"Bản thiết kế vĩ đại”: hiểu về vật lý lượng tử bằng ngôn ngữ "bình dân"
12,735
Tại sao có thứ gì đó thay vì không có gì? Tại sao chúng ta tồn tại? Tại sao vũ trụ hoạt động theo quy luật này mà không phải quy luật kia? Kiến thức chuyên sâu quá đúng không? Trong chương đầu tiên, Hawking và Mlodinow dẫn người đọc đến với lịch sử trang nhã và gần gũi của kiến thức khoa học, bắt đầu từ thời Hy Lạp cổ đại đến vũ trụ học ngày nay.

Trong sách “Hướng dẫn du hành dải Ngân Hà”, (The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy), Douglas Adam đã tạo ra một cảnh tượng khó quên. Nhân vật trong sách hỏi một chiếc máy tính, vậy thì câu trả lời tối cao cho “Cuộc sống, vũ trụ và tất tần tật mọi thứ” là gì? Và câu trả lời của máy tính – 42 – như Stephan Hawking và Leonard Mlodinow đã chỉ ra trong sách “Bản thiết kế vĩ đại”, là chẳng có tí giá trị nào sất. Hawking, người chúng ta không cần giới thiệu nữa, và Mlodinow, một nhà vật lý ở Caltech, tác giả của một chuỗi tác phẩm tuyệt diệu, đã ra tay trả lời câu hỏi trên một cách mạnh bạo hơn. Hai tác giả đặt ra ba câu hỏi khác có liên quan:   

 

Tại sao có thứ gì đó thay vì không có gì?

 

Tại sao chúng ta tồn tại?

 

Tại sao vũ trụ hoạt động theo quy luật này mà không phải quy luật kia?

 

Kiến thức chuyên sâu quá đúng không? Trong chương đầu tiên, Hawking và Mlodinow dẫn người đọc đến với lịch sử trang nhã và gần gũi của kiến thức khoa học, bắt đầu từ thời Hy Lạp cổ đại đến vũ trụ học ngày nay. Như một điều tất yếu, những mốc quan trọng được nhắc đến. Đầu tiên là lúc người Hy Lạp ở biển Ionia (Ionian Greeks) nhận ra họ có thể giải thích tự nhiên bằng quy luật thay vì bằng tâm lý thất thường của các vị thần, và đây cũng chính là sự khởi đầu của khoa học hiện đại. Thứ hai là phát hiện của Copernicus rằng Trái Đất không là cái rốn của vũ trụ. Phát hiện này mở cánh cửa với sự khám phá thực tế của hệ Mặt Trời, sau đó là dải ngân hà và vũ trụ.

 

 

Cho đến lúc đó thì mọi thứ vẫn tốt, nhưng những thứ ta coi là chân lý ngày nay đã không được chào đón lắm ở thế kỷ 20. Hai lĩnh vực mới xuất hiện – vật lý lượng tử, giải quyết các vấn đề cấp nguyên tử và phân tử, và lực hấp dẫn, cơ sở tốt nhất của chúng ta nhằm cố gắng hiểu trọng lực. Những điều này thay đổi nhận thức của chúng ta về các quy luật của vật lý cơ bản (Tôi cũng cần nói thêm rằng, giống như hai tác giả đã chỉ ra, rằng các quy luật này vẫn rất có hiệu lực trong cuộc sống hàng ngày).

 

Các tác giả miêu tả vật lý lượng tử bằng ngôn ngữ rõ ràng bình dân, trong đó sử dụng một công thức thiết kế bởi Richard Feynman quá cố và gọi tên một cách tiếp cận “hướng trình tổng sóng”. (Tiêu biểu cho phong cách tưng tửng của sách: khi Feynman được nhắc đến, giải Nobel của ông bị bỏ qua và thay vào đó họ nói ông thích chơi trống bongo ở một hộp đêm khỏa thân (strip club) gần Caltech). Bằng phương pháp của Feynman khi nghiên cứu cơ học lượng tử, xác suất của một sự việc nào đó – một electron chạy từ chỗ bạn đứng đến cửa phòng bạn chẳng hạn – được tính toán bằng cách cộng tất cả xác suất của mọi cách mà điều đó có thể xảy ra. Nó có thể di chuyển theo đường thẳng, lăn tròn quanh phòng vài vòng, hoặc thậm chí (khả năng rất nhỏ) có thể ghé qua sao Hỏa trước khi tới cửa.

 

Trên cái nền đó, Hawking và Mlodinow dẫn ta đến cái lõi của sách: các thuyết cơ học lượng tử và lực hấp dẫn đã kết hợp như thế nào để hình thành hiểu biết của ta về sự hình thành vũ trụ. Vũ trụ hoặc hình thành bất cứ cái gì từ khoảng không đều vậy. Giải thích tốt nhất cho đến bây giờ, như được nói trong sách, là “Thuyết M” (M-theories), dự đoán không chỉ có một vũ trụ ta đang sống mà một số lượng khổng lồ các vũ trụ. Nói cách khác, không chỉ có Trái Đất là một trong rất nhiều hành tinh trong hệ Mặt Trời và dải Ngân hà thuộc về hằng hà sa số các thiên hà. Vũ trụ mà ta đã biết cũng chỉ lọt thỏm trong tỉ tỉ vũ trụ không đếm được. Một sự lặp lại đầy bất ngờ của cuộc Cách mạng Copernican (Copernican Revolution).

 

Các kết luận tiếp sau đó thực sự đột phá. Trong tất cả các vũ trụ có thể có, một số vũ trụ phải có khả năng dung chứa sự sống. Chúng ta đang ở đây, điều đó đủ nói ta đã tồn tại trong góc nhỏ đó của tập hợp vũ trụ. Bằng cách này, mọi câu hỏi gốc đều có thể trả lời bằng số lượng khổng lồ của các vũ trụ, và trong số đó tình cờ phải có một vài vũ trụ “có thể sống được”.

 

Tôi đã đợi cuốn sách này ra mắt lất lâu. Đi sâu vào những câu hỏi xưa nhất của vũ trụ học hiện đại, người đọc có thể đọc hiểu mà không chết chìm trong mớ kiến thức khoa học và, tôi mong rằng, sẽ cảm thấy sách chuyên ngành hơn một chút cũng không tệ. Và ai biết được? Biết đâu đến cuối, thuyết “đa vũ trụ” có thể là sự thật thì sao!

 

James Trefil là giáo sư vật lý tại Đại học George Mason, cuốn sách tiếp theo của ông sẽ là một hành trình khám phá đa vũ trụ được minh họa.

 

Đọc thêm Sách cùng tác giả: Lược sử thời gian - Stephen Hawking

 

Trạm đọc (Read Station) tổng hợp

Tags: