Cơ học lượng tử
đưa nhân loại vào nền văn minh mới.
BS Nguyễn Đan Quế
Đại vũ trụ (thiên nhiên)
Đại
vũ trụ hình thành cách đây khoảng 14,7 tỉ năm từ vụ nổ Big Bang của
khối năng lượng cực lớn ‘ém’ chặt trong một điểm cực nhỏ. Vũ trụ còn
đang dãn nở, với hàng tỉ tỉ thiên hà giống như giải ngân hà của chúng
ta. Mỗi thiên hà lại có cả tỉ ngôi sao giống như mặt trời .
Mặt trời và các hành tinh có khoảng 4 tỉ năm nay.
Một
tỉ năm sau mới xuất hiện các vi sinh vật. Và sau đó rất lâu nữa mới
tiến hóa thành các động vật, trong đó có con người, nghĩa là con người
thông minh mới chỉ có khoảng hàng triệu năm nay thôi.
Xưa kia hiểu biết về đại vũ trụ (thiên nhiên) cũng như về tiểu vũ trụ (con người) rất hạn chế.
Chỉ
khi Thuyết Tương Đối của Einstein (1905 và 1916) và sau đó là nghành
vật lý mới Cơ Học Lượng Tử ra đời (1927), mới bắt đầu có những hiểu biết
hết sức cơ bản về đại vũ trụ và tiểu trụ, như:
- Toàn thể vũ trụ đều động, không có bất cứ gì tĩnh cả.
- Đại vũ trụ cũng như tiểu vũ trụ ở trong một thể thống nhất. Tiểu vũ trụ là một phần của toàn thể đại vũ trụ. Đại vũ trụ trực tiếp ảnh hưởng trên tiểu vũ trụ.
- Vật chất ở đâu làm không gian chỗ đó ‘lồi’ lên (hay ‘lõm’ xuống), nhiều ít tùy khối lượng lớn hay nhỏ.
- Thời gian ‘co’ lại hoặc ‘giãn’ ra tùy vận tốc chuyển động nhanh chậm của khối lượng vật chất đó. Để dễ hiểu ta lấy thí dụ:
Đầu sân cuối sân dài 15 m hay 1500cm.
Một bước chân tôi 20cm, đi mất 7,5 giây
20 cm x 7,5 giây = 1500 cm hay 15m
Một bước chân của anh dài những 30cm thì chỉ mất 5 giây
30 cm x 5 giây = 1500cm hay 15m
Vậy bước (không gian) dài ra thì số giây (thời gian) co lại.
Trước
Einstein các nhà khoa học đều nghĩ rằng không gian và thời gian riêng
biệt, hoàn toàn không có liên quan gì với nhau; nhưng đúng ra chúng chỉ
là hai mặt của cùng một thực tại mà thôi. Hay cũng có thể như nhiều
người thường nói: thời gian là chiều thứ tư của không gian (ba chiều kia
là: chiều dài, chiều rộng và chiều cao). Vì vậy Thuyết Tương Đối còn có
tên là liên không – thời.
Tiểu vũ trụ (con người)
Đời
sống con người có hai mặt: tinh thần và vật chất. Có 2 trường phái: (a)
duy tâm, cho rằng tinh thần ‘đẻ’ ra vật chất. (b) duy vật, nghĩ ngược
lại là vật chất ‘đẻ’ ra tinh thần.
Nhưng
thực ra, tinh thần và vật chất có cùng một lúc, tương quan với nhau, hỗ
tương tác động, và cái nọ có thể hoán chuyển qua cái kia qua sinh năng
(năng lượng của sự sống).Thực vậy:
Toàn
thể vũ trụ do vụ nổ Big Bang mà ra. Vũ trụ có hai đại lượng không gian
và thời gian. Vậy thời gian và không gian cũng đều có gốc gác từ vụ nổ
vũ trụ năng Big Bang.
Con người cũng có xuất phát điểm từ vũ trụ năng Big Bang.
Con người có hai mặt tinh thần và vật chất. Vật chất và tinh thần do sinh năng _một phần vô cùng nhỏ của vũ trụ năng_ mà ra.
Thực tế đời sống hàng ngày, chúng ta có thể cảm nhận được mối liên hệ khắng khít giữa tinh thần và thể xác, như:
Một
tử tội yếu không ngồi dậy nổi vì sắp bị mang ra bắn. Có lệnh tha, anh
ta có thể chạy ra cổng về nhà được. Tin vui là thuộc về tinh thần, qua
sinh năng, sang phía vật chất khiến cơ bắp anh ta đột nhiên có sức mạnh
ghê gớm.
Hay
ngược lại, sáng dậy đói, uể oải không nghĩ gì được. Ăn bát phở, tinh
thần sảng khoái, suy nghĩ gì cũng minh mẫn hơn, thậm chí còn có thể sáng
tác cả thơ nhạc.
Rõ ràng phở (vật chất) biến thành tinh thần qua sinh năng.
Cơ
học lượng tử sẽ giúp chúng ta ngày càng hiểu rõ hơn mối tương quan qua
lại này giữa tinh thần và cơ thể chúng ta một cách khoa học.
Tóm lại, vật chất và tinh thần có tương quan với nhau qua sinh năng, hay có thể gọi là liên tinh thần – vật chất, giống như liên không – thời trong đại vũ trụ.
Cơ
thể chúng ta hoạt động chủ yếu theo không gian (đi lại, ăn uống, làm
việc…). Còn tinh thần hoạt động theo thời gian (quá khứ, hiện tại, tương
lai…)
Duy
tâm hay duy vật không chính xác. Không phải tinh thần ‘đẻ’ ra vật chất
hay vật chất ‘đẻ’ ra tinh thần. Mà tinh thần và vật chất là ‘hai con
sinh đôi’ của sinh năng, hay nói một cách khác: tinh thần và vật chất là
hai mặt của sinh năng (giống như hai mặt của đồng tiền).
Cơ Học Lượng Tử
Xuống
dưới mức nguyên tử, vật chất không còn là ‘vật’ như chúng ta vẫn thường
nghĩ là phải chiếm một vị trí nhất định trong không gian. Không là
‘vật’, vậy là gì? Vấn đề thực sự là rất mới và rất khó, nhưng lại là cốt
tủy để trả lời câu hỏi: vật chất là gì?
Thí dụ bây giờ chúng ta muốn biết bản chất vật chất của hòn sỏi này là cái gì?
Đập nó ra.
Lấy hai mảnh đập vào nhau cho vỡ.
Lấy hai mảnh nhỏ xíu đập vào nhau nữa.
Cứ thế đập nữa, đập mãi, đập hoài, các nhà bác học nghiên cứu tìm hiểu.
Đến đầu thế kỷ XX, Einstein khám phá:
Xuống nhỏ đến mức nguyên tử thì cấu tạo vật chất gồm: giữa nhân điện tử
dương với những âm điện tử chạy quanh.
Phá
vỡ khối lượng nguyên tử (m) cho ra một năng lượng (E) rất lớn, theo
công thức được công nhận là nổi tiếng nhất trong khoa học cận đại: E =
mc2 (c là vận tốc ánh sáng). Xin lưu ý công thức có liên quan đến vận
tốc ánh sáng, mà ánh sáng là do nổ Big Bang mà có.
Hai quả bom nguyên tử nổ ở Hiroshima và Nagasaki năm 1945 chứng tỏ công thức này của Einstein đúng 100%.
Vì muốn đi đến cùng tuyệt của sự việc, xem bản chất cuối cùng của vật chất là cái gì nữa? Dưới nguyên tử là cái gì?
Các nhà bác học cho những nguyên tử chạy cực nhanh, đụng nhau, vỡ ra trong máy gia tốc, xem cuối cùng ra cái gì?
Max
Planck, Niels Borh, Schrodinger, Werner Heisenberg…thập niên 1920 làm
nhiều thí nghiệm, và sửng sốt ‘quan sát’ thấy một hiện tượng rất mới,
chưa từng có, vô cùng kỳ lạ, không sao giải thích được bằng vật lý cổ
điển.
Nguyên ủy trước đó, đầu thập kỷ 1950, phát hiện ra tính hai mặt của ánh sáng, lúc như một hạt (chiếm một điểm trong không gian), lúc lại như một sóng (lan truyền trong không gian),
giống như viên sỏi ném xuống mặt nước, tạo ra những vòng tròn gợn sóng.
Theo vật lý cổ điển không có gì vừa là hạt lại vừa là sóng được vì hạt
chiếm một vị trí nhất định trong không gian, trong khi sóng lan truyền
rộng trong không gian.
Có phần giống tính hai mặt của ánh sáng, các nhà bác học nhận thấy: xuống dưới nguyên tử, électron hay bất cứ hạt cơ bản nào khác của vật chất, cũng vừa là hạt lại vừa là sóng.
Thế là nghành vật lý mới chào đời: Cơ Học Lượng Tử.
Planck,
Bohr, Schrodinger, Heisenberg những người sáng lập ra cơ học lượng tử,
dĩ nhiên là phải có Einstein rồi, đã cảm nhận được một lối ra khả dĩ cho
phép giải thích nhiều nghịch lý của cơ học lượng tử. Đó là, Einstein đã
nghĩ ngay đến quan niệm ‘ không không sắc sắc ‘ của nhà Phật khi nhận
xét: “ Trong các tôn giáo, Phật giáo gần với khoa học nhất ” ; hoặc theo
Heisenberg “ đóng góp to lớn của Nhật Bản vào vật lý sau thế chiến thứ
II cho thấy có sự tương đồng nào đó giữa triết học Đông phương và triết
học của cơ học lượng tử ”. (Đến đây, xin nói thêm là tinh thần truyền
theo sóng. Văn minh Đông phương chủ về tinh thần nhìn vào bên trong con
người bằng trải nghiệm, trong khi văn minh phương Tây nhìn ra ngoài với
những thí nghệm khoa học).
Heisenberg chính là người đã thực hiện thí nghiệm đã phát biểu ” hai hình ảnh này (hạt và sóng) theo lẽ tự nhiên (cũ) là loại trừ lẫn nhau; nhưng nay không: cả hai lạibổ sung cho nhau“.
Theo cơ học lượng tử, nhỏ xuống dưới nguyên tử thì: vật chất không phải là ‘vật’nữa, mà là ‘hiện tượng quan sát được’.
Tóm lại, vật chất khi xuống mức dưới nguyên tử thì vật chất là một hiện tượng
không thực nữa, có thể xuất hiện khi là hạt, khi là sóng.
Để có một hình ảnh, xin đề nghị hãy tưởng tượng:
Tôi với anh, mỗi người cầm một đầu khúc vải dài căng thẳng ra
Lấy hai tay cầm vẫy lên vẫy xuống nhanh dần
Băng vải hiện ra lượn sóng, với những điểm nút (hạt).
Phương cách xuất hiện của vật chất là hạt hay là sóng:
. tuỳ thời điểm
. tuỳ chỗ nào trên khúc vải
. tuỳ máy móc tìm sóng hay tìm hạt
. tùy nhà bác học muốn quan sát gi ? Sóng hay hạt.
Tất cả các hiện tượng quan sát được không thể tách rời những điều kiện cũng như máy móc dùng xác định chúng, trong đó có cả ý thức của nhà bác học.
Nếu
một khi tính ‘thường hằng’ (bền vững) của vật chất không còn nữa, thì
rất nhiều khái niệm căn bản về vật chất phải thay đổi (và phải sụp đổ).
Do đó, cơ học lượng tử chấp nhận hoạt động trên nguyên lý bất định của vật chất.
Một
cách tổng quát, Thuyết Tương Đối và Cơ Học Lượng Tử cho phép chúng ta
giải thích thoả đáng nhiều hiện tượng của đại vũ trụ cũng như vật chất ở
dưới mức nguyên tử mà trước đó vật lý cổ điển không thể giải thích
được.
Đến
đây người ta tự hỏi thế thì tại sao thế giới vĩ mô xung quanh chúng ta
lại vận hành như chúng ta vẫn thường thấy, không tuân theo nguyên lý bất
định của Heisenberg sóng / hạt của dưới nguyên tử?
Tính có vẻ vững chãi của thế giới vĩ mô chỉ là ảo giác về thang không gian và thời gian. Một sự ổn định nhất thời.
Chính
hoạt động tinh thần của não bộ làm cho chúng ta cảm thấy thời gian
trôi, vận hành này chỉ kéo dài vài chục đến vài trăm phần tỉ giây, nên
chúng ta có cảm giác về ‘bây giờ’, về một hiện tại có một bề dầy nào đó.
Sự thật, tinh thần là một tiến trình liên tục, không gián đoạn, của
những đợt tư tưởng, hết đợt này đến đợt khác, rất nhanh chóng, đến nỗi
ta có cảm tưởng như là có một cái gì đơn thuần, nguyên vẹn, không biến
đổi gọi là tinh thần.
Nhân loại mới với nền văn minh mới
Cơ Học lượng Tử đưa đến hai đột phá ghê gớm trong bước tiến hóa của xã hội loài người:
. Về kỹ thuật: Với
hai số O và số 1, có thể chuyển cùng một lúc hình ảnh và âm thanh chia
nhỏ bằng sóng (thí dụ video) với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng. Cuộc
cách mạng Số đang diễn ra như vũ bão trên toàn cầu, nhất là những nước
tiên tiến nhất như Mỹ, Đức, Nhật, Nga, Trung…
. Triết lý mới về con người: Tinh
thần – vật chất là hai mặt của sinh năng. Sinh năng (con người) là một
phần của tổng thể vũ trụ năng. Vũ trụ năng có ảnh hưởng trực tiếp trên
mỗi con người. Do đó, mỗi con người chúng ta cùng xã hội loài người phải
sống thuận hòa với thiên nhiên mới hợp qui luật của vũ trụ, mới ‘thuận
buồm suôi gió’ và mới dễ mưu cầu hạnh phúc. Thay đổi cách nhìn nhận cùng
lối sống chính là chúng ta đang Nhân Bản Hóa xã hội loài người.
Nhân Bản Hóa và Cách mạng Số đang đưa đến một nhân loại mới với nền văn minh mới. Hiện mới là buổi bình minh ./.
