Hôm sau khi review cái series Bobiverse, mình có định bàn đến một cái định lý rất thú vị mà nó có điểm qua, ấy là No-Cloning Theorem. Nhưng hôm đấy tình cờ lại thấy cái clip phân tích kinh tế Cyberpunk 2077 hay quá, và sau đó thì còn được gợi đến cả cái chủ nghĩa Transhumanism luôn nên chưa có dịp bàn về cái thanh niên này. Hôm nay xin được cho nó lên sóng.
Đầu tiên, để đảm bảo chúng ta không lệch sóng với nhau, mình sẽ điểm lại cái khía cạnh của Bobiverse đã khơi ra chủ đề này.
Như anh em đã biết, thanh niên Bob trong truyện từng là người sống, nhưng sau khi chết thì đã bị copy dữ liệu não và biến thành một con AI điều khiển tàu thăm dò vũ trụ. Khi lái tàu đến một hệ thống sao mới, Bob sẽ khai thác quặng trong hệ thống để chế tạo thêm tàu, và sau đó tự copy ma trận não của bản thân vào đấy để tạo ra các Bob mới, từ đó có thêm nhân sự để đi khám phá thêm nhiều hệ thống khác. Vì cấu tạo tàu được thiết kế y hệt nhau, và ma trận não cũng không thay đổi tí gì cả, trên lý thuyết thì mọi Bob “hậu duệ” sẽ đều phải có tính cách và tư tưởng giống y xì đúc Bob gốc.
Nhưng sự tình lại không phải thế.
Ngay từ “mẻ” Bob đầu tiên, cả thằng Bob gốc lẫn mấy thằng Bob đệ đều không khỏi ngẩn ngơ trước việc bọn nó lại có thể khác nhau đến vậy. Bọn nó vẫn giữ nguyên ký ức của Bob gốc, và về cơ bản có chung khá nhiều điểm với nhau, nhưng mỗi thằng lại có một cá tính. Thằng thì nghiêm túc, thằng thì cợt nhả, thằng thì vô trách nhiệm, thằng thì hơi tự kỷ, thằng thì chỉ thích làm nghiên cứu… Các lứa Bob sau này cũng thế, chẳng thằng nào giống thằng nào hết, bất kể là do Bob gốc hay Bob mới nhân bản ra.
Bản thân đám Bob cũng đã tò mò bàn tán với nhau xem nguyên nhân nằm ở đâu, nhưng rốt cuộc chẳng thằng nào đưa ra được câu trả lời thỏa đáng. Giả thuyết được chúng nó chấp nhận nhiều nhất là việc nhân bản không thể chép lại chuẩn xác hoàn toàn mọi đặc tính lượng tử của Bob gốc, dẫn đến việc sai lệch xảy ra. Nhưng vì Bob là lập trình viên chứ không phải nhà vật lý học (dù hồi đại học có theo chuyên ngành phụ là vật lý lý thuyết, và từng cân nhắc theo đuổi cái nghiệp này), thế nên giả thuyết ấy cũng không được đào sâu vào bàn tán lắm. Thậm chí trong một lần bàn bạc về đề tài này, có một thằng Bob đã thẳng thừng bảo với thằng Bob khác là không biết thì nói tuột ra đi, chứ cứ quẳng chữ “lượng tử” ra lung tung nghe ngứa thịt vl (nó lôi hẳn từ “handwave” ra dùng các cậu ạ 🐧 ).
Nhưng chẳng rõ có phải tình cờ không hay tác giả chỉ đơn thuần không/chưa muốn đi sâu vào đề tài này, cái giả thuyết nghe như một cái cớ chém bừa đoán ấy thực chất lại rất khớp với một định lý trong vật lý lượng tử, đó là No-Cloning Theorem, tức Định lý Không Nhân bản. Nó khẳng định rằng chúng ta sẽ không bao giờ tạo ra nổi một bản sao hoàn hảo độc lập của bất cứ vật thể nào trên đời hết.
Nói cách khác, trong vật lý lượng tử, nhân bản là bất khả thi.
Để hiểu được tại sao điều này lại vậy, anh em cần hiểu nhân bản theo nghĩa lượng tử nó rất khác với nhân bản theo nghĩa tự nhiên hay vật lý cổ điển.
Trong tự nhiên, ta có rất nhiều loài động vật có thể tự nhân bản chính mình để duy trì nòi giống (tức sinh sản vô tính), với đứa con sẽ có một bộ gen gần như y xì đúc người mẹ. Ngay cả với công nghệ hiện hành của mình, chúng ta về cơ bản cũng có thể làm được điều tương tự với đồ đạc hoặc thậm chí cả sinh vật, tạo ra những bản copy về bản chất không khác tí gì bản gốc. Và với bước tiến của khoa học công nghệ, rất có thể về sau, có khi ta sẽ còn đo đếm và xác định được vị trí cũng như cách liên kết của từng phân tử cấu thành nên một vật nào đó, và sắp xếp một loạt các phân tử khác theo một cách y chang như vậy để tạo ra một bản sao còn hoàn hảo hơn.
Nhưng trong vật lý lượng tử thì mọi chuyện lại khác. Trong mảng này, vật chất sẽ tồn tại theo một nguyên lý gọi là quantum superposition, tức “chồng chập lượng tử.” Giải thích ra thì hơi lằng nhằng, nhưng may mắn thay, nhà vật lý học Erwin Schrödinger từng đưa ra một ví dụ hết sức kinh điển để minh họa cho cái bản chất quantum superposition của sự vật trong vật lý lượng tử, ấy là Con mèo của Schrödinger.
Trong thí nghiệm tư tưởng này, Schrödinger bảo hãy bắt lấy một con mèo bỏ vào một cái hộp kín bưng, sao cho đứng từ bên ngoài sẽ không thể biết được tình trạng con mèo đang ra sao. Bên trong hộp sẽ gắn một máy đo phóng xạ, một cái búa máy, một bình axít độc niêm kín, và một lượng chất phóng xạ cực nhỏ. Vì có khối lượng quá nhỏ, chỗ chất phóng xạ có thể sẽ không phân rã trong vòng 1 tiếng đồng hồ, hoặc cũng có thể sẽ phân rã trong khoảng thời gian ấy. Nếu nó không phân rã thì sẽ chẳng có gì xảy ra cả, và con mèo sẽ còn sống nguyên. Nhưng nếu chất phóng xạ phân rã, nó sẽ kích hoạt máy đo, và máy đo sẽ thúc cho búa đập nát bình axít, khiến con mèo bị giết chết.
Nếu chúng ta bắt con mèo bỏ hộp đúng như thế, sau đó mặc kệ nó đấy trong vòng 1 tiếng rồi mới quay lại, thì bây giờ ta sẽ phải đối mặt với hai trường hợp: 1) con mèo đã chết rồi, và 2) con mèo còn sống nhăn. Chừng nào ta chưa mở hộp ra kiểm tra, chừng đấy ta không thể khẳng định được con mèo thuộc trường hợp 1 hay 2, hoặc bác bỏ bất kỳ trường hợp nào hết. Nói cách khác, tại thời điểm này, con mèo có thể đồng thời là cả 2: vừa đang sống, vừa đã chết.
Cái sự nghịch lý ấy chính là superposition trong lượng tử. Nói cụ thể hơn, đối với vật lý lượng tử, vật chất có thể tồn tại đồng thời ở nhiều trạng thái khác nhau chừng nào nó chưa bị quan sát. Ví dụ như nếu con mèo của Schrödinger có thể vừa sống hoặc vừa chết, thế thì quantum superposition của nó sẽ là sống + chết. Tương tự, nếu một người có thể đang ở bất kỳ hướng nào trong số 4 hướng Đông, Tây, Nam, Bắc, quantum superposition của người ấy sẽ là Đông + Tây + Nam + Bắc. Bất kể có ngược đời đến đâu, quantum superposition của một phân tử sẽ luôn là số tổng tất cả những trạng thái nó có thể có tại một thời điểm nhất định.
Ít nhất là theo cách hiểu của một thằng suýt đúp vì vật lý thì là thế 🐧.
Đối với các vật thể phức tạp, cấu thành từ nhiều phân tử lượng tử khác nhau, nó sẽ được gọi là composite system. Để tính quantum superposition của composite system, ta sẽ tính tổng quantum superposition của các phân tử cấu thành, sau đó đem mấy cái tổng đó nhân hết vào với nhau.
Nói thế nghe hơi ong đầu, để quay về với ví dụ con mèo và người tứ phương kia nhé. Nếu cho anh người Đông Tây Nam Bắc ôm con mèo của Schrödinger, ta sẽ có mấy trường hợp như thế này:
- Anh người ôm con mèo chết, đứng ở hướng Đông
- Anh người ôm con mèo chết, đứng ở hướng Tây
- Anh người ôm con mèo chết, đứng ở hướng Nam
- Anh người ôm con mèo chết, đứng ở hướng Bắc
- Anh người ôm con mèo sống, đứng ở hướng Đông
- Anh người ôm con mèo sống, đứng ở hướng Tây
- Anh người ôm con mèo sống, đứng ở hướng Nam
- Anh người ôm con mèo sống, đứng ở hướng Bắc
Hay nếu diễn giải dưới dạng phương trình, ta sẽ có:
Quantum Superposition = (mèo sống + mèo chết) x (Đông + Tây + Nam + Bắc). Phá ngoặc ra, ta sẽ được 8 cái trường hợp như trên.
Theo cách hiểu của một thằng suýt đúp vì vật lý thì là thế 🐧.
Thêm một điều nữa cần phải để tâm đến là nếu ta thay đổi bất kỳ thứ gì của một composite system trong vật lý lượng tử, mọi quantum superposition cấu thành nó cũng sẽ đều phải thay đổi tương ứng. Vẫn tiếp tục với ví dụ người ôm mèo, nếu giả sử ta muốn dịch cái người ấy sang trái 1 mét, thế thì mọi vị trí tiềm tàng của người ấy cũng đều phải dịch về bên trái 1 mét. Và vì người ấy ôm con mèo trên tay, con mèo đó cũng phải dịch theo cùng. Nếu diễn giải dưới dạng phương trình, nó sẽ là như sau:
Dịch(Quantum Superposition) = [ Dịch(mèo sống) + Dịch(mèo chết) ] x [ Dịch(Đông) + Dịch(Tây) + Dịch(Nam) + Dịch(Bắc) ]
Anh em lưu ý chút ở đây là phần “Dịch” nó cũng tương tự như hàm f(x), không phải là ẩn f nhân với ẩn x đâu nhé.
Và tất nhiên, đó là theo cách hiểu của một thằng suýt đúp vì vật lý 🐧.
Rồi, bây giờ đến phần nhân bản.
Nhân bản trong vật lý lượng tử đại khái là tạo ra một composite system mới, với quantum superposition y chang cái composite system cũ. Vấn đề là để làm thế, ta hoặc sẽ phải ép tất cả mọi yếu tố cấu thành nó chọn một trạng thái nhất định, từ bỏ bản chất ỡm ờ của bản thân, khiến cho thông tin của cái composite system kia bị hủy hoại, hoặc phải chấp nhận cho quantum superposition mới vẫn là một phần của cái hệ thống composite system cũ.
Ví dụ, nếu muốn nhân bản người ôm mèo kia, ta sẽ hoặc phải biết chính xác người đấy đang đứng ở đâu, và con mèo còn sống hay đã chết, sau đó mới tạo ra một cặp người/mèo độc lập mới được. Nói cách khác, ta phải hy sinh 7 trạng thái lượng tử tiềm tàng của anh người và con mèo, và chỉ nhân bản 1 mà thôi. Nếu muốn nhân bản một cặp người ôm mèo mới, với đầy đủ quantum superposition như cặp cũ, ta sẽ phải chấp nhận để bản sao là một phần của cặp cũ, không thể đứng biệt lập. Nói cách khác, cặp 8 trạng thái lượng tử mới sẽ vẫn thuộc về composite system cũ, và phải đem ra nhân với các trạng thái lượng tử sẵn có. Triển khai theo phương trình, ta có:
Clone(Quantum Superposition) = (mèo sống + mèo chết) x (Đông + Tây + Nam + Bắc) x (mèo sống + mèo chết) x (Đông + Tây + Nam + Bắc) = (mèo sống + mèo chết)^2 x (Đông + Tây + Nam + Bắc)^2
Nhưng cũng như đã nói ở trên, thay đổi bất kỳ thứ gì của một composite system trong vật lý lượng tử cũng đồng nghĩa với áp dụng thay đổi ấy cho mọi quantum superposition cấu thành nó. Thế tức là:
Clone(Quantum Superposition) = [ Clone(mèo sống) + Clone(mèo chết) ] x [ Clone(Đông) + Clone(Tây) + Clone(Nam) + Clone(Bắc) ] = (mèo sống^2 + mèo chết^2) x (Đông^2 + Tây^2 + Nam^2 + Bắc^2)
Nếu so 2 cái phương trình với nhau, ta sẽ thấy:
(mèo sống + mèo chết)^2 x (Đông + Tây + Nam + Bắc)^2 = (mèo sống^2 + mèo chết^2) x (Đông^2 + Tây^2 + Nam^2 + Bắc^2)
Nói tổng quát hơn, thế này tức là: (a + b)^2 = a^2 + b^2
Nhưng vấn đề như thế là sai lệch hoàn toàn. Như chúng ta đã biết (a + b)^2 = a^2 +2ab + b^2. Thế tức là hai vế phương trình kia không thể bằng nhau được.
Nói cách khác, nhân bản lượng tử một cách hoàn hảo là điều không thể xảy ra.
Một lần nữa này, toàn bộ phần diễn giải trên được nói theo ý hiểu của một thằng suýt đúp vì lý, và đã bỏ bê toán từ hồi còn trước khi vào đại học, thế nên khả năng cực kỳ cao là trong quá trình đọc tài liệu (tức wikipedia 🐧 ) đã có một chỗ nào đấy bị hiểu nhầm. Chính thế nên mình có đăng kèm một cái clip bên dưới diễn giải về vấn đề này với hình minh họa dễ hiểu hơn để anh em xem và so sánh. Nhưng vì bản thân clip cũng là phiên bản cực kỳ tóm gọn, nếu muốn tiếp tục tìm hiểu thêm nữa thì đây là phương pháp chứng minh cụ thể của cái định lý ấy: https://en.wikipedia.org/wiki/No-cloning_theorem
Lạy Chúa, nhìn cái mớ này mà tôi mới hiểu tại sao ông tác giả không dám nói sâu về nó 🐧.
Và nếu còn anh em vẫn chưa bỏ chạy khi thấy cái mớ toán trên, chúng ta giờ sẽ dắt nhau về lại với Sci Fi.
Sci Fi thường hiếm có thằng nào chỉ thẳng mặt cái No-Cloning Theorem này ra, nhưng ta vẫn có một số mô típ liên quan đến nhân bản vô tình lại khá tương thích với thanh niên này. Phổ biến nhất sẽ là kiểu các phiên bản nhân bản mới đều có khiếm khuyết hay lỗi lầm sao đó, chẳng hạn như thanh niên Bobiverse chính là một ví dụ. Tương tự với nó thì ta có tác phẩm Timeline của Michael Crichton, với các nhân vật chính được scan lại thông tin cấu tạo, sau đó chỗ thông tin được gửi về quá khứ để tái tạo ra họ. Khốn nạn một cái là thông tin kiểu gì cũng sẽ lỗi, thành ra càng gửi nhiều thì càng lỗi nặng (mặc dù technically thì Crichton giải thích nó dưới dạng lỗi như kiểu máy fax để lọt thông tin, chứ không phải là dùng No-Cloning Theorem). Trong series hoạt hình The Batman, ta có một thằng cha tên là Everywhere Man. Tay này có thể nhân bản mình lên bất tận, nhưng các bản sao cứ ngày một xấu xa dần. Trên thực tế, bản thân thằng Everywhere Man “chính” cũng chỉ là một bản sao, và hắn đã nhốt bản gốc lại để bắt đầu đi phạm tội.
Ngoài ra thì còn một kiểu nhân bản khác cũng phần nào tuân thủ No-Cloning Theorem là cho mỗi một bản clone giữ một phần bản tính gốc. Ví dụ như trong Animorphs, có một tập Rachel hóa thành sao biển và bị xẻ đôi người. Tuy nhiên, nhờ khả năng tự chữa lành của con sao biển, Rachel vẫn sống sót, và về sau hai nửa kia hoàn hình thành 2 Rachel khác nhau, mỗi người giữ một phần tính của bản gốc. Một Rachel có thể lên kế hoạch rất tốt, nhưng thả vào giữa trận tiền thì chịu chết; một Rachel thì cực kỳ hung hãn, và có thể xoay xở tốt giữa lúc lâm trận, nhưng lại không thể tính toán xa xôi được. Trong series game Mega Man X, ta có một phiên bản thú vị của No-Cloning Theorem là cặp anh em người máy Colonel và Iris. Hai thanh niên này gốc thuộc về một dự án nhân bản X, một con siêu rôbốt do Tiến sĩ Light để lại. Vấn đề là phần AI phụ trách sự thương cảm không thể nào ghép chung vào được với phần AI phụ trách những gì liên quan đến chiến tranh, thế nên nó phải bị xẻ vào hai con rôbốt riêng, tạo ra thứ có thể nói hai bản sao là không hoàn hảo của X.
***
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.
↓