Trả lời ngắn gọn những câu hỏi lớn

 Nhiều người vẫn còn phần nào ủng hộ niềm tin này và thử ký kết hiệp ước với vận may. Họ sẵn lòng ứng xử đẹp hơn hay trở nên tốt bụng hơn chỉ nếu như họ có thể được xếp loại A cho môn học hoặc được đánh giá đạt yêu cầu trong bài kiểm tra lái xe của mình.

Tuy nhiên, dần dần, chắc hẳn con người đã nhận ra những biểu hiện đều đặn nhất định trong cách hành xử của tự nhiên. Sự đều đặn này được ghi nhận rõ nhất trong chuyển động của các thiên thể ngang qua bầu trời. Vì thế, môn khoa học được phát triển sớm nhất chính là thiên văn học.

Hơn 300 năm trước, Newton đã đặt nền móng toán học vững chắc cho khoa học này, và đến nay chúng ta vẫn dùng lý thuyết hấp dẫn của ông để dự đoán chuyển động của hầu hết các thiên thể.

Laplace thực ra muốn nói rằng nếu biết vị trí và tốc độ của mọi hạt trong vũ trụ tại một thời điểm, chúng ta có thể tính toán được trạng thái của chúng tại bất kỳ thời điểm nào trong quá khứ hoặc tương lai.

Người ta truyền lại một câu chuyện có vẻ như là bịa đặt, khi Laplace được Napoleon hỏi rằng Chúa Trời phù hợp thế nào trong hệ thống này, ông đã đáp lại: “Thưa ngài, tôi không cần đến giả thuyết đó'.

Tôi không nghĩ rằng Laplace đã phủ nhận sự tồn tại của Chúa Trời. Ông chỉ muốn nói rằng Chúa Trời không can thiệp vào các định luật khoa học. Đó cũng phải là quan điểm của mọi nhà khoa học. Một định luật khoa học sẽ không còn là định luật nữa nếu nó chỉ đúng khi một thế lực siêu nhiên quyết định không can thiệp vào.

Ý tưởng rằng trạng thái của vũ trụ tại một thời điểm quyết định trạng thái của nó ở mọi thời điểm khác luôn là nguyên lý trung tâm của khoa học từ thời Laplace. Nguyên lý này ngụ ý rằng, ít nhất về nguyên tắc, chúng ta có thể dự đoán tương lai.

Tuy nhiên, trong thực tế, khả năng dự đoán tương lai của chúng ta bị hạn chế nghiêm trọng bởi sự phức tạp của các phương trình và tính chất hỗn độn của chúng. Như ai đã xem phim Công viên kỷ Jura cũng thấy, một rối loạn nhỏ ở một nơi có thể gây ra thay đổi lớn ở nơi khác.

Một con bướm đập cánh nhẹ ở Australia có thể gây mưa tại Công viên Trung tâm ở New York. Vấn đề là điều này không lặp lại. Lần sau, khi con bướm đập cánh, vô số sự vật khác sẽ thay đổi và ảnh hưởng đến thời tiết. Chính yếu tố hỗn độn này là lý do các dự báo thời tiết có thể không chính xác.

Bất chấp những khó khăn thực tế này, quyết định luận khoa học vẫn là tín điều chính thống xuyên suốt thế kỷ 19. Tuy nhiên, sang thế kỷ 20, hai thành tựu khoa học đã chỉ ra rằng ảo mộng của Laplace về dự đoán tương lai hoàn toàn là không thể thực hiện được.

Thành tựu đầu tiên được gọi là cơ học lượng tử. Lĩnh vực này xuất hiện vào năm 1900 như một giả thuyết phi truyền thống của nhà vật lý Đức Max Planck để giải quyết một nghịch lý nổi tiếng. Theo ý tưởng cổ điển thế kỷ 19, từ thời Laplace, một vật nóng như mẩu kim loại đỏ rực sẽ phát ra bức xạ và mất năng lượng qua các sóng vô tuyến, hồng ngoại, ánh sáng khả kiến, ánh sáng cực tím, tia X và tia gamma, tất cả với cùng định mức.

Điều này có nghĩa là không chỉ tất cả chúng ta đều sẽ chết vì ung thư da, mà còn là mọi thứ trong vũ trụ đều ở cùng một nhiệt độ, một điều rõ ràng không thể xảy ra.

Planck đã chỉ ra rằng chúng ta có thể tránh được thảm họa này nếu từ bỏ ý tưởng rằng lượng bức xạ có thể nhận giá trị bất kỳ, thay vào đó giả định rằng bức xạ phát ra không liên tục mà chỉ trong các gói hay lượng tử với kích thước xác định. Điều này giống như việc bạn không thể mua đường rải rác trong siêu thị, mà cần được đóng gói từng kilogram.

Năng lượng chứa trong các gói hay lượng tử phụ thuộc vào bước sóng, với cực tím và tia X có năng lượng cao hơn so với hồng ngoại hay ánh sáng khả kiến. Điều này có nghĩa là trừ khi vật thể cực nóng, như Mặt Trời, nó sẽ không đủ năng lượng để phát ra thậm chí chỉ một lượng tử đơn lẻ của cực tím hay tia X. Đó là lý do vì sao chúng ta không bị cháy nắng bởi cốc cà phê.

Planck xem ý tưởng về lượng tử chỉ như một mẹo toán học và không có thực tế vật lý nào, dù nó có thể ngụ ý bất cứ điều gì. Tuy nhiên, các nhà vật lý bắt đầu tìm kiếm những hiện tượng khác mà chỉ có thể giải thích qua các đại lượng nhận các giá trị gián đoạn hoặc bị lượng tử hóa thay vì các đại lượng biến đổi liên tục.

Chẳng hạn, người ta nhận thấy các hạt cơ bản hành xử giống như con quay nhỏ, quay quanh một trục. Nhưng tổng lượng quay (spin) không thể có giá trị bất kỳ. Nó phải là bội của một đơn vị cơ bản. Bởi vì đơn vị này rất nhỏ, người ta không nhận ra rằng, một con quay bình thường thực ra quay chậm lại theo một chuỗi các bước gián đoạn nhỏ, hơn là một quá trình liên tục. Nhưng, với những con quay nhỏ như các nguyên tử, thì bản chất gián đoạn của spin là rất quan trọng.

Phải mất một thời gian dài để con người hiểu rõ hàm ý của hành xử lượng tử đối với quyết định luận. Mãi đến năm 1927, Werner Heisenberg, một nhà vật lý người Đức, mới chỉ ra rằng bạn không thể đo chính xác đồng thời cả vị trí lẫn tốc độ của một hạt. Để xác định vị trí của hạt, ta cần phải rọi ánh sáng vào nó.

Tuy nhiên, theo công trình của Planck, không thể dùng lượng ánh sáng nhỏ tùy ý. Ta phải dùng ít nhất một lượng tử. Việc này sẽ gây nhiễu loạn hạt và làm thay đổi tốc độ của nó một cách không thể dự đoán được. Để xác định vị trí của hạt chính xác hơn, bạn phải dùng ánh sáng bước sóng ngắn, như cực tím, tia X, hay tia gamma. Và một lần nữa, theo Planck, lượng tử của các dạng ánh sáng này có năng lượng cao hơn so với ánh sáng khả kiến, khiến tốc độ của hạt bị nhiễu động mạnh hơn.

Đây là tình thế không thể thắng: Cố gắng xác định vị trí của hạt càng chính xác, bạn sẽ chỉ biết được tốc độ của nó với độ chính xác càng thấp và ngược lại. Điều này được thể hiện trong Nguyên lý Bất định của Heisenberg: Tích của độ bất định về vị trí của một hạt với độ bất định về tốc độ của nó luôn lớn hơn một đại lượng gọi là hằng số Planck chia cho hai lần khối lượng của hạt.

Quan điểm của Laplace về quyết định luận khoa học bao hàm việc biết vị trí và tốc độ của các hạt trong vũ trụ tại một thời điểm. Với Nguyên lý Bất định của Heisenberg, quan điểm này đã bị xói mòn nghiêm trọng. Làm sao có thể dự đoán tương lai khi mà ta không thể xác định chính xác cả vị trí lẫn tốc độ của các hạt ở thời điểm hiện tại? Cho dù máy tính của bạn mạnh đến đâu, nếu đưa vào một dữ liệu tồi thì kết quả đầu ra cũng sẽ không tốt.

Theo Zing News