[Sunnata]

[3] – TƯ TƯỞNG KHÁC LẠ CỦA BOHR VỀ THẾ GIỚI LƯỢNG TỬ

Tại sao Cơ học Lượng tử trở thành khó hiểu và bất định? Ấy là vì “chúng ta bị treo lơ lửng trong ngôn ngữ”, Bohr nói. Ý ông nói rằng ngôn ngữ chúng ta dùng để phản ánh thế giới lượng tử là ngôn ngữ nẩy sinh từ thế giới thông thường. Nhưng thế giới lượng tử về bản chất khác hẳn thế giới thông thường, vì thế ngôn ngữ thông thường không thể diễn tả thế giới lượng tử một cách chính xác và đầy đủ được. Chúng ta bị treo lơ lửng trong một tình thế lưỡng nan, một mặt chúng ta biết rằng ngôn ngữ chúng ta dùng không đạt được hiệu quả mong muốn, nhưng mặt khác chúng ta lại buộc phải sử dụng ngôn ngữ ấy, bởi chúng ta không có một ngôn ngữ nào khác.

Hoàn toàn độc lập với Bohr, nhà triết học toán học và triết học ngôn ngữ nổi tiếng người Áo Ludwig Wittgenstein cũng dành cả cuộc đời để nghiên cứu bản chất của ngôn ngữ để đi tới kết luận rằng: “… tính xác định của ngôn ngữ học là một trong số những ảo tưởng của con người đầu thế kỷ 20… Chúng ta không bao giờ có thể hoàn toàn tránh khỏi tính mơ hồ nhập nhằng trong khi nói. Chúng ta không thể trói buộc thế giới vào từ ngữ. Nhưng rồi từ ngữ lại có rất nhiều thứ để cung cấp cho chúng ta, và cuộc sống của chúng ta sẽ phong phú hơn rất nhiều khi ngôn ngữ không bị bó vào trong một cái áo dành cho người điên” [áo có hai ống tay đủ dài để có thể trói buộc hai tay lại, PVHg chú thích].

Trong một trường hợp khác, Wittgenstein nói rõ hơn: “The limits of my language mean the the limits of my world” (Những hạn chế về ngôn ngữ của tôi phản ánh những hạn chế về thế giới của tôi). Điều này đúng với mọi thứ ngôn ngữ, từ ngôn ngữ thông thường cho tới ngôn ngữ ký hiệu hình thức của Toán học, hoặc ngôn ngữ hội họa, ngôn ngữ âm nhạc, ngôn ngữ tượng hình, ngôn ngữ biểu tượng,… Bất kể ngôn ngữ nào cũng có giới hạn, và do đó bức tranh hiện thực do con người mô tả sẽ không bao giờ đạt được sự hoàn hảo. Nhưng con người thường rơi vào ảo tưởng hão huyền cho rằng một ngày nào đó mình có thể vẽ ra được bức tranh hoàn hảo đó. Theo Wittgenstein, chỉ có triết học mới có khả năng kéo con người ra khỏi những ảo tưởng như vậy. Ông nói: “Philosophy is a battle against the bewitchment of our intelligence by means of language” (Triết học là một trận đấu sử dụng phương tiện ngôn ngữ để chống lại cơn mê mẩn của trí tuệ của chúng ta).

Nếu biết Wittgenstein là một nhà triết học toán học trong nửa đầu thế kỷ 20, chúng ta có thể suy đoán ra rằng những lời ông nói có nhiều ám chỉ dành cho các nhà toán học trong giai đoạn này – những người đang say mê theo đuổi chương trình Siêu Toán học, những người chủ trương sử dụng một thứ ngôn ngữ hình thức tuyệt đối chính xác để tiến tới xây dựng một hệ thống toán học tuyệt đối hoàn hảo, đầy đủ, phi mâu thuẫn. Đối với Wittgenstein, họ đang trong cơn mê mẩn của trí tuệ. Đó là lý do để ông quyết liệt phê phán chủ nghĩa logic tập hợp. Ông cảnh báo toán học đã bị đè nặng bởi những cách diễn đạt độc hại (pernicious idioms) của lý thuyết tập hợp, một lý thuyết “hoàn toàn vô nghĩa” (utter nonsense), “nực cười” (laughable) và “sai lầm” (wrong)! Vậy là Wittgenstein, bằng con đường ngôn ngữ thuần túy, cũng đi tới những kết luận tương tự như Henri Poincaré hay Kurt Godel trong toán học, và tương tự như Niels Bohr trong vật lý lượng tử.

Trở lại với Bohr, ta thấy, với những tư duy sâu sắc của ông về vai trò của ngôn ngữ, sẽ không có gì để ngạc nhiên (mặc dù rất đáng ngạc nhiên) khi thấy Bohr không những chống Einstein, mà còn phản đối ngay cả Heisenberg, tác giả của Nguyên lý Bất định, khi Heisenberg cố gắng giải thích nguyên lý của mình bằng cách chỉ ra rằng những phép đo đã tác động đến thế giới lượng tử, và do đó làm sai lệch kết quả, và đó là nguyên nhân của tính bất định.

Theo Bohr, cách giải thích ấy không ổn, vì đã vô tình thừa nhận hạt lượng tử có những đặc trưng vật lý thông thường giống như các vật thể trong thế giới vĩ mô, chẳng hạn như tốc độ, vị trí,.. Nói cách khác, Heisenberg đã phạm sai lầm khi sử dụng ngôn ngữ thông thường để giải thích một thế giới chưa từng biết. Sự phê phán của Bohr làm cho Heisenberg cũng phải khó chịu chứ đừng nói đến Einstein.

Đọc ý kiến của Bohr, tôi liên hệ tới chuyện người đời thường dùng những hình ảnh họ trông thấy trong thế giới thông thường để mô tả thế giới tâm linh. Cuốn phim “Ghost” là một thí dụ tiêu biểu. Anh chàng “ghost” trong phim sau khi bị giết đã tìm cách trả thù được kẻ đã giết anh ta. Truyện phim rất hay, xen lẫn thế giới thật với thế giới “ảo”. Nhưng đó là phim. Thực tế không ai có thể khẳng định những gì mô tả trong phim là sự thật trong thế giới tâm linh. Đó là điều vượt ra ngoài tầm nhận thức của con người!

Theo tôi, chúng ta chỉ có thể tiếp cận tới những thế giới khác bằng trực giác. Trực giác của mỗi người rất khác nhau, vì thế sẽ là vô ích khi tranh luận về sự tồn tại của một thế giới khác, một tầng hiện thực khác mà chúng ta không thể tiếp cận trực tiếp. Có thể Bohr có những trực giác về thế giới lượng tử hơn hẳn những người bình thường như chúng ta chăng? Tôi không dám có một câu trả lời nào đối với câu hỏi này.

Nhưng tôi được biết Bohr đi xa tới mức đặt dấu hỏi liệu hiện thực lượng tử có tồn tại hay không? Tư tưởng này rất gần với tư tưởng sắc sắc không không của Nhà Phật, có mà không có, không có mà có, và điều đó làm cho Einstein chán nản đến nỗi phải thốt lên rằng “nếu mặt trăng không tồn tại thì tôi sẽ ngừng nghiên cứu vật lý”. Có nghĩa là theo Einstein, vật lý chỉ có thể nghiên cứu cái gì có thật, tồn tại thật, vật lý không thể nghiên cứu cái hư vô không tiếp cận được. Tới đây, sự đụng độ của các bộ óc lớn đã vượt quá phạm vi vật lý. Những người không có tư duy triết học sẽ không bao giờ hiểu được điều này.

Nhân đây xin bàn rộng hơn một chút. Có quan điểm cho rằng có nhiều tầng thế giới, các tầng tuy có những đặc trưng rất khác nhau về mức độ tinh tế của thành phần nhỏ nhất cấu tạo nên chúng, nhưng tất cả đều là vật chất, và do đó đều có thể tiếp cận được bằng con đường vật lý, vấn đề chỉ là thời gian. Nói cách khác, bằng phương tiện vật lý, con người có thể tiếp cận được với các tầng thế giới cao hơn hoặc thấp hơn thế giới của chúng ta. Tôi cho rằng đó là một ảo tưởng. Có hai lý do: một, theo Định lý Bất toàn của Godel, mọi phương tiện nhận thức của con người đều có giới hạn – tồn tại những giới hạn mà con người không thể vượt qua (rất khó xác định được đâu là giới hạn, nhưng giới hạn đó tồn tại); hai, vật chất là gì, chúng ta không có một định nghĩa nào là đầy đủ, cái gọi là vật chất mà chúng ta định nghĩa chỉ có thể đúng trong thế giới thông thường, không có gì để bảo đảm nó sẽ đúng trong các thế giới khác, đó chính là tư tưởng của Bohr! Theo tôi, vật lý chỉ có hiệu quả trong thế giới vật chất thông thường, bao gồm vật chất có khối lượng hoặc năng lượng mà công thức vĩ đại E = mc2 đã mô tả. Đó chính là giới hạn của vật lý.

Tất cả những điều nói trên tưởng đã quá đủ để nói lên chiều sâu tư tưởng của Bohr. Nhưng chưa đủ. Nếu không nói đến Nguyên lý Bổ sung của Bohr thì coi như chưa biết gì về Bohr.

[4] – TỪ NGUYÊN LÝ BỔ SUNG ĐẾN THÁI CỰC ĐỒ

Gần như đồng thời với thời điểm Heisenberg nêu lên Nguyên lý Bất định (1927), Bohr nêu lên một nguyên lý phổ quát chi phối các hạt lượng tử, đó là Nguyên lý Bổ sung (Complementarity Principle), với nội cung cơ bản viết bằng tiếng La-tinh:  “Contraria non contradictoria sed complementa sunt” (Trái ngược không phải là mâu thuẫn mà bổ sung cho nhau).

Trước hết hãy áp dụng nó trong phạm vi lượng tử: một hạt lượng tử có thể có nhiều đặc trưng khác nhau, trái ngược nhau, nhưng những đặc trưng đó không mâu thuẫn với nhau, mà bổ sung cho nhau. Chẳng hạn ánh sáng, trong thế kỷ 19 chỉ để lộ ra cho các nhà khoa học thấy nó là một dạng sóng điện từ, vì thế đã được James Clerk Maxwell hợp nhất trong lý thuyết trường điện từ. Nhưng tới 1905, Albert Einstein với Thuyết Lượng tử ánh sáng đã chỉ ra rằng nó cũng có đặc trưng hạt (lượng tử). Câu hỏi hóc búa đặt ra: Vậy ánh sáng là sóng hay hạt? Câu hỏi ấy có thể mở rộng cho tất cả các hạt lượng tử khác.

Nhu cầu trả lời dứt khoát câu hỏi nói trên đã dẫn tới vô số thí nghiệm. Người ta muốn chứng minh ánh sáng vừa là sóng, vừa là hạt, và hai đặc trưng đó phải đồng thời biểu lộ. Nhưng thất bại. Đó chính là lý do dẫn tới Nguyên lý Bất định và Nguyên lý Bổ sung.

Nếu Nguyên lý Bất định nhấn mạnh ý cho rằng các đặc trưng của hạt lượng tử không thể xuất hiện đồng thời, tương tự như hai mặt của một đồng xu, thì Nguyên lý Bổ sung nhấn mạnh rằng tuy đó là hai mặt không xuất hiện đồng thời, nhưng đó là hai mặt của cùng một đồng xu, hai mặt đó bổ sung cho nhau để cung cấp cho chúng ta một khái niềm đầy đủ hơn về đồng xu. Đồng xu không phải là mặt sấp, cũng không phải là mặt ngửa, mà là một cái gì đó có cả hai mặt.

Thật vậy, theo Nguyên lý Bổ sung, đặc trưng sóng và hạt của ánh sáng không mâu thuẫn với nhau, mà bổ sung cho nhau để nói cho chúng ta biết về một loại hạt được gọi là photon (tất nhiên photon còn có những đặc trưng khác). Điều thú vị và “ỡm ờ” của các hạt lượng tử là ở chỗ nó không khoe tất cả các đặc trưng ra cùng một lúc, mà thích khoe một đặc trưng này thì che giấu đặc trưng kia. Thay vì đặt câu hỏi tại sao nó lại “ỡm ờ” như thế, các nhà khoa học đi tới chỗ khám phá ra rằng “thói ỡm ờ lượng tử” là một đặc trưng của thế giới lượng tử, một đặc trưng vốn dĩ của tự nhiên, tự nhiên bày đặt ra như thế. Xem ra hạt lượng tử có vẻ giống như một cô gái ỡm ờ, thích khoe nhan sắc nhưng lại che giấu tính nết, hoặc khoe tính nết nhưng lại chùm khăn che kín măt. Gặp cô gái ấy, một chàng trai khó tính muốn chọn vợ vừa đẹp vừa ngoan ắt sẽ phải băn khoăn vắt tay lên trán để suy nghĩ. Đó chính là cái khó chịu mà Nguyên lý Bất định đã làm cho chàng trai Einstein không thể chấp nhận. Nhưng Bohr chấp nhận, và còn hơn thế nữa, ông tổng quát hóa, khái quát hóa Nguyên lý Bất định thành Nguyên lý Bổ sung.

Điều gì gợi ý Bohr đi tới Nguyên lý Bổ sung? Nguồn gợi ý thứ nhất ắt phải là Cơ học Lượng tử. Nguồn thứ hai, thật bất ngờ, đó là Đạo học Đông phương cổ đại.

Những ai hiểu rõ Nguyên lý Bổ sung và Đạo học Đông phương đều sẽ lấy làm ngạc nhiên thú vị khi thấy Nguyên lý Bổ Sung hoàn toàn đồng điệu với Taijitu (太極圖) – Thái Cực Đồ: “Âm Dương là hai cực trái ngược nhưng không mâu thuẫn, mà bổ sung cho nhau”.

Câu hỏi đặt ra: Sự đồng điệu ấy là ngẫu nhiên hay chủ ý của Bohr? Câu chuyện sau đây là câu trả lời:

Sau khi Thế Chiến II chấm dứt, ngày 25/08/1945, Bohr trở lại Copenhagen. Ngày 21/09 ông được bầu lại làm Chủ tịch Hội Hoàng gia Đan Mạch về Nghệ thuật và Khoa học. Ngày 17/10/1947, trong lễ tưởng niệm vua Christian X (mất hồi Tháng tư năm đó), nhà vua mới là Frederick IX thông báo trao tặng Niels Bohr huân chương cao quý nhất của Đan Mạch, mang tên Order of the Elephant. Phần thưởng này xưa nay thường được trao tặng cho hoàng tộc hoặc các vị lãnh đạo nhà nước, nhưng vua Frederick nói rằng huân chương này không chỉ để vinh danh cá nhân Bohr, mà còn để vinh danh nền khoa học Đan Mạch. Bohr đã tự thiết kế cho mình một huy hiệu để đeo chiếc huân chương vinh quang đó, với hình ảnh của một Thái Cực Đồ, cùng với tuyên ngôn bất hủ của ông: “Contraria sunt complementa” (những điều trái ngược bổ sung cho nhau). Điều đó có nghĩa là ông chủ ý tuyên bố vũ trụ quan của ông chính là vũ trụ quan của Thái Cực Đồ.

[5] – THAY LỜI KẾT: Từ Bất toàn tới Bố sung.

Sẽ có thêm một điều ngạc nhiên thú vị nữa nếu ta nhận thấy tư tưởng của Nguyên lý Bổ sung cũng rất phù hợp với một hệ quả triết học của Định lý Bất toàn của Godel. Thật vậy, theo Định lý Godel, toán học là bất toàn. Mở rộng ra, không có một hệ thống lý thuyết nào là đầy đủ; Mọi lý thuyết đều bất toàn. Để có một lý thuyết hoàn hảo hơn, ta phải bổ sung cho lý thuyết đó những cách tiếp cận khác nhau. Nhưng cách tiếp cận này thậm chí có thể trái ngược nhau, nhưng không mâu thuẫn với nhau, mà bổ sung cho nhau, làm phong phú cho nhận thức nói chung.

Chẳng hạn trong khoa học computer, không có một chương trình computer nào là đầy đủ. Mọi chương trình đều bất toàn! Phải có nhiều chương trình bổ sung cho nhau. Không có một chương trình nào là tối ưu, chỉ có những chương trình mới, những version mới tốt hơn.

Khi bàn về TOE, Lý thuyết về Mọi thứ của vật lý, Stephen Hawking nói rằng các lý thuyết vật lý hiện có vừa không đầy đủ, vừa không nhất quán. Ông không tin sẽ có một TOE. Ông cho rằng để mô tả vũ trụ, cần có nhiều lý thuyết khác nhau chồng chất lên nhau, bổ sung cho nhau để mô tả thế giới, giống như muốn mô tả trái đất, cần có nhiều bản đồ khác nhau, chồng chất lên nhau, bổ sung cho nhau.

Cứ theo cách đó mà xét thì thấy Nguyên lý Bổ sung của Bohr hóa ra không chỉ là sự tổng quát hóa Nguyên lý Bất định, mà còn có vóc dáng của một nguyên lý bao trùm vũ trụ, tương tự như Thái Cực Đồ vậy. Nếu thế thì việc coi Bohr sâu sắc hơn Einstein là có lý!

PVHg, Sydney 23/05/2015
truesciencesite.wordpress.com