Vì sao vũ trụ tồn tại bền vững? (Phần 3)

Hà Yên
Nguyên lý bất định Heisenberg Giáo sư David Lindley – nhà Vật lý lý thuyết, giảng dạy tại Đại hoc Cambridge (Anh) – trong một bài thuyết trình, ông nói : “Trong Cơ học lượng tử, một vấn đề mới và khá rắc rối là việc biết một sự thật về Thế giới, lại rất hay cản trở vĩnh viễn sự hiểu biết của chúng ta về một loại sự thật khác” Đúng hơn, đó là phát biểu về hệ quả Triết học của một Nguyên lý nổi tiếng của Vật lý học hiện đại : Nguyên lý bất định. Nguyên lý do W. Heisenberg khám phá và công bố năm 1927. Đối với Vật lý học, phát biểu dễ hiểu nhất của nguyên lý này là : Nếu xác định vị trí của một hạt càng chính xác bao nhiêu, thì xác định vận tốc của nó càng thiếu chính xác bấy nhiêu. Dưới dạng toán học, nguyên lý bất định phát biểu rằng : Tích của độ bất định tọa độ (∆x) với độ bất định vận tốc (∆v), không bao giờ nhỏ hơn hằng số Plank chia cho 2π. Nếu giả sử, tích này bằng zéro, thì vị trí và vận tốc của hạt được xác định đồng thời với độ chính xác tùy ý. Nhưng Tự nhiên có sự lựa chọn khác : Hằng số Plank cho dù là cực kỳ nhỏ (h = 6,626.10-34 j.s) nhưng vẫn không phải là zéro. Vì vậy, nó tạo nên một giới hạn tuyệt đối của sự hiểu biết, Như Giáo sư D. Lindley đã nhận xét. Khoa học lưu ý rằng đây là bản chất của Tự nhiên chứ không phải là do phương pháp hay phương tiện khảo sát của Nhà vật lý gây ra. Tình hình bất định cũng tương tự như vậy đối với hai đại lượng liên hợp : Năng lượng và thời gian. Trong cơ học cổ điển, như đã biết, tích của năng lượng và thời gian là một đại lượng có tên là tác dụng. Và vì tác dụng không phải là đại lượng nhận giá trị bất kỳ, mà chỉ nhận một giá trị nhỏ nhất khả dĩ. Vì giá trị đó là một hằng lượng, cho nên có thể coi tác dụng là một đại lượng vừa bất định (ở tầm vi mô), vừa là bảo toàn có điều kiện (ở tầm vĩ mô). Cơ học lượng tử là thành tựu rực rỡ nhất của Vật lý học trong hành trình khám phá Thế giới vi mô. Một Thế giới bất định. Trong đó, vận động Vật chất chỉ có thể mô tả bằng những xác suất. Sự kỳ lạ lượng tử đó biểu hiện ở các định luật của Tự nhiên trong Thế giới lượng tử. Dường như có một yếu tố ngẫu nhiên cơ bản ngầm ẩn trong các định luật ấy, khiến cho các nguyên lý của Cơ học cổ điển không còn đúng nữa khi áp dụng cho Thế giới lượng tử. Nhưng yếu tố ngẫu nhiên nào tạo ra cái “ không còn đúng nữa “ đó ? Hay nói cách khác, cái gì đã hạn chế sự mô tả Tự nhiên theo các khái niệm và định luật của Vật lý học cổ điển ? Chính câu hỏi có bản chất cốt lõi đó, của Cơ học lượng tử, đã làm nổi bật giá trị to lớn của Nguyên lý bất định Heisenberg. Vì nó đã chỉ ra được sự “kỳ lạ lượng tử”nằm trong chính bản chất của các hạt vi mô. Vì Nguyên lý bất định là một thuộc tính của Tự nhiên, cho nên những đại lượng có các đặc trưng liên hợp, các cặp phạm trù đối lập nhau nhưng chuyển hóa trong mối liên kết thống nhất, thì đều là hệ quả ứng nghiệm của nguyên lý bất định này. Đây là quá trình trừu tượng hóa hợp lôgic mà Giáo sư David Lindley đi từ cặp Chính xác –Thiếu chính xác của vị trí và vận tốc hạt, trong hệ Vật lý, đến cặp Nhận biết – Không thể nhận biết của đối tượng bất kỳ. Suy rộng hơn, như luật phủ định và phủ định của phủ định, cũng sẽ được hiểu như hai biến “Đúng” và “Sai” trong một mệnh đề lôgic, áp dụng cho các cặp phạm trù, đối lập mà không mâu thuẫn. Mặt khác, chúng tương đương như khái niệm Tác dụng và bảo toàn. Chẳng hạn như cặp phạm trù : Vật chất – Tinh thần ; Lượng – Chất ; Năng lực – Thời gian v.v.. Hệ quả Triết học từ các định luật, định lý của Khoa học tự nhiên là một sự thật, có ý nghĩa và vai trò hết sức to lớn trong quá trình phát triển Tư duy của nhân loại. Bỡi vì suy cho cùng, Khoa học cũng là sản phẩm có tính văn hóa, xã hội và lịch sử. Đòi hỏi Khoa học cơ bản đóng góp nhiều hơn nữa đối với yêu cầu nhận thức thực tiễn. Khoa học phải trở nên thân thiết và quen thuộc với mỗi con người. Phải trang bị cho con người niềm tin ở chính mình trong mối quan hệ gắn kết với Tự nhiên. Ngay một ngành khoa học trừu tượng, có uy tín nhất về sự nghiêm ngặt, chỉ tuân theo những qui luật lôgic chặt chẽ như Toán học, thế mà sự soi sáng của định lý “Bất toàn”, do Nhà toán học Kurt Gödel (người Áo) khám phá, cũng đã cho thấy những khiếm khuyết hạn chế của mình từ những hệ quả Triết học được rút ra từ định lý đó. Thậm chí một Nhà khoa học tên tuổi như Giáo sư John Barrow (Đại học Sussex, London) đã lấy cảm hứng từ định lý Gödel để viết cả một cuốn sach nhằm chứng minh những hệ quả Triết học phong phú mà định lý “Bất toàn” mang lại. Chính ý nghĩa Triết học của định lý này cung cấp những giá trị nhận thức mới, giúp Khoa học trở về với thực tiễn, hướng tới những giá trị của cuộc sống hơn. Cuốn sách với tựa đề “Bất khả” của Barrow được đón nhận nhiệt liệt, chứ không có sự nghi ngờ nào về cái gọi là “suy diễn một cách vô nguyên tắc” cả. Tình hình tương tự cũng diễn ra đối với Nguyên lý bất định và Nguyên lý bảo toàn. Những hệ quả Triết học của các Nguyên lý này như một hiệu ứng, ứng nghiệm vào cả các lĩnh vực Khoa học khác : Nhiệt động lực học, Khoa học kỷ thuật và cả Khoa học xã hội. Có thể nêu ra một bằng chứng về hiệu ứng lão hóa dân số mà ngày nay đã trở thành nỗi lo toàn cầu. Khi niềm vui do y học tiên tiến mang lại, làm tăng tuổi thọ con người ngày càng cao, thì lập tức những tín hiệu báo động về nguồn nhân lực của nhân loại đứng trước nguy cơ già cỗi cũng nóng dần lên. Đó là do tỷ lệ dân số già, hết tuổi lao động, tăng một cách nhanh chóng. Sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội toàn cầu sẽ bị thử thách nghiêm trọng. Đặc biệt nó đã trở thành vấn đề thời sự của xã hội Nhật bản khi bước vào thế kỷ 21. Hiện tượng ứng nghiệm về tính bất định ở đây, là sự mở rộng trừu tượng từ cặp Năng lượng – Thời gian thành cặp phạm trù Năng lực – Tuổi tác Và do đó, nó phải đi đến một diễn tiến tất yếu là : Làm tăng tuổi thọ trung bình (Thời gian), sẽ kéo theo sự giảm sút năng lực lao động (Năng lượng). Hiệu ứng này hoàn toàn không phải là ứng nghiệm ngẫu nhiện, bỡi vì Già ắt phải Yếu là điều hiển nhiên. Đầu năm 2010, Ủy ban chuyên trách bệnh Elzheimer (thoái hóa trí nhớ) của Tổ chức y tế Thế giới công bố một thông tin điều tra, cho biết : hàng năm căn bệnh Elzheimer này tiêu tốn một phần tư GDP toàn cầu, nghĩa là lớn hơn nhiều so với căn bệnh thế kỷ AISD ! Đặc biệt đáng lưu ý là, lần đầu tiên Tổ chức quốc tê này khẳng định nguyên nhân tăng cao căn bệnh Elzheimer, trong thập niên đầu của thế kỷ 21, là do tiến bộ Y học đã cho phép kéo dài tuổi thọ trung bình con người lên cao hơn so với những năm trước đó. Sự ứng nghiệm của tính bất định cũng hiện diện trong công tác dự báo Bão. Ngày nay, với trình độ công nghệ tiên tiến, việc xác định tọa độ tâm bão, được hiển thị trực tiếp bằng ảnh vệ tinh, với độ chính xác ngày càng cao, nhưng cũng chính vì thế mà - theo hệ quả của Nguyên lý bất định – vectơ vận tốc tâm của nó càng không thể xác định chính xác. Thực tiễn đã cho thấy rằng, phần lớn các cơn bão diễn biến theo những lộ trình không thể dự báo trước một cách chính xác được. Bão đi rất nhanh trên Biển đông, nhưng khi tiến vào vùng biển chủ quyền thì chần chừ chùn bước, có thể bất ngờ đổi hướng, như thể thách thức tất cả các bản tin dự báo trên Thế giới. Dường như nó ưa thích hướng tới một sự tập kích bất ngờ hơn là phô diễn sức mạnh trước con người. Mùa mưa bão năm 2008, trong một bản tin dự báo của Trung tâm Khí tượng Quốc gia, cảnh báo rằng, Bão có thể đổ bộ vào Đà nẵng khoảng 17 giờ cùng ngày, nhưng thực tế Bão đã ập vào từ 8 giờ sáng. Đó là bằng chứng bất định khá điển hình. Cuối cùng, nếu Tự nhiên sáng tạo ra Nguyên lý tương ứng là để hạn chế số lượng các Định luật độc lập ở mức tối thiểu trong Tự nhiên, thì thiết chế Vũ trụ, Nguyên lý Bất định có thể là “công cụ” để chống lại những thăng giăng cực đoan vượt ngoài tầm kiểm soát của Tự nhiên, của Tạo hóa vậy. (Còn nữa)