HÃY HÌNH DUNG VŨ TRỤ TRONG ĐẦU MÌNH

“Tôi nghĩ theo kiểu hình ảnh.”

STEPHEN HAWKING, LƯỢC SỬ ĐỜI TÔI, 2013

Hawking đã đưa ra tuyên bố ở đầu chương khi nhắc đến cuốn Lược sử thời gian. Ông nói rằng cuốn sách là một phần trong nỗ lực mô tả cho một nhóm độc giả rộng lớn những hình ảnh trong tâm trí của ông thông qua việc sử dụng ngôn từ và một vài biểu đồ.

Trong suốt cả quãng đời trưởng thành của mình, ông phải đối mặt với sự suy giảm khả năng giao tiếp bằng ngôn từ (dù là lời nói hay qua văn bản), do vậy chẳng mấy ngạc nhiên là ông xử lí các ý tưởng chủ yếu qua thị giác. Dù sao, đây vẫn là một cách tiếp cận khó nắm bắt về mặt khái niệm đối với những người như chúng ta, vốn đã quen nung nấu các ý tưởng của mình trong lò luyện của ngôn ngữ nói và viết truyền thống. Tuy dường như khá rõ rằng những hạn chế về mặt thể chất Hawking đã dẫn đến việc các kĩ năng thị giác hóa của ông trở nên sắc bén hơn (giống như trường hợp người mù, có những bằng chứng cho thấy họ phát triển thính giác tinh nhạy hơn), nhưng cũng có thể Hawking có năng lực bẩm sinh giúp ông “nhìn thấy” các ý tưởng và thị giác hóa các khái niệm mà rất ít người trong chúng ta có thể sánh được.

Ví dụ, Hawking có thể hiểu được quan niệm như lí thuyết M đòi hỏi: vũ trụ gồm mười một chiều. Trong một bài báo trên tờ Guadian năm 2005 (nhan đề “Sự trở lại của vị Chúa Thời gian”), ông thừa nhận rằng cách nhìn nhận vũ trụ nhiều chiều như vậy, cũng có những thách thức: “Quy trình tiến hóa đã lo liệu để đảm bảo rằng bộ não của chúng ta không được trang bị để mường tượng trực tiếp mười một chiều”, rồi nói thêm: “Tuy nhiên, từ quan điểm toán học thuần túy, nghĩ theo mười một chiều cũng dễ như nghĩ theo ba hoặc bốn chiều vậy”. Có vẻ như chúng ta bị bỏ lại với câu hỏi “Có thật là thế không?” khi mà vẫn phải vật lộn để nắm bắt được ba chiều tiêu chuẩn.

Những khả năng phi thường của ông trong việc mường tượng sự vật được thể hiện rất rõ ràng trong công trình đã đưa ông lên vị trí tiên phong của cuộc tìm kiếm cách hiểu về hấp dẫn lượng tử vào thập niên 1970. Cùng với Gary Gibbons, Hawking đã phát triển một hệ hấp dẫn lượng tử Euclid giúp chúng ta biến đổi bằng toán học (sử dụng các tiên đề của nhà toán học Hi Lạp cổ đại Euclid) chiều thời gian sao cho nó tương quan với các chiều không gian. Bằng cách đó, chúng ta có thể đơn giản hóa rất nhiều công việc toán học cần thiết để nghiên cứu, ví dụ, các đặc trưng của lỗ đen. Hấp dẫn lượng tử Euclid cũng có tầm quan trọng sống còn đối với việc hình thành định lí không biên Hartle – Hawking.

Suốt cả sự nghiệp của mình, Hawking đích thực là một hình mẫu đại diện cho khái niệm được biết dưới tên gọi “thời gian ảo” – một ý tưởng mà hầu hết chúng ta đều cảm thấy choáng ngợp nhưng không thật sự hiểu. Hawking nổi tiếng với việc đem thời gian ảo đến với công chúng trong cuốn Lược sử thời gian, nhưng về sau ông thừa nhận đó là “thứ mà mọi người thấy rắc rối nhất trong cuốn sách”. Ông đã cố gắng giải thích lại điều đó một lần nữa trong tác phẩm Vũ trụ giản yếu in năm 2001. Trước tiên, ông mô tả cái chúng ta hình dung là “thời gian hợp thức” như một đường thẳng chạy từ “quá khứ” ở một đầu tới “tương lai” ở đầu kia. Trái lại, “thời gian ảo” chạy vuông góc với “thời gian hợp thức” sao cho nó chiếm một phần của các hướng không gian khác. Như vậy, nó không phải là “ảo” theo nghĩa không thực hay được hư cấu nên. “Từ quan điểm của triết học thực chứng”, ông giải thích, “người ta không thể xác định được cái gì là thực. Tất cả những gì chúng ta có thể làm là tìm ra những mô hình toán học mô tả vũ trụ mà chúng ta sống trong đó hóa ra là một mô hình toán học có liên quan đến thời gian ảo sẽ dự đoán không chỉ các hiệu ứng chúng ta đã quan sát thấy, mà cả những hiệu ứng chúng ta chưa thể đo lường, nhưng vẫn tin vào chúng vì những lí do khác. Vậy điều gì là thực và điều gì là ảo? Có phải sự phân biệt nằm ngay trong trí óc chúng ta không?”

Nói cách khác, đối với Hawking, thời gian ảo đơn giản chỉ là một công cụ khác để làm cho công việc thấu hiểu thực tại quanh ta trở nên dễ dàng hơn. Một cách, như ông từng mô tả, để tránh né cái ý niệm khoa học và triết học rằng thời gian có một điểm khởi đầu bằng cách biến nó thành một hướng trong không gian. Tuy nhiên, sau đó ông cam đoan một lần nữa với những người vẫn còn vật lộn để hiểu được những lời chỉ dạy của mình rằng không nhất thiết phải hiểu tường tận thời gian ảo thì mới nắm bắt được tầm quan trọng của nó đối với công trình của ông, mà chỉ cần nhận thức rằng nó khác với cái mà ta gọi là thời gian thực. Thật may là ông có thể nhìn thấy tất cả được vạch ra cụ thể trong tâm trí mình, ngay cả khi chúng ta không thể.

“Con mắt thứ ba” đặc biệt này gợi nhắc cho chúng ta thêm nhiều mối tương đồng giữa Hawking và Einstein. Chẳng hạn, Einstein đã từng nói: “Rất hiếm khi tôi suy nghĩ bằng ngôn từ. Một ý nghĩ chợt đến, rồi sau đó tôi mới cố gắng thể hiện nó bằng lời.” Hawking cũng có thể dùng chính những lời này để nói về cuốn Lược sử thời gian. Vào một dịp khác, trong một ghi chép vào năm 1945, Einstein đã tuyên bố rằng “ngôn từ hay ngôn ngữ, dù được viết hay nói ra, dường như không đóng vai trò nào trong cơ chế tư duy của tôi”. Thay vào đó, ông mô tả “những thực thể tâm linh dường như đóng vai trò là những nhân tố trong tư duy”, mà thực ra “chủ yếu là những hình ảnh ít nhiều rõ ràng có thể được tái tạo và kết hợp một cách ‘tự nguyện’”.

Bản chất công việc tương ứng của cả Einstein lần Hawking là cả hai lao động – có khi đúng nghĩa đen - ở trong tối. Các bí ẩn mà họ lựa chọn đối đầu sâu thẳm đến nỗi chỉ có những trí óc sáng tạo và thấu thị thật sự mới có cơ may thành công. Cả hai có thể dõng dạc tuyên bố rằng họ được trời phú cho năng lực gần như siêu nhân trong địa hạt này. Như Einstein đã bình luận năm 1929: “Tưởng tượng quan trọng hơn kiến thức. Kiến thức thì hạn chế. Trí tưởng tượng bao trùm cả thế giới.”

CÁCH DIỄN GIẢI ĐA THẾ GIỚI

“Có thể có một lịch sử trong đó Mặt Trăng được làm bằng pho mát Roquefort. Nhưng chúng ta đã quan sát thấy rằng Mặt Trăng không được làm bằng pho mát, đó là một tin xấu đối với lũ chuột.”

STEPHEN HAWKING, BẢN THIẾT KẾ VĨ ĐẠI, 2010

Khi xem xét trò thể dục trí não của Hawking, thật là tắc trách nếu bỏ qua cách thức ông phát triển lí thuyế dựa trên diễn giải đa thế giới (MWI), cụ thể là “phép lấy tổng theo các lịch sử quỹ đạo” của Richard Feynman.

Diễn giả đa thế giới được nhà vật lí Mỹ Hugh Everett III thổi hồn vào cuối thập niên 1950, và vài năm sau được một học giả Mỹ là Bryce Seligman DeWitt đặt cho cái tên rất đặc trưng. Nói (rất) ngắn gọn, giả thuyết này cho rằng có khả năng tồn tại vô số vũ trụ, do đó mọi thứ đáng lẽ có thể xảy ra trong quá khứ ở vũ trụ của chúng ta thì đã xảy ra trong một vũ trụ song song khác, tạo điều kiện cho sự tồn tại của bất cứ lịch sử nào và tương lai nào. Nói cách khác, thực tại trở nên có nhiều nhánh, mà thực tại của chúng ta chỉ tương đương với một nhánh cụ thể mà chúng ta đang tồn tại trong đó. Nói theo cơ học lượng tử, điều này cho phép mọi kết quả tiềm năng có thể được thực hiện, do đó đẩy “sự ngẫu nhiên” ra khỏi thế giới lượng tử.

Hawking đã sử dụng diễn giải đa thế giới làm công cụ để tính toán xác suất tồn tại của Điều kiện A giả định, khi sự tồn tại của Điều kiện B có thể quan sát được. Việc các vũ trụ song song này có tồn tại như những thực thể vật lý hay không, ở một chừng mực nào đó, là không quan trọng, vì chỉ riêng sự tồn tại trên lí thuyết của chúng đã đủ phục vụ cho những mục đích của ông. Khi nhìn nhận từ góc độ cuộc tìm kiếm để xác định vũ trụ đã bắt đầu như thế nào, Hawking đã đặc biệt sử dụng thành quả nghiên cứu của Richard Feynman (một người mà Hawking mô tả là có “tính cách phong phú”, đặc biệt là bởi vì Feynman có cái thú chơi trống bông tại một quán bar thoát y vũ ở Pasadena những khi không phải đóng vai một nhà vật lí xuất chúng) và “phép lấy tổng theo các lịch sử quỹ đạo” (còn gọi là “phương thức lấy tích phân theo đường đi của lí thuyết trường lượng tử”) của ông này. Hawking đã giải thích điều này trong bài giảng J. Robert Oppenheiner tại Đại học California ở Berkeley năm 2007:

Để hiểu nguồn gốc vũ trụ, chúng ta cần kết hợp thuyết tương đối tổng quát với thuyết lượng tử. Có vẻ cách tốt nhất để làm việc này là sử dụng ý tưởng của Feynman về tổng của các lịch sử quỹ đạo… Ông ấy đề xuất rằng một hệ xuất phát từ trạng thái A tiến tới trạng thái B bằng mọi con đường hay lịch sử có thể có. Mỗi con đường hay lịch sử có một biên độ hay cường độ nhất định, và xác suất của hệ tử A đến B chính là kết quả cộng tất cả các biên độ đối với mỗi con đường. Sẽ có một lịch sử mà Mặt Trăng được làm bằng pho mát xanh, nhưng vì biên độ ấy thấp, nên đó là tin xấu cho lũ chuột.

Bằng cách áp dụng phương pháp cộng theo các lịch sử quỹ đạo của Feynman vào quan điểm của Einstein về hấp dẫn, Hawking đã giải thích trong cuốn Lược sử thời gian rằng “điều tương ứng với lịch sử một hạt bây giờ là một không – thời gian cong mô tả lịch sử của toàn vũ trụ.” Nói cách khác, cầu nối giữa hai rìa của thuyết tương đối tổng quát và cơ học lượng tử làm cho chúng gần nhau hơn nhờ có phần không nhỏ ở khả năng nắm bắt vũ trụ rong con mắt trí tuệ của Hawking.

---o0o---

Trích “Tư duy Stephen Hawking”

Tác giả: Daniel Smith

Người dịch: Nguyễn Việt Long

NXB Kim Đồng, 2020

Ảnh: nguồn internet