Nối tiếp chuỗi bài về Schild’s Ladder, lần này mình sẽ bàn đến một thứ thú vị khác mà nó đã gợi mình nhớ đến, ấy là mối liên hệ giữa quan sát và sự tồn tại của các sự vật hiện tượng trong vật lý.
Sự tồn tại là một vấn đề đã được tranh cãi từ tít tận thời cổ đại rồi, và tính đến nay đã nảy sinh ra hàng chục cái hệ tư tưởng triết học khác nhau nhằm định nghĩa xem một sự vật hiện tượng sẽ tồn tại khi nào. Một hệ tư tưởng lại có một cái lý riêng của nó, và anh em có thể tùy tâm chọn lấy một hệ bất kỳ để đặt niềm tin cá nhân của mình vào.
Tuy nhiên, trong khoa học, chẳng ai hơi đâu quan tâm đến việc mọi người tin vào cái gì. Thứ nó quan tâm đến là các dự đoán và quan sát, cũng như tương quan giữa chúng nó. Và trong phạm trù vật lý, môn khoa học tìm hiểu cơ cấu hoạt động của vũ trụ, các dự đoán sẽ được đưa ra dưới dạng toán học. Nếu anh em có thể tạo ra một khung toán học để khái quát hóa một khía cạnh bất kỳ nào đó của vũ trụ, sau đó các dữ liệu thu về (tức các quan sát thực tiễn) ăn khớp với những gì đã được mọi người diễn giải, thứ được mô tả thông qua cấu trúc toán học mọi người tạo dựng ra sẽ được coi là tồn tại. Để hiểu rõ hơn về vấn đề này, anh em có thể tham khảo thêm giải thích của nhà vật lý lý thuyết Sabine Hossenfelder trong clip bên dưới.
Vì trong khoa học, hay ít nhất là trong vật lý, ta có thể chứng minh sự tồn tại của một vật thông qua toán học và quan sát, thế nên để chứng minh sự phi tồn tại của thứ gì, ta cũng sẽ phải sử dụng đến toán học và quan sát nốt. Cụ thể hơn, ta hoặc sẽ phải chứng minh cái cấu trúc toán học quy định sự tồn tại của thực thể đang được nhắc đến là bất khả thi về mặt toán học (dựa trên hiểu biết hiện thời của ta về toán), hoặc phải trình ra những dữ liệu (tức các quan sát thực tiễn) mà cái cấu trúc toán học kia không dự đoán được chuẩn xác.
Nếu tồn tại một phương thức để chứng minh bằng toán hoặc có dữ liệu sai lệch thì đơn giản rồi, ta có thể thẳng tay gạch bỏ cấu trúc kia đi và tuyên bố nó không tồn tại. Nhưng nếu gặp trúng trường hợp cấu trúc toán học kia trên lý thuyết hoàn toàn không đi ngược lại với bất kỳ quy tắc toán học nào mà ta đã biết, song ta lại chẳng có bất kỳ một dữ liệu nào liên quan đến nó, bất kể khớp hay lệch ra sao, thì câu chuyện lại trở nên lằng nhằng hơn hẳn. Lúc này, ta phải đối mặt với một vấn đề gọi là Probatio Diabolica, tức “Devil’s Proof.”
Devil’s Proof là một vấn đề lôgic, với gốc gác xoay quanh sự khó nhằn của việc chứng minh ma quỷ không tồn tại. Nếu mọi người muốn chứng minh ma quỷ có tồn tại thì dễ lắm, chỉ cần đưa ra bằng chứng về sự tồn tại của nó là xong. Tuy nhiên, nếu muốn chứng minh ma quỷ không tồn tại, mọi người không thể nói là chẳng có bằng chứng nào cho thấy nó tồn tại hết để chối bỏ sự tồn tại của nó cả. Người ta hoàn toàn có thể bảo rằng chắc chắn có bằng chứng cho thấy ma quỷ tồn tại thật, chỉ có điều ta chưa tìm ra mà thôi. Và quả thực, ta sẽ không tài nào phủ nhận được việc mình chưa khám phá hết mọi khả năng tiềm tàng trên đời, và từ đấy không thể nào cãi được rằng bằng chứng về sự tồn tại của quỷ chắc chắn không tồn tại.
Nói cách khác, việc sự thiếu vắng bằng chứng về sự tồn tại của một sự vật hiện tương không thể tự thân trở thành bằng chứng cho sự bất tồn tại của nó.
Chính vì Devil’s Proof, ta mới có những thứ mang tính dở dở ương ương. Chúng nó trên lý thuyết là có tồn tại, bởi vì cấu trúc toán học quy định bọn nó nằm trong một khung toán học ngon lành, nhưng chưa ai từng thực hiện được bất kỳ quan sát nào (tức thu được bất kỳ dữ liệu nào) cho thấy nó có tồn tại thật cả. Ta không thể bác bỏ chúng nó, bởi vì luôn có người có thể bảo rằng việc ta chưa quan sát được chúng trong tự nhiên chỉ là minh chứng cho sự giới hạn trong khả năng quan sát của ta, chứ không phải minh chứng cho sự phi tồn tại của nó. Một trong những ví dụ điển hình nhất về cái này chính là các lỗ giun, hay còn gọi là Cây cầu Einstein–Rosen. Nó là một kết quả đặc biệt cho các phương trình trường của Einstein, về mặt toán học thì đẹp nuột nà luôn, nhưng chưa ai quan sát được bao giờ. Bản thân Hossenfelder cũng từng làm một clip chỉ trích cái sự “tồn tại” giấy của hiện tượng này, anh em có thể tham khảo ở đây:
Mấy thứ liên quan đến tồn tại này thực ra không được bàn luận trực tiếp trong Schild’s Ladder đâu. Tuy nhiên, nó cũng có một phần na ná thế, xoay quanh sự “hạ bệ” của một bộ định luật ban đầu nghe rất mượt, nhưng về sau hóa ra lại chỉ hợp lý vì khả năng quan sát của nhân loại hồi trước quá hạn hẹp.
Trong Schild’s Ladder, một nhà khoa học mang tên Sarumpaet đã phát triển được một bộ quy tắc mới, thống nhất được mọi lý thuyết vật lý trên đời. Các quy tắc của ông được gọi chung là bộ Định luật Sarumpaet, và tất cả mọi quan sát nhân loại thực hiện được suốt hai chục ngàn năm đều có vẻ tuân thủ những định luật ấy. Từ đó, Định luật Sarumpaet trở thành nền tảng mới cho vật lý.
Nhưng rồi một ngày nọ, một thí nghiệm diễn ra và hình thành một thứ mang tên novo-vacuum, xem chừng không hề tuân thủ một định luật vật lý đã biết nào hết, kể cả bộ Định luật Sarumpaet. Tất cả các nhà khoa học đều gắng sức tìm cách xây dựng những hệ thống mới bằng cách cơi nới và mở rộng dần bộ Định luật Sarumpaet, bởi vì chắc chắn một thứ đã đứng vững hàng chục thiên niên kỷ, bất chấp mọi nỗ lực nhằm “hạ bệ” nó của cộng đồng khoa học trong khắp vũ trụ, khó lòng có chuyện sai lệch hẳn 100% được.
Nhưng có một nhà khoa học lại nghĩ khác, và ông đã tổ chức một buổi họp mặt để trình bày ý tưởng của mình. Trong cái buổi họp này, ta đã có một đoạn phát biểu như sau:
“Thực sự thì các định luật Sarumpaet nói gì nào? Ta có thể trình bày chúng theo hàng đống cách, và tất cả đều sẽ thanh lịch và mang tính thuyết phục ngang nhau. Một công thức tổ hợp cho các biên độ chuyển đổi giữa những đồ thị lượng tử. Một toán tử Hamilton được ta lũy thừa lên nhằm tính toán sự phát triển theo thời gian của một vectơ trạng thái. Ta có kiểu lập công thức theo Lagrange, kiểu lập công thức theo lý thuyết phạm trù, kiểu lập công thức theo xử lý qubit, và có lẽ còn hàng trăm phiên bản khác nữa được đủ kiểu người đam mê khác nhau tôn thờ, và họ sẽ chẳng bao giờ tha thứ cho tôi vì đã bỏ qua phiên bản yêu thích của mình.
Nhưng rốt cuộc, tất cả bọn chúng đều nói gì nào? Chúng nói rằng chân không của chúng ta ổn định. Và tại sao chúng lại nói như vậy? Bởi vì Sarumpaet bắt chúng phải làm như vậy! Nếu chúng ám chỉ bất cứ điều gì khác, ông ta hẳn đã coi chúng là một thất bại. Sự ổn định của chân không không phải là một dự đoán xuất phát từ một nguyên tắc sâu xa nào đó, cần phải được thỏa mãn trong mọi trường hợp; nó là tiêu chuẩn thiết kế hàng đầu đối với toàn bộ giả thuyết. Sarumpaet quả thực đã tìm ra một số tiên đề đơn giản và đẹp đẽ phù hợp với mục tiêu của mình, nhưng toán học chứa đầy những tiên đề cũng đẹp chẳng kém cạnh gì, song lại không thể cai quản mọi thứ xảy ra trong vũ trụ.”
Chính từ tiền đề này, nhà khoa học kia đã đưa ra một khẳng định đầy chấn động: Định luật Sarumpaet không hề tồn tại, cả dưới dạng phiên bản gốc lẫn bất kỳ một phiên bản phái sinh nào đã hoặc đang được phát triển thêm lên từ đó.
Lý do bộ Định luật Sarumpaet tính tới nay vẫn đúng cũng tương tự lý do vũ trụ trông có vẻ tuân thủ các định luật vật lý cổ điển, nhưng kỳ thực lại tuân thủ các định luật vật lý lượng tử: sự hạn chế trong khả năng quan sát của ta. Nhân loại không tài nào quan sát được những gì xảy ra trong môi trường ở cấp độ lượng tử, mà chỉ có thể quan sát được một kết quả cổ điển duy nhất, ấy là khi vùng chân không đã mất gắn kết lượng tử, và trở thành một phiên bản ổn định. Vùng chân không mới mang tên novo-vacuum được tạo ra trong thí nghiệm là một phiên bản lượng tử khác của chân không, chứng minh rất rõ rằng ngay cả chân không cũng mang tính chồng chập lượng tử.
Và thế là từ một lý thuyết chung nhất cho cả vũ trụ, Định luật Sarumpaet giờ đây bị đá xuống hàng vật lý cổ điển, tức chỉ đúng trong một số trường hợp nhất định. Hoặc ta có thể so nó với các lỗ giun: trông phương trình thì đẹp đấy, nhưng quan sát không hỗ trợ rồi bạn ơi.
Mặc dù xét ra thì có khi nó vẫn đỡ hơn lỗ giun tí. Dù bị novo-vacuum cho ăn ấy, Định luật Sarumpaet cũng có bằng chứng quan sát thật, còn lỗ giun hiện chỉ đang tồn tại thuần túy nhờ có đại ca Devil’s Proof bảo kê. Nếu tự nhiên tòi ra một phiên bản novo-vacuum dành cho lỗ giun thì thằng này cạp đất ăn vã ngay 🐧.
***
Bài gốc được đăng trong group Hội thích truyện Sci Fi trên Facebook. Cùng ghé chơi group để thảo luận về bài viết hoặc đọc thêm các bài tương tự, bạn nhé.
↓