Trang chủ / Công nghệ / Các đa vũ trụ có thể chỉ là một và như nhau

Các đa vũ trụ có thể chỉ là một và như nhau

§

Chủ đề

Dòng chảyKinh điển


Tác giả: Dan Falk | Nguồn: Nautil

Biên dịch: Mỹ Châu | Hiệu đính: coda

15/09/2019

Bức chạm khắc Flammarion (Flammarion engraving) – nghe có vẻ lạ lẫm, nhưng hẳn là bạn đã nhìn thấy bức tranh ấy nhiều lần. Bức hoạ đặc tả một lữ khách mặc áo choàng, tay đang nắm chặt cây gậy chống. Phía sau anh ta là một quang cảnh trù phú gồm cây cối và các thị trấn; tất cả được bao bọc bởi một lớp vỏ tinh thể, lấp lánh với vô số ngôi sao. Chạm đến rìa thế giới của mình, vị lữ khách nhoài người sang phía bên kia, lóa mắt trước cả một thế giới mới tràn ngập ánh sáng, cầu vồng và lửa.

Bức tranh được công bố lần đầu tiên vào năm 1888 trong một cuốn sách của nhà thiên văn học người Pháp Camille Flammarion. (Bản chạm khắc gốc mang hai màu đen và trắng, dù hiện nay xuất hiện rất nhiều phiên bản có màu.) Ông chú thích rằng bầu trời trông giống như một mái vòm, được tô điểm bởi hằng hà các thiên thể, nhưng cảm nhận đó chỉ là một hoạt ảnh. “Tổ tiên của chúng ta,” Flammarion viết, “đã hình dung vòm trời xanh này thật sự đúng là những gì mà mắt chúng ta nhìn thấy; nhưng, như Voltaire nhận xét, điều này cũng hợp lý như một con tằm xem mạng tơ của nó là giới hạn của vũ trụ này.

Bức chạm khắc Flammarion (Flammarion engraving).

Ảnh: Wikipedia

Bức chạm khắc đã trở thành một biểu tượng về sự mưu cầu tri thức của loài người, nhưng tôi lại thích hiểu nó theo nghĩa đen hơn, phù hợp với ý niệm của Flammarion. Xuyên suốt lịch sử khoa học, chúng ta hết lần này tới lần khác nhìn thấy một khe hở ở ngay rìa thế giới quen thuộc và chọc xuyên qua đó. Vũ trụ không chấm dứt ngay tại quỹ đạo của Sao Thổ, không kết thúc ở phía các ngôi sao ngoài cùng của Dải Ngân hà, cũng không phải ở thiên hà xa xôi nhất trong tầm nhìn của chúng ta. Ngày nay, các nhà vũ trụ học nghĩ rằng toàn thể các vũ trụ khác có thể đang tồn tại ở bên ngoài kia.

Tuy nhiên, so với những gì mà cơ học lượng tử tiết lộ, quan điểm trên gần như là một điều rất trần tục. Đó không chỉ là một khe mở mới ở trên vòm trời, mà là một loại khe mở mới. Từ lâu, các nhà vật lý học và triết gia đã tranh luận về ý nghĩa của lý thuyết lượng tử, nhưng, theo cách này hoặc cách khác, họ đều đồng ý rằng lý thuyết này đã khai phá một cõi rộng lớn nằm ngoài khả năng nhận thức giác quan của chúng ta. Có lẽ hiện thân thuần túy nhất của nguyên lý này – cách hiểu đơn giản nhất về các phương trình lý thuyết lượng tử – là sự lý giải về đa thế giới, được đưa ra bởi Hugh Everett trong những năm 1950. Theo quan điểm này, mọi thứ có thể xảy ra trên thực tế đều thực sự xảy ra, ở đâu đó trong một loạt các dải vũ trụ rộng lớn, và xác suất của lý thuyết lượng tử đại diện cho số lượng vũ trụ tương quan xảy ra kết quả này hoặc kết quả khác. Theo David Wallace, một triết gia vật lý tại Đại học Southern California, trong cuốn sách xuất bản vào năm 2012 của ông, The Emergent Multiverse (Tạm dịch: Đa vũ trụ dần phát triển), khi chúng ta áp dụng cơ học lượng tử theo nghĩa đen, “thế giới này trở nên rộng lớn hơn chúng ta dự đoán: Quả thực, ‘thế giới’ kinh điển của chúng ta hóa ra chỉ là một phần nhỏ trong một thực tại rộng lớn hơn rất nhiều.”

Loạt vũ trụ này thoạt nhìn có vẻ rất khác so với thứ mà các nhà vũ trụ học đang nói đến. Đa vũ trụ trong vũ trụ học phát triển từ các mô hình tìm cách lý giải tính đồng nhất của vũ trụ trên quy mô lớn hơn các thiên hà. Các vũ trụ song song giả định là những vùng không gian xa xôi, riêng biệt, là kết quả từ những vụ nổ big bang cục bộ tại nơi đó, phát triển từ các bong bóng bọt lượng tử1 (hoặc bất cứ thứ gì làm vũ trụ hình thành). Chúng tồn tại phía ngoài kia theo cách tương tự như các thiên hà – bạn có thể tưởng tượng đến cảnh bước lên một phi thuyền và du hành tới đó.

Ngược lại, đa thế giới của Everett lại ở ngay đây. Khái niệm này được hình thành từ những nỗ lực tìm hiểu quá trình đo lường trong phòng thí nghiệm. Các hạt lưu lại dấu vết trong những buồng mây2, các nguyên tử bị chệch hướng bởi nam châm, các vật nóng phát ra ánh sáng: chính những kiểu thí nghiệm thực tiễn như vậy đã thúc đẩy lý thuyết lượng tử và công cuộc tìm kiếm một sự giải thích rành mạch. Sự “phân nhánh” lượng tử3 xảy ra trong suốt quá trình đo lường dẫn đến sự phát triển các thế giới mới trùng lặp với không gian chúng ta đang sống.

Tuy nhiên, hai dạng đa vũ trụ này cũng có nhiều điểm chung. Chúng ta có thể tiếp cận một trong hai dạng vũ trụ này bằng trí tưởng tượng. Hãy thử cho rằng bạn có thể đi đến một bong bóng vũ trụ khác bằng phi thuyền của bạn, không gian ở giữa sẽ giãn nở với tốc độ nhanh hơn mức bạn có thể băng qua; vì vậy, các bong bóng bị tách rời nhau. Tương tự như vậy, chúng ta bị mù mờ trước các vũ trụ khác trong đa vũ trụ lượng tử do chính bản chất của chúng ta. Những thế giới khác, dù là có thật, vẫn mãi mãi nằm ngoài tầm mắt.

Hơn nữa, mặc dù đa vũ trụ lượng tử không được phát triển cho vũ trụ học, nó lại đặc biệt phù hợp với vũ trụ học. Trong cơ học lượng tử thông thường – quan điểm của Copenhagen, được ủng hộ bởi Niels Bohr và các cộng sự của ông – người ta cần phải phân biệt giữa người quan sát và thứ được quan sát. Điều này hợp lý cho vật lý thí nghiệm tiêu chuẩn. Người quan sát là bạn, và cuộc thí nghiệm là thứ bạn đang quan sát. Nhưng nếu đối tượng được nghiên cứu là toàn bộ vũ trụ thì sao? Bạn không thể “ra ngoài” vũ trụ để đo lường được. Giải thích về đa thế giới không có sự phân biệt giả định như vậy. Trong một bài nghiên cứu mới, nhà vật lý Caltech Sean Carroll, cùng với các sinh viên sau đại học Jason Pollack và Kimberly Boddy, đã trực tiếp áp dụng giải thích về đa thế giới để tạo ra các vũ trụ trong đa vũ trụ của vũ trụ học. “Mọi điều lấp lửng trong cơ học lượng tử thông thường về cơ bản đều có thể tính toán được [theo quan điểm của Everett],” Carroll nói.

Cuối cùng, hai dạng đa vũ trụ này đưa ra những dự đoán giống hệt nhau cho các quan sát của chúng tôi. Sự khác biệt duy nhất chính là họ đặt các kết quả khả thi ở những vị trí khác nhau. Carroll nhận thấy có sự tương đương giữa “đa vũ trụ của vũ trụ học, nơi các trạng thái khác nhau nằm trong những vùng không thời gian tách biệt rộng lớn, với đa vũ trụ cục bộ, nơi các trạng thái khác nhau đều hiện diện ngay tại đây, chỉ nằm trong các phân nhánh khác nhau của hàm sóng.”

Nhà vũ trụ học từ MIT Max Tegmark đã củng cố ý tưởng này trong một cuộc thảo luận vào năm 2002, và được xuất bản thành sách vào năm 2014, Our Mathematical Universe (Tạm dịch: Vũ trụ toán học của chúng ta). Ông mô tả nhiều “cấp độ” của đa vũ trụ. Cấp độ I chỉ đơn giản đề cập đến các vùng rất, rất xa trong vũ trụ của chúng ta. Cấp III theo thuật ngữ của ông là dành cho lượng tử đa thế giới. (Ông cũng chia cấp độ II và IV, nhưng chúng ta không cần quan tâm đến chúng ở đây.) Để thấy sự tương đồng giữa cấp độ I và III, bạn cần phải xem xét bản chất của xác suất. Nếu một thứ gì đó có thể đem đến hai kết quả khác nhau, bạn sẽ chỉ nhìn thấy một trong số chúng, nhưng bạn có thể chắc chắn rằng kết quả còn lại cũng đã xảy ra – ở một vài nơi khác trong vũ trụ khổng lồ này hoặc trong một thế giới song song ngay tại đây. Nếu không gian đủ lớn và chứa đầy vật chất, các sự kiện xảy ra ở đây trên Trái đất cũng sẽ xảy ra ở nơi khác, cũng như mọi diễn biến khả thi khác của những sự kiện đó.

Lý do tại sao các sự kiện lượng tử còn mơ hồ là vì chúng ta chưa xác định được chúng ta đang ở đâu.

Chẳng hạn, giả sử bạn thực hiện một thí nghiệm bằng cách ném một nguyên tử vào một cặp nam châm. Bạn sẽ thấy nó bị hút xuống phía nam châm thấp hơn hoặc lên phía nam châm cao hơn với xác suất 50-50. Theo quan điểm đa thế giới, có hai thế giới chồng chéo nhau trong phòng thí nghiệm của bạn. Ở thế giới này, nguyên tử di chuyển lên; trong một thế giới khác, nó lại di chuyển xuống. Trong đa vũ trụ của vũ trụ học, có những vũ trụ khác (hoặc một phần trong vũ trụ của chúng ta) mà ở đó, một hành tinh song sinh giống hệt Trái Đất được hình thành và tại nơi đó cũng có một sinh vật mang hình dáng con người thực hiện cùng một thí nghiệm nam châm, nhưng lại nhận được một kết quả khác. Về mặt toán học, hai tình huống này hoàn toàn giống nhau.

Không phải ai cũng chấp nhận đa vũ trụ, huống chi là các biến thể của đa vũ trụ lại tương đồng nhau. Nhưng, hãy nhớ rằng những ý tưởng này vẫn còn mơ hồ, hãy để xem chúng sẽ đưa chúng ta đến đâu. Họ đã đề xuất một ý tưởng cấp tiến: trên thực tế, hai đa vũ trụ có thể không khác biệt nhau – quan điểm đa thế giới giống với đa vũ trụ trong vũ trụ học. Nếu chúng có vẻ khác nhau, đó là bởi vì chúng ta đã suy nghĩ sai hướng về thực tại.

Nhà vật lý học ở Stanford Leonard Susskind đã đề xuất sự tương đương này trong cuốn sách của ông được xuất bản năm 2005, The Cosmic Landscape (Tạm dịch: Cảnh quan vũ trụ). “Quan điểm đa thế giới của Everett thoạt nhìn có vẻ là một khái niệm hoàn toàn khác với siêu vũ trụ lạm phát vĩnh cửu4,” ông viết (sử dụng thuật ngữ ưa thích của ông về đa vũ trụ trong vũ trụ học). “Tuy nhiên, tôi nghĩ thực ra cả hai có lẽ là giống hệt nhau.” Vào năm 2011, ông và nhà vật lý học ở Berkeley, Raphael Bousso, đồng tác giả một bài nghiên cứu trong đó họ tuyên bố thẳng thắn rằng hai người là như nhau. Họ lập luận rằng cách duy nhất để hiểu được các xác suất liên quan đến cơ học lượng tử và hiện tượng mất liên kết (phenomenon of decoherence)5 – trong đó lý thuyết này hình thành nên các phạm trù cổ điển của chúng ta như vị trí và vận tốc – là bằng cách áp dụng cảnh tượng đa thế giới vào vũ trụ học; kết quả hiển nhiên, họ khẳng định, là một đa vũ trụ. Cùng năm đó, Yasunori Nomura của Đại học California ở Berkeley cũng xuất bản một bài nghiên cứu nhằm, theo lời ông, “cung cấp một giải pháp thống nhất toàn vẹn về quá trình đo lường lượng tử và đa vũ trụ.” Tengmark, vào năm 2012, một lần nữa lập luận giống như vậy trong một bài nghiên cứu đồng tác giả với Anthony Aguirre của Đại học California ở Santa Cruz.

Theo quan điểm này, lượng tử đa thế giới không tồn tại ngay tại đây, mà ở bên ngoài kia. Hàm sóng lượng tử, như Tegmark viết, không mô tả “một vài tập hợp tưởng tượng khác lạ về các khả năng mà một đối tượng có thể thực hiện, mà là một bộ sưu tập không gian thực tế của các bản sao giống hệt đối tượng đang tồn tại trong không gian vô tận của chúng ta.”

Bousso giải thích điểm mấu chốt chính là hãy suy nghĩ cẩn thận về quan điểm của bạn. Hãy tưởng tượng bạn có thể nhìn bao quát đa vũ trụ như một vị thần và bạn quan sát được tất cả các khả năng diễn ra cùng một lúc. Không có xác suất; mọi thứ chắc chắn vẫn xảy ra, tại một số địa điểm. Nhưng từ tầm nhìn hạn chế của chính chúng ta, bắt nguồn từ đây trên hành tinh Trái đất, nhiều sự kiện khác nhau diễn ra với nhiều xác suất khác nhau. “Chúng ta đang trao đổi một cảnh tượng toàn cầu, trong đó mọi thứ đều xảy ra ở đâu đó nhưng không ai có thể nhìn thấy toàn bộ – đối với một cảnh tượng cục bộ, nơi bạn có một mảnh vá, về cơ bản điều đó có thể được khám phá ,” Bousso nói.

Ảnh: Pixabay

Để định vị từ toàn cầu đến cục bộ, chúng ta cần cắt lớp vũ trụ,phân chia từ thứ trước đây không thể đo lường thành những thứ có thể đo lường. Phần có thể này là “mảnh vá nhân quả” (causal patch) của chúng ta, theo cách gọi của Bousso. Đó là tổng thể những gì luôn có thể gây ảnh hưởng lên chúng ta – không chỉ là vũ trụ đang quan sát được ngày nay, mà còn là vùng không gian mà con cháu về sau của chúng ta có thể tiếp cận được. Hãy tưởng tượng cắt mảnh vá nhân quả của chúng ta ra khỏi phần còn lại của không thời gian, chúng ta sẽ nhận thấy chúng ta có thể thực hiện những quan sát nào, và kết quả là cơ học lượng tử cổ điển6.

Từ quan điểm trên, lý do khiến các sự kiện lượng tử còn mơ hồ là vì chúng ta không xác định được chúng ta đang ở đâu trong đa vũ trụ. Trong một không gian vô tận, có vô số sinh vật trông và hành xử giống bạn ở mọi khía cạnh. Bộ phim hoạt hình kinh điển New Yorker đã đề cập đến điểm mấu chốt của vấn đề. Chúng tôi thấy một đàn chim cánh cụt – tất cả giống hệt nhau – trên một tảng băng lớn. Một trong những chú chim cánh cụt hỏi, “Ai trong số chúng tôi là tôi?”

Chú chim cánh cụt tội nghiệp có lẽ mang hy vọng sử dụng phép đạc tam giác (triangulating)7 để xác định vị trí tương quan của nó với các tảng băng gần đó, nhưng trong đa vũ trụ, chúng ta không có điểm tham chiếu nào như vậy, vì thế chúng ta không thể nào phân biệt được giữa vô số bản thân của chúng ta. David Deutsch – một nhà vật lý học ở Oxford và, giống như Carroll và Tegmark, là người ủng hộ trung thành của quan điểm đa thế giới – đã viết trong cuốn sách The Fabric of Reality (Tạm dịch: Kết cấu của Thực tại): “Giả sử câu hỏi bản sao giống hệt nào là tôi có ý nghĩa về mặt vật lý, để giả định rằng có một vài cấu trúc tham chiếu bên ngoài đa vũ trụ, liên quan đến thứ có thể đưa ra câu trả lời – ‘Tôi là người thứ ba từ bên trái qua…’ Nhưng ‘bên trái’ có thể là gì, và ‘người thứ ba’ mang ý nghĩa ra sao?” Không có “cách nhìn nào từ bên ngoài đa vũ trụ.”

Đa vũ trụ song song không tồn tại bên ngoài không gian, mà ở một nơi nào đó song hành cùng dòng thời gian của chúng ta.

Về cốt lõi, Tegmark lập luận, khái niệm xác suất trong cơ học lượng tử chỉ đơn giản phản ánh “bạn không có khả năng tự định vị trong đa vũ trụ cấp I8, tức là, để biết được bản sao nào trong vô số bản sao ở khắp không gian là bản mang nhận thức chủ quan của bạn.” Nói cách khác, các sự kiện có vẻ mang tính xác suất bởi vì bạn không bao giờ xác định được rằng bạn là ai. Thay vì không biết chắc một thí nghiệm sẽ diễn ra theo cách nào, thì nó sẽ xảy ra theo mọi cách; bạn chỉ đơn giản là không rõ “cái tôi” nào sẽ quan sát được kết quả nào.

Đối với Bousso, phương pháp này thành công về mặt toán học là đã quá đủ, và ông không muốn bị mất ngủ vì cách mà người ta có thể diễn giải tầm quan trọng sâu xa hơn của các đa vũ trụ hợp nhất này. “Cuối cùng, điều duy nhất quan trọng chính là lý thuyết của bạn tạo ra những dự đoán gì và trong mối tương quan của nó với các quan sát,” ông nói. “Các vùng nằm ngoài đường chân trời [vũ trụ học] không thể quan sát được, và cũng không phải là các phân nhánh của hàm sóng mà chúng ta vẫn chưa tiếp cận đến. Dù sao chúng cũng chỉ là công cụ chúng ta sử dụng để tính toán.”

Tuy nhiên, một quan điểm lý thuyết vật lý thiên về thuyết công cụ (instrumentalist)9 như vậy sẽ khiến nhiều người cảm thấy không hài lòng. Chúng ta vẫn muốn biết mọi thứ có nghĩa là gì – làm thế nào đồng hồ trong thực nghiệm có thể đi ngược lại sự tồn tại của bong bóng vô tận trong không thời gian. Massimo Pigliucci, một triết gia khoa học tại Đại học Thành phố New York, nói, “[Nếu] bạn thực sự cho rằng vũ trụ đang phân tách theo một cách nào đó, thì tốt hơn hết bạn nên mô tả cho tôi biết việc này đang diễn ra cụ thể như thế nào, và chính xác là ở những [thế giới khác] nào.”

Có lẽ để hiểu được mối liên kết giữa các dạng đa vũ trụ, các quan điểm thông thường về thời gian và không gian của chúng ta cần phải được cập nhật lại. Nếu đa vũ trụ tồn tại ở cả ngoài kia lẫn ngay tại đây, có lẽ đó là dấu hiệu cho thấy các phạm trù về “nơi đó” và “nơi đây” đã không còn thỏa mãn.

Một hệ thống không thể tồn tại trong một không gian duy nhất, mà là đồng thời ở nhiều không gian – chúng ta có thể gọi một hệ thống như vậy là đa vũ trụ.

Gần hai thập kỷ trước, Deutsch đã lập luận trong cuốn The Fabric of Reality (Tạm dịch: Kết cấu của Thực tại) rằng đa vũ trụ yêu cầu một khái niệm mới về thời gian. Trong đời sống hàng ngày và ngay cả trong vật lý học, chúng ta đã đoán trước sự tồn tại của một thứ giống như dòng thời gian trôi (ever-flowing time) của Newton. Đa vũ trụ thường được mô tả như một cấu trúc nở theo thời gian. Trên thực tế, thời gian không hề trôi qua hay mất đi, chúng ta cũng không vượt qua thời gian theo một cách bí ẩn nào đó. Thời gian là phương tiện để chúng ta xác định chuyển động; bản thân nó không thể tự di chuyển. Vì vậy, đa vũ trụ cũng không hề phát triển. Nó chỉ vốn là vậy. Deutsch viết: “Đa vũ trụ không ‘bắt đầu tồn tại’, hay ‘ngừng tồn tại’; những thuật ngữ đó đã phỏng đoán trước dòng thời gian.”

Thay vì nghĩ rằng đa vũ trụ đang diễn ra theo thời gian, Deutsch cho rằng chúng ta nên nghĩ là thời gian đang diễn ra theo đa vũ trụ. Những dòng thời gian khác, ông nói, chỉ là những trường hợp đặc biệt của các vũ trụ khác. (Nhà vật lý độc lập Julian Barbour cũng đã khám phá ra ý tưởng này trong cuốn sách ra đời vào năm 1999 của ông, The End of Time (Tạm dịch: Sự kết thúc của Thời gian).) Một vài trong số những vũ trụ khác này, Deutsch nói, cho thấy một sự tương đồng chặt chẽ với chính chúng ta – chúng ta của “hiện tại” – đến nỗi chúng ta lý giải chúng như là một phần trong câu chuyện vũ trụ của chúng ta chứ không phải là các vũ trụ riêng biệt. Đối với chúng ta, họ không ở ngoài không gian, mà là xuôi theo dòng thời gian của chúng ta. Cũng giống như chúng ta không thể trải nghiệm đa vũ trụ trong cùng một lần, chúng ta không thể trải nghiệm loạt khoảnh khắc vô tận này cùng một lúc; thay vào đó, trải nghiệm của chúng ta phản ánh quan điểm của chúng ta với tư cách là người quan sát cố định, sống trong những khoảnh khắc đơn lẻ. Khi chuyển từ tầm nhìn toàn cầu sang tầm nhìn cục bộ, chúng ta quay trở lại với những khái niệm quen thuộc về thời gian.

Tương tự vậy, quan niệm về không gian của chúng ta cũng có thể được đa vũ trụ chỉnh sửa lại. “Tại sao thế giới này dường như kinh điển?” Carroll hỏi. “Tại sao không thời gian lại còn bốn chiều?” Carroll, người đã viết blog về nghi vấn hợp nhất đa vũ trụ, thừa nhận rằng dù Everett không trả lời được những câu hỏi đó, “nhưng lại cung cấp cho bạn một cấu trúc để bạn có thể truy tìm.”

Ông và những người khác tin rằng không gian không phải là nền tảng cơ bản, mà thay vào đó là một hiện tượng dần phát triển. Nhưng nó phát triển từ cái gì? Những loại “vật chất” nào thực sự tồn tại? Đối với Carroll, cảnh tượng của Everett đã cung cấp một câu trả lời đơn giản đến đáng kinh ngạc cho câu hỏi này. “Thế giới là một hàm sóng,” Carroll nói. “Nó là một yếu tố của không gian Hilbert. Chính là nó.”

Không gian Hilbert là không gian toán học liên quan đến hàm sóng lượng tử. Nó là một đại diện trừu tượng cho tất cả các trạng thái khả thi của một hệ thống. Nó hơi giống với không gian Euclide10 thông thường, nhưng với số lượng không gian có thể thay đổi tùy thuộc vào số lượng trạng thái mà hệ thống cho phép. Một qubit – đơn vị dữ liệu cơ bản trong các máy tính lượng tử, có thể ở trạng thái ‘0’ hoặc ‘1’ hoặc đồng thời cả hai – có một không gian Hilbert hai chiều. Một đại lượng liên tục như vị trí hay vận tốc sẽ tương ứng với một không gian Hilbert đa chiều.

Thông thường các nhà vật lý bắt đầu với một hệ thống tồn tại trong không gian thực rồi từ đó suy ra không gian Hilbert, nhưng Carroll nghĩ rằng bạn có thể đảo ngược quá trình này. Hãy tưởng tượng tất cả các trạng thái khả thi của vũ trụ và tìm ra loại không gian mà hệ thống đang tồn tại trong đó – nếu quả thật nó luôn tồn tại. Hệ thống có thể không hiện diện trong một không gian duy nhất, mà là đồng thời trong nhiều không gian, và chúng ta sẽ gọi một hệ thống như vậy là đa vũ trụ. Quan điểm này “đương nhiên rất phù hợp với ý tưởng cho rằng không thời gian đang dần phát triển,” Carroll nói.

Một số người – đặc biệt là các nhà triết học – đã chùn bước trước cách tiếp cận này. Không gian Hilbert có thể là một công cụ toán học vô cùng hợp lý, nhưng điều đó không có nghĩa là chúng ta đang sống trong đó. Wallace, một người ủng hộ mạnh mẽ quan điểm đa thế giới, nói rằng không gian Hilbert không phải là một cấu trúc tồn tại theo nghĩa đen, mà là một cách mô tả các vật chất vật lý có thực, có thể là các chuỗi, các hạt, các trường hoặc bất cứ thứ gì khác cuối cùng hình thành nên vũ trụ. “Có một cách hiểu ẩn dụ ám chỉ chúng ta sống trong không gian Hilbert, nhưng có lẽ đó không phải là cách hiểu theo nghĩa đen,” ông nói.

Hugh Everett sống không đủ lâu để chứng kiến tầm quan trọng mới đối với giải thích về cơ học lượng tử của mình. Ông qua đời vì một cơn đau tim vào năm 1982, ở độ tuổi 51. Là một người trung thành với chủ nghĩa vô thần, ông tin chắc rằng đến đây là kết thúc; vợ ông, theo lời chỉ dẫn của chồng mình, đã ném tro cốt của ông vào thùng rác. Tuy nhiên, tin nhắn cuối cùng của ông cũng được ghi nhận rộng rãi. Nó có thể được tóm tắt trong bốn từ: Hãy chú trọng cơ học lượng tử (Take quantum mechanics seriously). Khi chúng ta làm như vậy, chúng ta sẽ phát hiện ra thế giới – thật bất ngờ! – rộng lớn và phong phú hơn chúng ta tưởng tượng. Giống như con tằm của Voltaire chỉ nhìn thấy mạng tơ của nó, chúng ta cũng chỉ mới nhìn thấy một đồng bạc nhỏ của đa vũ trụ, nhưng, nhờ có Everett và những người nối bước theo ông, chúng ta có thể sẽ vượt qua khỏi vết nứt của lớp vỏ tinh thể, “nơi trái đất và thiên đàng giao thoa,” và tìm hiểu về những thứ ở bên ngoài kia.


  1. Bọt lượng tử (quantum foam): (còn được gọi là bọt không thời gian) Là những dao động của không thời gian trong phạm vi rất nhỏ theo cơ học lượng tử. Ý tưởng này được John Wheeler đưa ra vào năm 1955. Theo học thuyết hấp dẫn lượng tử, không thời gian bao gồm nhiều vùng nhỏ bé biến đổi liên tục với không gian và thời gian không xác định mà luôn dao động như bọt nước. Wheeler cho rằng nguyên lý bất định của Heisenberg (Heisenberg uncertainty principle) có lẽ mang ngụ ý rằng với khoảng cách đủ nhỏ và khoảng thời gian đủ ngắn, không thời gian dao động. Những dao động này có thể đủ lớn để tạo ra những biến đổi đáng kể đối với trạng thái không thời gian bằng phẳng ban đầu ở phạm vi vĩ mô, khiến cho không thời gian mang đặc tính “bọt”.

    (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Quantum_foam, https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2015/31dec_quantumfoam)↩

  2. Buồng mây (cloud chamber): Được sáng chế bởi nhà vật lý và nhà khí tượng học Charles Thomson Rees Wilson, buồng mây (còn được gọi là buồng mây Wilson hay buồng sương) là thiết bị dò tìm hạt bằng cách quan sát các vết bức xạ ion hóa do các hạt lưu lại. Buồng mây là một môi trường khép kín chứa đầy hơi chất lỏng như rượu và nước ở trạng thái bão hòa và không bị ngưng tụ. Nếu tại một thời điểm nào đó có một hạt tích điện bay qua thể tích trên, tương tác với hỗn hợp khí bằng cách đẩy các electron ra khỏi các phân tử khí thông qua lực tĩnh điện khi va chạm, dẫn đến một vệt các hạt khí bị ion hóa. Các ion này có chức năng như các tâm ngưng tụ và các giọt nước nhỏ được tạo thành dọc theo đường đi của hạt. Nhờ đó, người ta có thể nhìn thấy được và chụp ảnh các dấu vết của hạt.

    (https://en.wikipedia.org/wiki/Cloud_chamber)↩

  3. Sự “phân nhánh” lượng tử (the quantum “branching”): Theo luận giải về đa thế giới trong cơ học lượng tử, mỗi sự kiện là một điểm phân nhánh. Một sự kiện gồm nhiều kết quả có thể xảy ra thì tương ứng với mỗi kết quả là một thế giới mới được hình thành. Ví dụ, trong thí nghiệm con mèo trong chiếc hộp của Schrodinger, một “con mèo được nhốt vào trong hòm sắt, cùng với một ống đếm Geiger và một mẩu vật chất phóng xạ nhỏ đến mức trong vòng một tiếng đồng hồ chỉ có 50% xác suất nó phát ra một tia phóng xạ. Nếu có tia phóng xạ phát ra, ống đếm Geiger sẽ nhận tín hiệu và thả rơi một cây búa đập vỡ lọ thuốc độc hydrocyanic acid nằm trong hòm sắt và mèo sẽ chết. Nếu trong vòng một tiếng vẫn không có tia phóng xạ nào phát ra, mèo sẽ vẫn sống. Hàm sóng của thí nghiệm sẽ là sự chồng chéo của cả trạng thái con mèo sống và con mèo chết và cả hai trạng thái chồng chéo có biên độ như nhau.” Thời điểm chúng ta mở chiếc hộp sẽ tạo nên hai nhánh vũ trụ khác nhau: trong một thế giới, con mèo đã chết nhưng tại một thế giới khác, con mèo vẫn còn sống. Cả hai thế giới này đều thật như nhau nhưng không có sự tương tác với nhau.

    (https://vi.m.wikipedia.org/wiki/Con_m%C3%A8o_c%E1%BB%A7a_Schr%C3%B6dinger)↩

  4. Siêu vũ trụ lạm phát vĩnh cửu (eternally inflating megaverse): Một mô hình vũ trụ lạm phát giả định, được phát triển từ Thuyết Big Bang. Theo đó, sau vụ nổ Big Bang, sự giãn nở của vũ trụ theo mô hình lạm phát sẽ kéo dài không giới hạn ở hầu hết các vũ trụ. Vũ trụ mở rộng nhanh chóng theo cấp lũy thừa khiến khối lượng vũ trụ ở bất kì một thời điểm nào đó đều tăng cao, từ đó hình thành nên các đa vũ trụ vô hạn.

    (https://en.wikipedia.org/wiki/Eternal_inflation)↩

  5. Hiện tượng mất liên kết (decoherence): Trong cơ học lượng tử, các hạt như electron được mô tả bằng hàm sóng, một mô hình toán học về trạng thái lượng tử của một hệ thống; cách giải thích mang tính xác suất của hàm sóng được sử dụng để giải thích các hiệu ứng lượng tử khác nhau. Nếu tồn tại một quan hệ pha xác định giữa các trạng thái khác nhau, hệ thống được xem là “liên kết” (coherence). Sự liên kết được bảo tồn theo các định luật vật lý lượng tử và rất cần thiết cho hoạt động của máy tính lượng tử. Nếu một hệ thống lượng tử bị cô lập hoàn toàn thì sẽ không thể tác động hoặc khảo sát, nghiên cứu nó. Nếu hệ thống không bị cô lập hoàn toàn, chẳng hạn trong quá trình đo lường, sự liên kết bị chia sẻ với môi trường và mất dần theo thời gian, quá trình đó được gọi là hiện tượng mất liên kết lượng tử. Quá trình này dẫn đến biểu hiện lượng tử bị biến mất, giống như năng lượng bị mất do ma sát trong cơ học cổ điển.

    (https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_decoherence)↩

  6. Cơ học lượng tử cổ điển (old-fashioned quantum mechanics): Là tập hợp các kết quả nghiên cứu từ năm 1990 đến năm 1925. Học thuyết này xuất hiện trước cơ học lượng tử hiện đại nhưng chưa được hoàn chỉnh và thống nhất. Ý tưởng nền tảng của học thuyết cho rằng chuyển động trong hệ thống nguyên tử là rời rạc (được lượng tử hóa). Hệ thống tuân theo cơ học cổ điển nhưng không phải chuyển động nào cũng được phép xảy ra mà chỉ là những chuyển động tuân theo điều kiện lượng tử hóa.

    (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Old_quantum_theory)↩

  7. Phép đạc tam giác: Một phương pháp đo lường trong lượng giác và hình học. Theo đó, vị trí của một điểm C có thể được xác định bằng cách đo góc của nó với hai điểm A và B đã biết trước. Hai điểm A và B cùng nằm trên một đường thẳng. Vị trí của điểm C chính là điểm thứ ba của một tam giác với một cạnh (cạnh AB) và hai góc đã biết trước.

    (https://vi.m.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%A9p_%C4%91%E1%BA%A1c_tam_gi%C3%A1c)↩

  8. Đa vũ trụ cấp I: Theo nhà vật lý và vũ trụ học Max Tegmark, đa vũ trụ cấp I là khu vực vượt ra ngoài chân trời vũ trụ. Vũ trụ về cơ bản là vô cùng lớn và chứa vật chất có cùng phân bố như chúng ta thấy trong toàn vũ trụ. Vật chất có thể kết hợp theo rất nhiều hình thể khác nhau. Với một lượng không gian vô hạn, tồn tại một phần khác của vũ trụ là một bản sao chính xác của thế giới chúng ta.

    (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Multiverse, https://www.thoughtco.com/types-of-parallel-universes-2698854)↩

  9. Thuyết công cụ: Trong triết học khoa học và nhận thức luận, thuyết công cụ là một quan điểm về phương pháp luận cho rằng các ý tưởng là những công cụ hữu ích và giá trị của một ý tưởng được đánh giá dựa trên hiệu quả do ý tưởng đó mang lại trong việc giải thích và dự đoán các hiện tượng. Được đề xuất bởi nhà triết học theo chủ nghĩa thực dụng John Dewey, thuyết công cụ cho rằng ý tưởng là một công cụ để giải quyết các vấn đề thực tế và hiện thực không hề cố định mà sẽ thay đổi khi các vấn đề thay đổi. Theo đó, các học thuyết khoa học sẽ là những công cụ hữu ích để dự đoán các hiện tượng thay vì sử dụng các mô tả thực tế hay gần sát với thực tế.

    (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Instrumentalism)↩

  10. Không gian Euclide (Euclidean space): Trong hình học, không gian Euclide, được đặt tên theo nhà toán học Euclid thời Hy Lạp cổ đại, bao gồm mặt phẳng hai chiều Euclide, không gian ba chiều Euclide và những không gian đa chiều hơn tương tự. Thuật ngữ “Euclidean” được sử dụng để phân biệt các không gian này với những loại không gian khác trong hình học hiện đại.

    (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Euclidean_space, https://vi.m.wikipedia.org/wiki/Kh%C3%B4ng_gian_Euclide)↩

Xem thêm »

Geely Icon – xe Trung Quốc đột phá thiết kế

Xem bài gốc