[DjDoan]

Trong cơ học cổ điển người ta không nghi ngờ gì về khả năng có thể phóng chiếu một cách liên tục mô hình của vũ trụ vào vũ trụ của đời thường (và ngược lại) Giả thử hai thí nghiệm được chuẩn bị với tình huống khởi đầu giống nhau ở thời điểm T0 ở lần thí nghiệm đầu kết quả được đo vào thời điểm T2 là A. Trong thí nghiệm thứ nhì người ta đo một kết quả trung gian ở thời điểm Tl với T0 < Tl < T2 và sau đó kết quả đo được tại T2 là A/. Trong vật lý cổ điển (kể cả TTĐ) hai kết quả A và A/ rất gần nhau, có thể coi sự khác biệt là không đáng kể do những sai số của điều kiện thí nghiệm và sự nhiễu loạn đo đo lường ở thời điểm T1. Trong CHLT thì không như thế. Không phải chỉ vì sự nhiễu loạn do đo lường là rất mạnh trên lượng tử, mà còn vì những lý do khác sâu sắc hơn. Hai thí nghiệm là hoàn toàn khác nhau, có khi một bên làm tỏ rõ tính chất hạt, và một bên làm tỏ rõ tính chất sóng. Trong CHLT không cớ sự phóng chiếu liên tục giữa mô hình và hiện thực, không (chưa?) thể nói lượng tử là gì trong khoảng thời gian giữa hai đo lường. ngoài việc có thể tính toán với nó để tiên đoán những kết quả đo lường ở những thời điểm rời rạc. Mà kỳ lạ thay, những tiên đoán đó lại vô cùng chính xác.

Mô hình dùng để tính toán trở nên rất phức tạp, khi được phát triển để dung hợp với TTĐ hẹp nó càng phức tạp hơn. Người ta sử dụng những không gian vectơ có vô tận chiều kích (dimensions), sử dụng một lý thuyết "trường lượng tử " kết quả của sự lượng tử hóa lý thuyết trường cổ điển. Người ta sử dụng hai toán tử mới: “toán tử tạo sinh" và toán tử hủy diệt để mô tả những tương tác giữa các lượng tử. Lý thuyết “trường lượng tử” hiện nay là lý thuyết nền tảng của "mô hình chuẩn" trong CHLT, đó là mô hình được sự đồng thuận của các nhà vật lý vì nó bao quát các kết quả lý thuyết và thực nghiệm tốt nhất cho đến nay, để từ đó nghiên cứu xa hơn và một lý thuyết mới dù sao cũng sẽ phải dung hợp được mô hình chuẩn.
Điểm xuất phát của CHLT là hiện tượng một vật thể chỉ trao đổi năng lượng với bên ngoài qua từng đơn vị tối thiểu E = hí, trong đó í là tần số dao động của sóng điện từ mà nó phát ra. Vì h (hằng số planck) rất nhỏ nên trước cuối thế kỷ là hiện tượng này không được khám phá. h rất nhỏ nhưng hậu quả thật to lớn: ở tầng tế vi nhất của vật chất người ta gặp sư rời rạc. Cho đến nay sự rời rạc, sự bất định và sự ngẫu nhiên được coi là ba tính chất cơ bản của thế giới lượng tử. Xin thêm là công thức E = hv tự nó đã biểu thị lưỡng tính sóng - hạt của lượng tử, vì tần số là một biểu hiện của sóng, và năng lượng phát ra thành từng gói cố định là biểu hiện của hạt.

Những tiên đề làm nảy sinh CHLT bắt nguồn từ những hiện tượng của đời thường quan sát được ở kích cỡ vi mô, lý thuyết - gồm mô hình tính toán - được sáng tạo để giải thích các hiện tượng đó. Nhưng đến lượt nó các mô hình này đã tiên đoán nhiều vấn đề rất kỳ lạ, rất khó chấp nhận vì đi ngược lại với trực giác con người cũng như với những niềm tin tất định luận đã hằn sâu trong lý trí qua gần ba thế kỷ áp dụng vật lý học cổ điển. Đại đa số nhưng chưa phải tất cả các tiên đoán lần lượt được thực nghiệm khẳng định, với độ chính xác rất cao. Những điều ấy cộng với việc cần dung hợp TTĐ rộng và CHLT trong một nền vật lý học tương lai), là những chủ đề còn đang được nghiên cứu.

Dòng “bản thể” trong Bảng B muốn nêu ra khung cảnh của những bàn cãi hiện nay về những diễn tả khác nhau của CHLT. Theo cách hiểu chủ quan của người viết bài này, những diễn tả đó là những cố gắng sáng tạo một loại mô hình nằm giữa mô hình lý thuyết dùng để tính toán và những hiện tượng đời thường, một vũ trụ lý tưởng - mà những tham số được dùng trong lý thuyết và thực nghiệm - bao quát mọi hiện tượng của vũ trụ đời thường như sự tiệm cận gần đúng của nó. Một vũ trụ lý tưởng như thế có thể được gọi là bản thể. Khung "bản thể" của mô hình chuẩn hiện nay còn là một màu xám trống rỗng, vì các nhà vật lý tuy đồng ý với nhau khi áp dụng CHLTI chưa đồng ý với nhau về cách có thể hiểu một vũ trụ khách quan của CHLT. (Bảng Hiện tại và những vấn đề tương lai)

Những đề nghị khác nhau về bản thể có thể được coi là những ý tưởng gợi hứng cho việc phát triển nghiên cứu khoa học của mỗi trường phái, nhưng dù sao sự phát triển cũng vẫn phải theo phương pháp khoa học, đó là bằng cách lập hệ thống tiên đề diễn dịch, tính toán, và thực nghiệm. Ở trên viết “có thể hiểu” vì lý do đó, vì chỉ hiểu được thế nào là bản thể, trong nghĩa một vũ trụ khách quan, khi nó là duy nhất và bao quát mọi hiện tượng. Khi đó với thời gian, với sự trợ giúp của giáo dục, truyền thông, và nhất là của những ứng dụng diệu kỳ có ích cho cuộc sống mỗi người, thì vũ trụ lý tưởng đó do khoa học diễn tả sẽ trở thành vũ trụ đời thường của mọi người. Và chúng ta sẽ trở về một thời hoàng kim như thời hoàng kim của vật lý cổ điển, thời mà người ta không có nghi ngờ gì về bản thể của vũ trụ, “nó là như thế”, không nên quên rằng vũ trụ của Copernic-Galilei-Kepler-Newton đã cần cả thế kỷ để trở thành sự "hiển nhiên" phổ quát. Đây là nói như những người mang niềm tin “có thể hiểu”. Có những nhà vật lý học lớn cho rằng vĩnh viễn con người sẽ không hiểu được ”bản thể”.
Nhưng dù sao đi nữa, ngoài lưỡng tính hạt và sóng, ít nhất có thêm hai hiện tượng chúng ta phải chấp nhận. Một là hiện tượng “không cục bộ" vô cùng nhức nhối, theo đó hai lượng tử được tạo thành từ một biến cố nào đó sẽ "vương vấn” với nhau dù đã xa nhau sau một khoảng thời gian. Vây theo nghĩa nếu ta đo trị số của một đại lượng nào đó của lượng tử thứ nhất - một điều bí hiểm nữa là lượng tử chỉ có trị số đó một cách ngẫu nhiên khi được đo - thì lượng tử thứ hai lập tức sẽ mang một trị số của đại lượng ấy, có tương quan (correlation) mật thiết với trị số thứ nhất (khi được đo). Lập tức ở đây không có nghĩa chúng “thông tin” rất nhanh được cho nhau, mà ở đây cách hiểu giản dị nhất là phải coi chúng như một thực thể duy nhất, tuy chúng vẫn ở hai vị trí khác nhau trong không gian. Hiện tượng này không những đã được kiểm chứng bằng thực nghiệm, mà người ta đã dùng nó trong một thủ thuật truyền tin để bảo đảm bí mật tuyệt đối.

Và hai là “chân không” theo thuyết lượng tử không phải “không có gì". Nó hàm chứa năng lượng, mật độ năng lượng của chân không đã được tính toán. Hiệu ứng Casimir là một tiên đoán về tác động có thực của năng lượng này trên vũ trụ đời thường, hiệu ứng này cũng đã được thực nghiệm chứng minh là có. Vậy “chân không” theo CHLT là gì? Xin trích dẫn nhà vật lý học Phạm Xuân Yếm: “Chân không lương tử được định nghĩa như trạng thái cơ bản tận cùng cua vạn vật, nó vô hướng, trung hòa, mang năng lượng cực tiểu trong đó vật chất tức là tất cả các trường lượng tử, bị loại bỏ hết”. Chỉ xin thêm là người ta đã đi đến khái niệm chân không lượng tử sau khi trải qua cả một thời kỳ xây dựng lý thuyết và thực nghiệm để kiểm chứng, nên chỉ có thể nắm bắt được khái niệm này trong toàn bộ khung cảnh của CHLT. Chằng hạn như việc chân không lượng tủ hàm chứa năng lượng chính là một hệ luận của nguyên lý bất định.

IV. Tạm kết

Tiền nhân nhiều khi có những trực giác kỳ diệu về thế giới và về nhận thúc của con người. Trong các triết gia Á Đông hay Tây phương đều có những người như thế. Tuy nhiên nếu nhìn khuynh hướng chung thì có thể nói nhị nguyên là đặc điểm của tư tưởng Tây phương, phân biệt rõ thế giới ý tưởng và hạ giới, từ đó có ảnh hưởng đến sự phát triển của toán học như là ngôn ngữ của tự nhiên. Mặt khác tinh thần khoa học thực nghiệm - đã trở thành một sở hữu tư tưởng của cả loài người từ thế kỷ thứ XVII - là sự kết hợp của tinh thần thực dụng (mà ở đâu cũng có ít hay nhiều trong đời sống thực tế) và tinh thần trọng lý thuyết, vì thực nghiệm là so đọ giữa lý thuyết với quan sát hay đo lường.

Do đó thiển nghĩ định lượng là một yếu tố nội tại của khoa học tự nhiên, kể cả về mặt lý thuyết. Một lý thuyết hay một quan niệm triết học về thực tại, nếu không có yếu tố định lượng thì chỉ có thể gọi là "tiền khoa học” mà thôi. Tiền khoa học ở đây có thể hiểu theo hai nghĩa: đó có thể là một tư tưởng của thời kỳ trước thời kỳ khoa học hiện đại, và đó cũng có thể là một tư tưởng manh nha gợi hứng cho một lý thuyết khoa học chưa hoàn chỉnh vì chưa được mô hình hóa thành ngôn ngữ toán học với các tham số định lượng. Hai nghĩa này không loại trừ nhau. Sự sáng tạo luôn luôn hiếm có và bí ẩn, để sáng tạo một lý thuyết khoa học thì cảm hứng có thể đến từ bất kỳ đâu, kể cả cảm năng thẩm mỹ. Tuy nhiên có lẽ những ý tưởng sáng tạo không đến từ hư vô, những tư tưởng kỳ vĩ và phong phú của các tiền nhân Á Đông cũng như Tây phương là một nguồn cảm hứng lớn cho phép chúng ta hy vọng. Nhưng rồi mọi sự vẫn phải trở thành một lý thuyết vật lý và với khoa học hiện đại thì lý thuyết đó, vì đã rời xa trực giác, chỉ có thể mang nặng tính hệ thống tiên đề - diễn dịch của luận lý học và toán học.

Lấy hai chữ không và chân không làm thí dụ, chúng ta đã thấy ý nghĩa của chúng, mặc dù thoát thai từ những trực giác đầu tiên của loài người, đã biến chuyển tùy theo thời đại. Sự biến chuyển đó có thể nói là do hai nguyên nhân chủ yếu: thứ nhất, học thuật và sáng tạo luôn luôn cần một môi trường tự do tư tưởng, tranh luận hòa bình, có như vậy mới giàu ý tưởng và mới có thể cọ sát những ý tưởng khác nhau rất cơ bản nảy sinh từ những niềm tin, những nền tảng văn hóa sâu thẳm, của những người thực sự bác học và yêu chân lý. Thứ hai, tư tưởng nào được chấp nhận hay không trong khoa học là tùy theo yêu cầu nội tại của khoa học trong từng thời kỳ. Để lấy một thí dụ của thời hiện đại, cuộc tranh luận không nhân nhượng suốt 30 năm về những bí ẩn của lượng tử giữa hai người khổng lồ đồng thời là hai người bạn như Einstein và Bohr là một tấm gương tuyệt vời về văn hóa khoa học.

Cuối cùng, khi một tư tưởng khoa học tương đồng với những tư tưởng cổ đại thì điều ấy có thể làm cho chúng ta sửng sốt và vui thú, tuy nhiên có lẽ không nên quên rằng những tư tưởng cổ đại đó là những tư tưởng tiền khoa học, mà sự phát triển thành một tư tưởng khoa học được đồng thuận rộng rãi là cả một quá trình gian khổ.

Chuyên gia CNTT Paris, Pháp - Hà Dương Tuấn
Cuốn GS. TS. Hoàng Tụy - Sĩ phu thời nay, NXB Tri thức

Người viết tiểu luận này xin cảm tạ các nhà khoa học Nguyễn Mai Ninh, Nguyễn Ngọc Giao, Hà Dương Tương, Nguyễn Xuân Xanh và Phạm Xuân Yếm, đã đọc trước bản thảo, khích lệ, và cho những góp ý quý giá. Mọi sai lầm và thiếu sót hoàn toàn thuộc trách nhiệm của tác giả.

Source: Không, hư vô, chân không, trong khoa h�c tự nhiên