Chuyển Luân kính chúc quý bạn đọc gần xa một năm Mậu Tý-2008 Sức khoẻ, An lạc và Tinh tấn

Trang chủ || Liên hệ

Góp nhặt cát đá

Tác giả

CHUYỂN LUÂN SỐ THÁNG 07/2005

KHÔNG BAO GIỜ LẺ LOI

Tâm Đàn

Giả sử vũ trụ chúng ta không đơn độc, trái lại có những vũ trụ khác cùng tồn tại, có bao nhiêu vũ trụ chấp chứa sự sống giống như sự sống trên địa cầu của vũ trụ chúng ta? Hay duy nhất chỉ vũ trụ chúng ta có sự sống?

Vũ trụ chúng ta có những thiên hà, những tinh tú, những hành tinh, v.v. Mỗi tinh tú có một tuổi thọ khác nhau tùy theo kích thước lớn bé. Đối với những vì sao khổng lồ tuổi thọ chỉ vài tỷ năm. Kích thước bé hơn sống lâu hơn. Mặt trời chúng ta có tầm vóc khiêm tốn, có thể thọ đến trên dưới 10 tỷ năm. Khi mới hình thành, mỗi tinh tú là một khối khí khổng lồ, chính yếu là khí hydrogen và helium, hợp lại với nhau nhờ sức hút trọng lực. Công việc chính yếu hàng ngày của mỗi tinh tú là tổng hợp hạt nhân thành những hạt nhân của những chất nặng hơn như carbon, oxygen, v.v. và tỏa năng lượng. Sự tổng hợp hạt nhân tạo ra một áp suất đủ mạnh để cân bằng với sức hút trọng lực. Nhờ đó, tinh tú có thể duy trì tuổi thọ của mình. Tuy nhiên sự tổng hợp hạt nhân không thể kéo dài vĩnh viễn. Nhiên liệu chỉ hữu hạn. Thế là tinh tú qua đời.

Đối với những vì sao với tầm vóc khiêm tốn như mặt trời chúng ta, khi tới số, mặt trời sẽ biến thành ông khổng lồ đỏ (red giant), tiếp theo trở thành chú lùn trắng (white dwarf) và cuối cùng trở thành một vật tối (dark body). Tuy nhiên sự tạ thế của những vì sao có tầm vóc lớn thì khác hẳn. Trước hết trở thành màu đỏ rất lớn rồi nổ tung phát ánh sáng chói lọi (supernovae). Phần trung tâm còn lại sẽ trở thành sao neutron (neutron star) hay hố đen (black hole). Và vật chất tung tóe từ vụ nổ sẽ tụ tập thành những vì sao của thế hệ kế tiếp hay thành những hành tinh.

Không phải hành tinh nào cũng có thể có sự sống mặc dù có thể có nhiều hành tinh cũng có chứa những chất liệu cần thiết cho sự sống. Những chất liệu này vốn đến từ  những vì sao đã mãn kiếp. Muốn có sự sống như trên địa cầu, hành tinh phải có đủ những điều kiện gần như địa cầu vậy. Chẳng hạn, không thể quá gần với mặt trời vì sự sống không thể tồn tại ở một nhiệt độ quá cao, cũng không thể quá xa mặt trời vì sẽ quá lạnh, v.v.

Biết bao nhiêu điều kiện khó khăn và phức tạp phải được thỏa mãn mới có thể có sự sống. Nếu sức hút trọng lực mạnh hơn hay yếu hơn những giới hạn nào đó so với sức hút trọng lực trong vũ trụ chúng ta, có thể không có thiên hà hay tinh tú nào thành hình. Chúng ta là con cháu của những tinh tú đó. Không có tinh tú sẽ không có sự sống. Nếu điện tích của một electron hay proton thay đổi quá một giới hạn nào đó, có thể sự tổng hợp hạt nhân sẽ không xảy ra trong các vì sao. Và do đó sự sống cũng không thể tồn tại.

Lấy một thí dụ khác: Sự sống bắt đầu hình thành trên địa cầu từ những đại dương, và sự hình thành đó kéo dài từ một đến hai tỷ năm. Tuy nhiên nếu tuổi thọ của những proton chỉ ngắn ngủi khoảng vài triệu năm thay vì hằng tỷ tỷ tỷ năm như chúng ta đã biết, có lẽ sẽ không đủ thời gian để hình thành sự sống vì các proton trong các hạt nhân thoái hóa quá sớm.

Vũ trụ chúng ta đã vượt qua tất cả những khó khăn và phức tạp trên để chấp chứa sự sống. Sư sống của chúng ta trên địa cầu này là bằng chứng. Nhưng phải chăng chỉ vũ trụ chúng ta là vũ trụ duy nhất chấp chứa sự sống (như một phép lạ), hay sự sống có thể rải rác nơi này nơi nọ (như một tình cờ ngẫu nhiên)? Hai lý thuyết đa vũ trụ của Hawking và đa thế giới của Everett sẽ được tóm tắt sơ lượt sau đây, hầu có thể giúp đở câu trả lời.

Penrose và Hawking đã chứng minh một số định lý rằng vũ trụ chúng ta phải có một khởi điểm. Những định lý đó, tuy không cho biết rõ ràng bản chất của khởi điểm đó, nhưng đã chứng minh rằng tại điểm hình thành, vũ trụ có một kích thước cực bé với một mật độ vô hạn. Tại điểm xuất phát này, vũ trụ chịu ảnh hưởng của sự bất định nguyên lượng, và do đó lý thuyết tương đối tổng quát không còn áp dụng được.

Chúng ta thường lập luận rằng những gì xẩy ra hôm nay là hậu quả của những gì đã xẩy ra hôm qua. Như vậy nếu đi ngược dòng thời gian về điểm xuất phát của vũ trụ, câu hỏi tự nhiên phải đặt ra là nguyên nhân nào đã tạo nên điểm xuất phát đó.

Đa số chúng ta, kể cả một số các nhà khoa học, thường tránh né câu hỏi đó. Một số vẫn không tin vũ trụ có điểm bắt đầu. Một số cho rằng đây là một vấn đề siêu hình, thuộc lĩnh vực triết học và tôn giáo. Tuy nhiên, ít ra có một người, Stephen Hawking, đã phát biểu rằng “Chúng ta phải cố gắng tìm hiểu sự hình thành của vũ trụ trên nền tảng khoa học. Có lẽ điều này vượt khả năng chúng ta, nhưng ít ra chúng ta phải thử.” (We must try to understand the beginning of the universe on the basis of science. It may be a task beyond our powers, but we should at least make the attempt.) Và hẳn nhiên, rất nhiều nhà khoa học đồng ý với quan điểm trên đây của Hawking.

Vốn không tin vào nguyên lý bất định của lý thuyết nguyên lượng, Einstein đã phát biểu rằng “Thượng Đế không chơi những con súc sắc.” (God does not play dice.) Nhưng theo Hawking, đã có nhiều bằng chứng chứng tỏ rằng “Thượng Đế đúng là một tay cờ bạc.” (God is quite a gambler.) Vũ trụ như là một sòng bạc khổng lồ với đủ cách sát phạt.

Chúng ta biết rằng theo lý thuyết xác suất, nếu chỉ cá độ vài lần trên một môn chơi nào đó, chúng ta không thể biết thắng thua. Nhưng nếu chúng ta cá độ rất nhiều lần trên môn chơi đó, trung bình tiền ăn thua có thể tiên đoán được. Vũ trụ ngay sau khi mới thành hình, chịu ảnh hưởng của nguyên lý bất định, không tiên đoán được. Điều này cũng giống như chúng ta chỉ cá độ vài lần, ăn thua chỉ tùy thuộc vào may rủi. Nhưng khi vũ trụ đã rộng lớn, nghĩa là khi số lần cá độ trở nên rất lớn, kết quả ăn thua có thể tiên đoán được. Điều này giải thích tại sao các định luật cổ điển vẫn có giá trị đối với những hệ thống có kích thước lớn.

Bởi vì vũ trụ vẫn tiếp tục những canh bạc, những gì sắp xảy ra cho mỗi lần cá độ không thể đoán được. Do đó quá trình của vũ trụ không thể chỉ bao gồm một lịch sử duy nhất. Trái lại, vũ trụ có vô số lịch sử khác nhau. Mỗi lịch sử như thế có kèm theo một xác suất. Trong lịch sử hiện tại của vũ trụ, có tôi, có anh. Nhưng trong một lịch sử khác của vũ trụ, có thể anh và tôi không tồn tại. Trong một lịch sử khác nữa, có thể anh đang là một vị tổng thống còn tôi là một tỷ phú!

Dựa vào lý thuyết hàm sóng của các hạt vật chất, Richard Feynman cho rằng mỗi hạt vật chất có thể có vô số quỹ đạo khác nhau và có thể có vô số trạng thái khác nhau. Nói khác đi, mỗi hạt vật chất có thể có vô số lịch sử khác nhau. Hawking xem toàn bộ vũ trụ như một hạt nguyên lượng, và do đó vũ trụ cũng có vô số lịch sử khác nhau. Nói cách khác, không phải vũ trụ chúng ta là duy nhất mà thật ra có vô số vũ trụ đang cùng nhau tồn tại.                                            

Theo lý thuyết này, những vũ trụ có thể va chạm lẫn nhau, và có thể hình thành những hố sâu bọ (wormholes) để nối liền những vũ trụ với nhau. Những hố sâu bọ nối liền các vũ trụ có kích thước vô cùng bé (Planck length, 10^-33 cm). Do đó chúng ta không có hy vọng có thể du hành sang những vũ trụ khác, trừ phi khoa học kỹ thuật của chúng ta tân tiến, có thể mở những hố sâu bọ nhân tạo. Hơn nữa sự biến đổi nguyên lượng giữa các vũ trụ rất hiếm xẩy ra. Có lẽ phải chờ một thời gian dài hơn tuổi thọ của vũ trụ chúng ta trước khi có thể có một sự biến đổi nguyên lượng như thế xảy ra.

Mỗi vũ trụ có một thời gian riêng rẻ, không thể so sánh với những thời gian của những vũ trụ khác. Đa số là những vũ trụ chết với những định luật vật lý khác nhau. Tuy nhiên giữa hằng hà sa số vũ trụ, tuy đa số là những vũ trụ không chấp chứa sự sống, hẳn phải có nhiều vũ trụ có sự sống giống như vũ trụ của chúng ta vậy.

Hằng năm vào dịp hè, gia đình bốn chúng tôi vẫn xoa mã chược giải trí. Nhớ hồi tôi còn học trung học, bác tôi thường rủ bạn bè của ông đến chơi mã chược. Ông là một nhà giáo hồi hưu nên mã chược đối với ông là người bạn thân thiết nhất. Những lúc thiếu tay tôi đề nghị bác dạy tôi để có tay phòng hờ. Bác bảo mã chược là một "intelligent game" không dễ gì học. Thế là bác không chịu dạy cho tôi. Từ đó tôi cứ yên chí mã chược là intelligent, mình không đủ sức để học. Đến mười mấy năm sau khi tôi đã trở thành nhà giáo, tôi mới có dịp học được môn chơi này từ một người bạn đồng nghiệp.

Mã chược có thể là một môn chơi giải trí (giống như trường hợp bác tôi xoa để giải trí vậy), nhưng cũng có thể là một môn cờ bạc sát phạt. Hai con nhóc nhà tôi, con Hoàng và con Tịnh - hai trong bốn chúng tôi - xem ra tiếp thu rất nhanh. Chỉ dạy chúng nó mấy hôm là đã có thể tập tễnh chơi. Bây giờ chúng nó đã sành sõi hơn nhiều. Chúng nó đã biết áp dụng phương pháp tối ưu để đánh một ván bài toàn hàng (toàn văn, toàn vạn hay toàn sách). Chúng nó biết với tay bài nào thì nên chơi 13 cây (thập tam yêu), hoặc tam nguyên (trung, phát, bạch) hoặc tứ hỹ (đông, tây, nam, bắc). Tôi  cũng bày chúng nó cách chơi dùng 8 cây hoa (xuân, hạ, thu, đông, mai, lan, cúc, trúc) như những cây tổng, nghĩa là, mỗi cây hoa có thể dùng để ghép với bất cứ cây bài nào khác. Cách ghép bài bây giờ có nhiều biến hóa hơn nên khó khăn hơn. Mỗi lần thấy chúng nó lúng túng với tay bài của mình là tôi biết ngay chúng nó đang có nhiều cây hoa (nghĩa là một tay bài tốt). Tuy chúng nó lúng túng nhưng nếu tôi mở miệng "Need help?" thì chúng nó buột miệng ngay "No thanks!". Tôi lẩm bẩm "con hơn cha là nhà có phúc". Chúng nó: “What?” Tôi: “Nothing”.

Tuy môn mã chược cần sự ghép bài nhanh nhẹn và sự nhạy bén thay đổi sách lược tùy theo sự biến hóa của tay bài, tính ngẫu nhiên của môn chơi vẫn là yếu tố then chốt. Nếu bốc phải những tay bài xấu, muốn thắng cũng không được. Trái lại khi bài tốt muốn nhường cho người khác thắng cũng không xong. Tung một đồng xu hay một con súc sắc không ai dám chắc mặt nào sẽ hiện ra. Những đạn đại pháo bắn vào một mục tiêu không bao giờ rơi xuống cùng một điểm. Thả một tản đá từ đỉnh tháp, vị trí tản đá rơi trên mặt đất không phải khi nào cũng như nhau, mặc dù sự xê dịch chỉ nhỏ bé không thể quan sát được.

Nói chung khi chúng ta thực hiện một thí nghiệm lặp đi lặp lại nhiều lần, mỗi kết quả nhận được thường xê dịch ít nhiều cho dù chúng ta cố gắng thực hiện dưới những điều kiện (mà chúng ta nghĩ là) hoàn toàn giống nhau. Thật ra vạn vật vốn mang tính chất bất định. Theo thuyết nguyên lượng, mỗi vật thể đều có một hàm sóng cho biết xác suất để có thể tìm thấy vật thể đó tại một vị trí nào đó trong không thời gian. Chúng ta chỉ có thể biết được trạng thái của vật thể khi chúng ta quan sát vật thể đó. Trước khi quan sát, vật thể có thể có nhiều trạng thái khác nhau, được mô tả bởi hàm sóng Schrodinger, và chúng ta không thể biết vật thể đang ở vào trạng thái nào. Tóm lại vật thể là bất định cho đến khi chúng ta quan sát nó.

Như vậy, theo lý thuyết nguyên lượng, mặt trăng không tồn tại trước khi quan sát. Mặt trăng có thể có vô số trạng thái khác nhau. Mặt trăng có thể đang ở trên bầu trời, cũng có thể đang bi nổ tung, cũng có thể đang ở một nơi xa xôi nào đó trong vũ trụ. Chỉ thông qua quá trình quan sát, chúng ta mới biết thực ra mặt trăng đang di chuyển vòng quanh trái đất.

Hãy tưởng tượng một con mèo nằm trong một chiếc hộp kín (gọi là Schrodinger’s cat). Đối diện con mèo là một cây súng nối liền một máy đo phóng xạ của một thỏi uranium. Khi những hạt nhân của những nguyên tử uranium thoái hóa, máy đo phóng xạ sẽ đo được sự thoái hóa đó, và làm cho súng nổ để giết con mèo. Chúng ta không thể biết con mèo còn sống hay đã chết vào một thời điểm nào đó trừ phi chúng ta mở hộp ra xem. Tuy nhiên theo thuyết nguyên lượng, trước khi chiếc hộp được mở ra, trạng thái con mèo là một phối hợp giữa hai trạng thái sống và chết.                    

Trong năm 1957, Everett, dựa vào bản chất đa quỹ đạo của các hạt vật chất, đã đưa ra lý thuyết đa thế giới (Many-worlds theory), cho rằng trong quá trình biến hóa của vũ trụ, vũ trụ liên tục phân nhánh. Ví dụ, theo lý thuyết này, sự sống chết của con mèo trong hộp kín được xem như thuộc vào hai vũ trụ khác nhau: Trong một vũ trụ, chất uranium không thoái hóa, và do đó con mèo sống sót. Trái lại trong một vũ trụ khác, chất uranium thoái hóa, và con mèo bị bắn chết. Tương tự, khi tung một con súc sắc, có thể có 6 vũ trụ khác nhau tùy theo con súc sắc sẽ xuất hiện mặt nào, nhất, nhị, tam, tứ, ngũ hoặc lục.

Mỗi thế giới (hay vũ trụ) có một không gian của nó. Phối hợp của tất cả những không gian của tất cả những thế giới là một siêu không gian. Siêu không gian có vô số thứ nguyên. Không gian 3 chiều của chúng ta là một phần của siêu không gian đó. Chúng ta không thể nhìn thấy những chiều khác của siêu không gian. Khi nhìn một vật thể, chúng ta chỉ có thể thấy hình chiếu của vật thể đó trong không gian 3 chiều của chúng ta mà thôi. Lấy vài thí dụ: Giả sử có một giống sinh vật sống trong không gian một chiều (chẳng hạn trên một đường thẳng), sinh vật đó chỉ có khái niệm chiều dài, không biết diện tích hay thể tích là gì. Nếu chúng ta, ở trong không gian 3 chiều chứa đựng đường thẳng đó, giải thích những khái niệm diện tích và thể tích cho giống sinh vật đó, họ sẽ không hiểu và cho rằng những khái niệm đó là siêu hình, thiếu thực tế. Tương tự đối với những sinh vật trong không gian 2 chiều, thể tích là một khái niệm siêu hình. Chúng ta trong không gian 3 chiều, nói đến một hình hộp trong không gian 10 chiều chẳng hạn, chúng ta chỉ có thể dùng toán học để hình dung mà thôi, không có thực trong đời sống hằng ngày.

Để xác định một vật hay một chuyển động trong mặt phẳng chúng ta dùng hai trục tọa độ vuông góc. Trong không gian (3 chiều) chúng ta dùng 3 trục tọa độ vuông góc lẫn nhau. Tương tự trong siêu không gian vô số chiều chúng ta phải dùng vô số trục tọa độ, mỗi trục đều vuông góc với tất cả những trục còn lại.

Khi quan sát quỹ đạo của một vật thể trong siêu không gian, chúng ta chỉ nhận được 3 số đo dọc theo 3 chiều của không gian chúng ta. Tất cả những số đo của quỹ đạo dọc theo những chiều hướng khác chúng ta không thể biết. Cũng giống như khi một chùm tia sáng (gồm những hạt photons) chiếu đến một kính phân cực, chỉ những hạt photons nào có hướng sóng phù hợp với hướng kính mới quan sát được. Đối với văn minh ở một vũ trụ khác (nghĩa là trong một không gian khác với không gian 3 chiều của chúng ta), những số đo cho quỹ đạo nói trên sẽ hoàn toàn khác hẳn. Như vậy cùng một sự vật, hai thế giới khác nhau thường mô tả khác nhau, đôi khi còn trái ngược lẫn nhau.

Trở lại vấn đề tung con súc sắc, bắn viên đại pháo hoặc ném hòn sỏi lặp đi lặp lại nhiều lần. Con người bị hai giới hạn khi xem xét những điều kiện của thí nghiệm. Thứ nhất, một số trong những điều kiện này bị dấu kín trong những vũ trụ khác, không quan sát được. Thứ hai, con người và máy móc là kết hợp của những hạt vật chất vốn có bản chất bất định (không có một hướng chuyển động nhất định, hoặc không có một vị trí nhất định) nên chính con người và máy móc cũng phải mang tính chất dao động, không chính xác. Do đó chúng ta không biết con súc sắc sẽ xuất hiện mặt nào, viên đại pháo hay viên sỏi sẽ rơi vào đâu, và chúng ta bảo những kết quả của thí nghiệm mang tính chất ngẫu nhiên. Everett xem mỗi kết quả khả hữu đó như thuộc vào mỗi vũ trụ khác nhau.         

DeWitt (người có công phát triển lý thuyết đa thế giới của Everett) cho rằng vì vũ trụ chúng ta luôn luôn phân thành vô số nhánh, chính bản thân chúng ta, kể cả tri thức của chúng ta, cũng tiếp tục phân thành nhiều bản sao. Mỗi bản sao trở thành một người cũng có tư tưởng và cảm xúc, sống trong một vũ trụ khác tương tự như vũ trụ của chúng ta vậy.

Chúng ta không thể quan sát được quá trình phân nhánh bởi vì những bản sao của tri thức không thể truyền thông lẫn nhau. Không một ai có thể rời khỏi vũ trụ của mình để viếng một vũ trụ khác. Nói chung một người ở vũ trụ này không thể biết sự sống ở những vũ trụ khác như thế nào. Trong những mối tình tay ba, người ta thường ước "thân này ví xẻ làm đôi". Ước mơ có hai bản sao của hình hài trong cùng một thế giới thì thật hão huyền, nhưng có lẽ tâm hồn họ có thể phân xẻ làm đôi.

Có nhiều khi tôi đang say mê nhập vào thế giới của những trang sách thì con Hoàng đến hỏi điều này, con Tịnh đến nũng nịu điều nọ. Tuy tôi vẫn tiếp tục lạc vào  thế giới của những trang sách đó, đối thoại giữa ba chúng tôi vẫn thường suông sẻ. Lần nào không thể qua mặt được chúng nó thì chúng nó phản đối "Where are you, Dad?". Nhưng ít khi lắm. Không biết bởi vì hai con nhóc khờ khạo hay vì thực sự tôi đang ở trong hai thế giới khác nhau cùng một lúc!

Nếu lý thuyết đa thế giới là đúng, giữa vô số thế giới đó hẳn phải có nhiều thế giới tương tự như thế giới của chúng ta, cũng có sự sống với hình hài lý trí và tri thức như chúng ta. Tuy nhiên không phải thế giới nào cũng có những bản sao của chúng ta. Có thể một số thì chết non, một số khác không thể thành hình, còn một số khác nữa không có điều kiện để có thể có sự sống. Có những thế giới trong đó không có trái đất, không có mặt trời, không có dải Ngân Hà. Những thế giới khác có thể không có bất kỳ tinh tú hay thiên hà nào hết. Một số khác có thể chỉ là bóng tối và xáo trộn với những điểm đen hoặc bức xạ. Có một số thế giới bắt đầu với một trật tự nhất định sau đó từ từ trở nên hỗn loạn (chẳng hạn thế giới của chúng ta, đang bành trướng, và thời gian đi từ quá khứ đến tương lai). Một số khác, trái lại, bắt đầu vô cùng hỗn loạn rồi từ từ ổn định trở lại (có lẽ những thế giới này đang ở trong giai đoạn co rút, và thời gian chạy ngược với chiều thời gian của chúng ta, đi từ tương lai đến quá khứ). Những thế giới có sự phân biệt thời gian (từ quá khứ đến tương lai hay ngược lại) thì có thể có sự sống. Tuy nhiên đa số thế giới không có sự phân biệt thời gian, và do đó có lẽ không có sự sống. 

Giữa hằng hà sa số vũ trụ, toán học có thể chứng minh rằng nếu có một vũ trụ chấp chứa sự sống thì phải có vô số những vũ trụ khác cũng chấp chứa sự sống. Vì vũ trụ của chúng ta có sự sống nên sự sống phải có trong vô số những vũ trụ khác nữa. Tóm lại, nếu lý thuyết đa vũ trụ hoặc lý thuyết đa thế giới là đúng, vũ trụ chúng ta đang có vô số bạn bè. Tất cả cùng nhau tồn tại. Hơn thế nữa, có rất nhiều vũ trụ khác cũng chấp chứa sự sống. Chúng ta không lẻ loi. Một ngày nào đó khi văn minh khoa học kỹ thuật tiến bộ hơn, những sự sống trong những vùng trời khác nhau sẽ có thể có dịp gặp gỡ nhau.

Tâm Đàn