Phiếm đàm một chút (tt)

Học để cho mình khôn ra 

Bài học diệu kỳ từ  những điều xa xỉ như thế này

VŨ TRỤ TỪ HƯ KHÔNG

PHỎNG VẤN TÁC GIẢ

VŨ TRỤ TỪ HƯ KHÔNG – LAWRENCE M. KRAUSS

Việt dịch: Mộc Hương

NXB Thế Giới, 2021

Lawrence M. Krauss (sinh năm 1954).. Là nhà vật lý lý thuyết nổi tiếng thế giới, đồng thời là một giảng viên danh tiếng. Ông đã viết rất nhiều các bài báo phổ biến khoa học trên New York Times, Wall Street Journal, Scientific American cũng như hàng loạt bài phát biểu trên những chương trình phát thanh-truyền hình.

Đặc biệt, Krauss còn là tác giả của các cuốn sách khoa học giá trị khác như: The Fifth Essence: The Search for the Dark Matter in the Universe (1989), The Physics of Star Trek (1996), … gần đây nhất là The Greatest Story Ever Told—So Far: Why Are We Here? (2017).

 

1. Khi nói “hư không”, thực sự ông đang muốn nói đến điều gì?

Như tôi đã viết trong cuốn sách này, tôi tin rằng sẽ là hữu ích nhất khi chúng ta định nghĩa dựa trên những thực tế đã được khám phá thông qua thực nghiệm chứ không phải dựa trên những nguyên tắc triết học trừu tượng. Đối với tôi, không liên quan tới câu hỏi “phi-tồn tại”, câu hỏi khiến người ta mơ màng với rất nhiều vấn đề triết học tiềm ẩn tính sâu sắc thay vì những kiến thức vật lý mong manh, khía cạnh dường như thực sự rất kỳ diệu của vũ trụ chúng ta, mà tôi cũng tin rằng nó đã khởi xướng nhiều cuộc tranh luận về chủ đề này qua nhiều thế kỷ, chính là cách mà tất cả mọi thứ chúng ta nhìn thấy có thể từ không đến có xuất hiện trong vũ trụ. Nó dường như ít mâu thuẫn với nguyên lý bảo toàn năng lượng nhất, và quan trọng hơn là, với hiểu biết thông thường. Nhưng một trong những điều tuyệt vời về khoa học mà tôi muốn chia sẻ với các bạn đó chính là không phải lúc nào hiểu biết thông thường cũng là một kẻ dẫn đường đáng tin cậy để chúng ta khám phá và thấu hiểu tự nhiên. Đáng lẽ hiểu biết thông thường của chúng ta phải dựa trên thực tế vũ trụ chứ không phải ngược lại. Và điều kỳ diệu nhưng thực ra không có gì kỳ diệu rất đáng chú ý chính là việc kết hợp cơ học lượng tử với định luật hấp dẫn đã cho phép sự vật xuất hiện từ không đến có.

Giờ thì, trạng thái “không” này có thể không phải là “hư không” theo nghĩa thông thường, vậy nhưng đây chính là một sự chuyển biến cực kỳ đáng kể. Bởi thế, dạng thức đầu tiên của “hư không” chỉ là một không gian trống rỗng. Nhưng sẽ vô cùng dễ hiểu khi người ta đặt ra câu hỏi liệu có phải thực sự là “không có gì” hay không, bởi vì rõ ràng có không gian ở đó, và bởi thế cũng có thời gian. Rồi tôi nói đến việc làm thế nào tự bản thân không gian và thời gian có thể xuất hiện từ chỗ không có không gian và thời gian, một trạng thái chắc chắn gần với hư không tuyệt đối hơn. Tuy nhiên, không cần nói cũng biết, người ta có thể băn khoăn không biết trạng thái đó có phải là hư không hay không, vì sự chuyển biến này là nhờ một số định luật vật lý. Thế thì các định luật đó từ đâu mà ra? Quả là một câu hỏi hóc búa và một trong những câu trả lời gần đây hơn là thậm chí bản thân các định luật cũng có thể chỉ là điều ngẫu nhiên, chúng xuất hiện cùng với sự xuất hiện của vũ trụ mà thôi. Vẫn chưa hết, câu trả lời này lại dấy lên một câu hỏi khác: thế cái gì cho phép bất cứ điều nào trong số này có khả năng xuất hiện, nhưng như tôi đã nói ở đầu sách, ở một mức độ nào đó, cứ đặt câu hỏi như thế thật chẳng khác nào “rùa suốt lượt”. Có những câu hỏi chúng ta có thể giải quyết kín kẽ bằng phương pháp thực nghiệm và có những câu hỏi không dẫn đến một ước đoán hay hiểu biết vật lý nào. Vấn đề là làm sao có thể phân biệt được chúng.

2. Tại sao lại “Như thế nào” chứ không phải là “Tại sao?”

Những câu hỏi “Tại sao” luôn đi kèm với trò đánh đố trí tuệ, thường là ngoài dự tính. Chúng ta có thể hỏi: “Tại sao lại có chín hành tinh xung quanh Mặt trời?” (bởi lẽ với tôi Diêm Vương luôn là một hành tinh), hỏi thế nhưng không phải chúng ta coi mục đích hoặc ý nghĩa của vũ trụ này là nằm ở con số chín, như thể vũ trụ này được tạo ra là để có chín hành tinh xung quanh Mặt trời vậy. Nếu Mặt trời của chúng ta là ngôi sao duy nhất, thì người ta có thể cho rằng con số cụ thể này có một ý nghĩa nào đó (như Kepler khi ông cố gắng giải thích sáu hành tinh theo khối đa diện đều Plato). Nhưng chúng ta hứng thú hơn nhiều đến những giải thích khác nhau cho cách hệ mặt trời xuất hiện, và đó chính là như thế nào. Hỏi “Tại sao?” tức là ta đã giả định là có một mục đích nào đó, mà vốn thứ này không hề tồn tại. Suy cho cùng, người ta có thể đặt ra câu hỏi tại sao mãi không dứt, và câu trả lời chốt hạ có thể chỉ đơn giản là “Tại vì nó thế”, thế thôi, nhưng nghe có vẻ không sáng tỏ lắm.

3. Nếu ông từ bỏ Thượng đế, thế thì cuộc sống mất hết mục đích ư?

Với tôi, chắc chắn không phải thế – mà còn ngược lại nữa kìa. Tôi chẳng thấy có chút mục đích nào khi sống trong một thế giới được trị vì bởi đấng toàn năng nào đó – giống như nhân vật, mà người bạn quá cố của tôi Christopher Hitchens đã nhắc đến, người không chỉ tạo ra tất cả các nguyên tắc mà còn trừng phạt nghiêm khắc những ai không tuân thủ chúng. Tôi cảm thấy sống trong một vũ trụ vô mục đích có khi lại còn tuyệt vời bội phần, vì nó khiến cho sự ngẫu nhiên tồn tại và ý thức của chúng ta thậm chí còn đáng quý hơn – ý khoảnh khắc ngắn ngủi của chúng ta dưới ánh Mặt trời này có gì đó thật đáng trân trọng biết bao.

4. Khi nói “phẳng”, ý ông là gì? Vũ trụ này phẳng như một chiếc bánh kếp ư?

Ước gì tôi đã miêu tả từ này cẩn thận hơn một chút trong bản bìa cứng của cuốn sách, và tôi đã mở rộng cuộc thảo luận này trong ấn bản này. Một không gian ba chiều phẳng chỉ là kiểu không gian mà bạn đã từng nghĩ mình sống trong đó, nơi các tia ánh sáng đi theo một đường thẳng tắp, và những trục vuông góc với nhau (x, y, và z) luôn luôn vuông góc với nhau. Trong những không gian ba chiều cong, điều này không còn đúng nữa. Bởi lẽ khối lượng và năng lượng có thể làm cong một vùng không gian nào đó (như xung quanh Mặt trời và Trái đất), nên câu hỏi quan trọng ở đây là thế còn cấu trúc cầu của không gian ở những phạm vi rộng lớn nhất thì sao: nó cong hay không cong? Và hóa ra ở những phạm vi rộng lớn nhất có thể quan sát được, nó không cong. Và đây là sự thật rất dứt khoát, như tôi miêu tả trong sách, vì có như thế thì mới có một vũ trụ xuất hiện từ hư không

5. Chẳng phải khoa học là một kiểu tín ngưỡng khác hay sao?

Chắc chắn là không rồi. Các nhà khoa học thay đổi quan điểm của họ, thừa nhận là mình đã sai và rất vui mừng cũng như rất háo hức được vứt bỏ những ý tưởng không đúng. Trước khi đặt ra câu hỏi nào chúng tôi không vờ như mình biết tuốt để nhất định phải có câu trả lời. Bởi thế, đúng vậy, chúng tôi có niềm tin là vũ trụ mang tính khả tri, nhưng điều tuyệt vời nhất của khoa học chính là niềm tin của chúng tôi rất dễ lung lay. Bất cứ lúc nào chúng tôi cũng có thể từ bỏ bất cứ đức tin nào trước đây của mình, nếu như tự nhiên gợi ý cho chúng tôi có điều đáng tin nào khác.

6. Nghiên cứu về hạt Higgs ở Máy gia tốc hạt lớn (LHC) có đóng góp gì cho vũ trụ học không, thưa ông? Và nếu có thì sao? Nếu không thì sẽ thế nào?

Tôi đã thảo luận vấn đề này trong lời nói đầu mới cho ấn bản bìa mềm này. Nghiên cứu về hạt Higgs chỉ phản ánh đích đến xa nhất của một hành trình trí tuệ tuyệt vời khởi nguồn từ 50 năm trước, và nếu nó được phát hiện ở LHC như những kết quả ban đầu được báo cáo trong năm 2011 gợi ý, thì nó hẳn sẽ chứng minh cho một công trình học thuyết, mà không có nó, công trình đó sẽ rất dễ lung lay. Do đó, hẳn là sẽ tuyệt vời biết bao nếu những ý tưởng của chúng tôi về hạt Higgs là đúng, vì tự nhiên thường khiến ta bị bất ngờ. Hầu hết các giả thuyết trên thực tế đều sai. Nếu không thế thì chắc ai cũng có thể làm nhà vật lý được mất. Nhưng dù thế nào nếu hạt Higgs tồn tại, thì điều đó có nghĩa là khía cạnh khác trong sự tồn tại của chúng ta chính là một sự kiện vũ trụ ngẫu nhiên. Các hạt có khối lượng nhờ tương tác với một trường nền nếu không thì cũng vô hình như đang cố bơi trong biển mật (molasses). Điều đó có nghĩa là nếu không có một trường như thế trong vũ trụ sơ khai, thì chúng ta đã chẳng ở đây, tồn tại trong hình hài nào đó, tức không phải là hư không. Đồng thời, một phát hiện về hạt Higgs ở LHC rất có khả năng sẽ dấy lên nhiều câu hỏi hơn là câu trả lời: tại sao nó lại mang khối lượng? Nó liên quan đến tất cả bốn lực tự nhiên vốn đã biết như thế nào? Và v.v.

7. Tôi đã đọc đâu đó nói rằng những định luật cơ bản của tự nhiên chẳng nói gì đến việc từ đâu mà ra những lực đã được quan sát, hay vì sao thế giới hẳn bao gồm các kiểu hạt và trường cụ thể như đã phát hiện ra, hoặc tại sao ngay từ đầu đã có một thế giới. Ông nói gì về điều này?

Trên thực tế, việc nhận ra rằng cấu phần vũ trụ, tức là nó có các lực, có các kiểu trường cụ thể trong phạm vi quan sát được, và có những hạt mang và không mang khối lượng, một vũ trụ mà chúng ta thấy có thể liên tục nổi lên như là một sự kiện ngẫu nhiên của hoàn cảnh, chính là một trong những bước tiến vĩ đại của vật lý hạt trong 40 năm qua. Hiện tượng nổi lên này được gọi là “liên tục phá vỡ tính đối xứng” và cơ bản nó thể hiện một điều là vũ trụ tiến hóa và lạnh dần, một trường nền nào đó có thể phát triển trong không gian, giống như một tinh thể băng liên tục hình thành trên bậu cửa sổ nhà bạn và giống trường Higgs đã làm thế như người ta ước đoán. (Bản chất của những hoa văn cụ thể trên bậu cửa sổ nhà bạn trong một ngày mù sương không được tiền định ngay từ buổi đầu của thời gian mà chúng cứ thế mà xuất hiện thôi.)

Khi trường nền này phát triển, nó khiến một số hạt mang khối lượng (và do đó trở nên bất ổn định, suy thoái thành các hạt khác và biến mất) và một số hạt vẫn ở trạng thái không khối lượng. Nó cũng xác định lực nào sẽ hoạt động trong những khoảng cách xa, như lực điện từ, và lực nào không, như tương tác yếu. Về việc tại sao ngay từ đầu đã có một thế giới tồn tại, thì một lần nữa, hiện tượng liên tục phá vỡ tính đối xứng – mà trong trường hợp này có cả khả năng cho tương tác hấp dẫn – có thể khiến một số vũ trụ nở rộng đến vô cực và tồn tại lâu dài, trong khi một số khác lại biến mất trong nháy mắt. Bởi thế cũng có thể giải thích tại sao một số thế giới tồn tại đủ lâu để đặt ra câu hỏi: “Tại sao tồn tại cái gì đó thay vì không có gì?”

8. Chẳng phải là tự phụ sao khi tuyên bố rằng chúng ta biết thế giới đến từ hư không, và rằng khoa học đã trả lời được tất cả những câu hỏi hóc búa về vũ trụ?

Tôi lại thấy buồn cười mỗi khi đọc lời chỉ trích này, thường là từ những người chưa từng đọc cuốn sách. Một trong những điểm quan trọng trong cuốn sách của tôi là chúng ta không biết tất cả các câu trả lời, nhưng những gì chúng ta biết được thực vô cùng trêu ngươi, trong khi cùng lúc đó lại đẩy cho chúng ta một số câu hỏi quan trọng và vô cùng sâu sắc mà có lẽ không bao giờ có thể thực sự chịu gò mình vào những sai lầm thực nghiệm.

9. Chẳng phải khoa học cũng được so sánh với tôn giáo hay sao? Suy cho cùng, cả hai đều cố gắng trả lời cho cùng nhiều câu hỏi, đúng không nhỉ?

Khoa học có thể sánh với một dạng thức cơ bản nào đó của thần thánh – như là, chúng ta không thể nói rằng một vũ trụ, thậm chí một vũ trụ xuất hiện từ hư không thông qua các quá trình vật lý tự nhiên, lại không được tạo tác với một mục đích ngầm ẩn nào đó có thể không rõ ràng. (Thực tế là không có bằng chứng nào cho thấy có mục đích ở đây tất nhiên đã khiến cho chúng ta khó chứng minh được nó hơn, nhưng thôi kệ). Nhưng như đã nói, khoa học không tương đương với tất cả những học thuyết nghiêm khắc của tất cả tôn giáo chính trên thế giới, và trong đó có Cơ đốc giáo, Do Thái, Hồi giáo, cũng như một số tôn giáo phụ khác, như Mặc Môn. Và có lý do chính đáng cho điều này: những học thuyết này được những người không biết thế giới vận hành thế nào, viết ra. Ngoại trừ đạo Mặc Môn mới đây, chúng được viết khi người ta còn chưa biết Trái đất quay quanh Mặt trời!

10. Ông có phải là người vô thần không?

Không theo cái nghĩa là tôi có thể tuyên bố chắc nịch không có Thượng đế hay mục đích nào cho vũ trụ này. Tôi không thể tuyên bố chắc nịch rằng không có một ấm trà quay quanh sao Mộc như Bertrand Russell từng nói. Tất nhiên, khả năng cao là không có chuyện đó. Nhưng điều tôi có thể tuyên bố như đinh đóng cột là tôi không muốn sống trong một vũ trụ có một ông Thượng đế nào đó – điều đó khiến tôi trở thành một kẻ chống-thần, cũng như người bạn Christopher Hitchens của tôi vậy.

HÀNH TINH LÙN CERES TỪNG ĐƯỢC COI LÀ MỘT HÀNH TINH CỦA HỆ MẶT TRỜI

Ngày nay, việc Hệ Mặt Trời từng được bỏ bớt đi một hành tinh là Pluto (mà tiếng Việt trước đây thường gọi là Sao Diêm Vương) để còn 8 hành tinh chính thức chẳng phải việc gì xa lạ với đa số người yêu khoa học. Tuy nhiên, thực tế thì sự thay đổi danh sách các hành tinh của Hệ Mặt Trời từng diễn ra từ trước đó.

Sau khi Sao Thiên Vương (Uranus) được phát hiện bởi William Herschel vào năm 1781, việc cải thiện chất lượng các kính thiên văn để săn lùng những vật thể khác còn chưa được biết tới trong Hệ Mặt Trời được các nhà thiên văn hết sức quan tâm. Thời điểm đó, chưa ai biết tới sự tồn tại của vành đai tiểu hành tinh nằm giữa quỹ đạo của Sao Hỏa và Sao Mộc.

Giới thiệu sách

Năm 1801, một thiên thể ở khu vực đó được phát hiện, tức là trước cả khi người ta biết tới Sao Hải Vương những 45 năm. Thiên thể đó được đặt tên là Ceres và trở thành hành tinh thứ 8 của Hệ Mặt Trời ở thời điểm đó (theo thứ tự phát hiện, còn theo thứ tự vị trí thì là thứ 5, vì nó xa hơn Sao Hỏa và gần hơn Sao Mộc) .

Sau này, các nhà thiên văn quan sát thấy rất nhiều vật thể có kích thước gần bằng Ceres ở khu vực này - mà ngày nay chúng ta đã biết là vành đai tiểu hành tinh. Việc tiếp tục coi tất cả những vật thể đó là hành tinh khiến cho danh sách các hành tinh trở nên lộn xộn, nhất là khi mà Ceres cũng như các thiên thể khác ở khu vực đó quá nhỏ so với các hành tinh khi đó đã biết. Vì vậy, tất cả những vật thể như vậy (bao gồm chính Ceres) được gọi là các tiểu hành tinh (asteroid).

Tới năm 2006, khi khái niệm "hành tinh lùn" (dwarf planet) ra đời và Pluto cùng một thiên thể có kích thước tương tự được phát hiện vào giai đoạn đó là Eris được xếp vào nhóm đó, các nhà thiên văn cũng thống nhất rằng Ceres (thiên thể lớn nhất của vành đai tiểu hành tinh và đáp ứng được tiêu chí về trạng thái cân bằng thủy tĩnh - để có hình cầu) xứng đáng được xếp vào nhóm mới này.

Và như vậy, Ceres không chỉ từng được coi là một hành tinh trong nhiều thập kỷ, mà còn là thiên thể được đổi "chức danh" những hai lần.

 

Trích từ VAAC