Chúng ta là những sinh vật trong tự nhiên. Chúng ta không thể luôn luôn sống trong một thế giới toàn mơ mộng và nghịch lí, thế giới của toán học tiên đề hoá và những bất định. Nếu đầu óc chúng ta ngày càng bay bổng lên các tầng mây thì đôi chân chúng ta càng phải luôn bám chắc trên mặt đất. Nếu chúng ta đang sống trên tầng cao của một toà tháp ở trung tâm một thành phố lớn, chúng ta không bao giờ nên quên rằng nguồn gốc xa xôi của loài người là ở những đồng cỏ, sông suối, rừng núi, sa mạc và đại dương.

Cơ thể chúng ta được tạo nên bởi vật chất. Con người cần vật chất dưới dạng không khí, đồ ăn, thức uống để sống. Thế giới vật chất này là một yếu tố xác định tuyệt đối đối với mọi cuộc sống. Trong nhiều tôn giáo, điều này được tượng trưng bởi hình ảnh Cây Đời (World Tree), phần cành lá sum sê của nó vươn tói tận thiên đường trong khi rễ của nó ăn sâu tới tận phần cốt lõi của trái đất. Cây Đời này cũng là hình ảnh cuộc sống mỗi cá nhân con người - một cuộc sống khao khát vươn tới cái siêu việt, siêu phàm, thánh thiện nhờ có đức hạnh làm nền tảng vững chắc cho cuộc sống trên mặt đất.

Nhưng sự hiểu biết của chúng ta về những chất liệu làm nên thế giới đã bị biến đổi căn bản bởi thuyết lượng tử. Bàn ghế tan rã thành một không gian trống rỗng bị lấp đầy bởi những nguyên tử va đập. Rồi các nguyên tử lại vỡ ra thành các hạt nhân, các hạt nhân vỡ ra thành các hạt cơ bản, và cuối cùng, các hạt cơ bản biến thành những cấu trúc đối xứng, phép biến đổi và các quá trình trong chân không lượng tử. Sự hiểu biết về thế giới hiện thực mới này đòi hỏi một thay đổi tư duy sâu sắc đến mức chúng ta phải thay đổi ngay chính ngôn ngữ đang sử dụng. Thay thế vào vị trí của các danh từ và khái niệm, bây giờ chúng ta phải nói với nhau bằng các thuật ngữ của động từ, của các quá trình và những diễn biến thay đổi liên tục. Một lần nữa, sự thay đổi của chúng ta trong việc tiếp cận hiện thực phản ánh những cuộc cách mạng tương tự đã xảy ra trong nghệ thuật, văn chương, triết học và quan hệ xã hội.

Cố định và biến dịch

Bản chất của chất liệu tạo nên thế giới là gì? Đơn vị cấu trúc cơ bản của hiện thực là gì? Chất liệu gì là nền tảng cơ bản của mọi vật chất đã được tạo thành? Mọi nền văn hoá đều quan tam tới vấn đề này. Nhưng vấn đề này đặc biêt phức tạp vì sự đối lập rõ ràng giữa hai thế giới: Một thế giới cố định vĩnh cửu và một thế giới phù du, nhất thời. So với đời người thì gạch đá và núi non là những thứ tồn tại mãi mãi. So với tuổi địa chất thì cuộc sống của chúng ta mang tính ngẫu nhiên như ngọn gió và thời tiết, thức ăn và mùa màng.

Lấy nước làm ví dụ. Đó là thứ vật chất quen thuộc và cần thiết nhất. Nước luôn luôn linh động và thay đổi. Nó điều chỉnh hình dạng theo hình của bình chứa, của chiếc tách, của bể bơi, hoặc của cái đầm. Nó rơi từ trên trời xuống, chảy theo sông ngòi, đổ ra đại dương, và lăn tăn gợn sóng trên mặt ao hồ nhờ gió. Trong những ngày cực giá lạnh, nước đóng băng thành đá cứng; rồi sau đó, khi mặt trời sưởi ấm trở lại, những tảng băng này lại tan chảy thành nước. Đổ ít nước vào một cái ấm rồi đun trên lửa, nước sẽ bốc thành hơi; đặt một cái thìa lạnh phía trên nước sôi, hơi nước ngưng tụ thành những giọt nước.

Ba trạng thái phân biệt của vật chất - rắn, lỏng, khí - biến đổi qua lại từ dạng này sang dạng khác dễ dàng và hoàn hảo đến nỗi chúng ta có thể thừa nhận một cách tự nhiên rằng đằng sau những biểu hiện vật lí riêng biệt ấy ắt phải tồn tại một cái gì chung trong bản chất của nước đá, nước ở thể lỏng và nước ở dạng hơi. Bản chất đó là yếu tố nguyên thuỷ, trong khi những biêu hiện cụ thể của nó dưới dạng rắn, lỏng hoặc khí phụ thuộc vào điều kiện hoàn cảnh bên ngoài.

Điều gì đúng đối với nước cũng sẽ đúng đối với rất nhiều loại vật chất khác xung quanh ta. Sắt bị han gỉ, bơ tan chảy dưới ánh mặt trời, thịt thối rữa, nước nho ép lên men, rượu hoá giam, kim loại nóng chảy trộn với nhau tạo nên hợp kim. Toàn bộ thế giới xung quanh ta là những quá trình tang trưởng, tiêu huỷ, và những biến đổi không ngừng về hình dạng, màu sắc, hương vị. Sự hiểu biết và làm chủ những biến đổi như thế đã đóng góp một phần vào sự phát triển của nền văn minh.

Đạo Lão ở Trung Hoa cổ đại dựa trên nguyên lí về sự biến dịch bất tận. Thế giới quan của những tộc người Algonquin ở Bắc Mỹ (Blackfoot, Cheyenne, Ojibway, Micmac, vv.) cũng chứa đựng tư tưởng về những quá trình biến đổi liên tục và những thay đổi hình dạng. Tuy nhiên, các nhà triết học Hi Lạp thế kỉ thứ 5 trước Công nguyên tin rằng có một bản chất chung nằm bên dưới những biến dịch đó. Thales cho rằng mọi thứ đều được cấu tạo từ nước. Đối với Anaximenes thì đó là không khí. Heraclitus thì thiên về lửa. Empedocles gợi ý một cách tiếp cận khác: không có một thành phần cơ bản duy nhất. Đúng ra, vật chất được cấu tạo bởi một sự kết hợp bốn thành phần cơ bản - không khí, lửa, nước, và đất. Tuỳ theo tỉ lệ tương đối của các thành phần đó mà vật chất có thể mang tính chất của đất nhiều hơn, lửa nhiều hơn, khí nhiều hơn, hoặc nước nhiều hơn.

Nguyên tử hoặc nguyên mẫu

Liên quan đến tư tưởng về nền tảng cơ bản của thế giới vật chất là vấn đề phân chia vật chất. Phải chăng vật chất là liên tục? Liệu có thể chia nhỏ vật chất vô tận trong khi vẫn giữ nguyên các tính chất cơ bản của nó hay không? Hay phải chăng rốt cuộc người ta sẽ đi tới thành tố cuối cùng, một đơn vị cấu trúc vật chất cơ bản không thể chia nhỏ hơn được nữa, gọi là nguyên tử (atoma)?

Leucippus và Democritus đã giảng giải rằng mọi thứ được cấu tạo bởi các vật thể cơ bản không ngừng vận động. Quan điểm này không được Plato và Aristotle tán thành, với lí do là nếu mọi thứ được cấu tạo bởi các hạt chuyển động thì tại sao hình dạng các vật vẫn được giữ nguyên? Lí thuyết nguyên tử không giải thích được tính ổn định của tự nhiên hoặc nguyên nhân tái xuất hiện các dạng vật chất hữu cơ từ thế hệ này sang thế hệ khác. Nhìn chung, nguyên tử có vẻ như một sự giải thích khá máy móc, và quan điểm này không thuyết phục được các nhà triết học Hi Lạp vốn quen mường tượng thế giới dưới những hình thức cơ bản và những mô hình lí tưởng.

Nhìn chung các nhà triết học Hi Lạp ưa thích các “yếu tố cơ bản” (elements) của họ - những yếu tố không phải là vật chất vật lí thực sự như lửa thật hoặc nước thật, mà chỉ là những thành phần phi vật chất chủ yếu tạo nên toàn bộ thế giới.

Tư tưởng đó tồn tại ở phương Tây trong suốt hơn 2.000 năm, mãi cho đến khi thuật giả kim xuất hiện thì nó mới được bổ sung thêm những nguyên lí mới hoặc yếu tố mới. Chẳng hạn như khí thủy ngân có mặt trong tất cả những vật chất dễ bay hơi. Muối, một thứ vật chất không thay đổi khi bị đốt nóng, thể hiện một cái gì đó cố định, trong khi lưu huỳnh là nguồn gốc căn bản của sự cháy. Khi đó, khái niệm nguyên tử của người Hi Lạp trở thành chìa khoá để các nhà giả kim thuật tìm kiếm một thứ “dung môi hoà tan phổ quát” (universal solvent) cho phép tinh lọc mọi thứ vật chất về các thành phần căn bản nhất của nó.

Các nhà giả kim thuật tin rằng, thay vì các loại vật chất đặc biệt sẽ hình thành vào phút chót, các thành phần của thế giới sẽ lộ dần ra trong quá trình đi tới hoàn thiện. Với lí do này, vàng được thờ phụng, vì nó được coi như điểm kết thúc của thuật giả kim. Ánh sáng rực rỡ của vàng giống như mặt trời, và vàng có thể chống lại sự han gỉ và phân huỷ. Theo nghĩa này, vật chất là một vật sống, và các nhà giả kim thuật tác động vào nó như những bà đỡ cho một tự nhiên đang vươn tới hoàn thiện. Một tín điều thịnh hành thời Trung cổ là “trên sao, dưới vậy” (as above, so below)[1] cũng tạo nên một mối quan hệ song song giữa sự phát triển tinh thần bên trong với sự biến đổi vật chất bên ngoài.

Sự hình thành uà phát triển của thuyết nguyên tử

Với sự ra đời của “khoa học Newton” (Newtonian science) - gọi như thế để nhấn mạnh ý nghĩa bao trùm của khoa học này - các nhà triết học tự nhiên bắt đầu sử dụng các định luật về lực để giải thích vật chất bằng những thuật ngữ mang tính cơ học hơn. Tuy nhiên, những quan điểm cũ vẫn còn rơi rớt lại trong thế kỉ 19 dưới chiêu bài “học thuyết về sự sống” (vitalism), một học thuyết cho rằng vật chất hữu cơ (vật chất tạo nên các cơ thể sống) dẫu sao vẫn thuộc một thang bậc khác với vật chất vô cơ. Ngày nay, những quan niệm kiểu như thế vẫn được lưu hành bởi những người ưa sử dụng thuật ngữ rườm rà “thực phẩm hữu cơ” (organic foods) để gọi bất kì thứ gì có thể dùng làm thức ăn hoặc sản phẩm phục vụ sức khỏe làm ra từ “cây trồng tự nhiên” không dùng “hoá chất”, phù hợp với chế độ ăn kiêng và tốt cho sức khỏe hơn.

Thay đổi thực sự trong khái niệm về những thành phần cốt lõi hoặc cơ bản của vật chất bắt đầu xảy ra lần đầu tiên vào giữa thế kỉ 17 khi nhà hoá học Robert Boyle đưa ra giả thuyết cho rằng thành phần chủ yếu của vật chất không phải là những nguyên lí hoặc hình thức cơ bản, mà thực sự là những vật thể vật lí. Chúng kết hợp với nhau theo nhiều kiểu khác nhau để tạo nên thế giới vật chất phong phú xung quanh ta. Hơn một thế kỉ sau, Antoine-Laurent Lavoisier nghiên cứu một cách hệ thống nhiều phản ứng hoá học khác nhau, trong đó các chất có thể bị phân tách ra thành các thành phần của nó, và nghiên cứu cách thức các thành phần này tái kết hợp để tạo ra một thế giới phong phú các hợp chất hoá học mới. Nghiên cứu của ông dẫn tới kết quả là một danh sách các nguyên tố hoá học, cái mà ông tin là những thành phần vật chất cơ bản mà Boyle đã nêu lên, bao gồm thép, kẽm, và thuỷ ngân - những thứ không thể vỡ ra thành các thành phần đơn giản hơn nữa. Đối với Lavoisier, chúng là những đơn vị cấu trúc cơ bản tạo nên tất cả các vật chất còn lại[2].

Phải đợi đến những năm đầu thế kỉ 19 thì John Dalton mới xác nhận khái niệm về những nguyên tử không thể phân chia được nhờ các nguyên tố của Lavoisier. Ông đề xuất ý kiến cho rằng mỗi nguyên tố bao gồm các nguyên tử giống nhau, với những tính chất đặc trưng riêng biệt của chúng. Những nguyên tử này kết hợp với nhau để tạo thành phàn tử của vô số hợp chất hoá học khác nhau. Vậy là cái trước đây được xem như kết quả của một số nguyên lí cơ bản (những nguyên lí thậm chí xác định cả tính cách cá biệt của một cá nhân) bao gồm đất, lửa, không khí, và nước, thì bây giờ đã được biến đổi thành những quả cầu nhỏ xíu tương tác với nhau một cách cơ học theo những định luật do Newton thiết lập.

Vậy là khoa học đã khám phá ra một bí mật sâu thẳm của tự nhiên, nhưng lại phải trả giá bằng việc làm mất đi cảm giác gần gũi và chia sẻ nảy sinh từ niềm tin cho rằng toàn bộ tự nhiên đang sống, và rằng chúng ta là những kẻ tham cuộc theo tín điều “trên sao, dưới vậy”. Tuy nhiên, như chúng ta sẽ thấy trong chương này, câu chuyện về bản chất của vật chất, về sự dịch chuyển từ xác định sang bất định, tạo thành một vòng tròn lớn. Khoa học càng rời xa thế giới của những hình thức và nguyên lí vĩnh cửu để du ngoạn vào trong thế giới nguyên tử thì các nguyên tử này lại càng ngày càng trở nên phi vật chất, để rồi cuối cùng vật chất lại biến mất và quay trở lại thành những nguyên lí về hình thức và đối xứng.

Trong suốt thế kỉ 19, các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu về nguyên tử. Chúng được sử dụng để giải thích các tính chất của khí gas: Khí gas được tạo nên bởi những quả cầu rất nhỏ thường xuyên va đập lẫn nhau. Đốt nóng khí gas, những quả cầu này sẽ chuyển động nhanh hơn với những khoảng cách lớn hơn, và do đó khí gas nở ra.

Hình 3.1. Antoine Lavoisier (1743-1794) và vợ (Tranh của Louis David)

Bằng chứng thực tế đầu tiên đối với sự tồn tại của nguyên tử xảy ra vào năm 1858 khi Julius Plücker (1801-1868) nhận thấy một bức xạ lạ phát ra như một dòng điện chạy qua khí gas. Giống như ánh sáng, những “tia ca tốt” này chuyển động theo đường thẳng nhưng cũng có thể bị lệch hướng bởi một nam châm. Các nhà khoa học suy luận tia bức xạ này được cấu tạo bởi các hạt tích điện rất nhỏ. Năm 1897, nhà vật lí người Anh JJ. Thomson gợi ý rằng những “electron” này là thành phần của mọi nguyên tử. Như vậy, sự tồn tại của những nguyên tử giả thuyết cho đến lúc đó đã được xác nhận, và đồng thời người ta còn khám phá ra chúng là những thực thể gồm nhiều thành phần, thay vì là những đơn vị không thể phân chia được.

Từ nguyên tử tới hạt cơ bản

Năm 1902, Thomson và Lord Kelvin[3] nêu ý kiến cho rằng nguyên tử giống như những chiếc bánh pudding trong lễ Giáng sinh, với các electron tích điện âm giống như những quả nho khô được nhồi vào trong một chiếc “bánh pudding” hình cầu tích điện dương. Sau đó, những thí nghiệm của Ernest Rutherford cho thấy nguyên tử thực ra giống như Hệ Mặt trời thu nhỏ, với những “hành tinh” là các electron quay xung quanh một “mặt trời” ở trung tâm, tức hạt nhân. Khi hai hoặc nhiều hơn hai nguyên tử cùng chia sẻ những electron trên quỹ đạo thì các nguyên tử đó kết hợp lại với nhau để tạo thành phân tử.

Nhưng bản thân hạt nhân là cái gì? Các nhà vật lí lại nhanh chóng khám phá ra rằng nó cũng bao gồm nhiều thành phần và chứa những hạt cơ bản được gọi là proton và neutron. Cái gì giữ cho các thành phần của hạt nhân ở lại với nhau? Nhà vật lí Nhật Bản Hideki Yukawa dự đoán sự tồn tại của một loại hạt mới được gọi là meson, hạt này ràng buộc các hạt cơ bản[4]. Chẳng bao lâu sau, các nhà khoa học khám phá ra không chỉ có một, mà có nhiều dạng meson tồn tại.

Đến giữa thế kỉ 20 có một tập hợp vô cùng phong phú các hạt “cơ bản”. Tình hình này làm cho các nhà vật lí thấy lo lắng, bởi vì họ thích thế giới thật đơn giản và tao nhã. Một thế giới bao gồm chỉ có ba loại hạt cơ bản sẽ được ưa chuộng hơn một thế giới được tạo nên bởi quá nhiều hạt. Do đó, khái niệm về quark đã được đề xuất - một số hạt cơ bản, chẳng hạn như neutron và proton, bản thân chúng không phải là cơ bản mà được cấu thành bởi ba dạng quark. Lí thuyết này hứa hẹn sẽ làm đơn giản hoá khái niệm bản chất vật chất, cho đến khi các nhà khoa học lại khám phá ra phải có nhiều hơn ba dạng quark, hơn nữa, những loại hạt cơ bản khác, được gọi là gluon, giữ cho những quark này gắn kết lại với nhau.

Một hướng nghiên cứu hoàn toàn khác đã từ bỏ khái niệm hạt cơ bản như những đơn vị vật chất chủ yếu để thay thế bằng các thực thể được gọi là siêu-dây (super strings) - những vật thể giống như những sợi dây trải rộng mà sự rung động và chuyền động quay khác nhau của chúng được lượng tử hoá thành một loạt mức năng lượng, tạo ra cái trông giống như những hạt cơ bản. Khái niệm nguyên thuỷ của lí thuyết này được đề xuất vào năm 1970 bởi Yoichiro Nambu, rồi sau đó được làm sống lại dưới một hình thức mới nổi bật hơn bởi John Schwarz và Michael Green vào năm 1984. Chẳng bao lâu sau đó, đa số các nhà vật lí hạt cơ bản lao vào nghiên cứu cái được xem là “lí thuyết về mọi thứ” (Theory of Everything).

Siêu-dây nhỏ đến mức không thể tượng tượng nổi. Lấy tỉ lệ khoảng cách giữa thế giới nguyên tử với thế giới của chúng ta rồi làm cho tỉ lệ ấy nhỏ gấp hai lần thì sẽ xuống tới các siêu-dây. Hơn nữa, siêu-dây không cư ngụ trong thế giới hằng ngày với ba chiều, mà theo lí thuyết của Schwarz và Green, nó sống trong một vương quốc hạ-nguyên tử (subatomic) mười lăm chiều. Trong một thời gian, lí thuyết siêu-dây có vẻ như là phương cách thống nhất tính đa dạng của các hạt cơ bản, nhưng sau đó một loạt các vấn đề kĩ thuật lại nổi cộm lên. Thay vì một lí thuyết siêu-dây duy nhất, hóa ra lại có một so vô hạn các lí thuyết có thể có và không có một phương pháp rõ ràng để phân biệt và thấy rõ lí thuyết nào là thích hợp nhất. Một số nhà vật lí tin rằng những vấn đề kĩ thuật này có thể giải quyết được (hoặc đã được giải quyết) và lí thuyết siêu- dây vẫn hứa hẹn sẽ là lí thuyết cuối cùng về vật chất cơ bản. Nhưng các nhà vật lí khác vẫn tiếp tục hoài nghi.

Vậy điều gì đã xảy ra với giấc mơ Hi Lạp - khát vọng khám phá ra nguyên lí nền tảng mà nhờ đó toàn bộ hiện thực được tạo thành? Điều gì đã xảy ra đối với tư tưởng cho rằng vật chất không thể chia nhỏ mãi mãi nhưng đến một lúc nào đó chúng ta sẽ đi tới đơn vị vật chất cơ bản của mọi vật chất?

Những đối xứng cơ bản

Chúng ta có thể bắt đầu thấy bản thân các hạt cơ bản không phải là mục tiêu cuối cùng, mà đúng ra phải là sự biểu lộ của những nguyên lí cơ bản về đối xứng. Giống như thuyết tương đối của Einstein nói rằng định luật bất biến nằm bên dưới những biểu hiện tương đối bề ngoài, nguyên lí đối xứng cũng chi phối cách thức hạt cơ bản biến đổi và nhóm lại thành các họ.

Chẳng hạn, tính đối xứng này giống như những tấm gương sao cho một electron tích điện âm sẽ được phản chiếu bởi một tấm gương tích điện thành một positron tích điện dương. Cũng vậy, một proton được phản chiếu thành một phản-proton. Một số tấm gương sẽ phản chiếu các hạt cơ bản có spin quay trái thành hạt cơ bản có spin quay phải, hoặc phản chiếu các tính chất khác, chẳng hạn như tính chất siêu-tích (hypercharge)[5].

Tất nhiên, những tấm gương này không phải những tấm gương vật chất mà chỉ là phép ẩn dụ để nói lên cách thức các phương trình mô tả hạt cơ bản có thể được biến đổi và chuyển hạt này thành hạt khác. Bằng cách đó, tuỳ theo những biến đổi đối xứng trên, người ta xây dựng nên toàn thể các dòng họ hạt cơ bản. Theo một nghĩa nhất định, các dòng họ hạt cơ bản cùng là một hạt nhưng biểu lộ ra theo những cách khác nhau. Đối với nhiều nhà vật lí, những quy luật căn bản về đối xứng và biến đổi mang nhiều ý nghĩa nền tảng hơn là chính bản thân các hạt.

Thế giới lượng tử nằm trong quá trình không ngừng biến dịch và chuyển đổi. Trên bề mặt của nó, mọi quá trình và phép biến đổi có thể có đều có khả năng xảy ra, nhưng nguyên lí đối xứng của tự nhiên đặt ra những hạn chế đối với sự biến đổi tuỳ ý. Chỉ có những quá trình nào không vi phạm những nguyên lí đối xứng căn bản mới được phép xảy ra trong thế giới tự nhiên.

Giống như người Hi Lạp cổ đại tin rằng các hình thức nền tảng và nguyên mẫu nằm sâu hơn bên dưới các nguyên tử đã được giả định, các nhà vật lí đương đại cũng tin rằng nguyên lí đối xứng mang ý nghĩa cơ bản hơn bản thân các hạt cơ bản.

Lí thuyết thống nhất lớn

Trong tám mươi năm vật lí đã theo đuổi “Chiếc chén Thánh” (the “Holy Grail”)[6] của một lí thuyết thống nhất lớn (Grand Unified Theory) - một tập hợp đơn độc các phương trình tưởng là có thể mô tả được tất cả mọi thứ. Giống như Chiếc chén Thánh trong truyền thuyết về vua Arthur, thỉnh thoảng nó thoáng hiện ở tít đằng xa. Tuy nhiên, khi các nhà khoa học tiến gần tới nó hơn thì nó lại biến mất, hoặc hoá ra nó được làm bằng thiếc chứ không phải bằng vàng.

Một trong những giấc mơ đầu tiên về Chiếc chén Thánh này là giấc mơ của Einstein, người đã chỉ ra rằng lực hấp dẫn có thể giải thích được như tính cong của không-thời gian. Ông nêu giả thuyết rằng lực điện từ có lẽ cũng có thể được xem xét trên cùng một cơ sở như thế. Có thể bản thân vật chất chẳng phải cái gì khác những điểm nút và nơi tập trung trong cái nhà máy không-thời gian. Einstein dồn công sức vào chương trình nghiên cứu này cho tới cuối đời. Đó là một cảnh mộng tráng lệ, trừ một điều là nó tảng lờ toàn bộ thế giới lượng tử. Trong khi tìm kiếm một cấp độ hoặc một nguyên lí nền tảng, các nhà vật lí đã không thể khám phá ra bất kì một phương pháp nào thật sự thoả mãn để thống nhất hai khám phá vĩ đại trong thế kỉ 20: thuyết tương đối và thuyết lượng tử.

Những bộ óc tài giỏi nhất của ba thế hệ các nhà vật lí đã gắng sức chiến đấu với bài toán thống nhất. Thi thoảng, chúng ta lại thấy như thể một đột phá sắp xảy ra, nhưng rồi hi vọng lại phai mờ dần, và thế là một chương trình nghiên cứu lại bị từ bỏ.

Vật lí hậu hiện đại

Nhà vật lí Yoichiro Nambu, người đề xuất lí thuyết dây đầu tiên (tiền thân của lí thuyết siêu-dây), đã gieo thuật ngữ “vật lí hậu hiện đại” để biểu thị tình trạng tiến hoái lưỡng nan hiện nay. Nambu cho rằng điều kiện hậu hiện đại không chỉ áp dụng cho phê bình văn học mà cho cả vật lí. Cho tới trước thời đại nguyên tử, người ta luôn luôn có thể kiểm tra lí thuyết vật lí một cách trực tiếp. Mỗi lí thuyết sẽ đưa ra một số dự đoán và cho phép chúng ta thực hiện những tính toán có thể kiểm chứng trực tiếp thông qua thực nghiệm và quan sát. Nhưng lí thuyết siêu-dây nói về các đối tượng lượng tử tồn tại trong một không gian đa chiều và tại những khoảng cách ngắn đến mức không thể tưởng tượng nổi. Những lí thuyết thống nhất lớn khác lại đòi hỏi năng lượng gần với mức năng lượng xảy ra trong quá trình sáng tạo của vũ trụ để kiểm chứng những dự đoán của nó.

Rõ ràng là không có cách để những lí thuyết này có thể được kiểm chứng trực tiếp vào một lúc nào đó. Lấy chiếc máy gia tốc hạt cơ bản mạnh nhất, làm cho nó to lên bằng kích thước Trái đất, hay thậm chí bằng Hệ Mặt trời, thì các va đập và hạt cơ bản do nó tạo ra cũng vẫn còn xa mới gần tới những sự kiện được thảo luận trong lí thuyết lớn.

Nói cách khác, những lí thuyết này không thể kiểm chứng một cách trực tiếp. Thực ra, chúng được sử dụng để tạo ra những suy luận đối với những lí thuyết khác. Vậy thay vì tạo ra một lí thuyết nền tảng về hiện thực có thể kiểm chứng, vật lí hiện nay giải quyết vấn đề lí thuyết của các lí thuyết, hay thậm chí lí thuyết của các lí thuyết về các lí thuyết. Nhưng chúng ta chỉ có thể kiểm chứng các dự đoán lí thuyết ở câp độ lí thuyết con hoặc lí thuyết con của lí thuyết con mà thôi.

Đây là một thay đổi bi thảm trong thế giới quan. Khoa học luôn luôn tự hào về tính khách quan và khả năng giao thiệp trực tiếp với tự nhiên thông qua những thí nghiệm được thiết kế cẩn thận. Nhưng không một thí nghiệm nào có thể đạt được mức năng lượng cao để kiểm chứng lí thuyết siêu-dây, vậy đâu là tiêu chuẩn đối với chân lí khoa học? Phải chăng khoa học được đánh giá, giống như thơ ca và nghệ thuật, dựa trên lĩnh vực thẩm mỹ? Một bài thơ hay phải có một cấu trúc thống nhất, các từ của nó ăn khớp hoàn hảo với nhau, không có gì tuỳ tiện ở đó, phép ẩn dụ liên kết và đan cài các từ ngữ, âm thanh của mỗi từ ngữ và sự phản chiếu ý nghĩa của nó bổ sung cho nhau. Cũng vậy, vật lí hậu hiện đại đặt ra câu hỏi: Mọi thứ ăn khớp với nhau một cách hoàn hảo như thế nào trong một lí thuyết? Lí lẽ của nó chắc chắn như thế nào? Các tiên đề của nó được thiết lập đúng đắn hay chỉ là một cái gì đó tuỳ tiện? Phải chăng hình thức toán học tổng quát của nó là đặc biệt đẹp đẽ tao nhã?

Một trật tự mới đối với vật lí

Nhà vật lí Mỹ David Bohm (1917-1992) tin rằng sự thất bại kéo dài dai dẳng trong việc thống nhất vật lí đã để lệ ra giới hạn của phương pháp tư duy khoa học hiện nay của chúng ta. Cái cần thiết lúc này không phải là một ý tưởng mới thông minh sáng suốt hoặc một thứ toán học mới. Vấn đề được đặt ra sâu sắc hơn rất nhiều so với việc lắp ghép các mảnh của thuyết tương đối và thuyết lượng tử lại với nhau để tạo nên lí thuyết thống nhất. Điều này liên quan tới việc thay đổi cách suy nghĩ của chúng ta về thế giới vật lí. Như Bohm đã diễn tả, đòi hỏi hiện nay là một trật tự mới đối với vật lí.

Bất chấp sự khác biệt căn bản giữa vật lí Newton với thế giới bên dưới nguyên tử, các nhà vật lí vẫn tiếp tục tạo ra những tính toán sử dụng chính thứ toán học Newton đã khai thác - các toạ độ không gian và những phương trình vi phân. Che phủ thế giới lượng tử bằng một mạng lưới toạ độ có nghĩa là, theo một nghĩa rất cơ bản, đã có quá ít sự thay đổi giữa một bên là Descartes và Newton còn bên kia là Bohr và Heisenberg. Trong thuyết lượng tử, một mạng lưới toạ độ ngụ ý rằng không gian là một cái phông nền phản chiếu lại những gì mà vật lí thể hiện. Hạt cơ bản chuyển động trong không gian nhưng vẫn tách rời với không gian; tức là tồn tại tính nhị nguyên giữa không gian (hoặc không-thời gian) và vật chất. Quan niệm nhị nguyên này quay trở lại với vật lí của Newton. Hơn nữa, vì mỗi toạ độ là một điểm không có kích thước nên không gian phải là liên tục. Nhưng làm thế nào để tính liên tục của không gian được bảo toàn trong những khoảng cách vô cùng nhỏ của một thế giới lượng tử rời rạc?

Trong một lí thuyết thực sự đem lại sự thoả mãn, cả không-thời gian lẫn vật chất đều phải biểu lộ ra như những khía cạnh riêng biệt của một cái gì đó sâu sắc hơn nhiều. Trong phạm vi của trường hấp dẫn yếu và tốc độ chậm hơn ánh sáng, thuyết tương đối tổng quát dẫn tới những kết quả không có gì khác với vật lí Newton. Do đó, thuyết tương đối tổng quát phải được trình bày sao cho nó có thể ôm gọn vật lí Newton trong lòng như một trường hợp riêng biệt. Cũng như thế, một lí thuyết sâu sắc hơn có thể xuất hiện trong tương lai để ôm gọn cả thuyết lượng tử lẫn thuyết tương đối như những phạm vi giới hạn của nó. Thay vì cố gắng thống nhất thuyêt tương đối với thuyết lượng tử, theo nghĩa cố gắng sáp nhập chúng với nhau, những lí thuyết này cần phải biểu lộ ra một cách tự nhiên như những trường hợp riêng của một lí thuyết sâu sắc hơn nhiều.

Đã có một vài công trình nghiên cứu hướng tới những lí thuyết sâu sắc kiểu như thế. Một trong số đó là những cố gắng thử nghiệm của nhà toán học Roger Penrose ở Đại học Oxford, khởi đầu bằng các đơn vị lượng tử mà ông gọi là các vòng xoắn (twistors). Ông hi vọng thuyết lượng tử, không-thời gian và thuyết tương đối tổng quát sẽ biểu lộ ra trong không gian của các vòng xoắn đó. Nhưng một lần nữa lí thuyết của ông và Chiếc chén Thánh của khát vọng thống nhất vật lí vẫn tiếp tục ở xa tầm với.

Hiện chưa có một lí thuyết sâu sắc như thế. Bohm gợi ý rằng một trật tự mới là đòi hỏi tiên quyết. Điều này có nghĩa là phải có một sự thay đổi căn bản trong ngôn ngữ khoa học. Như chúng ta đã thấy trong chương trước, khoa học hiện nay chỉ nói theo Bohr trên đầu môi chót lưỡi trong khi tiếp tục tư duy theo kiểu cổ điển của Einstein. Bohm gọi thế giới cổ điển này là “trật tự sáng rõ”. Đó là thế giới hằng ngày của chúng ta bao gồm không gian, thời gian, vật chất, và quy luật nhân quả. Bên trong trật tự sáng rõ này, mỗi vật thể có một vị trí riêng trong không gian. Chúng tương tác thông qua trường lực, hoặc chuyển động xuyên qua không gian để va đập với nhau. Trật tự trên được mô tả chính xác bằng những thuật ngữ của toạ độ và phương trình vi phân.

Nhưng thế giới lượng tử hoàn toàn khác biệt. Đó là cái mà Bohm gọi là “trật tự ẩn”. Trong khi trật tự chủ về sự tách bạch và độc lập thì trật tự ẩn lại chủ về tính toàn khối và ôm bọc lẫn nhau. Logic của Aristotle trong trật tự sáng rõ khẳng định rằng nếu A chứa B thì B phải nằm trong A. Nhưng trong trật tự ẩn, A có thể vừa chứa B vừa đồng thời nằm trong B. Điều này là một nghịch lí hoặc một mâu thuẫn trong trật tự sáng rõ nhưng lại là điều hoàn toàn tự nhiên trong trật tự ẩn.

Trong khi tìm kiếm cách giải thích logic kiểu mới này, Bohm cung cấp một vài hình ảnh đơn giản nhằm làm sáng tỏ bản chất của trật tự ẩn. Một trong những hình ảnh đó là thí nghiệm giọt mực (xem Hình 3.2).

Glycerin được lấp đầy giữa hai xi lanh, trong đó xi lanh bên trong có thể quay. Nhỏ một giọt mực vào trong glycerin rồi quay xi lanh bên trong với tốc độ chậm. Giọt mực bắt đầu lan ra và vẽ thành một đường. Đến lượt nó, đường này sẽ quấn quanh xi lanh cho đến khi nó trở nên mảnh dần rồi nhỏ đến mức dường như biến mất. Giọt mực, tương tự như một điểm trong không gian của trật tự sáng rõ, nay đã biến vào trong trật tự ẩn. Bây giờ quay xi lanh theo chiều ngược lại, giống như trong một cuốn phim quay ngược, giọt mực bất thình lình tái xuất hiện như vừa sinh ra từ hư không. Cái mờ ẩn đã được làm lộ ra thành cái sáng rõ.

Trong bước tiếp theo của thí nghiệm, sau khi quay xi lanh n lần sao cho giọt mực ban đầu bị quấn vào trong glycerin nhỏ thêm một giọt thứ hai ở gần chỗ của giọt thứ nhất rồi quay thêm n vòng nữa. Quá trình này tiếp diễn với những giọt mực bổ sung. Lần này không những giọt thứ nhất bị quấn vào trong toàn thể glycerin mà giọt thứ hai cũng bị quấn vào trong giọt thứ nhất, và giọt thứ nhất bị quấn vào trong giọt thứ hai, như thế tiếp tục. Bây giờ quay ngược xi lanh và, như trước giọt thứ nhất tái xuất hiện nhưng lần này được nối tiếp bởi giọt thứ hai bên cạnh, rồi giọt thứ ba. Thực hiện quá trình này với tốc độ hợp lí, hiện tượng diễn ra trông như thể một giọt mực đang chuyển động trên một quỹ đạo xuyên qua glycerin. Quả thật, toàn thể hiệu ứng này khá giống cách thức mà một hạt cơ bản chuyển động xuyên qua buồng khí gas của máy thăm dò[7].

Đây chính là hình ảnh của Bohm về một hạt cơ bản: Một hạt cơ bản không hẳn là một vật mà là một quá trình. Đó là một quá trình thường xuyên sinh ra rồi mất đi - trong đó “hạt” lộ ra tại một khu vực nhỏ xíu của không gian rồi sau đó lại biến mất hút vào không gian. Tính hai mặt sóng-hạt được giải thích như những tấm ảnh riêng biệt chụp chớp nhoáng tại từng thời điểm của một cái gì đó không thực sự là một vật, mà chỉ là một quá trình toàn vẹn.

Để hình dung khái niệm ôm bọc toàn bộ không gian, hãy nghĩ đến điều xảy ra khi bạn ngắm bầu trời ban đêm. Ánh sáng từ vô số ngôi sao và thiên hà đi vào đồng tử trong mắt bạn rồi rơi trên võng mạc. Như vậy là ánh sáng và thông tin từ một vùng rộng lớn của vũ trụ đã được ôm bọc vào bên trong một vùng nhỏ tí xíu của không gian.

Hình 3.2. Thí nghiệm giọt mực của Bohm gợi ý về mối quan hệ giữa trật tự ẩn với trật tự sáng rõ. Một giọt mực được nhỏ vào glycerin, và xi lanh bên trong được quay n lần. Giọt mực sẽ vẽ ra thành một đường ngày càng mảnh dần cho tới khi biến mất vào trong glycerin. Khi xi lanh quay ngược n vòng, giọt mực sẽ tái xuất hiện. Giọt mực ban đầu tương tự như trật tự sáng rõ, giọt mực biến vào trong glycerin tương tự như trật tự ẩn

Có thể kể thêm một ví dụ nữa của trật tự ẩn, đó là ảnh toàn kí (holograph). Trong nhiếp ảnh thông thường mỗi điểm trên một tấm ảnh tương ứng với một vùng riêng biệt trong quang cảnh thực tế. Chỗ này là bàn tay, chỗ kia là mắt, chỗ kia nữa là bàn chân. Có một sự tương ứng tuyệt đối giữa các điểm trong quang cảnh thực tế với các điểm trên tấm ảnh. Nhưng trong kĩ thuật ảnh toàn kí thì vấn đề hoàn toàn khác. Mỗi điểm trong quang cảnh thực tế được đưa vào khắp toàn bộ tấm ảnh. Ngược lại, tại mỗi vùng nhỏ bé của tấm ảnh có thể tìm thấy thông tin của toàn bộ quang cảnh thực tế. Điều này có nghĩa là nếu một mẩu của tấm ảnh ba chiều bị cắt ra rồi được xem thì vẫn có thể thấy toàn bộ quang cảnh thực tế chứ không phải chỉ một mảnh của quang cảnh đó.

Những ví dụ đơn giản trên, một giọt mực, một hình ảnh ba chiều, và ánh sáng đi vào mắt, không thực sự tiếp cận được với sự phong phú của trật tự ẩn. Nói “tách bạch rõ ràng” hơn một chút, trật tự ẩn rộng lớn hơn rất nhiều so với trật tự sáng rõ, giống như một đại dương mênh mông nằm ngầm bên dưới bề mặt của trật tự sáng rõ. Mặc dù chúng ta luôn luôn có thể làm cho một vài khía cạnh của trật tự ẩn biểu lộ ra trong trật tự sáng rõ, nhưng không bao giờ chúng ta có thể trình bày toàn thể trật tự ẩn tại bất kì thời điểm nào. Và mặc dù khái niệm rộng hơn hoặc hẹp hơn không thực sự có thể áp dụng được trong phạm vi của trật tự ẩn, chúng ta vẫn có thể nói đại khái rằng trật tự ẩn có thể ôm bọc và chứa đựng trật tự sáng rõ, nhưng không thể nói điều ngược lại. Điều đó có nghĩa là có những khía cạnh biểu lộ ra trong thế giới hằng ngày của chúng ta với vẻ bề ngoài tách bạch với nhau, nhưng thực chất chúng vẫn duy trì những mối liên hệ tương quan nằm bên ngoài phạm vi thông thường của luật nhân quả.

Để truyền đạt một số ý tưởng thú vị của Bohm, tôi muốn có những hình ảnh và phép ẩn dụ tĩnh hơn một chút. Nhưng các khái niệm của Bohm đều là những quá trình, hoặc những holomovement, tức là sự vận động toàn thể. Đối với Bohm, cái toàn thể có một sự vận động không ngừng. Bên trong sự vận động này có thể khám phá ra quá trình vô tận của sự biểu lộ rồi lại biến mất khi trật tự ẩn tạm thời bộc lộ những khía cạnh của nó thành một trật tự sáng rõ. Thế giới thực tế có vẻ ổn định không có nghĩa là vật thể trong thế giới của chúng ta ổn định, mà thực ra chỉ là những mô hình giống nhau sinh ra rồi chết đi nhanh đến mức tưởng như không có gì thay đổi. Tư tưởng và thể xác của chúng ta chỉ tiếp cận được với cái bề mặt của sự vật và sự ổn định bề ngoài của cái trật tự sáng rõ, thay vì thật sự nhận thức được sự vận động thường xuyên tiềm ẩn bên dưới (Thật thú vị khi ta nhận ra rằng nhiều truyền thống thiền định rất chú trọng đến sự vô thường của sự vật và cho rằng thế giới liên tục dao động giữa sự tồn tại và phi tồn tại.).

Khái niệm trật tự ẩn rọi một tia sáng vào nguyên lí bổ sung của Bohr. Chỉ có một số khía cạnh nhất định của trật tự ẩn mới có thể được làm cho lộ ra, mỗi khía cạnh lại lộ ra vào một thời điểm nhất định. Khi một khía cạnh này biểu lộ ra trong trật tự sáng rõ thì một khía cạnh khác lại biến mất hút trở lại vào trong trật tự ẩn. Do đó, toàn bộ trật tự ẩn không bao giờ có thể giải thích được đầy đủ. Đúng ra là những khía cạnh bổ sung, chẳng hạn như sóng và hạt, được vén mở mỗi lúc một khía cạnh, chúng có thể xuất hiện trong trật tự sáng rõ của chúng ta như những nghịch lí đầy mâu thuẫn.

Giống như Bohr tin rằng nguyên lí bổ sung có ý nghĩa vượt quá phạm vi của cơ học lượng tử, khái niệm trật tự ẩn cũng có một ý nghĩa vượt quá phạm vi của thế giới vật lí. Thật vậy, hoá ra sức hấp dẫn lôi kéo mạnh nhất của nó lại xảy ra đối với giới văn chương và nghệ sĩ. Các nghệ sĩ trong nghệ thuât hình ảnh rất quan tâm tới cách nhìn và cách kiến tạo thế giới. Khởi đầu là Chủ nghĩa Ấn tượng (Impressionism), ở đó các hoạ sĩ đã bắt đầu rời bỏ sự gò bó của đường nét và phối cảnh hình học để chuyển sang những trật tự mới trong nghệ thuật. Chẳng hạn, Cézanne đã khao khát khám phá ra trật tự mới đối với hội hoạ, một trật tự sẽ thừa nhận những thể nghiệm của các hoạ sĩ ấn tượng, đồng thời vẫn có một sự nghiêm ngặt về trí tuệ của Poussin. Ông nghiên cứu, khảo sát các hình dạng và không gian được tạo hình thông qua màu sắc và ánh sáng, nhưng đồng thời bao gồm cả những ý nghĩa ẩn không rõ ràng, chẳng hạn, một mảng màu xanh lá cây có thể vừa được cảm nhận như một cái cây ở một khoảng cách xa vừa phải, vừa như một tán lá trong một cận cảnh.

Hoạ phẩm của Cézanne tiến gần tới một trật tự ẩn trong hành động nhìn. Như một tấm ảnh ba chiều, mỗi phần của bức hoạ toát lên ý nghĩa và được làm phong phú thêm bởi mọi phần còn lại. Bức chân dung do ông vẽ nhà buôn tranh Ambroise Vollard đòi hỏi tới một trăm chỗ ngồi. Cuối cùng, bức vẽ bị từ bỏ. Cézanne để lại góc bên trái của bức chân dung những cánh tay được vẽ dở dang. Ông lí luận rằng để lấp được những khoảng trống đó thì phải vẽ lại toàn bộ bức tranh. Như vậy, khi Cézanne mò mẫm hướng tới một trật tự mới cho nghệ thuật thị giác, ông biết rằng ngay cả những góc nhỏ nhất của bức tranh cũng phải được chiêm ngưỡng cùng một lúc với toàn thể bức tranh.

Tình hình cũng xảy ra tương tự đối với những áng văn hay. Một tiểu thuyết hay một truyện ngắn chứa đựng những hình ảnh hoặc ẩn dụ, những tình tiết hay chi tiết, những nhân vật chính hoặc phụ đan xen lẫn nhau, cái này làm nổi bật cái kia, và bằng cách đó mà tạo nên câu trúc của toàn bộ tác phẩm. John Briggs đã gieo thuật ngữ “reílectaphors” để ám chỉ cách thức mà một ẩn dụ có thể xuất hiện dưới một trạng thái muôn màu muôn vẻ về hình thức xuyên suốt tác phẩm sao cho cấu trúc nội hàm của nó thường xuyên phản chiếu trở lại chính nó. Cũng như thế, trong một khúc nhạc, trật tự của toàn bộ khúc nhạc đó đôi khi có thể cảm thấy trước được, như đã được ôm bọc trong những vạch nhịp để ngỏ của khúc nhạc đó.

Các bác sĩ tâm lí biết rằng nếu họ đủ kĩ năng khéo léo trong việc giải thích diễn dịch thì toàn bộ quá trình điều trị có thể hình thành ngay trong cuộc phỏng vấn ban đầu. Michael Conforti, nhà phân tích học thuyết tâm lí của Jung, đã đề cập tới một khái niệm mà ông gọi là “trường nguyên mẫu” (archetypal field) như trạng thái tâm lí hình thành trong cuộc gặp gỡ đầu tiên này - như thể trong quá trình gặp gỡ năm mươi phút này, một trường hấp dẫn tâm lí bắt đầu được tạo dựng nên, một trường có thể tồn tại kéo dài suốt toàn bộ quá trình điều trị trong vòng nhiều tháng hoặc nhiều năm. Đến lượt nó, cái biểu lộ ra trong quá trình điều trị đôi khi là một khía cạnh của kiểu mẫu đại diện cho một cuộc đời, khía cạnh này được nén bên trong mỗi phiên điều trị.

Thật vậy, những nguyên mẫu của Jung bản thân nó có một cái gì đó chung với trật tự ẩn của Bohm. Các nguyên mẫu là những nguyên lí cấu trúc làm nền tảng cho ứng xử của ca nhân và tập thể. Với tư cách là những nguyên lí cấu trúc, chúng không bao giờ nhận thức được hoặc trải nghiệm được một cách trực tiếp, mà chỉ xuất hiện như những hình ảnh và những chuyện tưởng tượng biểu lộ ra trong các giấc mơ và những mô hình ứng xử. Một bệnh nhân nào đó có thể có một giấc mơ về một người bị lạc trong rừng tối, thình lình gặp một cụ già tóc trắng cầm một bản đồ và một chiếc la bàn bằng nhựa. Người trong giấc mơ không phải là một nguyên mẫu thật, nhưng là một hình ảnh tượng trưng cá biệt, hoặc một sự biểu lộ, hoặc một nguyên lí cấu trúc của nguyên mẫu. Giống như chúng ta không thể tiếp xúc với trật tự ẩn một cách trực tiếp, chúng ta cũng không thể “nhìn thấy” các nguyên mẫu. Đúng ra là chúng ta chỉ có thể tiếp cận với những hình thức biểu lộ của chúng (những trật tự sáng rõ). Một nhà phân tích lí thuyết của Jung sẽ nhận ra cụ già tóc trắng gặp trong rừng là một biểu lộ cá biệt của nguyên mẫu Cụ già Thông thái (Wise Old Man) và sẽ bắt đầu tìm kiếm những khuôn mặt tương tự trong các giấc mơ của bệnh nhân. Vì các khuôn mặt như thế mang tính phổ quát đối với mọi nền văn hoá, cái đáng quan tâm hơn sẽ là những chi tiết rõ ràng trong giấc mơ. Những chi tiết này được bổ sung và được sáng tạo bởi cái vô thức của riêng bệnh nhân. Tại sao chiếc la bàn được làm bằng nhựa chứ không phải bằng kim loại? Điều này có thể nói gì về mối quan hệ giữa bệnh nhân với bác sĩ của họ?

Từ những nguyên lí của mình, Bohm và Jung đã khám phá ra trật tự nền tảng và ẩn tạo dựng nên thế giới xung quanh ta. Trong trường hợp của Jung, các nguyên mẫu hoặc nguyên lí cấu trúc của vô thức tập thể không bao giờ có thể tiếp cận trực tiếp được. Chúng chỉ xuất hiện thông qua những biểu lộ của chúng trong ý thức và vô thức của cá nhân. Trong trường hợp của Bohm, chúng ta suy diễn ra cái trật tự ẩn thông qua vô số những biểu lộ của chúng trong trật tự sáng rõ.

Các nguyên mẫu và trật tự ẩn mang ít tính lí thuyết về thế giới hơn là những nguyên lí dùng để giải thích thế giới. Tuy nhiên, Bohm cũng mong muốn phát triển một lí thuyết thích đáng đối với trật tự của thế giới lượng tử, và điều này có nghĩa là cần có một ngôn ngữ toán học có thể thể hiện được trật tự ẩn. Cùng với đồng nghiệp của ông là Basil Hiley, Bohm đã nghiên cứu một dạng đại số được phát triển từ thế kỉ 19 bởi William Kingdon Clifford, William Rowan Hamilton, và Hermann Günther Grassmann. Trong khi lật lại những sổ ghi chép của Grassmann, Bohm và Hiley đặc biệt chú ý tới một khám phá, đó là một dạng đại số được gọi là “đại số của tư duy” (algebra of thought). Đó là một nỗ lực của các nhà toán học nhằm giải thích con đường mà các ý nghĩ nảy sinh trong mối quan hệ liên đới với nhau, và trôi theo một con đường động lực học. Hai nhà vật lí này đã sửng sốt trước sự tương đồng giữa tư tưởng lượng tử với tư tưởng về các quá trình trong ý thức của con người, chủ yếu là thông qua một dạng toán học về các quá trình mà trong đó thời gian xâm nhập vào vật lí theo một con đường thật sự mang tính chất động lực học.

Đến nay vẫn chưa có một lí thuyết thật sự khoa học nào của trật tự ẩn để có thể thay thế cho thuyết lượng tử, mặc dù những nghiên cứu trong lĩnh vực này vẫn tiếp tục sau khi Bohm mất. Trong những ngày cuối đời, Bohm cũng nghiên cứu khái niệm thông tin như một hoạt động có thật bên trong vũ trụ. Ông gọi điều này là “thông tin hoạt động” và tin rằng một lí thuyết thật sự sâu sắc của tự nhiên sẽ không tách rời tinh thần ra khỏi vật chất.

Ý tưởng của Bohm tương đắc với nhà khoa học thần kinh Karl Pribram, người đã từng suy nghĩ theo những hướng tương tự. Pribram tin rằng bộ não được cấu trúc theo những cách tương tự như một tấm ảnh ba chiều. Một trong những thách thức đối với khoa giải phẫu học về não là việc tìm kiếm các “vệt nhớ” (engram) - những đơn vị cơ bản mà nhờ đó trí nhớ được lưu trữ vào các khu vực vật chất chính xác trong bộ não. Trên một đĩa cứng của computer, mỗi đơn vị dữ liệu được lưu trữ tại một địa chỉ hoặc một khu vực riêng biệt. Nếu một khu vực trên mặt đĩa bị huỷ hoại, thông tin lưu trữ riêng biệt trong khu vực đó sẽ bị mất vĩnh viễn. Tuy nhiên khi một người bị tổn thương ở não - chẳng hạn do một cơn đột qụy, thương tích vì đạn bắn, bị thương ở đầu, hoặc vì các nguyên nhân tương tự - trí nhớ riêng biệt vẫn không bị mất. Cứ như thể là trí nhớ được phân bố trên toàn thể bộ não chứ không phải là khu biệt vào từng vùng.

Ý tưởng về trí nhớ phân bố rộng khắp này cùng với nghiên cứu về những mối liên kết thần kinh đã dẫn Pribram tới chỗ tin rằng bộ não làm việc tương tự như một tấm ảnh ba chiều, bằng cách ôm bọc, lưu trữ, và phục hồi thông tin từ khắp nơi trên toàn thể bộ não. Điều này có nghĩa là vũ trụ theo trật tự ẩn của Bohm đang được nhận thức từ bên trong một trí óc tư duy ba chiều. Hiện thực căn bản, từ nguyên tử cho đến bộ não, là hiện thực của một trật tự ẩn, nhưng vì lí do sinh tồn nên chúng ta đã sáng tạo ra hoặc vẽ ra những dự án về một thế giới theo trật tự sáng rõ với những quy luật riêng của nó về nhân qủa, vị trí, tương tác, không gian và thời gian.

Chúng ta đã bắt đầu chương này bằng việc tìm kiếm “bản chất” vật lí của vật chất. Bây giờ, chúng ta khám phá ra rằng một trật tự ẩn là rất gần gũi với “bản chất của sự tồn tại” mà các nhà triết học Hi Lạp cổ đại đã thảo luận, hơn là gần gũi với vật lí cơ giới luận của thế kỉ 18. Trật tự ẩn không phải là một nền tảng theo bất cứ ý nghĩa vật chất nào, mà là một quá trình vận động không ngừng hoặc sự vận động toàn thể. Trong sự vận động này, thế giới bên trong và bên ngoài, tinh thần và thể xác, vật chất và tinh thần thống nhất làm một. Bên ngoài sự vận động này biểu lộ ra những cấu trúc đặc trưng và sự định vị theo không gian và thời gian, những biểu lộ này luôn luổn diễn ra theo quy luật sinh và huỷ.

Với sự phát triển của khoa học, một giấc mơ đã ra đời với khát vọng khám phá ra bản chất cuối cùng của hiện thực dưới dạng những sự vật hữu hình rõ ràng không thể nghi ngờ được như phân tử, nguyên tử, các hạt cơ bản. Nhưng hiện nay dường như tất cả những cái đó chỉ là những biểu lộ của một quá trình cơ bản nào đó, của những nguyên lí đối xứng và biến đổi không ngừng.

Vật lí của người Blackfoot

Vài năm trước đây, tôi đã viết một cuốn sách khảo sát thế giới thông qua hai thấu kính, một thấu kính là của khoa học phương Tây, còn thấu kính kia là của một số nhóm người châu Mỹ bản địa, điển hình là của người Blackfoot ở Montana và Alberta. Người Blackfoot, cũng như những người Algonquin khác, sống trong một thế giới dường như rất giống với cái thế giới đã được khảo sát trong những phần cuối của mục trước. Đối với họ, thế giới là một quá trình thay đổi liên tục. Thời gian không ngừng quay vòng và không có cái gì cố định. Thay cho sự vĩnh cửu cố định của các vật thể và các thể chế trong thế giới chúng ta, người Blackfoot có các lễ hội canh tân. Bằng cách tổ chức những lễ hội như thế, họ tin rằng có thể đổi mới cái mà dòng chảy của cuộc sống đã tạo ra, không theo bất kì một phương thức cố định nào, mà như một cái gì đó gần gũi với một xoáy nước trong một con sông.

Trong khi thế giới phương Tây, và đặc biệt là khoa học phương lầy, biến thế giới thành một loạt khái niệm có thể điều khiển được trong tư duy, thì những khái niệm như thế không dễ dàng đi vào ngôn ngữ của người Blackfoot. Triết lí của họ quan tâm đến những mối quan hệ đối với các sự vật riêng lẻ thay vì với những tuyển tập đối tượng tương tự như nhau, hay với những tư tưởng đi vào các khái niệm cố định. Cũng vậy, tên của sự vật cũng không cố định. Tên một người sẽ thay đổi vài lần trong cuộc đời của người đó để phản ánh những hành vi và cử chỉ riêng biệt của anh ta.

Thay cho những điều luật và tổ chức cố định, người Blackfoot có những mạng lưới quan hệ với mọi sự vật sinh động, bao gồm cả gạch đá và cây cối, cũng như những thoả thuận đã đạt được giữa tổ tiên của họ với các thần linh và năng lượng của vũ trụ. Trong một thế giới của quá trình biến đổi không ngừng, mỗi người bắt buộc phải tự đổi mới những quan hệ và thoả thuận này. Và do đó, thế giới của người Blackfoot là một thế giới của lễ hội và trách nhiệm, của ý thức về tính thay đổi không ngừng của cuộc sống. Cách nhìn hiện thực của họ khác xa với cách nhìn của chúng ta - cách nhìn của chúng ta đã tạo ra những tổ chức khổng lồ, những công ty đa quốc gia và những bộ máy nhà nước cồng kềnh.

Hiện nay, ý nghĩa sâu xa của thuyết lượng tử và của quá trình hiện thực chưa thấm đẫm vào nền văn hoá chung của chúng ta. Tuy nhiên, thế giới của người Blackfoot đã chỉ ra rằng một xã hội có thể hoạt động trong một thế giới của quá trình, của sự biến đổi không ngừng và của sự bất định. Chúng ta sẽ học hỏi thêm một chút về một thế giới như thế và mối quan hệ của nó với ngôn ngữ trong chương tiếp theo.

❀ ❀ ❀

[1] Một tín điều mang tính tôn giáo, thể hiện một quan niệm triết học siêu hình: Trong một thế giới bao gồm rất nhiều cấp độ hiện thực khác nhau từ vật chất hữu hình đến vô hình, từ vĩ mô đến vi mô, diện mạo bề ngoài có thể đa dạng nhưng bản chất là Một - Mô hình hiện thực ở cấp độ này cũng tương tự như mô hình ở cấp độ khác, cái ở trên cũng tương tự như cái ở dưới (Trên sao, dưới vậy). Lưu ý rằng người Việt cũng có quan niệm “Trần sao, Âm vậy” (ND).

[2] Vì vô cùng khó khăn để làm cho chúng vỡ ra thành những thành phần cơ bản hơn, Lavoisier tin rằng những chất như silica, cũng là thành phần cơ bản. Ngày nay, chúng ta biết rằng silica là một hợp chất hoá hoc của nguyên tố silic và nguyên tố oxy.

[3] Xin bạn đọc lưu ý để tránh nhầm lẫn hai nhà vật lí cùng có họ Thomson này: J.J. Thomson là Sir Joseph John Thomson (1856 -1940), người phát hiện ra electron và chất đồng vị, phát minh ra phương pháp phổ khối lượng, đoạt giải Nobel Vật lí năm 1906 nhờ công trình khám phá ra điện tử. Lord Kelvin (Huân tước Kelvin), tức William Thomson, hoặc còn gọi là Baron Kelvin thứ nhất (1824 -1907) là người khám phá ra Định luật thứ hai của nhiệt động học, Giáo sư Đại học Glasgow, được Hoàng gia Anh phong tước vị Sir Kelvin (Kelvin là tên dòng sông chảy qua Đại học Glasgow). Tên Kelvin cũng được lấy làm đơn vị đo nhiệt độ K (tính từ độ 0 tuyệt đối trở lên) (ND).

[4] Meson tạo ra lực hạt nhân mạnh giữ các thành phần của hạt nhân ở lại với nhau. Nếu không có meson, các proton sẽ tách xa nhau do cùng tích điện dương (ND).

[5] Một tính chất của các hạt baryon liên quan đến sự tương tác mạnh (ND).

[6] Nghĩa đen là chiếc chén Chúa Jesus đã dùng trong bữa tiệc li - bữa tiệc cuối cùng với các môn đệ trước khi Chúa bị hành hình. Nghĩa bóng là những khát vọng thiêng liêng, cao xa, vĩ đại, rất khó với tới hoặc không bao giờ với tới. Nghĩa bóng được sử dụng phổ biến trong nền văn hoá phương Tây để ám chỉ những chương trình đầy tham vọng nhưng không tưởng (ND).

[7] Trong một buồng sương, không khí sạch được bão hoà với hơi nước. Trong điều kiện bình thường, các giọt nước nhỏ có thể ngưng tụ trên những hạt bụi tạo thành một đám mây bên trong buồng. Tuy nhiên, vì không khí là hoàn toàn sạch nên việc ngưng tụ như thế không thể xảy ra. Nhưng khi một hạt cơ bản tích điện đi qua buồng mây, nó va chạm với các nguyền tử oxy hoặc nitơ (các thành phần của không khí) và làm bật một số điện tử của chúng, tạo nên các ion tích điện. Những giọt nước nhỏ bây giờ có thể ngưng tụ xung quanh các ion. Con đường của một hạt cơ bản được ghi lại như là một vệt các giọt nước nhỏ đi qua buồng mây. Nhìn bể ngoài, nó tương tự như các dấu vết của giọt mực trong ví dụ xi lanh kép của Bohm.