Nếu thời gian biến thiên trên một vòng tròn khép kín thì có nghĩa là một lúc nào đó nó có thể trở lại điểm ban đầu, có nghĩa là trở về quá khứ !

Liệu vũ trụ của Godel có phải là vũ trụ của chúng ta hay không ? Điều này đến nay vẫn là một ẩn số lớn của khoa học. Có điều là chưa ai bác bỏ được các suy diễn và chứng minh của Godel. Đến nay lý thuyết này vẫn đứng sừng sững trong khoa học như một thách đố.

Bản thân Einstein nghĩ gì về kết quả này ? Hãy nghe Oskar Morgenstern tiết lộ năm 1972: “Einstein nói với tôi rằng công trình của Godel là công trình quan trọng nhất về lý thuyết tương đối kể từ sau khi các thuyết tương đối của chính ông được công bố”. Điều này không làm mấy ai ngạc nhiên. Có thể tin rằng Einstein đã gây ảnh hưởng nhiều lên Godel trong mối quan hệ tri kỷ kéo dài trong nhiều năm giữa hai người. Thậm chí có thể nghĩ rằng tư tưởng trong công trình của Godel chính là tư tưởng của Einstein. Điều này có thể nhận thấy trong những trang viết triết học của Einstein vào cuối đời: “Đối với những nhà vật lý có niềm tin như chúng tôi, sự phân biệt quá khứ, hiện tại, tương lai chỉ là một ảo ảnh”.

Tuy nhiên, thưa bạn đọc, dù tin tưởng vào thiên tài của Einstein và Godel, tôi vẫn không sao hình dung được khái niệm ảo ảnh thời gian một cách cụ thể bằng trực giác. Chính lúc khó khăn đó tôi được đọc “Chiếc máy thời gian” của Herbert George Wells. Không ngờ một cuốn sách văn học lại có thể giúp tôi hiểu một vấn đề khoa học cao siêu trừu tượng một cách sinh động dễ hiểu đến như thế.

2-Du Hành Xuyên Thời Gian:

Theo Wells, khi ta nói trở về quá khứ, hay đi tới tương lai thì chẳng qua là ta sử dụng một lối nói quen thuộc để diễn tả sự di chuyển từ điểm này đến điểm khác theo chiều thư tư của không-thời gian 4 chiều mà thôi. Wells cho rằng có một lực bí ẩn nào đó đã buộc chặt tâm lý của chúng ta vào chiều thứ tư này nên làm cho chúng ta cảm thấy chiều này khác biệt với 3 chiều kia: trong khi trên 3 chiều kia ta có thể di chuyển theo các hướng tuỳ ý thì trên chiều thứ tư ta chỉ có thể di chuyển theo một hướng nhất định. Nhưng thực ra chiều thứ tư chẳng khác gì 3 chiều kia, Wells nói, vấn đề là làm sao thoát khỏi cái lực bí ẩn trói buộc ta vào đó. Wells tỏ ra rất sắc sảo khi lưu ý rằng thực ra ngay cả những chiều không gian cũng bị cản trở, chẳng hạn lực hấp dẫn cản trở chúng ta di chuyển lên trên cao. Muốn lên cao, ta phải thắng lực hấp dẫn của trái đất. Vậy hoàn toàn tương tự, nếu có cách nào đó thắng được lực bí ẩn trói buộc ta vào chiều thứ tư thì ta cũng có thể tự do di chuyển ngược hoặc xuôi trên chiều này, tức là có thể trở về quá khứ hoặc vượt tới tương lai. Đối với cảm giác thông thường, quá khứ đã trôi qua là cái gì đó đã biến mất khỏi thế gian này, chỉ còn lưu lại trong ký ức và kỷ niệm để các nhạc sĩ viết những bản nhạc hoài cảm hay các nhà thơ viết những vần thơ lưu luyến mà thôi. Điều này không đúng ! Với Wells, cái đã xẩy ra và cái sẽ xẩy ra luôn luôn tồn tại đồng thời với cái đang xẩy ra. Giống như bạn đang đi trên đường từ Hànội đến Sydney, trong khi bạn chưa tới Sydney thì Sydney vẫn cứ tồn tại. Vậy nếu bạn có thể đi từ hiện tại về quá khứ, thì dù bạn có tới quá khứ hay không, quá khứ vẫn cứ đang tồn tại ! Có nghĩa là ông bà tổ tiên chúng ta vẫn đang ngồi chơi ở đâu đó, ta có thể đến chỗ đó để thăm các cụ, vấn đề là phải biết rõ các cụ đang ngồi ở đâu, và quan trọng hơn, phải có cách nào để thắng được cái lực bí ẩn nó trói chúng ta vào hiện tại. Để phơi bầy toàn bộ hiện tại, quá khứ, tương lai ra cùng một lúc, làm rõ sự hiện hữu đồng thời của cả quá khứ, hiện tại lẫn tương lai, Wells đã đưa ra một cách mô tả vô cùng sinh động như sau:

Giả sử bạn có hàng vạn tấm hình chụp vũ trụ trong hàng vạn thời điểm khác nhau. Nếu các tấm hình đó nối liền liên tiếp với nhau như một cuộn phim và  đem chiếu lên màn ảnh, bạn sẽ thấy vũ trụ biến đổi theo thời gian, đúng như các cuốn phim khoa học vũ trụ mà chúng ta vẫn xem. Trong khi xem phim, bạn chỉ nhìn thấy vũ trụ trong từng thời điểm. Hình đang nhìn thấy được gọi là vũ trụ hiện tại. Hình đã thấy là vũ trụ quá khứ. Hình chưa thấy là vũ trụ tương lai. Nhưng nếu bây giờ không xếp các tấm hình nối liền với nhau thành cuộn phim, mà xếp tất cả chúng lên mặt bàn, không quan tâm đến thứ tự trước sau của các tấm hình đó. Khi đó tập hợp toàn bộ các tấm hình trên mặt bàn sẽ tạo nên một bức tranh mà ta gọi là vũ trụ tổng thể, trong đó vũ trụ quá khứ, hiện tại, tương lai đều hiện hữu cùng một lúc. Nói cách khác, vũ trụ tổng thể không có thời gian !

Từ đó đi đến kết luận quan trọng nhất: Vũ trụ tổng thể là vũ trụ thật, còn vũ trụ mà ta nhìn thấy chỉ là vũ trụ tức thời, hoặc có thể gọi là một mặt cắt của vũ trụ thật mà thôi.

Liệu loài người có thể thắng được lực bí ẩn trói buộc ta vào chiều thời gian để chứng kiến vũ trụ tổng thể  hay  không ? Wells tuyên bố: Có, có thể, một ngày nào đó khoa học sẽ làm được.

Cái mà Wells nói là khoa học sẽ làm thì đạo học đông phương đã làm rồi. Từ xa xưa, bằng con đường trực giác thiền định, các nhà đạo học đông phương đã đạt tới linh ảnh (vision), cho phép chứng thực vũ trụ tổng thể phi thời gian.

3-Từ trực giác đến đạo học đông phương

Đây, xin bạn hãy đọc những lời trích từ cuốn “Đạo của vật lý”[8] của Fritjof Capra: “Mặt khác, các nhà đạo học đông phương khẳng định rằng họ có thể thực sự chứng thực quy mô toàn thể của không-thời gian, trong đó thời gian không còn trôi chẩy nữa. Vì thế, thiền sư Dogen nói: “Đa số mọi người tin rằng thời gian trôi đi; nhưng thật ra nó đứng nguyên ở đó. Quan niệm về sự trôi chẩy này có thể được gọi là thời gian, nhưng đó là một quan niệm không chính xác…”. Nhiều bậc thầy đông phương nhấn mạnh rằng tư tưởng phải sinh ra trong thời gian nhưng linh ảnh có thể vượt thời gian. Linh ảnh, Govinda nói, nhẩy lên một không gian nhiều chiều hơn và do đó nó phi thời gian”.

Nói một cách dễ hiểu, các nhà đạo học đông phương, nhờ tu luyện tới trạng thái “ngộ”, khi đó các vị ấy có được cái nhìn tổng thể xuyên suốt đối với không-thời gian 4 chiều, y như chúng ta nhìn thấy bức tranh toàn bộ các tấm hình bầy trên mặt bàn, như kiểu mô tả của Wells. Với tư duy đông phương, mỗi tấm hình là một vi trần, tức một khoảnh khắc (moment), nhưng tích tụ hàng tỷ tỷ các vi trần sẽ tạo nên thế giới, thế giới ấy không bận tâm đến từng vi trần nữa. Điều này giống như tổng vô hạn các vi phân làm nên một tích phân trong toán học. Trong tích phân ấy, thứ tự trước sau của các vi phân không còn có ý nghĩa nữa.

Ngày xưa, khi mới tiếp xúc với các nguyên lý đông học, nhiều lúc tôi không hiểu, thậm chí nghi ngờ. Tôi coi đó là một khoa học “mờ”, thiếu chính xác, không thuyết phục, vì thiếu sự chứng minh logic chặt chẽ. Nhưng dần dà tôi vỡ nhẽ ra rằng đó là nhận thức ấu trĩ. Nguyên nhân một phần vì thiếu kinh nghiệm, phần khác do chịu ảnh hưởng quá nặng tinh thần luận lý (rationalism) kiểu Descartes và chủ nghĩa tất định (determinism) kiểu Laplace. Những học thuyết này đòi hỏi luận lý logic như là điều ắt phải có của một khoa học, và cho rằng đó là con đường duy nhất đúng và bách chiến bách thắng để khám phá sự thật. Nhưng Cơ Học Lượng Tử và Định Lý Bất Toàn đã giáng một đòn chỉ tử vào các chủ nghĩa này, chứng minh rõ rằng nhận thức khoa học không đủ để khám phá mọi sự thật. Điều đó làm sáng tỏ vai trò và ý nghĩa của trực giác như một phương tiện định hướng phát minh, như một chiếc máy cảm ứng dò tìm tuyệt vời mà tạo hoá đã lắp vào bộ óc chúng ta. Riêng tôi, tôi quan niệm trực giác như là “đồng vốn” mà cha mẹ chúng ta đã cấp cho chúng ta lúc ta ra đời. Ta phải biết trân trọng “đồng vốn” ấy, và phải biết vun vén tích luỹ để làm cho “đồng vốn” đó sinh sổi nẩy nở thêm lên càng nhiều càng tốt.

Trong truyện Tam Quốc, Hạ Hầu Đôn bị tên bắn trúng mắt, bèn rút bật tên ra kéo theo cả con mắt. Đôn bỏ ngay con mắt vào miệng nuốt chửng rồi kêu to: “Của cha sinh mẹ đẻ chớ nên bỏ !”… Trực giác cũng quý như con mắt, có khi còn quý hơn !

4-Nghịch Lý Ông Nội

Những người chống đối lý thuyết du hành xuyên thời gian đã đưa ra Nghịch Lý Ông Nội (Grandfather Paradoxe) như sau: Nếu việc du hành xuyên thời gian là hiện thực thì một tên chuyên giết người có thể sẽ trở về quá khứ để gặp ông nội hắn lúc ông nội còn bé chưa lấy vợ. Chứng nào tất ấy hắn sẽ giết ông nội. Nếu vậy thì chẳng có ai để đẻ ra bố hắn, và do đó sẽ không có hắn ! Thật là mâu thuẫn.

Tuy nhiên Nghịch Lý Ông Nội bị nhiều nhà khoa học bác bỏ. Bởi lẽ, tên giết người có thể trở về quá khứ nhưng không chắc gì hắn có thể trở về đúng cái toạ độ của quá khứ mà hắn muốn. Hơn nữa cuộc hành trình trở về quá khứ có thể sẽ là một quá trình biến đổi vật chất ghê gớm biến hắn thành một cái gì đó không còn là hắn hiện nay nữa. Vì thế, Nghịch Lý Ông Nội không ngăn cản được khoa học và văn học nghệ thuật tiếp tục nghiên cứu và khai thác đề tài du hành xuyên thời gian. Nhiều tác phẩm nghệ thuật đã ra đời với đề tài này. Cuốn phim Back to the Future (Ngược tới tương lai) ra đời năm 1985 là một trong số đó, được khán giả khắp thế giới hoan nghênh.

5-Thay lời kết

Hết sức tình cờ, trước khi viết những dòng kết này, tôi đảo qua các quầy sách báo tại quận Parramatta ở Sydney. Và tôi giật nhìn khi nhìn thấy trang bìa của tạp chí Scientific American tháng 9-2002 với tiêu đề nổi bật: “A matter of TIME” (Vấn đề thời gian). Mở ra xem hoá ra đây là số chuyên đề nói về bí mật của thời gian, trong đó câu chuyện ảo ảnh thời gian nằm “ở giữa trái tim” của vật lý, theo như tờ tạp chí nói[9]. Ngay sau đó tôi lại trông thấy cuốn “How to Build a Time Machine” (Làm thế nào để chế tạo chiếc máy thời gian) do Penguin Books vừa xuất bản năm 2002. Tác giả cuốn sách này, Paul Davies, giáo sư Học Viện Hoàng Gia London có ý biến giấc mơ của Herbert George Wells thành hiện thực, bằng việc nêu lên một số thiết kế lý thuyết cho việc chế tạo chiếc máy thời gian trong tương lai !

Trên đường về, tôi nghĩ mung lung về Wells, về vai trò của văn chương. Thì ra trí tưởng tượng và trực giác vượt thời gian của Wells đã tạo ra cả một đề tài lớn rộng làm nguồn cảm hứng sáng tạo cho cả một thời đại. Cám ơn Wells, cám ơn văn chương! (Sydney ngày 18 tháng 10 năm 2002)


[1] Nguyên văn: “Je pense, donc je suis” (I think, therefore I am).

[2] Impossibility-The Limits of Science and the Science of Limits, John Barrow, Oxford University Press, Oxford, New York 1998. John Barrow là giáo sư toán và thiên văn học Đại học Sussex, London.

[3] Xem “Dạy toán ở trường phổ thông còn nhiều điều chưa ổn”, Hoàng Tuỵ, Tia Sáng 12-2001.

[4] Xem Godel’s Incompleteness Theorem trên Internet, địa chỉ http://www.miskatonic.org/godel/html

[5] Ý kiến của Lữ khách gồm nhiều câu đối thoại xen kẽ với ý kiến người nghe. Bài này bỏ qua  ý kiến người nghe, và gộp các ý kiến của Lữ khách làm một cho gọn. Về cách dịch, bài này chú ý Việt Nam hoá cách diễn đạt sao cho dễ hiểu. Vì thế có thay đổi không đáng kể thứ tự câu cú, thêm bớt vài từ ngữ không quan trọng, miễn lột tả chính xác ý kiến của Lữ khách.

[6] Henri Poincaré, nhà toán học Pháp, và Hendrik Lorentz, nhà vật lý Hà Lan.

[7] The End of Time, Julian Barbour, NXB Weidenfeld & Nicolson 1999, Phoenix 2000. Nguyên văn lời Khổng Tử được dẫn bằng tiếng Anh: “The hardest thing of all is to find a black cat in a dark room, especially if there is no cat”.

[8] The Tao of Physics, Fritjof Capra, NXB Flamingo (Harper Collins) 1976. Bản dịch tiếng Việt do NXB Trẻ 2001, Nguyễn Tường Bách biên dịch.

 [9] Website của Scientific American: http://www.sciam.com

Advertisements

One thought on “Những câu chuyện khoa học hiện đại, Chương VI: TỔNG QUAN KHOA HỌC

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