Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn 1 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn 2 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Những Câu Trả Lời Ngắn Cho Những câu Hỏi Lớn Stephen Hawking For education only. Favor college students who major in science, international literature, or a foreign language. Not for purchase. 3 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Sách trên mạng: https://books.feedvu.com/nonscrolablepdf/briefanswers-to-the-big-questions-pdf-2.html 4 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn MỤC LỤC Điểm Sách New York Times. 07 Lời Giới Thiệu của Kip S. Thorne. 09 Tại Sao Chúng Ta Phải Hỏi Những Câu Hỏi Lớn. 20 - Có Thượng Đế Hay Không? 40 - Vạn Vật Bắt Đầu Như Thế Nào? 55 - Có Sinh Vật Trí Khôn nào Sống Trong Vũ Trụ Không? 79 - Có Thể Nào Dự Đoán Được Tương Lai? 98 - Có Gì Trong Lỗ Đen? 106 - Có Thể Nào Du Hành Trong Không Gian? 121 - Liệu Chúng Ta Có Tồn Tại Trên Địa Cầu? - Có Nên Chinh Phục Không Gian? - Có Thể Nào Trí TUệ Nhân tạo Khôn Hơn Con Người? 167 - Làm Thế Nào Để Định Hướng Tương Lai? 179 - Lời Bạt của Lucy Hawking. 190 - Tiểu Sử. 195 5 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn 6 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Điểm Sách New York Times. Nhà vũ trụ học nổi tiếng thế giới, cũng là tác giả của A Brief History of Time, để lại cho chúng ta những suy nghĩ cuối cùng của ông về những câu hỏi lớn nhất mà nhân loại phải đối diện. Món quà chia tay của Hawking cho nhân loại. . . “một cuốn sách mà người nào có suy tư băn khoăn về tương lai loài người nên đọc.” NPR. Stephen Hawking là nhà khoa học nổi tiếng nhất sau Einstein, được biết đến với cả công trình khám phá về vật lý và vũ trụ học, lẫn khiếu hài hước tinh quái. Ông đã giáo dục hàng triệu độc giả về nguồn gốc của vũ trụ và bản chất của lỗ đen, đồng thời truyền cảm hứng cho hàng triệu người khác bằng cách xem thường lời tiên đoán ban đầu đáng sợ của bệnh ALS, căn bệnh khiến ông được biết chỉ còn sống thêm hai năm. Trong cuộc sống sau này, ông chỉ có thể giao tiếp bằng cách sử dụng một số cơ bắp trên mặt, nhưng vẫn tiếp tục phát triển lĩnh vực khoa học, và là tiếng nói đáng ngưỡng mộ về các vấn đề xã hội và nhân đạo. Hawking không chỉ làm sáng tỏ một số bí ẩn lớn nhất của vũ trụ mà còn tin rằng khoa học đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết các vấn đề trên Trái đất. Giờ đây, khi chúng ta đối mặt với những thách thức lớn lao trên địa cầu, bao gồm biến đổi khí hậu, 7 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn mối đe dọa chiến tranh hạt nhân và sự phát triển của trí tuệ nhân tạo (A.I.). Ông chuyển sự chú ý sang những vấn đề cấp bách nhất mà con người phải đối phó. Nhân loại sẽ tồn tại? Chúng ta có nên xâm chiếm không gian? Thượng Đế có hiện hữu không? Đây chỉ là một vài trong số những câu hỏi mà Hawking giải quyết trong cuốn sách cuối cùng có phạm vi rộng, được tranh luận sôi nổi từ một trong những bộ óc vĩ đại nhất trong lịch sử. Với lời tựa của Eddie Redmayne, người đã giành giải Oscar trong vai Stephen Hawking, lời giới thiệu của người đoạt giải Nobel Kip Thorne, và lời bạt từ Lucy, con gái của Hawking, “Những câu trả lời ngắn gọn cho những câu hỏi lớn” là một thông điệp cuối cùng tuyệt vời gửi đến thế giới. Ca ngợi những câu trả lời ngắn gọn cho những câu hỏi lớn “[Hawking] là biểu tượng cho sức mạnh phi thường của trí tuệ con người.”—The Washington Post “Thông điệp cuối cùng của Hawking gửi tới độc giả. . . là một điều đầy hy vọng.”—CNN “Tầm nhìn nhanh nhẹn, sáng suốt về tương lai của khoa học và nhân loại.”—The Wall Street Journal. “Hawking không đả kích gì đến các chủ đề như máy móc chiếm lấy, mối đe dọa lớn nhất đối với Trái đất và khả năng của cuộc sống thông minh trong không gian.”—Quartz. “Dễ đọc mang tính hướng dẫn, tiếp thu, chính xác từng chi tiết và—ở những nơi quan trọng—sự dí dỏm.”—The Guardian. “Cuốn sách nhỏ xinh đẹp này là tia sáng cuối cùng phù hợp từ một ngôi sao mới trong bầu trời phía trên.” – Telegraph. 8 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Lời Giới Thiệu Nhà Bác Học Kip S. Thorne Giải Nobel Vật Lý 2017. Tôi gặp Stephen Hawking lần đầu tiên vào tháng 7 năm 1968, tại London, Anh quốc, trong một hội nghị về Thuyết Tương Đối Rộng (còn gọi là thuyết Tương đối Tổng quát) và Hấp Lực. Lúc đó, Stephen còn đang học tiến sĩ tại đại học Cambridge, còn tôi vừa hoàn tất khóa học tại đại học Princeton. Tin đồn lan truyền trong các hội trường cho biết Stephen đã tìm ra một lý lẽ đáng tin cậy, cho rằng vũ trụ được sinh ra trong một thời điểm hữu hạn nào đó trong quá khứ và không thể tồn tại một cách vô hạn. Chúng tôi vào khoảng 100 người chen chúc vào một căn phòng nhỏ, chỉ đủ chứa 40 mạng để nghe Stephen trình bày. Anh ta chống gậy và nói hơi lắp bắp, còn chứng bệnh Thoái Hóa Tiểu Não của anh, đã được chuẩn đoán hai năm trước, có vẻ không 9 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn nghiêm trọng. Đầu óc anh sáng suốt không bị ảnh hưởng. Anh lý luận minh bạch dựa trên các phương trình thuyết Tương đối Rộng của nhà bác học Einstein, và các quan sát của các nhà thiên văn học. Cho rằng vũ trụ đang phát triển, dựa trên một số giả định đơn giản, có vẻ khá đúng. Được sử dụng với một số kỹ thuật tân toán học do Roger Penrose mới sáng chế gần đây. Kết hợp tất cả những điều này một cách thông minh, mạnh mẽ và lôi cuốn, Stephen đã suy ra kết quả: Vũ trụ đã bắt đầu trong một trạng thái lạ thường, đoán chừng khoảng 10 tỷ năm trước đây. (Trong thập niên sau, Stephen và Roger, dùng sức kết hợp của các lực, hơn bao giờ hết đã chứng minh vô cùng thuyết phục, sự bắt đầu lạ thường đó là sự khởi đầu của thời gian. Ngoài ra, còn chứng minh rất đáng tin về trung tâm, “lõi”, của mỗi lỗ đen, đều là nơi hiện diện của sự lạ thường, cũng là nơi thời gian chấm dứt.) Bài thuyết trình của Stephen năm 1968 cho tôi một ấn tượng sâu sắc. Không chỉ vì lý lẽ và kết luận của anh, nhưng quan trọng hơn chính là khả năng sáng tạo và suy tư thâm thúy. Vì vậy, tôi tìm gặp Stephen. Chuyện trò trao đổi trong một giờ đồng hồ. Tình bạn trọn đời của chúng tôi bắt đầu từ hôm đó. Một tình bạn không chỉ đơn thuần dựa trên những lợi ích chung của khoa học, mà còn được xây dựng trên mối cảm thông đáng ngạc nhiên để hiểu nhau như những con người. Chẳng bao lâu, chúng tôi dùng nhiều thời giờ để tâm sự về đời sống, tình cảm, kể cả cái chết, nhiều hơn là trao đổi về khoa học. Cho dù khoa học vẫn là chất keo gắn bó chúng tôi. Vào tháng 9 năm 1973, tôi đưa Stephen và vợ là Jane đi Moscow bên Nga. Bất chấp cuộc chiến tranh lạnh đang gay cấn, mỗi năm, tôi đều ở Moscow một tháng kể từ năm 1968, để hợp tác nghiên cứu với các thành viên trong một nhóm khoa học gia dẫn đầu 10 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn bởi nhà bác học Yakov Borisovich Zel’dovich. Ông là nhà vật lý thiên văn lỗi lạc, đồng thời là cha đẻ bom khinh khí của Sô-viết. Vì những bí mật trong chương trình nguyên tử, ông bị cấm không được đến Âu châu và Hoa kỳ. Ông khao khát muốn thảo luận với Stephen. Vì Zel’dovich không đi được, chúng tôi qua Moscow gặp ông. Ở Moscow, Stephen đã khiến cho Zel’dovich và hàng trăm khoa học gia thán phục về sức hiểu biết thấu đáo của ông, Ngược lại, ông cũng học được đôi điều từ Zel’dovich. Đáng nhớ nhất là buổi chiều mà tôi, Zel’dovich và tiến sĩ Alexei Starobinsky (môn đệ của Zel’dovich) đến gặp Stephen tại phòng ngủ trong khách sạn Rossiya. Bằng trực giác, Zel’dovich đã trình bày một khám phá đáng kể do họ tìm thấy, rồi Starobinsky chú giải bằng toán học. Để lỗ đen có thể tự xoay tròn, cần phải có năng lượng. Chúng tôi cũng biết điều này. Họ giải thích, một lỗ đen (Black hole, học thuyết của Stephen Hawking, 1974) có thể dùng năng lượng xoay tròn bắn ra những hạt nhân. Những hạt nhân này cũng mang theo năng lượng xoay (spin energy.) Điều này mới mẻ, gây kinh ngạc, nhưng không đến đổi kinh khiếp. Khi một vật thể có năng lượng chuyển động, thông thường thiên nhiên sẽ tìm cách phân chiết nó ra, Chúng tôi đã biết những cách khác để chiết xuất năng lượng xoay của lỗ đen. Cách của họ chỉ là một cách mới, bất ngờ. Cho đến nay, giá trị kỳ diệu của những cuộc thảo luận như vậy, đã kích động ra những chiều hướng suy nghĩ mới. Đối với Stephen cũng không ngoại lệ. Anh nghiền ngẫm sự khám phá của Zel’dovich và Starobinsky suốt vài tháng, trăn trở từ hướng cạnh này qua hướng cạnh khác, cho đến một hôm, tự dưng bật mở một hiểu biết thực sự thông suốt trong 11 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn tâm trí Stephen. Đó là, sau khi một lỗ đen đã ngừng xoay, vẫn còn bắn ra những hạt nhân, tiếp tục tạo bức xạ (radiate) – như thể lỗ đen nóng tương tựa mặt trời, cho dù nhiệt độ không cao bằng, có thể chỉ ở độ ấm. Lỗ đen càng nặng, nhiệt độ càng giảm. Nếu một lỗ đen nặng bằng mặt trời, sẽ có nhiệt độ 0.00000006 Kelvin, 0,06 phần triệu trên độ không tuyệt đối. (Absolute Zero: https://search.yahoo.com/search?fr=mcafee&type=E211US12 50G0&p=absolute+zero.) Công thức tính nhiệt độ này, hiện nay, được khắc trên bia mộ của Stephen trong tu viện Westminster, London. Mộ của ông nằm ở giữa hai ngôi mộ của hai đại bác học Isaac Newton và Charles Darwin. “Nhiệt độ Hawking” của lỗ đen và “Bức xạ Hawking” thật sự là những tiến bộ tiền phong – Có lẽ, đây là lý thuyết vật lý cấp tiến nhất được khám phá trong nửa phần sau của thế kỷ 20. Mở mắt cho chúng ta thấy mối liên hệ sâu thẳm giữa thuyết Tương đối rộng, nhiệt động lực học (thermodynamics, vật lý về nhiệt), và vật lý Lượng tử (quantun physics, sự tạo ra các hạt nhân mà trước đó không có). Ví dụ, nhờ vậy Stephen chứng minh, một lỗ đen có “entropy” (là một khái niệm khoa học, cũng như một đặc tính vật lý có thể đo lường, thường được liên kết với tình trạng rối loạn, ngẫu nhiên và không chắc chắn.) Nghĩa là có sự ngẫu nhiêu rất lớn ở một nơi nào đó chung quanh hoặc bên trong lỗ đen. Ông suy luận, “số lượng entropy” (logarithm của số lượng ngẫu nhiên nơi lỗ đen. Logarithm: trong toán học Nga, là một hàm số đi ngược với lũy thừa) tỷ lệ với diện tích bề mặt của lỗ, Công thức cho entropy được khắc lên đá trên đài tưởng niệm Stephen tại trường Cao đẳng Gonville và Caius ở Cambridge, nơi ông đã từng làm việc. Trong 45 năm qua, Stephen và hàng trăm nhà vật lý khác đã đương đầu khó khăn để tìm hiểu bản chất chính xác của tính ngẫu nhiên nơi lỗ đen. Đây là một 12 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn nghi vấn không ngừng tạo ra nhiều hiểu biết mới về sự kết hợp giữa lý thuyết Lượng tử và lý thuyết Tương đối rộng. Mùa thu 1974, Stephen đưa các tiến sĩ môn đệ và gia đình (Jane và hai con: Robert và Lucy) đến Pasadena, California trong một năm, để anh ta cùng các tiến sĩ tham gia những sinh hoạt trí thức của trường tôi, đại học Caltech, tạm thời, gia nhập vào nhóm nghiên cứu riêng của tôi. Thật là một năm hết sức thú vị, lên tận đỉnh cao gọi là “thời hoàng kim của nghiên cứu lỗ đen.” Suốt năm đó, Stephen, tôi và các tiến sĩ của hai nhóm đều trải qua nhiều khó khăn để lãnh hội sâu xa hơn về lỗ đen. Nhưng sự hiện diện của Setphen và sự lãnh đạo của anh cho cả hai nhóm liên kết nghiên cứu này, cho phép tôi rảnh rang theo đuổi một phương hướng mới mà tôi đã dự tính trong vài năm qua: Sóng Trọng Lực (Gravitation waves.) Chỉ có hai loại sóng có thể truyền khắp vũ trụ mang lại cho chúng ta thông tin từ những gì ở xa xôi: Sóng điện tử (electromagnetic waves) bao gồm ánh sáng, tia X, sóng vi ba, sóng vô tuyến…) và sóng hấp lực (Sóng trọng lực, gravitational waves.) Sóng điện tử bao gồm các lực điện và lực từ dao động truyền tải với tốc độ ánh sáng. Khi chúng tác động những hạt có điện, chẳng hạn như các hạt điện tử (electron) đến các cột truyền thanh hoặc truyền hình. Sóng xao động các hạt qua lại. Sóng chuyên chở các hạt mang thông tin. Người ta có thể khuếch đại và đưa những thông tin này vào loa phát thanh hoặc vào màn ảnh truyền hình cho người thưởng ngoạn. Theo Einstein, sóng hấp lực bao gồm những sợi dọc co giản dao động trong một không gian. Năm 1972, Rainer Rai Weiss tại Viện Kỹ Thuật Massachusetts 13 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn đã phát minh máy dò sóng hấp lực. [… bỏ một đoạn ngắn trình bày kỹ thuật về cấu trúc của máy dò…] Rai đề nghị dùng chùm tia laser để đo mẫu hình của sự co giản. Ánh sáng laser có thể chiết xuất thông tin trong sóng hấp lực và tín hiệu có thể đưa vào máy vi tính, phóng lớn cho người nhận biết. Việc nghiên cứu vũ trụ bằng viễn vọng kính điện tử (electromagnetic telescope) do nhà bác học Galileo khởi xướng, khi ông chế tạo một viễn vọng kính quang học nhỏ, hướng về sao Mộc (Jupiter) và phát hiện bốn mặt trăng lớn nhất bao quanh sao này. Kể từ đó, trong suốt 400 năm qua, thiên văn học điện tử (electromagnetic astronomy) đã hoàn toàn cách mạng sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ. Từ năm 1972, các tiến sĩ môn đệ và tôi bắt đầu sử dụng sóng hấp lực để tìm hiểu những gì có thể khám phá về vũ trụ: Khởi sự phát triển một tầm nhìn về thiên văn học sóng hấp lực (gravitational-wave astronomy.) Bởi sóng hấp lực là một dạng sợi dài cong trong không gian, chúng được tạo ra rất vững mạnh bởi những vật thể, mà một phần hoặc toàn thể do khối “Thời gian-không gian cong” tạo thành. Cùng nghĩa, khối này là lỗ đen. Chúng tôi kết luận, sóng hấp lực là phương tiện lý tưởng để khám phá và kiểm chứng những kiến thức của Stephen về lỗ đen. Tổng quát, dường như đối với chúng tôi, sóng hấp lực hoàn toàn khác với sóng điện tử. Sóng hấp lực có khả năng bảo đảm tạo ra một cuộc cách mạng mới, đặc thù, trong kho tàng hiểu biết về vũ trụ của con người. Có thể so sánh với cuộc cách mạng điện tử lớn lao theo sau Galileo - Nếu như chúng ta có thể phát hiện và giám sát loại sóng đặc biệt này. Nhưng đó là chữ “Nếu” rất lớn: Chúng tôi ước tính, sóng hấp lực phủ lên trái đát quá yếu ớt, đến nổi 14 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn máy dò của Rai Weiss gần như không hiệu quả (Tóm lược một đoạn ngắn về kỹ thuật đo của máy dò.) Trong một năm hoàng kim, Stephen và các tiến sĩ tụ họp tại Caltech, nhân đó tôi dùng nhiều thời giờ để khám phá triển vọng thành công của sóng hấp lực. Stephen đã giúp ích rất nhiều. Vài năm trước đây, ông và tiến sĩ môn đệ Gary Gibbons đã thiết kế một máy dò sóng hấp lực riêng cho họ, nhưng chưa bao giờ chế tạo. Ngay sau khi Stephen trở lại Cambridge, chuyện khám phá của tôi đã trở thành thực tế sau một cuộc thảo luận căng thẳng với Rai Weiss tại phòng ngủ trong khách sạn Washington DC. Nhờ vậy, tôi nắm được phần chắc khá cao về triển vọng thành công, để có thể sử dụng phần lớn sự nghiệp của mình và các nghiên cứu của các sinh viên tương lai, trợ giúp Rai và các nhà thí nghiệm khác thấu đáo về sóng hấp lực. Phần còn lại thuộc về lịch sử, như người ta thường nói. Vào ngày 14 tháng 9, năm 2018, máy thăm dò sóng hấp lực LIGO ra đời, đã đăng ký đầu tiên và chính thức cho sóng hấp lực, (Máy được xây dựng bởi dự án một ngàn người mà Rai, tôi, và Ronald Drever đồng sáng lập với sự tổ chức, hướng dẫn và lắp ráp của Barry Barish.) Bằng cách so sánh các dạng sóng với các dự đoán của máy vi tính, nhóm chúng tôi kết luận: khi hai lỗ đen lớn nặng va chạm vào nhau, sẽ tạo ra sóng, khoảng 1.3 tỷ năm ánh sáng từ trái đất. Đây là khởi đầu của thiên văn học sóng hấp lực. Nhóm chúng tôi đã hoàn thành vế sóng hấp lực như Galileo đã hoàn thành về sóng điện tử. Trong vài thập niên nữa, tôi dám chắc rằng, những thế hệ tiếp theo của các nhà thiên văn học sóng hấp lực sẽ sử dụng loại sóng này, không chỉ để kiểm tra định luật vật lý Lỗ đen của Stephen, mà còn phát 15 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn hiện và theo dõi sóng hấp lực từ sự ra đời lạ lùng của vũ trụ. Cũng nhờ đó, sẽ kiểm định ý tưởng của Stephen và những bác học khác về sự kiện vũ trụ đã thành hình như thế nào. Trong năm 1974, một năm đầy vinh dự, trong khi tôi đang chìm đắm vào lý thuyết sóng hấp lực, Stephen đang hướng đạo nhóm tiến sĩ liên kết nghiên cứu về lỗ đen, Stephen đã đạt đến một ý tưởng hết sức sâu sắc, vượt qua cả sự khám phá về bức xạ Hawking. Đó là việc anh đưa ra bằng chứng thuyết phục rằng, sau khi một lỗ đen thành hình, nó sẽ bốc hơi hoàn toàn bằng cách phát ra bức xạ. Những thông tin nào đi vào trong lỗ đen, sẽ không thể trở lại. Những thông tin đó chắc chắn sẽ bị mất. Ngược lại, định luật triệt để của vật lý lượng tử (quantum physics) khẳng định dứt khoát rằng những thông tin không bao giờ bị hủy diệt hoàn toàn. Như vậy, nếu Stephen chứng minh đúng, lý thuyết lỗ đen đã vi phạm định luật căn bản nhất của vật lý lượng tử. Làm sao có thể như vậy? Sự bốc hơi của lỗ đen được điều động bởi các định luật kết hợp giữa cơ học lượng tử (quantum mechanic) và thuyết tương đối rộng - những định luật hấp lực lượng tử (quantum gravity) khó hiểu, vì vậy, Stephen lý giải rằng, cuộc hôn phối nảy lửa giữa thuyết tương đối và vật lý lượng tử phải dẫn đến chỗ hủy diệt những thông tin. Đa số những lý thuyết gia về vật lý nhận xét kết luận của Stephen là mâu thuẫn. Họ rất đa nghi. Vì vậy, trong 40 năm qua họ đương đầu với trở ngại nghịch lý về vấn đề thông tin bị hủy diệt. Đó là cuộc tương tranh xứng đáng đã nỗ lực và gánh chịu những phiền hà đã trải qua, vì sự nghịch lý này là chìa khóa 16 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn mang theo quyền lực để tìm hiểu những định luật về hấp lực lượng tử. Năm 2003, cá nhân của Stephen đã tìm thấy những thông tin bật thoát ra ngoài trong quá trình bốc hơi của lỗ đen, nhưng điều đó vẫn không ngăn chặn được cuộc tranh cãi của các lý thuyết gia. Stephen chưa thể chứng minh được sự kiện này, vì thế, những cuộc tranh luận vẫn tiếp tục. Trong bài điếu văn cho Stephen tại buổi lễ đặt xác tro của ông ở tu viện Wesminster, tôi đã tưởng nhớ đến những tranh luận thách đố đó bằng những lời như sau: “Newton cho ta những câu trả lời. Hawking cho ta những câu hỏi. Những câu hỏi này vẫn tiếp tục hỏi, tạo ra những đột phá trong nhiều thập niên về sau. Cuối cùng, khi chúng ta nắm vững các định luật về hấp lực lượng tử, hiểu biết đầy đủ về sự thành hình của vũ trụ, Phần lớn nhờ vào đôi vai gánh vác của Hawking.” * * * Năm 1974, năm vinh quang cho chúng tôi, năm khởi đầu cuộc truy tầm sóng hấp lực, cũng là khởi đầu cho Stephen sưu tra những hiểu biết chi tiết về các định luật hấp lực lượng tử. Tìm hiểu những định luật đó giải thích được gì về bản chất thực sự của các thông tin nơi lỗ đen và tính ngẫu nhiên. Hơn nữa, có thể giải đáp nguồn gốc thật sự về vũ trụ đã ra đời như thế nào và đặc tính thật sự của các điểm kỳ lạ bên trong lỗ đen – cùng một lúc là sự sinh thành và sự hủy diệt của thời gian. Đây là những câu hỏi lớn, RẤT LỚN. (3) 17 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Tôi đã trốn tránh những câu hỏi lớn, vì không đủ khả năng, trí tuệ và lòng tự tin để giải quyết những nghi vấn. Ngược lại, Stephen luôn luôn bị thu hút bởi những câu hỏi lớn, cho dù chúng có gốc rễ sâu xa với khoa học hay không. Anh ấy có đủ kỹ năng cần thiết, trí óc thông thái và lòng tự tin. Cuốn sách này là tập hợp những câu trả lời của anh về các câu hỏi lớn, cho dù những trả lời này vẫn còn đang lở dở vào lúc anh qua đời. Sáu câu hỏi lớn được Stephen trả lời có nguồn gốc từ khoa học của anh. Có Thượng Đế hay không? Vạn vật bắt đầu ra sao? Có thể nào biết trước tương lai? Bên trong lỗ đen chứa thứ gì? Trở về quá khứ hoặc du lịch tương lai, có thể điều khiển thời gian hay không? Làm sao để định hình tương lai? Trong cuốn sách này, bạn đọc sẽ tìm thấy Stephen thảo luận thấu đáo các nghi vấn nêu trên, mà tôi chỉ mô tả sơ sài trong phần giới thiệu. Những trả lời của anh về bốn câu hỏi lớn khác không thể bắt nguồn từ phạm vi khoa học của anh: Chúng ta có thể sống sót trên trái đất? Có người hành tinh ngoài vũ trụ hay không? Nhân loại có nên chiếm cứ không gian? Trí tuệ nhân tạo điện tử vượt qua con người? Thế nào đi nữa, những trả lời của anh thể hiện trí tuệ xán lạn và khả năng sáng tạo sâu thẳm, như chúng ta đã biết. 18 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Tôi hy vọng, độc giả sẽ tìm thấy những câu trả lời của Stephen thú vị và thâm sâu như tôi đã nhận ra. Chúc các bạn thưởng thức! Kip S. Thorne. Tháng 7, 2018. Ghi chú: 1- Cá nhân tôi tìm thấy, có một số khác biệt bên trong nội dung của các bản in. Có lẽ, đã có một sự sửa chữa sau mỗi lần in. Tuy nhiên, những khác biệt nhỏ này không ảnh hưởng đến tư tưởng chính của tác giả. Tôi so sánh bản trên internet và ấn bản của Bantam Book, New York. 2018. 2- Từ ngữ “thông tin, information” mà các nhà vật lý sử dụng, bao hàm ý nghĩa lớn hơn “thông truyền tin tức”. Trong nghĩa rộng, thông tin là những gì xác nhận bản sắc của một vật thể; hoặc xa hơn, là tất cả những gì hiện hữu trong thực tế. Đa số trong mọi trường hợp, thông tin được hiểu là số nhiều. 3- Độc giả nào thông thạo Anh ngữ, nên tìm đọc cuốn sách này và những sách khác của Stephen Hawking. Đây là một công trình, chẳng những lớn nhất trong thế kỷ 20 mà còn lớn lao cho toàn thể lịch sử nhân loại. 19 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Tại Sao Chúng Ta Phải Hỏi Những Câu Hỏi Lớn? Hầu hết, ai cũng muốn biết câu trả lời cho những câu hỏi lớn. Con người từ đâu đến? Vũ trụ sinh ra như thế nào? Ý nghĩa và cơ cấu đàng sau vạn vật là gì? Có ai sống bên ngoài trái đất hay không? Những hiểu biết trong quá khứ về tạo hóa, bây giờ, dường như không còn phù hợp, ít đáng tin cậy. Chúng được thay thế bằng nhiều thứ, có thể gọi là tưởng tượng mê tín, từ New Age (Thời đại mới) cho đến Star Trek (du hành không gian). Khoa học thực nghiệm tuy xa lạ hơn khoa học giả tưởng, nhưng mang đến nhiều thỏa mãn. 20 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Tôi là nhà khoa học với nỗi đam mê say đắm về vật lý, vũ trụ học, vũ trụ quan và tương lai nhân loại. Cha mẹ nuôi dưỡng tôi khôn lớn với trí tò mò không hề thay đổi như cha tôi, nghiên cứu và nỗ lực trả lời nhiều câu hỏi mà khoa học đặt ra cho con người. Tôi đã dùng hết cả đời để chu du khắp vũ trụ bằng trí tưởng. Thông qua lý thuyết vật lý, tôi tìm ra thấy cách trả lời những câu hỏi lớn. Đã có lúc tôi tưởng rằng mình sắp thấy được mức cuối cùng của vật lý mà chúng ta đang sống, nhưng, bây giờ, tôi nghĩ, những khám phá kỳ diệu vẫn sẽ phải tiếp tục rất lâu sau khi tôi qua đời. Chúng ta đang tiến gần đến một số câu trả lời, nhưng chưa thực sự đến đó. Vấn đề nằm ở chỗ, hầu hết mọi người cho rằng, khoa học thực nghiệm quá phức tạp và khó hiểu. Tôi không nghĩ như vậy. Để khám phá những định luật căn bản điều động vũ trụ, cần phải quyết tâm học tập một thời gian. Thời giờ là thứ mà hầu hết mọi người không có. Thế giới sẽ sớm dừng lại, nếu tất cả chúng ta đều để thời giờ tìm hiểu khoa vật lý. Nhưng đa số người ta có thể hiểu và đánh giá cao những ý tưởng khoa học căn bản nếu được trình bày một cách rõ ràng và không sử dụng các phương trình phức tạp. Tôi nghĩ, có thể được và tôi đã cố gắng thực hiện với lòng thích thú trong suốt cuộc đời mình. Thật là một thời vinh dự khi được sống và nghiên cứu lý thuyết vật lý. Hình ảnh về vũ trụ đã thay đổi rất nhiều trong 50 năm qua. Tôi rất sung sướng nếu 21 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn đã đóng góp được phần nào. Một trong khám phá kỳ diệu của thời đại không gian là viễn cảnh cho phép nhân loại hiểu biết về chính họ. Khi chúng ta nhìn trái đất từ không trung, chúng ta sẽ thấy chính mình trong một tổng thể. Chúng ta nhìn thấy sự đồng nhất, không phải sự chia biệt. Đây là hình ảnh hết sức đơn giản với lời nhắn lôi cuốn: Một hành tinh, một loài người. Tôi muốn đóng góp tiếng nói với những ai đang yêu cầu hành động trực tiếp đối phó những thách thức quan trọng cho mọi người sống trên trái đất này, Tôi hy vọng trong tương lai, ngay cả khi tôi không còn ở đây, con người có thể nắm quyền lực để thể hiện óc sáng tạo, lòng dũng cảm, và khả năng lãnh đạo. Hãy để họ tiến lên đương đầu với những thách thức của các mục tiêu tiến bộ có thể chứng minh, và hành động không vì tư lợi, mà vì lợi ích chung. Tôi cũng ý thức về sự quí giá của thời gian. Phải nắm chặt cơ hội và hành động ngay lập tức. (Tiếp theo là phần tự truyện của Hawking. Sẽ giúp cho người đọc hiểu hơn về lý thuyết vật lý và ý chí làm người hữu ích. Đời sống của ông chính là ý nghĩa vật thể trong vật lý. Sau phần tự truyện là các câu trả lời, đáp ứng những câu hòi lớn. Ghi chú của người dịch.) * * * Trước đây, tôi đã từng viết về tiểu sử của mình, nhưng một số kinh nghiệm thuở ban đầu đáng được 22 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn nhắc lại khi tôi nghĩ đến niềm đam mê suốt cuộc sống liên quan đến những câu hòi lớn. Tôi sinh ra đúng 300 năm sau năm chết của nhà bác học Galileo. Tôi cảm tưởng có sự trùng hợp ngẫu nhiên đã ảnh hưởng đến những thành tựu trong cuộc sống khoa học mà tôi đã trải qua. Tuy nhiên, tôi ước tính khoảng 200,000 em bé khác đã ra đời trong ngày hôm đó, không biết về sau có ai trong đám sơ sinh này quan tâm đến thiên văn học hay không? Tôi lớn lên trong ngôi nhà cao, hẹp, kiểu Victoria ở Highgate, London, cha mẹ tôi đã mua rất rẻ trong thời Đệ nhị thế chiến. Lúc đó, ai cũng nghĩ London sẽ bị Đức thả bom nát bét, Trong thực tế, một hỏa tiễn V2 đã rơi xuống gần nhà tôi. Mẹ và hai chị em tôi đang ở xa. May mắn, bố tôi không bị thương. Trong nhiều năm, có một bãi bom lớn trên đường cái mà tôi cùng anh bạn Howard thường đến chơi. Việc tò mò điều tra vụ bom nổ trở thành mối tò mò theo đuổi suốt đời. (Ý ông muốn nói đến việc về sau, ông nghiên cứu sự nổ tạo ra vũ trụ trong thuyết Big Bang. Ghi chú của người dịch.) Năm 1950, công việc của cha tôi bị thuyên chuyển lên tận miền bắc London, làm cho Viện Nghiên cứu Y khoa Quốc gia mới xây xong tại Mill Hill. Gia đình tôi dọn đến thành phố St. Albans gần đó. Tôi vào học một trường trung học dành riêng cho phái nữ. Mặc dù mang tên có nội quy như vậy, trường vẫn nhận nam sinh dưới 10 tuổi. Sau này, tôi dời sang trường 23 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn trung học St. Albans. Điểm học của tôi chưa bao giờ cao hơn nửa lớp, đó là một lớp học đầy học sinh thông minh, nhưng đám bạn đặt cho tôi biệt danh: Einstein, có lẽ, họ đã nhìn thấy một dấu hiệu tốt đẹp nào đó. Năm 12 tuổi, hai người bạn đánh cá với nhau một túi kẹo, rằng tôi sẽ chẳng bao giờ trở thành một nhân vật nổi tiếng. Tôi có khoảng sáu hoặc bảy người bạn thân ở trường St Alban. Chúng tôi thường thảo luận vả tranh cãi nhiều chuyện, từ các mô hình điều khiển bằng sóng vô tuyến đến lãnh vực tôn giáo. Một trong những câu hỏi lớn mà chúng tôi thường bàn luận là nguồn gốc của vũ trụ, liệu có cần Thượng Đế tạo ra và điều khiển cho nó hoạt động hay không? Tôi nghe nói, ánh sáng từ các thiên hà xa xôi đã xê dịch về phía cuối màu đỏ của quang phổ. Điều này được giải thích là vũ trụ đang bành trướng. Tôi cũng chắc rằng, phải có những lý do khác để các tia đỏ di chuyển. Có lẽ, ánh sáng yếu đi và nhiều tia đỏ đang hướng về trái đất? Về phần cơ bản, một vũ trụ bất biến, vĩnh cửu dường như với sự chuyển dịch quang phổ khiến cho nó tự nhiên hơn. (Chỉ vài năm sau, khi khám phá được nền sóng vi ba ‘microway’ trong vũ trụ qua quá trình nghiên cứu Tiến sĩ, tôi mới nhận ra, mình đã sai lầm.) Tôi luôn luôn quan tâm đến cách vận hành của mọi thứ. Thường xuyên tháo chúng ra từng phần để xem xét chúng hoạt động ra sao, nhưng khi ráp lại thì không được giỏi lắm. Khả năng thực tế của tôi không 24 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn phù hợp với phẩm chất lý thuyết. Cha tôi khuyến khích tôi chuyên tâm về khoa học, lưu ý tôi ghi danh Oxford hoặc Cambridge. Ông đã từng học ở đại học Oxford nên muốn tôi nộp đơn vào trường này. Trong thời đó, Đại học cao đẳng chưa có tài trợ cho nghiên cứu sinh về toán học, không còn nhiều chọn lựa, tôi cố gắng kiếm một học bổng về khoa học tự nhiên. Ngạc nhiên thay, tôi đã thành công. Thái độ chung của đại học Oxford thời đó là không muốn học nhiều. Muốn lỗi lạc mà không muốn cố gắng, chấp nhận những giới hạn của bản thân, và nhận lãnh văn bằng hạng tư. Tôi xem đây là lời kêu gọi học hành thoải mái. Không có gì tự hào, tôi chỉ mô tả lại một thời mà hầu hết các sinh viên đều chia sẻ. Rồi đến kết quả căn bệnh của tôi, đã làm mọi sự thay đổi. Khi phải đối diện với khả năng bị chết yểu, khiến cho tôi nhận ra, có rất nhiều việc cần làm trước khi cuộc đời chấm dứt. Vì không học kỹ, tôi quyết định lên kế hoạch để vượt qua kỳ thi cuối năm, bằng cách tránh những câu hỏi cần có kiến thức thực tế, để tập trung vào các vấn đề lý thuyết vật lý. Đêm trước ngày thi tôi không ngủ nên kết quả không như ý. Số điểm đạt được cho tôi vị trí ở giữa văn bằng hạng nhất và văn bằng hạng nhì, Vì vậy tôi được các giám khảo phỏng vấn để xác định bằng cấp ở bậc nào. Trong khi phỏng vấn, họ hỏi tôi về dự tính tương lai. Tôi trả lời, sẽ đi ngành nghiên cứu. Nếu tôi đậu văn bằng hạng nhất, sẽ ghi 25 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn danh đại học Cambridge. Nếu được văn bằng hạng nhì, sẽ ở lại Oxford. Họ cho tôi hạng nhất. Được nghỉ hè khá dài sau kỳ thi sau cùng, trường đại học trợ cấp một số chi phí nhỏ cho đi du lịch. Tôi nghĩ, sẽ có cơ hội nhận một trợ cấp lớn hơn nếu yêu cầu được đi xa. Tôi đề nghị du lịch Iran. Mùa hè 1962, tôi khởi hành, lấy xe lửa từ Istanbul đi Ezuerum, miền đông Thổ Nhỉ Kỳ, rồi qua Tabriz, Tehran, Isfahan, Shiraz, và Persepolis, thủ đô của các đế vương Ba Tư thời cổ đại. Trên đường về, tôi và bạn đồng hành Richard Chiin gặp phải trận động đất ở Bouin-Zaha, 7, 1 độ Richter, giết chết khoảng 12,000 người. Lúc đó, chắc tôi đã ở gần trung tâm địa chấn nhưng không biết vì tôi đang bị bệnh. Chiếc xe buýt giẫy nẩy hung hiểm trên con đường Iran không bằng phẳng. Vài ngày tiếp theo, chúng tôi ở lại Tabriz, dưỡng thương vì mắc bệnh kiết lỵ khá nặng và gãy xương sườn khi xe buýt ngả nghiêng văng tôi vào ghế phía trước. Tôi vẫn chưa biết gì về cuộc thảm họa vì không liên lạc với Farsi. Cho đến khi về đến Istanbul, mới biết rõ chuyện xảy ra, Tôi gửi tấm bưu thiếp về nhà. 10 ngày qua bố mẹ đã lo lắng. Lần cuối cùng họ biết tin tôi rời khỏi Tehran vào ngày vùng này bị động đất. Bất chấp thảm họa, tôi có nhiều kỷ niệm đẹp trong thời gian ở Iran. Sự tò mò thôi thúc tìm hiểu thế giới có thể khiến cho người ta gặp nguy hiểm, Điều này đúng với tôi trong lần du lịch duy nhất trong đời. 26 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Tôi đúng 20 tuổi vào tháng 10 năm 1962, khi đến đại học Cambridge, vào khoa toán ứng dụng và lý thuyết vật lý, tôi xin làm việc với giáo sư Fred Hoyle, nhà thiên văn học người Anh nổi tiếng nhất trong giai đoạn đó. Tôi dùng chữ thiên văn học vì lúc đó vũ trụ học chưa được công nhận là một lãnh vực hợp lý. Tuy nhiên, ông Hoyle đã có đủ số lượng sinh viên, tôi vô cùng thất vọng và được ghi tên theo giáo sư Dennis Sciama, một người không nổi tiếng. Nhưng có lẽ tốt hơn khi tôi không phải là sinh viên theo ông Hoyle vì sẽ bị lôi cuốn vào việc bảo vệ lý thuyết trạng thái ổn định của ông, một việc còn khó hơn đàm phán Brexit. Tôi bắt đầu đọc các sách giáo khoa cũ về thuyết tương đối rộng và như trước đây, bị lôi cuốn bởi những câu hỏi lớn. Một số bạn đọc có thể đã xem qua cuốn phim mà Eddie Redmayne đóng vai tuồng đời tôi, rất hay. Cũng như trong phim, năm thứ ba tại đại học Oxford, tôi phát giác hình như mình trở nên vụng về. Bị ngã vài lần không có lý do. Rồi nhận thấy mình không thể chèo thuyền, Rõ ràng, có điều gì bất ổn. Tôi cảm thấy bất bình khi bác sĩ khuyên tôi phải bỏ uống bia. Tôi đến đại học Cambridge, mùa đông vô cùng lạnh. Trong thời gian nghỉ lễ Giáng Sinh, tôi về nhà, mặc dù, biết tôi không thích, mẹ vẫn thuyết phục đi trợt tuyết ở hồ St. Albans. Tôi bị ngã và rất khó khăn khi gượng đứng lên, Mẹ nhận ra có điều gì bất thường, đưa tôi đi khám bác sĩ. 27 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Trải qua nhiều tuần trong bệnh viện St Bartholomew tại London, làm nhiều khám nghiệm. Vào năm 1962, các loại xét nghiệm có phần sơ khai hơn bây giờ. Một mẫu bắp thịt lấy từ tay. Các dây nhợ điện tử gắn vào người. Các chất lỏng vô tuyến tiêm vào cột xương sống. Các bác sĩ quan sát sự lên xuống của quang tuyến X khi giường nằm nghiêng qua nghiêng lại. Họ chưa bao giờ cho biết bệnh tình ra sao, nhưng tôi đoán chừng chắc phải nặng nề, thành thử không muốn hỏi. Tuy nhiên, qua những đối thoại giữa các bác sĩ, tôi thu lượm một số thông tin: bất kể là bệnh gì, sẽ trở nên trầm trọng. Không có cách cứu chữa. Chỉ có thể cho tôi uống thêm vitamin. Thực tế. ông bác sĩ thực hiện những xét nghiệm cho tôi đã phủi tay ra đi, không bao giờ thấy lại. Đến một hôm nào đó, tôi biết được, bệnh của mình là chứng xơ cứng teo cơ một bên (ALS: Amyotrophic lateral sclerosis), một loại bệnh thần kinh sinh động, các tế bào thần kinh của não và tủy sống bị teo lại, sau đó, trở thành sẹo hoặc bị đông cứng. Những ai mắc bệnh này, dần dần sẽ mất khả năng kiểm soát cử động, ăn nói, và cuối cùng là hô hấp. Bệnh của tôi dường như phát triển nhanh chóng. Có thể hiểu được sự chán nản cao độ và tâm lý không tìm thấy lý do để tiếp tục chương trình nghiên cứu tiến sĩ vì không biết còn sống được bao lâu để hoàn tất việc này. Nhưng sau đó, bệnh tình bắt đầu thuyên giảm, tôi cảm thấy nhiệt tình hơn trong việc nghiên cứu. Trước đây, khi không còn một hy vọng nào, mỗi 28 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn ngày thức dậy là một ngày mới, là một tặng phẩm, dạy cho tôi biết đánh giá cao những gì tôi đã có. Khi nào còn sống, vẫn còn hy vọng. Dĩ nhiên, cũng có một phụ nữ trẻ, nàng tên Jane, người mà tôi gặp trong một buổi tiệc. Nàng quyết tâm sẽ cùng tôi chống cự cơn bệnh. Lòng tự tin đó làm hy vọng gia tăng. Việc đính hôn khiến tinh thần tôi phấn chấn. Biết rằng, sau khi kết hôn, tôi phải kiếm việc làm để có thể hoàn tất chương trình tiến sĩ. Như thường lệ, vì những câu hỏi lớn thôi thúc, tôi bắt đầu làm việc chăm chỉ và thích thú. Để trợ cấp bản thân trong lúc còn học tập, tôi nạp đơn xin học bổng nghiên cứu tại Gonville và đại học Caius. Thật quá sức ngạc nhiên, tôi được nhận và kể từ đó, đã trở nên thành viên nghiên cứu tại Caius. Học bổng nghiên cứu là một bước ngoặc trong đời. Nghĩa là, tôi có thể tiếp tục nghiên cứu bất kể tình trạng khuyết tật càng ngày càng gia tăng. Ngoài ra, tôi và Jane còn có thể kết hôn. Chuyện này xảy ra vào tháng Bảy năm 1965. Hai năm sau, đứa con đầu lòng, Robert, ra đời. Còn Lucy, đứa thứ hai sinh ra khoảng ba năm sau. Đứa con sau cùng, Timothy, sinh năm 1979. Với tư cách người cha, tôi luôn luôn truyền dẫn cho con tầm quan trọng của đặt câu hỏi. Con trai tôi, Tim, đã từng kể lại một câu chuyện trong lần phỏng vấn về việc đặt câu hỏi, tôi nghĩ, lúc đó con tôi đã lo âu một cách ngớ ngẩn. Tim muốn biết, nếu có nhiều vũ trụ nhỏ rải rác chung quanh hay không? Tôi nói với 29 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn con, đừng bao giờ ngại ngùng khi đưa ra một ý tưởng hoặc một giả thuyết mặc dù có vẻ rất khó hiểu. (Lời nói này không phải của tôi.) Trong khoảng đầu thập niên 1960, câu hỏi lớn về trời đất là “Liệu vũ trụ có một khởi đầu hay không?” Rất nhiều khoa học gia lập tức phản đối ý tưởng này vì họ cảm thấy quan điểm về tạo hóa sẽ đưa khoa học đến đường cùng. Phải đương đầu với tôn giáo và bàn tay Thượng Đế để xác định vũ trụ đã khởi đầu như thế nào. Đây là một câu hỏi căn bản minh bạch mà tôi cần tìm hiểu để hoàn tất luận án tiến sĩ. Nhà toán học vật lý giải Nobel, Roger Penrose đã cho biết, khi một ngôi sao hấp hối, nó sẽ thu rút lại thành một vòng tròn nhất định, một khối có mật độ dày đặc vĩnh viễn, đó là nơi không gian và thời gian sẽ chấm dứt. Tôi nghĩ, chúng ta đã biết, không có gì có thể ngăn cản một ngôi sao to lớn lạnh dần rồi sụp đổ vì chính hấp lực của nó, cho đến khi trở thành một khối đặc vô hạn. Tôi nhận ra một lý lẽ tương tựa có thể áp dụng vào sự nẩy nở của vũ trụ. Trong trường hợp này, tôi có thể chứng minh những sự kiện phi thường nơi “không gian-thời gian” bắt đầu. Thời điểm phát hiện xảy ra trong năm 1970, một vài ngày sau khi con gái tôi, Lucy, ra đời. Tình trạng bệnh khuyết tật của tôi đang diễn ra chậm chạp. Trong khi chuẩn bị đi ngủ, tôi chợt phát giác, có thể dùng lý thuyết cấu trúc tự nhiên mà tôi đã khám phá về những định lý tình trạng đông đặc của ngôi sao chết vào các lỗ đen. Nếu lý thuyết tương đối tổng 30 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn quát đúng đắn và mật độ năng lượng là dương, thì diện tích bề mặt, ranh giới chân trời của lỗ đen sẽ có đặc tính luôn luôn gia tăng khi hút thêm vật chất hoặc bức xạ vào trung tâm. Hơn nữa, nếu hai lỗ đen (hoặc nhiều hơn) va chạm và kết hợp, tạo thành một lỗ đen lớn, thì chu vi hấp lực lớn hơn các lỗ đen lúc còn riêng rẽ. Đây là thời kỳ hoàng kim, chúng tôi đã giải quyết hầu hết các vấn đề lớn trong lý thuyết lỗ đen, ngay cả trước khi tìm được bằng chứng quan sát thực tế về lý thuyết này. Lúc đó, chúng tôi rất thành công với lý thuyết tương đối cổ điển đến nổi tôi đã mất kiểm soát sau khi phát hành cuốn sách “Cấu Trúc Quy Mô Của Không Gian-Thời gian,” cùng với George Ellis. (The Large Scale Structure of Space–Time.) Nghiên cứu của tôi và Penrose tìm thấy thuyết tương đối rộng bị sai lệch trong tình trạng đông đặc, Như vậy, bước tiếp theo là kết hợp thuyết tương đối rộng, một lý thuyết về cái rất lớn, với lý thuyết lượng tử, một lý thuyết về cái rất nhỏ. Đặc biệt, tôi tự hỏi, liệu có nguyên tử nào có hạt nhân là lỗ đen nguyên thủy, được thành hình lúc vũ trụ còn sơ khai? Các điều tra nghiên cứu đã biểu lộ mối liên hệ sâu sắc, chính xác trước đây giữa hấp lực và nhiệt động lực, (khoa học về nhiệt.) Cùng lúc, giải quyết một nghịch lý đã tranh cãi suốt 30 năm mà không đi đến đâu: Đó là “làm thế nào bức xạ còn sót lại từ một lỗ đen đang co rút có thể mang tất cả các thông tin về cái gì đã tạo ra lỗ đen?” Tôi phát hiện, tuy toàn bộ thông tin đó không 31 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn biến mất nhưng không còn hữu dụng, ví như đốt cuốn sách bách khoa toàn thư rồi chỉ còn khói và tro. Để trả lời điều này, tôi đã nghiên cứu các trường lượng tử hoặc các hạt nhân bị phát tán từ lỗ đen. Hy vọng , một phần của sóng đi tới sẽ được tiếp thu, phần còn lại sẽ bị phát tán. Nhưng thật hết sức bất ngờ, tôi thấy, dường như có sự phát xạ từ chính lỗ đen. Lúc đầu, tôi nghĩ mình đã tính toán sai lầm. Nhưng sau đó đã thuyết phục tôi là sự thật vì sự phát xạ chính xác là việc cần thiết để xác định khu vực ranh giới chân trời với “entropy” của lỗ đen. Entropy, một phương tiện đo sự rối loạn của một hệ thống. được tóm lược vào công thức đơn giản. Entropy biểu thị theo diện tích trong ranh giới chân trời, và ba hằng số cơ bản tự nhiên: c, tốc độ ánh sáng; G, hằng số hấp lực của Newrton; h, hằng số Planck. Sự phát bức xạ từ lỗ đen được gọi là bức xạ Hawking và tôi tự hào đã phát hiện ra nó. Năm 1974, tôi được chọn làm hội viên trong Hiệp hội Hoàng gia (Royal Society.) Cuộc bầu chọn này gây bất ngờ cho các thành viên trong ngành của tôi vì tôi còn trẻ và chỉ là một phụ tá nghiên cứu tầm thường. Ba năm sau, được thăng chức giáo sư. Công trình nghiên cứu về lỗ đen cho tôi hy vọng sẽ khám phá 32 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn ra một lý thuyết cho mọi thứ. Háo hức truy lùng câu trả lời đã thúc đẩy tôi tiếp tục. Cùng trong năm, Kip Thorne, bạn tôi, đã mời cả gia đình và những người cùng nghiên cứu về thuyết tương rộng đến Viện Kỹ Thuật (Caltech) ở California. Bốn năm trước đó, tôi đã sử dụng xe lăn điều khiển bằng tay và xe điện ba bánh, với tốc độ xoay chuyển chậm. Đôi khi tôi chở thêm khách ngồi dù bất hợp lệ. Khi đến California, chúng tôi ở trong một ngôi nhà kiểu thuộc địa do Caltech sở hữu, gần khu đại học. Nơi này, lần đầu tiên tôi được thoải mái sử dụng xe lăn điều khiển bằng điện tử. Điều này cho tôi một mức độ độc lập đáng kể. Đặc biệt ở Hoa Kỳ, các tòa nhà và vỉa hè đều có chỗ, có đường dành riêng cho người tàn tật di chuyển dễ dàng hơn ở Anh quốc. Năm 1978, từ Caltech trở về, tôi cảm thấy xuống tinh thần. Mọi thứ ở Anh quốc dường như quá nghiêm khắc và hạn chế so với thái độ sinh hoạt lạc quan ở Hoa Kỳ. Vào thời điểm đó, phong cảnh tàn tạ vì cây cối chết bởi bệnh vi trùng Du từ Hà Lan và các cuộc đình công liên tiếp nổi lên khắp nơi. Tuy nhiên, tâm tư tôi phấn chấn trở lại khi cảm thấy thành công trong công việc nghiên cứu. Năm 1979, tôi được bầu vào chức vụ Giáo sư Toán học Lucasia. Sir Isaac Newton và Paul Dirac đã từng nắm giữ chức vị này. Suốt thập niên 1970, tuy chủ yếu nghiên cứu về thuyết lỗ đen, nhưng mối quan tâm về vũ trụ học đã thay đổi, bởi những gợi ý rằng, vũ trụ lúc sơ khai đã 33 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn trải qua một thời kỳ nẩy nở vô cùng nhanh chóng. Vận tốc về độ lớn của nó gia tăng theo từng ngày, giống như giá cả gia tăng kể từ cuộc đầu phiếu Brexit ở Vương quốc Anh. Tôi dùng nhiều thời giờ làm việc chung với Jim Hartle, xây dựng lý thuyết về sự ra đời của vũ trụ. Sự kiện này, chúng tôi gọi là “vô biên cương.” Khoảng đầu năm 1980, sức khỏe của tôi yếu dần. Phải chịu đựng những cơn nghẹt thở kéo dài vì thanh quản khô cứng và thức ăn thường lọt vào phổi. Năm 1985, tôi bị viêm phổi trong một chuyến đi đến CERN, Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân Âu Châu, ở Thụy Sĩ. Đây là khoảnh khắc làm thay đổi đời sống. Tôi nhập viện vào nhà thương Lucerne Cantonal và gắn máy thở cấp cứu. Các bác sĩ đề nghị với vợ tôi, đã đến giai đoạn họ không còn có thể làm được gì, nên rút máy để đời tôi được kết thúc. Nhưng vợ tôi dứt khoát không chịu và yêu cầu đưa tôi về bệnh viện Addenbrook ở Cambridge bằng máy bay cứu thương. Bạn đọc có thể tưởng tượng biết bao nhiêu khó khăn trong khoảng thời gian này. Nhưng may mắn thay, các bác sĩ tại Addenbrook đã nỗ lực cứu tôi trở lại, khỏe như trước khi đi qua Thụy Sĩ. Tuy nhiên, vì thanh quản vẫn không giữ được thực phẩm và nước miếng, để lọt vào phổi, họ tiến hành giải phẫu mở rộng khí quản. Như hầu hết bạn đọc đã biết, khi giải phẫu khí quản, nghĩa là mất đi tiếng nói. Giọng nói của một người rất quan trọng, Nếu nói lảm nhảm 34 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn như tôi lúc đó, mọi người sẽ nghĩ tôi không kiểm soát được tinh thần và họ sẽ đối xử theo cách nghĩ đó. Trước khi giải phẫu khí quản, lời nói của tôi không được rõ ràng, đến nổi chỉ có những người thân thiết như con tôi mới hiểu được. Sau khi giải phẫu, cách duy nhất mà tôi có thể giao tiếp là đánh vần từng chữ, từng từ ngữ, bằng cách nhướng lông mày “đồng ý” khi người ta chỉ đúng chữ trên bảng chữ cái mà tôi muốn nói. Thật may mắn, một chuyên gia vi tính ở California, Walt Woltosz, nghe được nỗi khốn đốn của tôi. Ông đã gửi đến một vi trình do ông xây dựng, gọi là Equalizer. Giúp tôi có thể chọn nguyên từng từ vựng bằng cách nhấn nút theo những dãy từ ngữ liên hệ trên màn ảnh vi tính gắn vào xe lăn. Từ đó, hệ thống này được phát triển. Bây giờ, tôi sử dụng một chương trình có tên Acat, do Intel làm ra, cho phép điều khiển bằng cách chuyển động cơ bắp trên má nối liền với thiết bị nhạy cảm gắn trên kính đeo mắt. Nó có điện thoại di động. Có thể truy cập mạng lưới. Có thể khẳng định, tôi là người nối kết internet nhiều nhất trên thế giới. Tuy vậy, tôi vẫn giữ bộ vi trình giọng nói lúc ban đầu, một phần vì chưa gặp một giọng nói nào tốt hơn, một phần vì giọng nói đã trở thành căn cước của tôi, mặc dù nó phát âm theo lối Mỹ. Năm 1982, trong khoảng thời gian nghiên cứu về “vô biên cương,” tôi có ý tưởng viết một cuốn sách phổ thông về vũ trụ. Nghĩ rằng, có thể kiếm thêm ít tiền 35 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn để hỗ trợ cho con đi học và trang trải chi phí ý tế càng ngày càng gia tăng, nhưng lý do chính yếu là muốn giải thích sự hiểu biết của con người tiến triển đến mức nào về vũ trụ. Làm thế nào chúng ta đã đến gần một thời điểm có thể tìm ra một lý thuyết hoàn chỉnh, có khả năng mô tả vũ trụ và tất cả những gì nó cưu mang. Điều quan trọng không chỉ đặt câu hỏi và tìm ra câu trả lời, với tư cách của nhà khoa học, tôi cảm thấy có bổn phận truyền thông đến thế giới những gì mà chúng tôi đã học hỏi được. Nói chung, tác phẩm A Brief History of Time (Lịch sử tóm lược về thời gian) phát hành lần đầu tiên ngày April Fool (Tháng tư phỉnh phờ) năm 1988. Thật ra, cuốn sách này lúc ban đầu có tựa đề: From the Big Bang to Black Holes: A Short History of Time, (Từ cuộc nổ lớn đến lỗ đen: lịch sử ngắn về thời gian.) Tựa đề này được rút gọn và thay đổi chữ “brief”. Tôi không bao giờ mong đợi A Brief History of Time thành công trong một thời gian ngắn. Không còn nghi ngờ gì, câu truyện mà người ta thích thú là bằng cách nào tôi đã xoay sở để trở thành nhà lý thuyết vật lý và là tác giả của một tác phẩm phổ biến mặc dù bị khuyết tật. Không phải ai cũng đọc hết hoặc hiểu hết những gì họ đọc. Nhưng tối thiểu họ phải vật lộn với một trong số những câu hỏi lớn về sự tồn tại của nhân loại. Tiếp cận ý tưởng chúng ta đang sống trong một vũ trụ được điều khiển bởi các định luật hợp lý do khoa học khám phá và giải thích. 36 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Đối với đồng nghiệp, tôi chỉ là một trong các nhà vật lý, nhưng đối với công chúng bên ngoài, tôi trở thành một khoa học gia nổi tiếng nhất thế giới. Điều này một phần do các nhà khoa học, ngoại trừ Einstein, không phải là ngôi sao nhạc rock để được đón nhận rộng rãi, một phần vì hoàn cảnh của tôi phù hợp vào khuôn mẫu thiên tài khuyết tật. Tôi không thể ngụy trang bằng đeo tóc giả, mang kính đen, (như minh tinh) vì chiếc xe lăn sẽ làm lộ tẩy. Được nhiều người biết đến và dễ dàng nhận ra đều có những điểm cộng và điểm trừ. Nhưng điểm trừ nhiều hơn. Mọi người có vẻ thực sự hài lòng khi gặp tôi. Thậm chí, có một lượng khán giả lớn nhất từ trước đến nay, khi tôi khai mạc Thế vận hội Paralympic ở London năm 2012. Tôi đã có một đời sống khác thường trên hành tinh này, đồng thời, du hành khắp vũ trụ bằng cách sử dụng trí óc và các quy luật vật lý. Đã từng đến những vùng xa nhất của thiên hà, phiêu lưu vào lỗ đen và quay trở lại thời điểm khi thời gian bắt đầu. Trên trần gian, tôi trải qua thăng trầm, sóng gió, bình an, thành công và đau khổ. Giàu và nghèo với một thể xác tàn tật. Được ca tụng, bị chỉ trích, nhưng chưa bao giờ bị lãng quên. Qua công trình nghiên cứu, tôi đã được đặc ân lớn khi có thể đóng góp vào kiến thức về vũ trụ. Nhưng, đúng như thế, vũ trụ chỉ là một nơi trống rỗng, nếu không có những người 37 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn yêu tôi và những người tôi yêu. Không có họ, tôi sẽ mất tất cả những gì kỳ diệu. Rốt ráo, thực tế con người chỉ là một tập hợp của các hạt nhân có bản sắc theo luật tự nhiên. Hiểu biết những định luật chi phối con người và điều khiển vũ trụ là những thắng lợi lớn. Tôi muốn chia sẻ sự phấn khởi của mình về những câu hỏi lớn và nhiệt huyết của tôi trong hành trình truy lùng này. Ngày nào đó, hy vọng chúng ta sẽ có thể trả lời rõ ràng hết các câu hỏi lớn. Tuy vậy, vẫn còn nhiều thử thách, những câu hỏi lớn khác trên hành tinh cần được trả lời. Vì thế, cần những những thế hệ sau, những ai quan tâm, nhập cuộc, và hiểu biết sâu rộng về khoa học. Làm thế nào chúng ta có thể nuôi sống dân số toàn cầu càng ngày càng gia tăng? Làm sao cung cấp đủ nước uống? Tạo và tái tạo năng lượng? Ngăn ngừa và chữa bệnh? Làm giảm sự biến đổi khí hậu? Tôi hy vọng khoa học và kỹ thuật sẽ cung cấp câu trả lời cho những câu hỏi trên. Nhưng sẽ cần người, những con người trí tuệ và kiến thức, để thực hiện các đáp án này. Chúng ta hãy tranh đấu cho từng phụ nữ, từng đàn ông được sống khỏe mạnh, an toàn, tràn đầy cơ hội, và tình thương. Tất cả chúng ta đều là nhà du hành trong thời gian, cùng nhau phiêu lưu vào tương lai. Chúng ta hãy cùng nhau đóng góp để biến tương lai thành một nơi xứng đáng cho chúng ta đến thăm viếng. 38 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Hãy can đảm, hãy tò mò, hãy quyết tâm, hãy vượt qua những trở ngại. Bất kỳ là khó khăn gì, đều có thể thực hiện. 39 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Có Thượng Đế Hay Không? Khoa học càng ngày càng gia tăng việc trả lời những câu hỏi nằm trong phạm vi tôn giáo. Khởi đầu, tôn giáo đã nỗ lực giải đáp những thắc mắc cho nhân loại: Tại sao chúng ta có mặt ở đây? Con người từ đâu đến? Từ xa xưa đến nay, câu trả lời hầu như giống nhau: Thần thánh đã tạo ra vạn vật. Trần gian là một nơi đáng sợ, vì vậy, ngay cả những người can đảm cứng rắn như dân Vikings cũng tin vào quyền lực của siêu nhiên để giải thích những hiện tượng thiên nhiên như sấm sét, bão tố, nhật thực. Ngày nay, khoa học đưa ra những câu trả lời chính chắn hơn, nhất quán hơn, nhưng người ta vẫn phải bám vào tôn giáo vì nó mang lại sự bình yên. Họ không tin hoặc không hiểu rõ khoa học. Vài năm trước đây, tạp chí Time đăng một tựa đề lớn trên trang bìa: “Hawking: Chúa không tạo ra vũ trụ,” Bài báo được minh họa, vẽ hình Chúa thể hiện như bức tranh nổi tiếng của Michelangelo, trông giống như sấm sét. Họ in hình của tôi, nhìn rất tự mãn. Lảm như chúng tôi đang đấu tay đôi. Thật sự, 40 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn tôi không có ác cảm với Chúa. Cũng không muốn gây ấn tượng việc nghiên cứu của tôi, dùng để chứng minh, bác bỏ sự hiện hữu của Thượng Đế. Công việc của tôi là tìm kiếm một cấu trúc hợp lý để giải thích vũ trụ chung quanh con người. Nhiều thế kỷ qua, người ta tin rằng những người tàn tật như tôi đang sống dưới lời nguyền do Thượng Đế trừng phạt. Thế thì, tôi có thể làm cho ai đó phiền hà, nhưng tôi thích giải nghĩa mọi thứ theo một cách khác, theo những định luật tự nhiên. Nếu bạn đọc tin tưởng vào khoa học như tôi, sẽ chứng nghiệm, có một số quy luật luôn luôn hiện diện và được tuân thủ. (Ví dụ như nước bốc hơi thành mây, mây gặp lạnh thành mưa, mưa xuống đất ra sông hồ ao biển rồi bốc hơi …) Nếu muốn, có thể lý luận rằng những quy luật là sản phẩm của Thượng Đế, nhưng quan điểm này nghiêng về định nghĩa quyền năng của Chúa hơn là bằng chứng về sự tồn tại của Ngài. Khoảng năm 300 trước Công nguyên, Một triết gia tên Aristarchus bị mê hoặc bởi hiện tượng nhật thực, đặc biệt là nguyệt thực. Ông đã đủ can đảm để đặt câu hỏi, những sự kiện này có phải do thần thánh tạo ra? Ông trở thành một nhà khoa học tiền phong. Aristarchus nghiên cứu kỹ về bầu trời và đi đến một kết luận táo bạo: Nhật thực là bóng của trái đất đi qua mặt trăng, không phải là việc làm của quyền lực siêu nhiên. Được giải thoát nhờ khám phá này, ông có thể tìm ra những gì thực sự xảy ra trên đầu ông, và vẽ các biểu đồ cho thấy mối liên hệ thực tế giữa mặt trời, trái đất và mặt trăng. Từ đó, ông đã đưa 41 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn đến những kết luận xuất sắc. Cho rằng, trái đất không phải là trung tâm vũ trụ như mọi người đã nghĩ, thay vào đó, nó xoay chung quanh mặt trời. Hiểu được sự sắp xếp này, sẽ giải thích tất cả các hiện tượng nhật thực nguyệt thực. Khi mặt trăng phủ bóng xuống trái đất, đó là nhật thực. Khi trái đất che khuất mặt trăng, đó là nguyệt thực. Rồi Aristarchus còn tiến xa hơn. Cho rằng, các ngôi sao không phải chỉ là tinh tú trên nền trời, như các người cùng thời đã tin tưởng. Các ngôi sao là những mặt trời khác, giống như mặt trời của chúng ta, nhưng ở rất xa. Thật là một nhận thức đáng kinh ngạc. Vũ trụ là một bộ máy được điều hành bởi những nguyên tắc và quy luật. Những luật mà tâm trí con người có thể hiểu được. Tôi tin rằng sự phát hiện những quy luật này là những thành tựu vĩ đại của loài người, vì chính những định luật tự nhiên - như hiện nay, chúng ta đang gọi tên – đã tự nói lên, liệu chúng ta có cần những vị thần thánh để giải thích về vũ trụ hay không? Những định luật tự nhiên mô tả đường lối sinh hoạt thật sự của mọi thứ trong quá khứ, hiện tại, và tương lai. Đối với các tay quần vợt chuyên nghiệp, trái banh luôn luôn được đánh đi chính xác vào những nơi họ đã tính trước. Hành động này gói ghém một số quy luật. Chúng chi phối mọi thứ đang diễn ra, từ năng lượng điều khiển cú đánh bởi cơ bắp của cầu thủ cho đến tốc độ trên sân cỏ mọc dưới chân. Nhưng điều quan trọng thực sự là các quy luật vật lý mang tính phổ biến và bất biến. Chúng không 42 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn chỉ áp dụng cho đường banh quần vợt, mà cho cả sự chuyển động của trái đất và mọi tinh tú trong vũ trụ. Không giống như luật pháp của con người, luật tự nhiên không thể bị phá vỡ, đó là lý do tại sao chúng có uy lực chứng minh khi nhìn từ quan điểm của tôn giáo dù phải tranh luận. Nếu bạn đọc có thể chấp nhận như tôi, những định luật tự nhiên là cố định, sẽ không mất nhiều thời giờ để dẫn đến câu hỏi: Vai trò của Chúa làm gì ở đây? Sự mâu thuẫn lớn lao giữa khoa học và tôn giáo nằm ở chỗ này, mặc dù quan điểm của tôi trở thành tựa đề lớn, gây xôn xao trong dư luận, thật ra, sự mâu thuẫn đã có từ ngàn xưa. Người ta có thể định nghĩa Thượng Đế là hóa thân của các định luật tự nhiên. Tuy thế, hầu hết mọi người không nghĩ Thượng Đế như vậy. Họ quan niệm, siêu nhiên cũng giống như con người, phải có những mối liên hệ cá nhân. (Tôn giáo là hệ thống liên hệ cá nhân với siêu hình.) Khi nhìn lên vũ trụ vô tận, và sự sống tình cờ, vô nghĩa của con người trong bao la đó, dường như là chuyện đáng nghi ngờ nhất. Tôi dùng từ ngữ “God” (Chúa, Thượng Đế) theo nghĩa “không nhân tính”, như Einstein đã sử dụng, cho các định luật tự nhiên. Như vậy, hiểu được tâm trí Thượng Đế là hiểu biết các định luật tự nhiên. Tôi dự đoán, con người sẽ biết tâm trí của Thượng Đế vào cuối thế kỷ này. 43 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Một lãnh vực còn lại mà tôn giáo dùng để khẳng định Thượng Đế là nguồn gốc tạo ra vũ trụ, (Đó là vũ trụ ra đời nhu thế nào,) nhưng khoa học cũng đang tiến đến và sẽ sớm đưa ra câu trả lời dứt khoát về sự khai sinh ra vũ trụ. Tôi ấn hành một cuốn sách đặt nghi vấn, liệu Chúa có tạo ra vũ trụ hay không? Đã gây ra nhiều chấn động. Một độc giả bực bội đã nói rằng, một nhà khoa học không nên có ý kiến gì về tôn giáo. Tôi không có ý định thuyết phục ai phải tin điều gì. Đối với tôi, đặt câu hỏi về Chúa có hiện hữu hay không, là câu hỏi thuần về khoa học. Sau cùng, khó mà mà nghĩ một điều gì bí ẩn, căn bản, quan trọng hơn là “Ai đã tạo ra và điều khiển vũ trụ.” Tôi nghĩ vũ trụ được tạo ra một cách tự nhiên từ hư không, theo quy luật khoa học. (Quan điểm này giống căn bản của thuyết khai sinh trời đất của Trung Hoa: Hư vô sinh thái cực. Thái cực sinh lưỡng nghi. Lưỡng nghi sinh tứ tượng ….) Giả định căn bản của khoa học là thuyết tất định khoa học (Determinism). Nghĩa là, các quy luật khoa học xác định sự tiến hóa của vũ trụ, dựa trên trạng thái của nó trong một thời điểm. (Trạng thái ở đây có thể hiểu là hoàn cảnh, bao gồm những gì xảy ra, trong một thời thời gian nhất định được xác định.) Những quy luật này có thể hoặc không được Chúa ban hành, nhưng Chúa không thể can thiệp để thay đổi hoặc hủy bỏ những quy luật tự nhiên, nếu không, chúng không phải là quy luật. Điều này giải thích, Chúa chỉ có quyền tự do lựa chọn trạng thái, hình thức khai sinh của vũ trụ. Sau đó, vũ trụ sẽ do các quy luật tự nhiên điều hành. 44 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Ngay cả khái niệm khai sinh này dường như cũng có những quy luật. Nếu vậy, Chúa không có tự do làm gì cả. Bất chấp sự phức tạp và đa dạng của vũ trụ, hóa ra để tạo nên một vũ trụ, chỉ cần ba nguyên liệu. Hãy tưởng tượng rằng chung ta có thể liệt kê chúng trong cuốn sách dạy gia chánh, nấu món vũ trụ. Như vậy ba nguyên liệu dùng để nấu là gì? • • • Vật chất: Bất kỳ thứ gì có khối lượng. Vật chất ở chung quanh chúng ta, trong lòng đất dưới chân và ngoài không gian. Bụi, đá, băng, chất lỏng… Những đám mây mênh mông, những ngân hà xoắn ốc khổng lồ đầy tinh tú, mỗi ngân hà chứa hàng tỷ mặt trời, trải dài những khoảng cách đáng kinh ngạc. Những thứ đó đều thuộc về vật chất. Năng lượng: Cho dù một ai chưa bao giờ nghĩ về năng lượng, nhưng tất cả chúng ta đều biết nó. Một thứ chúng ta nhìn thấy, gặp gỡ hàng ngày. Nhìn lên mặt trời, sẽ cảm thấy chất ấm hoặc nóng chạm vào mặt: Đó là năng lượng đó được tạo ra bởi một hành tinh cách chúng ta 93 triệu dặm (mặt trời). Năng lượng tràn ngập khắp nơi trong vũ trụ, tự thúc đẩy trong tiến trình giữ bản chất năng động, không ngừng thay đổi vị trí. Có vật chất, có năng lượng, nguyên liệu thứ ba là Không gian: Khoảng trống bao la. Chúng ta có thể mô tả vũ trụ bằng cụm chữ: tuyệt vời, đẹp đễ, bạo lực… nhưng có một cụm từ không thể dùng cho nó, đó là chật hẹp. Bất cứ lúc nào, nhìn lên vũ trụ đều thấy nhiều khoảng trống và rất nhiều không gian, 45 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn trải dài ra mọi hướng. Sự rộng lớn làm cho đầu óc chúng ta xây xẩm. Như vậy, vật chất, năng lượng và không gian, từ đâu mà có? Nhân loại không có câu trả lời cho đến thế kỷ 20. Câu trả lời đến từ sự hiểu biết của một người đàn ông, có lẽ là nhà khoa học lừng lẫy nhất trong cõi sống, tên: Albert Einstein. Đáng buồn vì tôi chưa bao giờ được gặp ông. Einstein đã nhận ra một điều khá lạ lùng: Hai trong ba thành phần chủ yếu tạo ra vũ trụ, đó là vật chất và năng lượng có cơ bản là một thứ giống nhau, hai mặt của cùng một đồng tiền. Phương trình nổi tiếng của ông E=mc2, đơn giản có nghĩa: Khối lượng (vật chất) có thể xem như một dạng năng lượng và ngược lại. Như vậy, thay vì phải có ba thành phần, chúng ta có thể xác nhận xây dựng vũ trụ chỉ còn hai: năng lượng và không gian. Câu hỏi tiếp theo: Năng lượng và không gian đến từ đâu? Sau nhiều thập niên nghiên cứu, các nhà khoa học đã tìm ra câu trả lời: Không gian và năng lượng được phát sinh một cách ngẫu nhiên và tự nhiên trong một sự kiện mà ngày nay chúng ta gọi là “Vụ nổ lớn” (Big Bang. Được giải thích chi tiết trong tác phẩm The Large Scale Structure of Space-Time, 1973, Hoặc giải thích sơ lược dễ hiểu hơn trong A Brief History of Time. 1988. Stephen Hawking.) Vào lúc xảy ra vụ nổ lớn, cả một vũ trụ đã khai sinh, cùng với không gian. Tất cả đều phồng lên. (nở ra) như quả bong bóng bay được thổi lên. Như vậy, tất 46 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn cả năng lượng và không gian giải thích như thế nào? Làm sao cả vũ trụ có thể tràn đầy năng lượng? Sự rộng lớn kỳ diệu của không gian và tất cả những gì chứa đựng trong đó, không lẽ, chỉ đơn giản xuất hiện từ hư không? Đối với một số người, đây là lúc Chúa trở lại với quyền phép. Chính là Chúa đã sáng tạo năng lượng và không gian. Vụ nổ lớn, Big Bang, là thời điểm Chúa dựng nên trời đất. Nhưng khoa học giải thích một cách khác. Đứng trước những rắc rối mà tôi tự rước vào thân, tôi nghĩ, nhờ nói ra như vậy, người ta có thể hiểu thêm nhiều điều về những hiện tượng đã gây khủng khiếp cho dân Viking. Thậm chí, chúng ta có thể vượt qua cặp “hai mặt một đồng tiền” kỳ lạ: Đó là Vật chất và Năng lượng do Einstein đã khám phá. Có thể sử dụng các quy luật tự nhiên để giải quyết nguồn gốc của vũ trụ và tìm hiểu, nếu sự hiện hữu của Chúa là cách duy nhất để giải thích vấn đề này. Khi tôi lớn lên, sau thế chiến thứ Hai, Anh quốc sống trong tình trạng khắc khổ. Người ta nói với chúng tôi, không bao giờ nhận một cái gì đó mà hoàn toàn không trả lại một thứ gì khác. (Không có gì hoàn toàn không tốn kém) Nhưng bây giờ, sau một đời làm việc, tôi nghĩ chúng ta đã thật sự có một vũ trụ miễn phí. Bí ẩn lớn nhất ở tâm điểm của Vụ nổ lớn là làm sao để giải thích toàn bộ vũ trụ diệu kỳ mênh mông với không gian và năng lượng có thể cụ thể hóa, vật chất hóa tử chỗ không có gì. Bí mật này nằm trong 47 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn một thực tế kỳ lạ nhất về vũ trụ. Các định luật vật lý đòi hỏi sự tồn tại của mọi thứ là “năng lượng âm” (negative energy.) Để giúp bạn đọc hiểu được khái niệm lạ lùng nhưng quan yếu này, hãy cho tôi sử dụng một phép loại suy đơn giản: Thử tưởng tượng có người muốn xây ngọn đồi trên mảnh đất bằng phẳng. Ngọn đồi biểu tượng cho vũ trụ. Để đắp đất lên ngọn đồi, anh phải đào cái hố để lấy đất. Như vậy, anh ta vừa tạo ra ngọn đồi, cùng lúc tạo ra hố sâu. Cái hố là phiên bản âm của ngọn đồi, vì tất cả những gì lấy từ hố đưa lên trở thành chất liệu xây cất đồi cao. Đó là sự cân bằng hoàn hảo. Đây là nguyên tắc đằng sau những gì xảy ra vào thời kỳ bắt đầu của vũ trụ. (Từ ẩn dụ tạo ra ngọn đồi, chúng ta đi đến thời điểm khai sinh của vũ trụ.) Khi Vụ nổ lớn tạo ra số năng lượng khổng lồ dương tính, đồng thời nó tạo ra khối năng lượng âm tính bằng khối dương tính. Theo sự kiện này, số dương và số âm cộng lại sẽ bằng 0 (zero). Đó là một trong các định luật tự nhiên. Như vậy, số năng lượng âm đã đi đâu? Nó ở trong nguyên liệu thứ ba đã liệt kê trong sách dạy nấu ăn: Không gian, năng lượng âm nằm trong không gian. Điều này mới nghe có vẻ kỳ quặc, nhưng theo quy luật tự nhiên liên quan đến hấp lực (gravity) và chuyển động (motion) – hai định luật thuộc hạng lâu đời nhất trong khoa học – thì chính không gian là một nhà kho vô tận chứa khối năng lượng âm khổng lồ. Đủ để bảo đảm khi tất cả cộng lại sẽ bằng số 0 (số không.) 48 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Tôi thừa nhận, trừ khi toán học là sở thích của chúng ta, nếu không, sự thật là chúng ta khó nắm bắt những giải thích. Lưới trời vô tận của hàng tỷ tỷ thiên hà, mỗi thiên hà kéo thiên hà khác bởi hấp lực, sinh hoạt như một thiết bị lưu trữ khổng lồ. Vũ trụ như một cục pin vĩ đại tích trữ năng lượng âm. Về bên dương giống như ngọn đồi, bao gồm khối lượng và năng lượng mà chúng ta thấy ngày nay. Hố sâu tương ứng với ngọn đồi, như vậy, bên âm của vạn vật, tràn ngập khắp không gian. Điều này có ý nghĩa gì trong việc tìm kiếm sự hiện hữu của Thượng Đế? Có nghĩa: nếu vũ trụ cộng lại là số không, (năng lượng dương cộng năng lượng âm bằng zero,) không có gì, thì Chúa không cần tạo ra nó. Vũ trụ ví như một bữa ăn miễn phí. Nếu đã biết số dương cộng số âm bằng không có gì, điều còn lại bây giờ, là tìm ra - hoặc tôi dám hỏi – ai là kẻ tiên chinh đã kích hoạt để bắt đầu toàn bộ quá trình này? Điều gì xuất hiện đã gây ra sự tự phát của vũ trụ? Mới nghe qua, dường như khó hiểu. Xét cho cùng, trong cuộc sống hàng ngày, mọi thứ không phải chỉ trở thành hiện thực, cụ thể hóa từ không không. Không thể chỉ búng ngón tay và gọi một tiếng, tức thì ly cà phê chạy đến. Chúng ta phải tạo ra từ hạt cà phê, pha nước sôi, trộn ít đường và sữa. Nhưng nếu chúng ta đi sâu vào ly cà phê, xuyên qua các hạt sữa, đến các nguyên tử. Chúng ta bước vào một thế giới nơi có thể tạo ra một thứ gì từ không có gì. Tối thiểu trong một thời gian ngắn. Bởi vì, ở mức 49 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn độ này, những hạt như proton hoạt động theo các quy luật tự nhiên mà chúng ta gọi là cơ học lượng tử (quantum mechanics). Chúng có thể xuất hiện tình cờ, hiện diện một thời gian rồi biến mất, để xuất hiện trở lại ở một nơi khác. Chúng ta biết bản thân của vũ trụ trước kia đã từng rất nhỏ, có thể nhỏ hơn hạt proton. Như vậy, nếu bây giờ vũ trụ lớn mênh mông chắc phải có điều gì kỳ lạ đã xảy ra. Nghĩa là, bản thân của vũ trụ sau khi khai sinh, bao la và phức tạp một cách kỳ dị, có thể chỉ đơn thuần đột nhiên nổ ra và tồn tại mà không vi phạm các định luật tự nhiên. Từ thời điểm đó, một khối năng lượng lớn đã được giải thoát khi không gian tự mở rộng - một nơi lưu trữ tất cả các năng lượng âm cần thiết để cân bằng với năng lượng dương. Nhưng tất nhiên câu hỏi quan trọng được đặt ra một lần nữa: Có phải Chúa đã tạo ra định luật lượng tử cho phép Vụ nổ lớn thành hình? Tóm lại, có cần Chúa sắp đặt luật lượng tử để kích hoạt vụ nổ khai sinh vũ trụ? Tôi không có ý xúc phạm đến đức tin của bất kỳ ai, nhưng tôi nghĩ, khoa học đưa ra lời giải thích thực tế, thuyết phục hơn chuyện có Chúa sáng tạo. Kinh nghiệm hàng ngày cho thấy tất cả mọi chuyện xảy ra đều phải liên quan đến điều gì xảy ra trước đó. Bằng kinh nghiệm này, chúng ta dễ dàng nghĩ rằng có một thứ gì đó, hoặc là Chúa, đã khiến vũ trụ thành hình. Nhưng khi nói về toàn thể vũ trụ, ý nghĩ đó không nhất thiết đúng. Cho phép tôi giải thích: 50 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Hãy tưởng tượng dòng sông, chảy xuống sườn núi. Điều gì tạo ra dòng sông? Câu trả lời đúng sẽ là mặt trời chiếu xuống đại dương, nước bốc hơi lên trời, tạo thành mây, mây gặp lạnh thành mưa. Nước xuống đất là nguồn sông. Nước xuống sông thành dòng chảy. Như vậy, điều gì khiến mặt trời tỏa sáng và nóng? Nếu nhìn vào bên trong nắng, sẽ thấy một quá trình gọi là “nhiệt hạch,” trong đó các nguyên tử hydro gặp nhau tạo thành Heli, giải tỏa một số năng lượng lớn. Vậy, Hedro đến từ đâu? Câu trả lời: Từ Vụ nổ lớn. Nhưng đây là một điểm nhỏ cần quan tâm: Bản thân của các luật tự nhiên cho biết, vũ trụ không chỉ tự tồn tại mà còn không cần bất kỳ sự giúp đỡ nào, như một proton, không đòi hỏi gì về năng lượng. Tuy nhiên, cũng có thể không có lý do nào tạo Vụ nổ lớn. Giải thích theo lý thuyết của Einstein và sự hiểu biết của ông về không gian và thời gian trong vũ trụ, trên căn bản, cả hai gắn liền vào nhau. (Không thể tách rời không gian và thời gian. Ở đâu có không gian là có thời gian, hoặc ngược lại.) Vì vậy, từ khi vụ nổ lớn (Big Bang) bắt đầu, một điều kỳ diệu đã xảy ra, đó là sự xuất hiện của thời gian. Để tìm hiểu ý tưởng gây bối rối này, hãy xem xét một lỗ đen lơ lửng trong không gian. Một lỗ đen điển hình là một ngôi sao có khối lượng (vật chất) lớn đến mức, tự nó làm cho nó sụp đổ. Nó lớn đến độ không có ánh sáng nào có thể thoát ra khỏi hấp lực của chính nó, Đó là lý do tại sao nó hoàn toàn đen tối. 51 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Hấp lực của nó rất mạnh, làm cong và biến dạng không chỉ ánh sáng mà còn cả thời gian. (Lỗ đen tự hút ánh sáng và thời gian vào trung tâm của nó.) Để giải thích thêm, hãy tưởng tượng chiếc đồng hồ đang bị hấp lực của lỗ đen hút vào. Khi đồng hồ tiến dần đến gần lỗ đen, kim đồng hồ sẽ chậm lại vì sức hút. Bây giờ, hãy tưởng tượng chiếc đồng hồ đi vào lỗ đen - giả sử nó có thể chịu đựng được hấp lực lớn – nó sẽ thực sự dừng lại. (kim đồng hồ không chạy.) Nó dừng lại không phải vì hư hỏng, mà vì bên trong lỗ đen không có thời gian. Đó là chính xác những gì đã xảy ra khi vũ trụ bắt đầu. (Theo tôi, người dịch, đoạn giải thích về sự bắt đầu của thời gian này không cho người đọc một khái niệm sáng tỏ. Ví dụ về chiếc đồng hồ chỉ nói lên sự vắng mặt của thời gian trong lỗ đen. Sự liên hệ giữa không có thời gian trong lỗ đen và sự khai sinh của thời gian như thế nào, không được rõ ràng. Các bạn đọc nên tìm hiểu về thời gian vũ trụ trong tác phẩm A Brief History of Time của Stephen Hawking, Sự giải thích sẽ mạch lạc và thuyết phục hơn.) Trong một trăm năm qua, chúng ta đã đạt được những bước tiến ngoạn mục trong sự hiểu biết về vũ trụ. Hiểu được một số định luật điều hành tất cả những gì xảy ra trong mọi trường hợp. Ngoại trừ một số trường hợp quá đặc biệt như: nguồn gốc vũ trụ và lỗ đen. Tôi tin rằng vai trò của thời gian lúc vũ trụ khai sinh là chìa khóa cuối cùng để loại bỏ sự cần thiết của đấng tạo hóa. Cùng một lúc, sẽ biểu lộ cách vũ trụ tự tạo ra chính nó. 52 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Nếu chúng ta du hành ngược thời gian về lại thời điểm xảy ra Vụ nổ lớn. Trên đường đi, sẽ thấy vũ trụ nhỏ dần, càng ngày càng rút lại, cho đến một lúc, toàn bộ vũ trụ chỉ là một không gian co cụm. Sau cùng là một lỗ đen rất nhỏ, đông đặc, nén chặt. Nó giống như những lỗ đen ngày nay, trôi nổi trong không gian. Các quy luật tự nhiên điều hành một cách nào đó khá kỳ diệu. Chúng cho chúng ta biết, ở đây, lúc đó, thời gian cũng phải ngừng lại. (Trước khi nổ lớn, vũ trụ là một khối vật chất nén đặc, có trọng lượng nặng khủng khiếp và không có thời gian. Thời gian chỉ xuất hiện, Chúng ta không thể đi đến trước lúc Nổ Lớn (Big Bang) vì trước đó không có thời gian. Rốt cuộc, chúng ta đã tìm ra một thứ gì không có nguyên nhân, bởi vì không có thời gian để nguyên nhân xuất hiện. (Nói một cách khác, không có thời gian thì không thể có không gian, thì không có gì cả.) Đối với tôi, điều này có khả năng chứng tỏ không có đấng tạo hóa. Trước Vụ nổ lớn, không có thời gian, không có gì, không có điều kiện cho đấng tạo hóa hiện hữu. bắt đầu ngay lúc nổ lớn.) Người ta muốn nghe những câu trả lời cho những câu hỏi lớn, ví dụ như, tại sao con người sống ở đây? Họ biết, không thể mong đợi câu trả lời một cách dễ dàng, vì vậy họ đã chuẩn bị tâm lý để đón nhận những giây phút gay go. Khi họ hỏi tôi, liệu có Chúa tạo ra vũ trụ hay không. Tôi nói, bản chất của câu hỏi không có ý nghĩa. Vì trước Vụ nổ lớn, thời gian chưa hiện diện. Không có thời gian để Chúa tạo ra vũ trụ. Tương tựa như câu hỏi đường đi đến biên giới của trái đất. Trái đất hình cầu không có biên giới, 53 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn vì vậy tìm kiếm câu trả lời cho biên giới của trái đất ở đâu là việc không có ý nghĩa. Tôi có đức tin hay không? Mỗi người chúng ta đều có tự do tin vào những gì mình muốn. Theo quan điểm của tôi, lời giải thích ngắn gọn nhất là không có Chúa. Không ai tạo ra vũ trụ và không ai chỉ đạo số phận của con người. Điều này dẫn tôi đến một nhận thức cần thiết khác: Có lẽ không có thiên đàng, cũng không có thế giới bên kia. Tôi nghĩ, niềm tin vào thế giới bên kia chỉ là mơ tưởng. Không có bằng chứng nào đáng tin cậy về những điều này và chúng sẽ phai mờ khi đối diện với những gì chúng ta hiểu biết về khoa học. Tôi nghĩ, khi chết chúng ta sẽ trở về cát bụi. Nhưng có một ý nghĩa nào đó khi chúng ta đang sống, tạo ra ảnh hưởng, và truyền lại phẩm chất “gene” cho con cái đời sau. Chúng ta chỉ có một đời để hưởng thụ và cảm tạ cơ cấu cao kỳ lớn lao của vũ trụ. Và tôi vô cùng biết ơn điều này. 54 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Vạn Vật Bắt Đầu Như Thế Nào? . Hamlet nói: “Tóm lại, tôi có thể bị ràng buộc và tự xem mình là vua của không gian vô tận” Tôi nghĩ, ông ta có ý nói, mặc dù con người bị hạn chế bởi thể chất, đặc biệt trong tình trạng bệnh tật của tôi, tâm trí của chúng ta được tự do khám phá toàn bộ vũ trụ, và mạnh dạn đi đến những nơi, ngay cả phi thuyền Star Treck cũng không dám đến. Phải chăng vũ trụ vô tận hoặc chỉ rộng lớn? Nó có một khởi đầu hay không? Nó sẽ tồn tại mãi mãi hoặc chỉ trong thời gian dài? Làm thế nào mà tâm trí trong thân xác hữu hạn của chúng ta có thể hiểu được một vũ trụ vô hạn? Chẳng phải chúng ta quá tự phụ khi cố gắng làm việc này? Trước những khó khăn khi gánh chịu số phận cùa Prometheus, vị thần lửa đã đánh cắp lửa của các vị thần trong huyền thoại Hy Lạp để trao tặng cho loài người sử dụng, tôi tin rằng, chúng ta 55 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn có thể và nên làm, cố gắng hiểu biết vũ trụ. Hình phạt của Prometheus là bị xích vĩnh viễn vào một tảng đá để chim ó đến ăn gan mỗi ngày, rồi đêm đến, gan sẽ mọc lại, mặc dù hạnh phúc cuối cùng của ông được giải thoát bởi anh hùng Hercules. Chúng ta đã đạt được tiến bộ đáng kể trong việc tìm hiểu vũ trụ. Tuy chưa có một hình ảnh hoàn chỉnh nhưng tôi nghĩ hình ảnh đó có thể không còn xa. Theo niềm tin của dân Boshongo ở Trung Phi, thuở ban đầu chỉ có bóng tối, nước và vị thần Bumba tối cao. Một ngày nọ, Bumba trong cơn đau bụng đã mửa ra mặt trời. Nắng trời làm khô một phần nước, lộ ra đất liền. Vẫn còn đau bụng, Bumba mửa ra mặt trăng, tinh tú và một số động vật, con báo hoa mai, cá sấu, rùa, sau cùng là con người. Huyền thoại sáng tạo này cũng giống như những huyền thoại khác, cố gắng trả lời những câu hỏi do con người đặt ra: Tại sao chúng ta có mặt ở đây? Đến từ đâu? Câu trả lời tổng quát cho biết loài người tương đối gần đây đang tiến tới sự hiểu biết nguồn gốc vì rõ ràng họ đang cải thiện kiến thức và kỹ thuật. Cứ như vậy, hiểu biết này không thể kéo dài lâu ngày, nó sẽ còn tiến triển nhiều hơn nữa. Ví dụ, theo giám mục Ussher, sách Sáng Thế Ký đặt thời gian đầu tiên vào ngày 22 tháng10 năm 4004 trước công nguyên lúc 6 giờ chiều. Mặt khác, môi trường vật chất như sông núi thay đổi rất ít trong một đời người. Vì vậy, người ta cho rằng những thứ đó làm cái nền bất biến, và tồn tại vĩnh viễn như một khung 56 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn cảnh thiên nhiên hoặc được tạo ra cùng một lúc với con người. Tuy nhiên, không phải mọi người đều hài lòng với ý tưởng vũ trụ có một khởi đầu. Ví dụ, Aristotle, triết gia nổi tiếng ở Hy Lạp, tin rằng vũ trụ hiện hữu vĩnh viễn, không khởi đầu, không chấm dứt. Một cái gì vĩnh cửu hoàn hảo hơn bất kỳ những cái gì được tạo ra. Ông gợi ý, nếu chúng ta biết được sự tiến bộ là vì những cơn lũ lụt lớn hoặc các thảm họa khác, đã nhiều lần đẩy sự văn minh của loài người về lại lúc ban đầu. Động lực để tin vào một vũ trụ vĩnh cửu là muốn tránh kêu gọi sự xuất hiện của thần thánh để tạo ra và điều hành vũ trụ. Ngược lại, những ai tin vũ trụ có một khởi đầu, muốn sử dụng nó như một lý do cho sự hiện hữu của Chúa như nguyên nhân đầu tiên, hoặc định luật đầu tiên của vũ trụ. Nếu ai tin vũ trụ có một khởi đầu, thì câu hỏi hiển nhiên sẽ là “Chuyện gì đã xảy ra trước khi khởi đầu? Chúa đã làm gì trước khi tạo ra trần thế? Có phải Chúa chuẩn bị hỏa ngục cho những ai đặt câu hỏi? Vấn đề vũ trụ có một khởi đầu hay không là mối quan tâm lớn cho triết gia người Đức, ông Immanuel Kant. Ông cảm thấy mâu thuẫn trong phương diện luận lý hoặc hóa học, dù không hay có. Về luận điểm, ông đặt câu hỏi: Nếu vũ trụ có một khởi đầu, tại sao nó phải chờ đợi một khoảng thời gian vô hạn rồi mới bắt đầu? Ngược lại, nếu nó đã tồn tại vĩnh viễn, tại sao nó phải mất một khoảng thời gian vô hạn để đạt 57 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn được tình trạng hiện nay? (Nghĩa là, tại sao vũ trụ vô hạn phải chờ đợi rất lâu để sinh ra vạn vật và trần gian?) Đây là phản đề. Cả hai luận điểm (tiền đề và phản đề) đều phụ thuộc vào sự giả định của ông Kant, và hầu hết của những người khác. Như vậy, theo họ, thời gian đó là tuyệt đối. Có nghĩa, thời gian đi từ quá khứ vô tận cho đến tương lai vô tận mà không liên quan gì đến bất kỳ vũ trụ nào có thể hiện hữu hay chưa hiện hữu. Hình ảnh này vẫn còn trong tâm trí của nhiều khoa học gia ngày nay. Tuy nhiên, năm 1915, nhà bác học Einstein đã cách mạng đưa ra thuyết tương đối rộng. Trong đó, không gian và thời gian không còn là tuyệt đối, không còn làm phong nền cố định cho các hiện tượng xảy ra, Thay vào đó, chúng là số lượng động lực được định hình bởi vật chất và năng lượng trong vũ trụ. (Nghĩa là chúng ta biết được không gian và thời gian do kinh nghiệm nhận được từ các đồ vật và chuyện xảy ra.) Thời gian và không gian chỉ được định nghĩa trong vũ trụ, (không phải ngoài vũ trụ như Kant đã giả định) Vì vậy, không có lý do để nói về thời gian trước khi vũ trụ bắt đầu. Tương tựa như hỏi một địa điểm phiá nam ở Nam cực, không thể nào xác nhận. Mặc dù lý thuyết của Einstein hợp nhất thời gian và không gian, nhưng không cho chúng ta biết nhiều về bản thân của không gian. Gần như, điều hiển nhiên là không gian tiếp tục là không gian, vẫn là không gian. Chúng ta không dự đoán vũ trụ sẽ kết thúc bằng cách tông vào bức tường gạch, mặc dù không 58 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn có lý do chính đáng nào nói rằng chuyện đó không xảy ra. Nhưng các công cụ hiện đại nhưng viễn vọng kính không gian Hubble cho phép chúng ta thăm dò không gian một cách sâu thẳm. Con người đã thấy được hàng tỷ tỷ ngân hà với hình dạng và kích thước khác nhau. Có những ngân hà hình elip khổng lồ, ngân hà hình xoáy ốc như ngân hà của chúng ta. Mỗi ngân hà có hàng tỷ tỷ ngôi sao. Nhiều ngôi sao xoay chung quanh nhiều ngôi sao lớn khác. Ngân hà của chúng ta ngăn chận tầm nhìn theo những hướng nhất định, nhưng cùng một lúc, cho thấy các ngân hà được phân bố hầu như đồng đều trong không gian với mật độ nhiều ngôi sao và khoảng trống. Mật độ của các ngân hà dường như đang giảm xuống ở những khoảng cách rất lớn, nhưng điều này có thể vì chúng ta ở quá xa, bị mờ nhạt, không thể nhận ra rõ ràng. Theo như những gì chúng ta quan sát, vũ trụ tiếp tục tồn tại trong không gian và vẫn gần giống như thế này, cho dù nó có đi bao xa cũng vậy. Mặc dù vũ trụ có vẻ giống nhau ở trong mỗi vị trí không gian, nhưng chắc chắn nó đang thay đổi theo thời gian. Chúng ta biết được điều này vào những năm đầu của thế kỷ 20. Cho đến lúc đó, người ta vẫn cho rằng về cơ bản vũ trụ không thay đổi theo thời gian. Nó có thể đã tồn tại trong thời gian vô hạn, nhưng điều này dường như dẫn đến những kết luận vô lý. Nếu ngôi sao tỏa sáng và nóng trong thời gian vô hạn, chúng sẽ làm vũ trụ nóng lên cho đến khi vũ trụ đạt đến nhiệt độ nóng tương đương. Như vậy, ban đêm, cả bầu trời sẽ sáng như mặt trời, bởi vì 59 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn mọi tuyến nhìn sẽ thấy đến ngôi sao hoặc trên đám mây bụi đang bị đốt nóng cho đến khi nóng bằng các ngôi sao. Như vậy, những gì chúng ta đã quan sát, ban đêm, bầu trời đen là một chứng cớ quan trọng. chứng tỏ vũ trụ không thể tồn tại vĩnh viễn, trong tình trạng mà chúng ta thấy như hôm nay. Chắc chắn đã có một điều gì xảy ra trong quá khứ khiến các ngôi sao bật sáng trong thời gian hữu hạn. Sau đó, ánh sáng từ các ngôi sao xa xôi đó chưa có đủ thời giờ để chạm đến chúng ta. Điều này giải thích tại sao bầu trời về đêm không phát ánh sáng ra mọi phương hướng. (Có những ngôi ở sao xa quá cho đến giờ này ánh sáng của chúng vẫn chưa chạm vào trái đất, nhưng chúng sẽ dần dần xuất hiện. Ban đêm sẽ thấy nhiều sao hơn. Tuy vậy, theo định luật cái gì có sinh phải có tử, một số ngôi sao sẽ tắt dần ánh sáng và chết, trở thành những lỗ đen.) Nếu những ngôi sao đã có mặt vĩnh viễn, tại sao đột nhiên chúng sáng lên cách đây vài tỷ năm? Cái đồng hồ nào cho ngôi sao biết đến giờ tỏa sáng? Điều này làm các triết gia bối rối, như Immanuel Kant , tin vũ trụ đã hiện hữu vĩnh viễn. Nhưng hầu hết đối với mọi người, vũ trụ này được tạo ra, giống như bây giờ, khoảng chừng vài ngàn năm trước đây. Giống như giám mục Ussher đã kết luận. Tuy nhiên, sự khác biệt với ý tưởng này bắt đầu xuất hiện, bằng những quan sát qua kính thiên văn dài lớn trên đỉnh núi Wilson vào những năm trong thập niên 1920. Trước tiên, nhà thiên văn Edwin Hubble khám phá nhiều mảng sáng mờ, gọi là tinh vân, thực 60 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn chất là những ngân hà khác, mỗi ngân hà có nhiều sao lớn như mặt trời, như ở rất xa. Để thấy chúng xuất hiện rất nhỏ và mờ nhạt, phải ở cách xa chúng ta khoảng hàng triệu, thậm chí có thể là hàng tỷ năm tốc độ ánh sáng (1 giây = 299,792,458 mét). Điều này cho thấy sự khởi đầu của vũ trụ có thể chỉ cách đây vài ngàn năm. Khám phá tiếp theo của ông Hubble còn đáng chú ý hơn. Bằng cách phân tích ánh sáng từ các ngân hà khác, ông có thể đo lường, liệu chúng đang di chuyển về hướng chúng ta hoặc ngược lại đang đi ra xa. Ngạc nhiên, ông thấy các ngân hà di chuyển về hướng khác. Hơn nữa, càng ra xa chúng ta, chúng càng đi nhanh hơn. Nói một cách khác, vũ trụ đang giãn nở. Các ngân hà di chuyển ra xa nhau. Việc phát hiện sự giãn nở của vũ trụ là một trong những cách mạng trí tuệ vĩ đại của thế kỷ 20. Nó hoàn toàn gây ra sự bất ngờ, và thay đổi hoàn toàn các cuộc thảo luận về nguồn gốc vũ trụ. Nếu các ngân hà di chuyển xa nhau, chắc hẳn đã ở gần nhau trong quá khứ. Từ tốc độ nở rộng hiện tại, có thể ước tính các ngân hà phải ở gần nhau khoảng 10 đến 15 tỷ năm trước, Như vậy, có vẻ vũ trụ đã bắt đầu lúc đó, với tất cả đều ở cùng một điểm trong không gian. Nhiều nhà khoa học không hài lòng với việc vũ trụ có một khởi đầu, bởi dường như nó ngụ ý đã bị vật lý phá vỡ. Có người phải kêu gọi tiếp viện từ bên ngoài khoa học, thuận tiện nhất là kêu Chúa, để xác 61 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn định sự khởi đầu của vũ trụ. Do đó, họ đưa ra thuyết tiên tiến, trình bày vũ trụ đang giãn nở trong thời gian hiện tại, nhưng không nhất thiết phải có một khởi đầu. Một trong số đó là thuyết trạng thái ổn định, do Hermann Bondi, Thomas Gold, và Fred Hoyle chủ trương trong năm 1948. Trong lý thuyết ổn định, trình bày, khi các ngân hà rời xa nhau, các ngân hà mới sẽ thành hình từ vật chất, được tạo ra liên tục trong không gian. Do đó, vũ trụ sẽ hiện hữu vĩnh cửu và sẽ luôn luôn giống nhau. Đặc tính sau cùng này có hiệu quả tuyệt vời là một dự đoán chắc chắn có thể kiểm tra bằng quan sát. Đài phát thanh Cambridge của nhóm thiên văn gia do Martin Ryle hướng dẫn, đã thực hiện một cuộc khảo sát về các sóng phát thanh yếu (tức là những sóng đã phai theo thời gian) vào đầu năm 1960. Cho biết, làn sóng được phân bố khá đồng đều trên bầu trời, cho thấy còn rất nhiều các nguồn nằm bên ngoài ngân hà của chúng ta. Trung bình, các nguồn sóng mờ sẽ ở xa hơn sóng rõ. Thuyết ổn định dự đoán mối quan hệ giữa số lượng của nguồn và cường độ của chúng. Nhưng các quan sát cho thấy còn nhiều nguồn mờ nhạt hơn dự đoán, chứng minh mật độ của các nguồn cao hơn trong quá khứ. Điểm này trái với giả định cơ bản của lý thuyết ổn định, cho rằng, mọi thứ trong vũ trụ không thay đổi theo thời gian. Vì lý do này và các lý do khác, thuyết ổn định đã bị loại bỏ. 62 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Một nỗ lực khác nhằm bác bỏ thuyết vũ trụ có một khởi đầu, là sự gợi ý, đã có một giai đoạn vũ trụ bị co rút lại vì sự quay và những diễn biến bất thường trong nó, gây ra sự kiện các vật chất không rơi vào cùng một chỗ. Thay vào đó, các phần khác nhau của vật chất đã thiếu sót nhau, vì vậy, vũ trụ sẽ giãn nở trở lại (để bù trừ) với mật độ luôn luôn hữu hạn. Hai người Nga, Evgeny Lifshitz và Isaak Khalatnikov, đã chứng minh sự co rút tổng quát mà không có sự cân xứng chính xác, sẽ luôn luôn gây ra độ nẩy bật, với mật độ vẫn hữu hạn. Kết quả này rất thuận lợi cho chủ nghĩa Duy vật biện chứng của Mác-Lênin, vì nó tránh được câu hỏi khó xử về sự thành hình của vũ trụ. Do đó, nó trở thành một văn bản niềm tin cho các nhà khoa học Liên Xô. Tôi bắt đều nghiên cứu về vũ trụ học ngay khoảng thời gian Lifshitz và Khalatnikov công bố kết luận của họ về vũ trụ không có một khởi đầu. Tôi nhận ra đây là một câu hỏi rất quan trọng, nhưng không bị thuyết phục bởi lập luận mà Lifshitz và Khalatnikov đã áp dụng. Chúng ta đã quen với ý tưởng, khi một sự kiện gì xảy ra là do các sự kiện trước đó tạo thành và sự kiện trước này phải do các sự kiện trước nữa gây ra. Bất kỳ là chuyện gì, luôn luôn có một chuỗi nhân quả kéo dài vào quá khứ. Hãy giả sử chuỗi này có sự khởi đầu, giả sử có sự kiện đầu tiên. Điều gì gây ra việc đó? Đây không phải là câu hỏi mà nhiều nhà khoa học muốn trả lời. Họ cố gắng 63 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn tránh né, bằng cách tuyên bố như người Nga và các nhà lý thuyết ổn định rằng vũ trụ không có sự khởi đầu, hoặc bằng cách duy trì nguồn gốc của vũ trụ thuộc về siêu hình học hoặc tôn giáo. Theo ý tôi, đây không phải là vị trí mà bất kỳ nhà khoa học chân chính nào cũng muốn đảm nhận. Nếu các quy luật khoa học bị đình chỉ vào thời kỳ khởi đầu của vũ trụ, chẳng lẽ chúng cũng sai lầm vào những thời điểm khác? Một quy luật không phải là quy luật nếu chỉ đúng trong một số trường hợp. Tôi tin rằng con người nên cố gắng hiểu sự khởi đầu của vũ trụ trên căn bản khoa học. Nó có thể là một công việc vượt quá khả năng của chúng ta, nhưng tối thiểu chúng ta nên cố gắng. Roger Penrose và tôi đã cố gắng chứng minh các định lý hình học để chứng tỏ vũ trụ phải có sự khởi đầu, dựa trên lập luận, nếu thuyết tương đối của Einstein là đúng, và một số điều kiện hợp lý nhất định đã được thỏa thuận. Rất khó để tranh cãi với những chứng mình bằng định lý toán học, vì vậy, sau cùng, Lifshitz và Khalatnikov cũng đã thừa nhận tiền đề, vũ trụ nên có một khởi đầu. Mặc dù ý tưởng về sự khởi đầu của vũ trụ có thể không được hoan nghênh cho lắm trong tư tưởng Cộng Sản, nhưng không có bất kỳ hệ tư tưởng nào có thể cản trở sức phát triển của khoa học vật lý. Trước hết, khoa học này cần thiết để chế tạo ra bom nổ, và quan trọng là diễn trình thành công của nó. Trước đó, hệ tư tưởng Liên Xô đã từng ngăn cản sự 64 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn tiến bộ của sinh vật học bằng cách phủ nhận sự thật của di truyền học. Cho dù, qua các định lý hình học mà Roger Penrose và tôi đã chứng minh rằng vũ trụ phải có một khởi đầu, nhưng chúng không cung cấp nhiều thông tin về bản chất của cuộc khởi đầu này. Chúng chỉ có thể cho biết, vũ trụ bắt đầu từ một vụ nổ Big Bang. Vụ nổ lớn này phát ra từ một điểm nhỏ, nơi mà toàn bộ vũ trụ và vạn vật được nén nhỏ, gói chặt trong một điểm duy nhất, có mật độ vô hạn, một điểm lạ kỳ chứa đựng không gian-thời gian. Nơi điểm này, thuyết tương đối rộng của Einstein không còn hiệu quả, vì vậy, không thể dùng nó để dự đoán vũ trụ đã bắt đầu như thế nào. Đến đây, nguồn gốc của vũ trụ dường như đã vượt ra ngoài phạm vi khoa học. Bằng chứng dùng quan sát để xác nhận ý tưởng vũ trụ có một khởi đầu rất dày đặc, được đưa ra vào, tháng 10 năm 1965, vài tháng sau khi kết quả lạ lùng của tôi, với sự phát hiện một nền mờ của sóng vi ba (microwaves) trong không gian. Những làn sóng này giống như làn sóng trong lò Microway, nhưng kém sức mạnh hơn. Chỉ có thể hâm nóng bánh Pizza đến 270.4 độ C. ( 518.72 độ F), không thể làm tan bánh pizza đông lạnh, đừng nghĩ đến việc nấu chín. Chúng ta có thể tự mình quan sát làn sóng vi ba. Các bạn đọc nào còn nhớ máy truyền hình analog, chắc chắn đã nhận ra làn 65 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn sóng này. Mỗi khi bạn vặn máy truyền hình đến một đài trống, sẽ thấy màn ảnh có đầy ruồi muỗi bay, vì làn sóng vi ba gây ra trên nền màn ảnh. Cách giải thích hợp lý duy nhất là còn sót lại trên nền những bức xạ trong trạng thái rất nóng và đặc. Trong không gian, khi vũ trụ giãn nở, bức xạ sẽ nguội dần cho đến lúc tàn dư mờ nhạt mà ngày nay chúng ta đang trông thấy. Chuyện vũ trụ khởi đầu bằng một điểm kỳ lạ không phải là ý tưởng mà tôi hay một số người khác hài lòng. Lý do định luật tương đối của Einstein bị phá vỡ khi gần vụ Nổ Lớn (Big Bang) vì nó là nguyên lý cổ điển. Có nghĩa, lý thuyết cổ điển cho rằng, hiển nhiên theo lẽ thông thường, mỗi hạt vật lý đều có một vị trí và một tốc độ xác định rõ ràng. Vì vậy, nếu người ta biết được vị trí và tốc độ của tất cả các hạt trong vũ trụ tại một thời điểm, người ta có thể tính toán chúng sẽ ra sao vào bất kỳ ở một thời điểm nào khác, trong quá khứ hoặc tương lai. Tuy nhiên, vào đầu thế kỷ 20, các nhà khoa học phát hiện rằng, họ không thể tính toán. đo lường, chính xác điều gì sẽ xảy ra trong khoảng cách rất ngắn. Họ không chỉ cần những nguyên lý đúng hơn, mà dường như, có một mức độ ngẫu nhiên hoặc không chắc chắn nào đó trong tự nhiên, không thể loại bỏ ra khỏi nguyên lý, cho dù nguyên lý đó đáng tin tưởng. Quan điểm này có thể tóm tắt trong nguyên lý Bất Định được đưa ra trong năm 1927 bởi nhà khoa học người Đức, Werner Heisenberg. Đó là, không thể dự đoán chính xác vị trí và tốc độ của một hạt nhân. Nếu vị trí dự 66 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn được đoán càng chính xác thì khả năng dự đoán tốc độ càng kém chính xác và ngược lại. Ông Einstein phản đối mạnh mẽ ý kiến cho rằng vũ trụ bị chi phối bởi sự ngẫu nhiên. Ý nghĩ của ông được tóm gọn trong câu châm ngôn: “Chúa không chơi trò xúc xắc.” Nhưng tất cả bằng chứng cho thấy, Chúa khá yêu thích cờ bạc. Vũ trụ giống như một sòng bạc khổng lồ để đổ xúc xắc, hoặc quay bánh xe, trong mọi trường hợp. Chủ sòng bạc có nguy cơ mất tiền mỗi khi quăng xúc xắc hoặc quay bánh xe Rulette. Nhưng tính chung trên một số lượng cao cờ bạc lớn, tỷ lệ trung bình tất cả tiền đánh cá sẽ có lợi tức về phần chủ sòng. Họ chỉ cần bảo đảm điều kiện tự nhiên này. Đó là lý do, tại sao các chủ sòng bạc đều giàu có. Cơ hội duy nhất mà chúng ta có thể thắng được là đặt tất cả tiền chơi vào vài lần đổ xúc xúc hoặc quay vòng bánh xe. (nếu thắng thì nghỉ chơi với tiền lời, nếu bại cũng nghỉ chơi luôn.) Vũ trụ cũng tương tựa như vậy. Vì sự bao la của vũ trụ, có một số lượng rất lớn đổ xúc xắc, kết quả trung bình là một cái gì đó, có thể dự đón được. Nhưng khi vũ trụ rất nhỏ, gần lúc nổ lớn (Big Bang), chỉ có một ít đổ xúc xắc, lúc này, nguyên tắc Bất Định là quan trọng. Do đó, để có thể hiểu nguồn gốc vũ trụ, người ta kết hợp nguyên lý Bất Định vào lý thuyết tương đối của Einstein. Đây là một thử thách lớn trong lý thuyết vật lý ít nhất trong vòng 30 năm qua. Chúng tôi vẫn chưa giải quyết được nó, nhưng đã đạt được nhiều tiến bộ. 67 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Bây giờ, giả dụ như chúng ta cố gắng dự đoán tương lai. Vì chúng ta chỉ biết được một số kết hợp của vị trí và tốc độ của một hạt, chúng ta không thể đưa ra dự đoán chính xác về vị trí và tốc độ của các hạt trong tương lai. Chúng ta chỉ có thể chỉ định một xác xuất cho các kết hợp riêng biệt giữa vị trí và tốc độ. Do đó, sẽ có một xác suất nào đó đối với tương lai phải xảy ra của vũ trụ. Bây giờ, giả dụ, chúng ta cố gắng tìm hiểu quá khứ theo phương cách tương tựa. Với bản chất quan sát mà chúng ta đang thực hiện, tất cả những gì chúng ta có thể làm là gán cho vũ trụ một xác suất về lịch sử thực tế. Vì vậy, vũ trụ phải có một số lịch sử có thể xảy ra và mỗi lịch sử có xác suất riêng của nó. Có thể vũ trụ đang có một lịch sử, trong đó Anh quốc sẽ đoạt giải vô địch túc cầu World Cup một lần nữa, mặc dù xác suất khá thấp. Ý tưởng vũ trụ có nhiều lịch sử nghe giống như khoa học viễn tưởng, nhưng giờ đây, đã được công nhận là sự thật qua khoa học. Đây là câu chuyện của Richard Feynman, (Richard Feyman ‘1918-1988’. Giải Nobel Vật Lý 1965 về lý thuyết Lượng Tử.) Người từng làm việc tại Viện Kỹ Thuật California, nổi tiếng và đáng tôn trọng, ông chơi một dãy trống bongo, sắp thành một đường dài. Feynman tiếp cận cách tìm hiểu mọi thứ hoạt động như thế nào, bằng cách chỉ định cho mỗi lịch sử khả thể một xác suất cụ thể. Sau đó, dùng ý tưởng này để dưa ra dự đoán. Việc này diễn tiến tốt đẹp và ngoạn mục. Vì vậy, chúng tôi giả định nó cũng cũng hoạt động giống như vậy khi trở về quá khứ. 68 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Hiện giờ, các nhà khoa học đang nỗ lực kết hợp thuyết tương đối của Einstein, ý tưởng của Feynman về nhiều lịch sử, để trở thành một lý thuyết thống nhất, hoàn chỉnh, có thể mô tả mọi thứ xảy ra trong vũ trụ. Lý thuyết thống nhất này sẽ cho phép chúng ta tính toán vũ trụ sẽ phát triển như thế nào, nếu chúng ta biết rõ trạng thái của nó trong một thời điểm. Nhưng lý thuyết thống nhất tự nó sẽ không cho chúng ta biết vũ trụ đã khởi đầu như thế nào, hoặc trạng thái ban đầu của nó ra làm sao. Đối với những việc đó, chúng ta cần những thứ gì khác để bổ sung. Chúng đòi hỏi những gì được gọi là điều kiện biên giới, những thứ cho chúng ta biết chuyện gì xảy ra ở biên giới của vũ trụ, ở mé lề của không gian và thời gian. Nhưng nếu biên giới vũ trụ chỉ ở một điểm bình thường của không gian và thời gian, chúng ta có thể vượt qua và tuyên bố lãnh thổ bên ngoài như một phần khác của vũ trụ. Nhưng nếu biên giới vũ trụ là một lề lởm chởm (như răng cưa), nơi không gian và thời gian bị thu hẹp với nhau với mật độ vô hạn. Rất khó xác định điều kiện biên có ý nghĩa. Vì vậy, không rõ điều kiện biên giới nào là cần thiết. Dường như không có lý luận cơ bản để chọn một tập hợp của điều kiện biên này hơn là tập hợp khác. Tuy vậy, Jim Hartle ở Đại học California, Santa Barbara và tôi nhận ra còn có một khả năng thứ ba. Có thể vũ trụ không có biên giới trong không gian và thời gian. Thoạt nhìn, dường như điều này mâu thuẫn với những nguyên lý hình học mà tôi đã đề 69 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn cập trước đây. Những nguyên lý cho thấy vũ trụ phải có một khởi đầu, một biên giới trong thời gian. Tuy nhiên, để làm cho kỹ thuật của Feynman được xác định rõ ràng về mặt toán học, các nhà toán học đã phát triển một khái niệm gọi là thời gian tưởng tượng. Không có liên quan gì đến thời gian thực sự mà chúng ta đã biết. Đây là một thủ thuật toán học để thực hiện các phép toán, và nó thay thế cho thời gian thực sự mà chúng ta đang sống. Ý tưởng của chúng tôi cho rằng không có biên giới trong thời gian tưởng tượng, Điều đó làm mất đi việc cố gắng phát minh những điều kiện biên. Chúng tôi gọi đây là “Đề nghị không biên giới.” Nếu điều kiện biên của vũ trụ là không có biên giới trong thời gian tưởng tượng, thì nó sẽ không chỉ có một lịch sử. Có nhiều lịch sử trong thời gian tưởng tượng và mỗi lịch sử sẽ xác định một lịch sử trong thời gian thực tế. Vì vậy, chúng ta có vô số lịch sử trong vũ trụ. Điều gì đã chọn ra lịch sử cụ thể, hoặc tập hợp các lịch sử mà chúng ta đang sống, từ vô số lịch sử có thể có trong vũ trụ? Một điểm mà chúng ta nhanh chóng nhận thấy, rất nhiều lịch sử có thể xảy ra trong vũ trụ, sẽ không trải qua quá trình thành hình các ngân hà và hành tinh mà hành tinh là cơ bản cần thiết cho sự xuất hiện và tồn tại của loài người. Có thể cũng có những sinh vật thông minh (sinh vật có trí tuệ) có khả năng sinh sôi nẩy nở mà không cần ngân hà và hành tinh, tuy vậy, điều đó có vẻ khó xảy 70 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn ra. (Ông muốn nói những sinh vật nào đó có thể sống và tồn tại ở một nơi ngoài vũ trụ của chúng ta.) Thực tế, chúng ta tồn tại như những sinh vật có khả năng đặt câu hỏi: “Tại sao vũ trụ lại như vậy?” Phải chăng câu hỏi này là giới hạn của chúng ta trong lịch sử làm người? Ngụ ý rằng, nó là một trong số ít lịch sử sinh ra ngân hà và ngôi sao. Đây là một ví dụ về nguyên tắc nhân học (Anthropic Priciple.) Nguyên tắc Nhân học nhận định, vũ trụ ít nhiều gì phải giống như chúng ta thấy, bởi vì nếu nó khác đi thì sẽ không có ai ở đây để quan sát nó. Nhiều nhà khoa học không thích nguyên tắc Nhân học vì nó có vẻ không hơn gì cái vẫy tay, và không có khả năng dự đoán mạnh mẽ. Nhưng nguyên tắc Nhân học có thể cho ra một công thức chính xác, và dường như là điều cần thiết khi giải quyết nguồn gốc vũ trụ. Lý thuyết M, là ứng cử viên sáng giá nhất của chúng tôi cho một lý thuyết hoàn toàn thống nhất, cho phép một số lượng rất lớn các lịch sử vũ trụ có thể xảy ra. Hầu hết những lịch sử này đều không phù hợp cho sự phát triển của cuộc sống thông minh. Hoặc chúng trống rỗng, hoặc tồn tại quá ngắn, hoặc quá cong, hoặc sai lầm một cách nào đó. Tuy nhiên, theo ý tưởng đa lịch sử của Feynman, những lịch sử không có con người, lại có xác suất khá cao. Chúng tôi thực sự không quan tâm có bao nhiêu lịch sử khả thể (có thể xảy ra) mà không cưu mang những sinh vật thông minh. Chỉ chú ý đến những lịch sử trong đó đời sống thông minh có thể phát triển. 71 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Những đời sống này không cần bất cứ điều gì giống như loài người. Loại người xanh lá cây (người rừng hoặc một loại người trong cổ tích, mặt mày che đầy lá cây) cũng sẽ như vậy. Thực tế, họ có thể sống tốt hơn. Nhân loại không có thành tích khả quan về hành vi thông minh. Một ví dụ cho thấy sức mạnh của nguyên tắc Nhân học, hãy nhìn xem số lượng chiều hướng trong không gian. Kinh nghiệm chung, chúng ta đang sống trong không gian ba chiều. Có nghĩa, chúng ta có thể trình bày mực nước biển trong kinh độ, vĩ độ và độ cao. (meridian, latitude, elevation.) Nhưng tại sao không gian lại là ba chiều? Tại sao không phải 2, 4, hoặc những số chiều hướng khác, như khoa học giả tưởng? Trong thực tế, theo lý thuyết M, không gian có 10 mười chiều (tương tựa như lý thuyết có một chiều thời gian), nhưng 7 trong 10 chiều hướng không gian đang cuộn lại rất nhỏ, chỉ còn 3 hướng rộng lớn và gần như bằng phẳng. Nó giống như một ống hút uống nước. Bề mặt của ống là hai chiều. Hướng còn lại được cuộn thành một vòng tròn nhỏ, để nhìn từ xa, ống hút giống như một lằn vẽ trên một mặt, (one-dimensional line.) Tại sao chúng ta không sống trong một lịch sử mà trong đó 8 chiều hướng được cuộn nhỏ lại, chỉ để hai chiều (ngang và rộng) như chúng ta nhận ra? Một động vật chỉ biết hai chiều sẽ gặp trở ngại khi tiêu hóa thức ăn. Nếu chúng có bộ ruột như chúng ta, thức ăn sẽ đi xuyên qua, cắt thân hình làm hai, và 72 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn con vật tội nghiệp đó sẽ chết. Vì vậy, chỉ hai hướng phẳng sẽ không đủ cho bất cứ sinh vật phức tạp nào có đời sống thông minh. Có điều gì đặc biệt về ba chiều không gian. Trong không gian ba chiều, các hành tinh có thể ổn định quỹ đạo xung quanh các ngôi sao lớn. Đây là hệ quả hấp lực theo quy luật Bình phương nghịch đảo (the inverse square law) do Robert Hooke phát hiện vào năm 1665 và được Isaac Newton phát triển sau đó. Hãy nghĩ về hấp lực của hai vật thể trong một khoảng cách thực tế. Nếu khoảng cách đó tăng gấp đôi thì hấp lực giữa chúng chia cho bốn. Nếu khoảng cách tăng lên ba lần, thì hấp lực chia cho chín, nếu tăng bốn lần, thì chia cho mười sáu và cứ theo công thức đó. Điều này dẫn đến sự ổn định của quỹ đạo hành tinh. Bâu giờ hãy nghĩ đến không gian bốn chiều. Ở đó, hấp lực sẽ tuân theo luật lập phương nghịch đảo. Nếu khoảng cách giữa hai vật thể tăng gấp đôi, hấp lực phải chia cho 8; tăng 3, chia 27; tăng 4, chia 64. Sự thay đổi này đối với luật lập phương nghịch đảo sẽ ngăn cản các hành tinh có quỹ đạo ổn định xung quanh mặt trời. Hoặc chúng bị hút vào mặt trời hoặc bị đẩy ngoài bóng tối giá lạnh. Tương tựa, quỹ đạo các electron trong nguyên tử sẽ không ổn định, vì vậy vật chất mà chúng ta biết, sẽ không tồn tại. Do đó, mặc dù ý tưởng đa lịch sử chấp nhận bất kỳ số lượng chiều hướng phẳng nào, nhưng chỉ lịch sử có ba chiều phẳng mới dung chứa những sinh vật thông minh. Chỉ trong một lịch sử như vậy, mới có câu hỏi: Tại sao không gian có ba chiều? 73 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Một đặc điểm của vũ trụ mà chúng ta quan sát được liên quan đến nền sóng vi ba do Arno Penzias và Robert Wilson phát hiện. Xét về cơ bản, nó là bản ghi hóa thạch khi vũ trụ còn trẻ. Nền này khi nhìn gần như giống nhau, không tùy thuộc vào góc và hướng nhìn. Sự khác biệt giữa các hướng nhìn khác nhau khoảng 1/100000. Những khác biệt này vô cùng nhỏ nhưng cần một giải thích. Lời giải thích thường được chấp nhận nhất một cách trôi chảy là từ rất sớm, vũ trụ đã trải qua một thời kỳ giãn nở rất nhanh, bởi một hệ số tối thiểu là hàng tỷ tỷ. Quá trình được gọi là lạm phát, một việc tốt cho vũ trụ, trái ngược với lạm phát giá cả thường xuyên gây phiền nhiễu cho chúng ta. Nếu chỉ có vậy, thì bức xạ sóng vi ba sẽ hoàn toàn giống nhau theo mọi phương hướng. Nếu vậy, những khác biệt nhỏ từ đâu đến? Đầu năm 1982, tôi đã viết một bài báo đề nghị rằng những khác biệt này phát sinh từ những dao động lượng tử trong thời kỳ lạm phát. Các dao động lượng tử xảy ra như hệ quả của Nguyên lý Bất định. Hơn nữa, những dao động này là mầm mống cho các cấu trúc trong vũ trụ, tạo ra các ngân hà, ngôi sao, trong đó có trái đất và nhân loại. Ý tưởng này về căn bản giống như cơ chế được gọi là Bức xạ Hawking từ chân biên của lỗ đen, mà tôi đã dự đoán trước đó một thập niên. Ngoại trừ, bây giờ ý tưởng này đến từ một chân trời của vũ trụ, là bề mặt phân chia vũ trụ giữa những phần có thể trông thấy và những phần không thể trông thấy. Chúng tôi tổ chức một 74 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn cuộc hội thảo ở Cambridge vào mùa hè năm đó, với sự tham dự của tất cả những nhà chuyên môn danh tiếng có bản lãnh trong phạm vi này. Trong cuộc họp, chúng tôi xây dựng hầu hết một bức tranh hiện tại của lạm phát, bao gồm các dao động mật độ quan trọng, đưa đến sự thành hình của ngân hà và sự sinh tồn của loài người. Một số người đã đóng góp vào câu trả lời sau cùng. Đây là thời điểm 10 năm trước khi các dao động của sóng vi ba trên trời được phát hiện bởi vệ tinh COBE trong năm 1993, như vậy, lý thuyết đã đi trước thực nghiệm. Vũ trụ học trở thành ngành khoa học chính xác 10 năm sau đó, năm 2003, với kết quả đầu tiên từ vệ tinh WMAP. Nó đã tạo ra một bản đồ tuyệt vời về nhiệt độ của bầu trời với sóng vi ba của vũ trụ. Một bức ảnh chụp chớp của vũ trụ trong khoảng 1% so với tuổi hiện tại. Những bất thường đã thấy được dự đoán bởi lạm phát, có nghĩa, một số vùng trong vũ trụ có mật độ cao hơn một chút so với các vùng khác. Hấp lực của mật độ gia tăng làm chậm sự mở rộng của vùng đó. Dần dần khiến nó sụp đổ để tạo ra các ngân hà và hành tinh. Vì vậy, hãy xem xét kỹ bản đồ của bầu trời sóng vi ba. Nó là bản thiết kế cho tất cả cấu trúc trong vũ trụ. Chúng ta là sản phẩm của dao động lượng tử trong vũ trụ khi còn rất sơ khai. Chúa thực sự đã đổ xúc xắc. Hôm nay, thay thế vệ tinh WMAP, là vệ tinh Planck. với bản đồ vũ trụ có mức phân giải (resolution) cao độ. Planck đang kiểm tra các lý thuyết của chúng tôi 75 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn một cách nghiêm túc, thậm chí có thể phát hiện ra dấu vết của sóng hấp lực đã được dự đoán bởi lạm phát. Đây là hấp lực lượng tử được giăng mắc khắp bầu trời. Có thể có các vũ trụ khác, lý thuyết M. dự đoán rất nhiều vũ trụ được tạo ra từ hư vô, tương ứng với những lịch sử khả thể. Mỗi vũ trụ có nhiều lịch sử khả thể và nhiều trạng thái khả thể khi chúng già dần đến hiện tại và kéo dài hơn nữa trong tương lai. Hầu hết những trạng thái này sẽ hoàn toàn không giống như vũ trụ mà chúng ta quan sát được. Vẫn còn có hy vọng chúng ta sẽ thấy bằng chứng đầu tiên cho lý thuyết M tại máy gia tốc hạt LHC, máy va chạm lớn Large Hardon Collider, tại CERN ở Geneva. Từ một góc độ lý thuyết M, nó chỉ thăm dò những năng lượng thấp, nhưng chúng ta có thể được may mắn, trông thấy một tín hiệu yếu hơn của lý thuyết cơ bản, như siêu đối xứng (supersymmetry.) Tôi nghĩ, việc khám phá những cặp siêu đối xứng sẽ cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ. Năm 2012, sự phát hiện hạt Higgs của LHC tại CERN ở Geneva đã được công bố. Đây là phát hiện đầu tiên về một hạt cơ bản mới trong thế kỷ 21. Vẫn nuôi dưỡng hy vọng LHC sẽ phát hiện ra siêu đối xứng. Nhưng ngay cả khi LHC không phát hiện ra bất kỳ hạt cơ bản nào, siêu đối xứng vẫn có thể tìm thấy trong các máy gia tốc thuộc các thế hệ tiếp theo, hiện nay đang được kế hoạch thiết kế. 76 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Sự khởi đầu của vũ trụ trong Vụ nổ lớn nóng cao độ là phòng thí nghiệm năng lượng cao sau cùng để kiểm tra lý thuyết M. và ý tưởng chúng tôi về các khối xây (building block) không-thời gian và vật lý. Các lý thuyết khác nhau để lại những dấu vân tay trong cấu trúc đương thời của vũ trụ, vì vậy, dữ liệu vật lý thiên văn có thể cung cấp cho chúng ta những manh mối về sự hợp nhất của tất cả các lực lượng tự nhiên. Do đó, cũng có thể có những vũ trụ khác, nhưng tiếc thay, chúng ta sẽ không bao giờ khám phá ra chúng. Chúng ta đã thấy đôi điều về nguồn gốc vũ trụ. Việc này dẫn đến hai câu hỏi lớn: 1- Phải chăng vũ trụ này là duy nhất? 2- Vũ trụ có chấm dứt hay không? Tiếp theo, hành vi trong tương lai của các lịch sử khả thể nhất của vũ trụ là gì? Dường như còn có nhiều khả năng khác nhau, thích hợp với sự xuất hiện của những sinh vật thông minh. Chúng tùy thuộc vào số lượng vật chất trong vũ trụ. nếu có nhiều hơn “một lượng tới hạn” nào đó, hấp lực giữa các ngân hà sẽ làm chậm lại quá trình giãn nở. Cuối cùng tất cả sẽ bắt đầu ngã về hướng của nhau và sẽ tập trung vào một Đại nạn Nghiền nát (Big Crunch.) Đó là sự chấm dứt của lịch sử vũ trụ trong thời gian hiện thực. Khi tôi ở vùng Viễn Đông, được yêu cầu không đề cập đến đại nạn này, vì ảnh hưởng của nó đối với thị trường. Nhưng thị trường đã sụp đổ, bằng cách nào đó, câu chuyện này đã truyền ra ngoài. Ở Anh 77 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn quốc, mọi người dường như không quá lo lắng về sự chấm dứt có thể xảy ra trong tương lai hai mươi tỷ năm. Bạn có thể thực hiện rất nhiều việc, ăn uống vui vẻ trước đó. Nếu mật độ của vũ trụ dưới “giá trị tới hạn” (critical value), hấp lực sẽ quá yếu để ngăn cản các ngân hà rời xa nhau, chia tay vĩnh viễn. Tất cả ngôi sao sẽ bốc cháy, vũ trụ trở nên trống rỗng, lạnh lẽo và giá rét. Vì vậy, một lần nữa, vạn vật sẽ kết thúc, nhưng ít bi kịch hơn. Tuy nhiên, loài người còn có vài tỷ năm chờ đợi. Trong câu trả lời này, tôi cố gắng giải thích đôi điều về nguồn gốc, tương lai, và bản chất vũ trụ. Một vũ trụ nhỏ và dày đặc trong quá khứ, vì vậy, nó khá giống bản tóm tắc mà tôi đã bắt đầu. Tuy nhiên, bản tóm tắc này là mã hóa mọi thứ xảy ra trong thời gian thực sự. Vì vậy, Hamlet đã tuyên bố khá đúng. Tóm lại, chúng ta có thể bắt buộc và tự xem mình là vua của một không gian vô tận. 78 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Có Sinh Vật Trí Khôn Nào Sống Trong Vũ Trụ Không? Tôi muốn suy đoán một chút về khả năng phát triển sự sống trong vũ trụ, đặc biệt, hướng về sự sống của sinh vật có trí khôn. Điều này bao gồm luôn loài người, mặc dù phần lớn hành vi của nhân loại suốt lịch sử làm người, khá ngu ngốc và thiếu tính toán để hỗ trợ sự tồn tại của muôn loài. Hai câu hỏi sẽ thảo luận là “Xác suất của sự sống hiện diện trong vũ trụ là bao nhiêu?” và “Cuộc sống có thể phát triển như thế nào trong tương lai?” Theo kinh nghiệm chung, mọi thứ đều trở nên mất trật tự rồi hỗn loạn theo thời gian. Quan sát này thậm chí có định luật riêng, gọi là định luật thứ hai của nhiệt động học (Thermodynamics.) Định luật này cho rằng tổng lượng sự rối loạn (mất trật tự), hay còn gọi là entropy (khái niệm khoa học, đo lường vật lý về trạng thái rối loạn), trong vũ trụ luôn luôn tăng theo thời gian. Tuy nhiên, luật này chỉ đề cập đến tổng số lượng rối loạn. Thứ tự (trật tự) trong một cơ thể có 79 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn thể tăng lên với điều kiện mức độ rối loạn trong môi trường chung quanh gia tăng nhiều hơn. Định luật này xảy ra trong mọi sinh vật sống. Chúng ta có thể định nghĩa cuộc sống là một hệ thống có trật tự (thiên nhiên và nhân tạo) có khả năng giữ cho bản thân đi ngược lại khuynh hướng rối loạn và có khả năng tự tái tạo (reproduce itself). Nghĩa là, nó có thể tạo ra các hệ thống tương tựa có trật tự nhưng độc lập. Để thực hiện công việc này, hệ thống phải chuyển đổi năng lượng ở một số hình thái có trật tự như thức ăn, ánh sáng mặt trời, năng lượng điện, trở thành năng lượng hỗn loạn, dưới hình thái nhiệt. (Phải chăng, có hai loại năng lượng: Năng lượng không có trật tự, còn gọi là năng lượng hỗn loạn và năng lượng có trật tự, tức là đã thành hình nề nếp vật lý mà con người đã quen thuộc?) Bằng cách này, hệ thống có thể đáp ứng sự đòi hỏi từ tổng số lượng hỗn loạn gia tăng, cùng một lúc, gia tăng trật tự trong bản thân và trong dòng giống về sau. Nghe có vẻ giống như cha mẹ sống trong một ngôi nhà trở nên lộn xộn bừa bãi hơn vì họ có em bé mới. Một sinh vật như bạn hoặc tôi thường có hai thành phần: (1) Một tập hợp hướng dẫn điều khiển hệ thống biết cách tiếp tục và cách tự tái tạo. (2) Một cơ chế để thực hiện các hướng dẫn. Trong sinh vật học, hai thành phần này được gọi là “gen” và sự trao đổi vật chất (metabolism). Nhưng điểm cần nhấn mạnh, không nhất thiết phải là sinh vật có gen. Ví dụ, vi khuẩn vi tính là một lập trình tạo ra các bản sao của chính nó trong bộ nhớ của máy vi tính và có khả 80 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn năng chuyển sang các máy khác. Như vậy, nó nằm trong định nghĩa của một hệ thống sống, đã xác định bên trên. Giống như vi khuẩn sinh học, là một dạng thoái hóa, nó chỉ chứa các hướng dẫn hoặc “gen”, mà không có một quá trình trao đổi, chuyển hóa cho bản thân. Thay vào đó, (như vi khuẩn vi tính), nó tự lập trình thay thế quá trình trao đổi của máy vi tính chủ, hoặc (trong sinh học là) tế bào. Một số người thắc mắc, liệu vi khuẩn có nên xem là sinh vật sống hay không? Lý do, chúng chỉ là ký sinh trùng, không thể độc lập với hệ thống chủ (hoặc thân thể). Thực tế, hầu hết các hình thái sống, bao gồm luôn chúng ta, đều là ký sinh trùng. Chúng phải kiếm ăn và phụ thuộc sự tồn tại của các dạng sống khác. Tôi nghĩ, vi khuẩn vi tính nên xem như có sự sống. Có thể nói lên đôi điều về bản chất con người, cho đến hôm nay, dạng sống duy nhất mà chúng ta tạo ra là hoàn toàn có thể hủy diệt. Quan điểm này nhằm vào việc tạo ra đời sống theo hình ảnh của chính chúng ta. Trong bài viết, về sau, tôi sẽ quay lại với các dạng sống điện tử. Chúng ta thường nghĩ “sự sống” dựa trên một chuỗi nguyên tử carbon, với vài nguyên tử khác như nitrogen hoặc photpho. Có thể suy đoán, người ta có sự sống với một số hóa chất căn bản khác, như silic, nhưng carbon được xem là trường hợp tích cực nhất, vì nó chứa đựng rất nhiều hóa học. Các nguyên tử carbon đó hoàn toàn nên tồn tại với những đặc tính của chúng. Nhưng đòi hỏi một sự điều chỉnh hoàn hảo các hằng số vật lý, ví dụ như 81 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn mức thang QCD, (trong lượng tử học về sắc ‘quantumchromodynamic’, số lượng ‘^’ gọi là thang đo QCD), điện tích và cần ngay cả chiều không gian- thời gian. Nếu những hằng số này có giá trị khác nhau đáng kể, gây nên hoặc hạt nhân của nguyên tử carbon không ổn định, hoặc các hạt điện tử (electron) sụp đổ vào hạt nhân. Thoạt mới nhìn, có vẻ như vũ trụ được điều động rất tinh vi. Cũng có thể là bằng chứng cho thấy vũ trụ đã xây dựng đặc biệt để sinh sản loài người. Tuy nhiên, nên cẩn thận trước những lập luận như vậy, vì nguyên lý Nhân học, có khái niệm rằng các lý thuyết về vũ trụ phải tương dụng với sự tồn tại của con người. Điều này dựa trên sự thật hiển nhiên, nếu vũ trụ không phù hợp với sự sống, chúng ta sẽ không ở đây để ngạc nhiên hỏi vì sao nó điều chỉnh (hoạt động) tinh vi như vậy. Nguyên lý Nhân học có thể áp dụng trong hai dạng mạnh và yếu. (Có thể hiểu là nguyên lý lớn và nguyên lý nhỏ. Để phân biệt hai khái niệm đối nghịch.) Đối với dạng nguyên lý mạnh, người ta giả thiết có nhiều vũ trụ khác nhau, mỗi vũ trụ có giá trị khác biệt từ những hằng số vật lý. Trong dạng nguyên lý yếu, giá trị cho phép vật thể tồn tại, như nguyên tử carbon, có thể hoạt động, xây dựng những khối và chuỗi nguyên tử tạo ra hệ thống sống. Vì chúng ta phải sống trong một của số vũ trụ này, không nên ngạc nhiên khi các hằng số vật lý được điều chỉnh một cách tinh vi. Nếu không, nhân loại đã biến mất. Do đó (theo luận lý loại suy), dạng nguyên lý Nhân học mạnh không thỏa 82 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn đáng, vì có cách nào giải thích ý nghĩa sự vận hành để các vụ trụ khác tồn tại? (Giả dụ, các vũ trụ đó không có điều kiện cho sự sống.) Và nếu chúng tách rời với vũ trụ của chúng ta, làm sao những gì xảy ra trong chúng có thể ảnh hưởng đến vũ trụ của con người? Như vậy, tôi sẽ chọn nguyên lý Nhân học yếu. Sử dụng các giá trị của các hằng số vật lý đã có. Nhưng nên xem kết luận nào có thể rút ra từ thực tế về sự sống tồn tại trên hành tinh này, ở giai đoạn này, trong lịch sử vũ trụ. Không có carbon lúc vũ trụ bắt đầu bằng vụ nổ Big Bang, khoảng 13,8 tỷ năm trước đây, lúc đó, vũ trụ rất nóng, đến nỗi tất cả vật chất chỉ ở trong dạng các hạt proton và neutron. Và số proton và neutron bằng nhau. Sau đó, vũ trụ giãn nở, nguội dần. Ngay một phút sau khi nổ, nhiệt độ trong vũ trụ giảm xuống khoảng một tỷ độ, gấp khoảng 100 lần nhiệt độ trên mặt trời. Ở mức nhiệt độ này, neutron bắt đầu phân rã thành nhiều hơn proton. Nếu tất cả chỉ xảy ra như vậy, toàn thể vật chất trong vũ trụ đã trở thành nguyên tố đơn giản nhất: hydro, mà hạt nhân của nó chỉ có một proton duy nhất. Tuy nhiên, một số hạt neutron va chạm với hạt proton, rồi dính vào nhau để tạo ra nguyên tố đơn giản nhất tiếp theo: helium, mà hạt nhân của nó có hai proton và hai neutron. Nhưng chưa có nguyên tố nào phức tạp hơn như carbon hoặc oxy thành hình trong giai đoạn vũ trụ sơ khai. Khó mà tưởng tượng có thể xây dựng một hệ thống sống chỉ có hydro và Heli. Dù 83 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn sao, vũ trụ lúc đó còn quá nóng để nguyên tử kết hợp thành phân tử. Vũ trụ tiếp tục giản nở và nguội dần. Có một số vùng mật độ cao hơn so với vùng khác và hấp lực vật lý phụ ở các vùng đó làm chậm quá trình giản nở, rồi sau cùng dừng lại. Thay vào đó, chúng sụp đổ để tạo thành các thiên hà, bắt đầu vào khoảng hai tỷ năm sau vụ nổ Big Bang. Một số ngôi sao ban đầu có khối lượng lớn hơn và nóng hơn mặt trời của chúng ta (vì có nhiều mặt trời khác.), đốt cháy hydro và Heli nguyên thủy thành các nguyên tố phức tạp hơn như Carbon, Oxigen, và Iron. Quá trình này có thể kéo dài vài triệu năm. Sau đó, vài ngôi sao phát nổ như ngôi sao siêu tân tinh (là ngôi sao đột nhiên tăng độ sáng và nổ bung phần lớn khối lượng của nó) và phát tán những nguyên tố phức tạp vào không gian, để tạo nguyên liệu cơ bản cho các thế hệ sao về sau. Các ngôi sao khác ở quá xa, không thể trực tiếp nhìn thấy, nếu có những hành tinh quay chung quanh chúng. Tuy nhiên, có hai kỹ thuật cho phép chúng ta khám phá các hành tinh xoay quanh các ngôi sao. Thứ nhất, quan sát ngôi sao, xem lượng ánh sáng từ nó phát ra từ nó có đều đặn không. Nếu có hành tinh di chuyển trước ngôi sao, ánh sáng từ ngôi sao sẽ bị che khuất, ánh sáng sẽ mờ một chút. Nếu sự kiện này xảy ra thường xuyên, nghĩa là, có một hành tinh trên quỹ đạo chạy chung quanh ngôi sao. Thứ hai, đo chính xác vị trí của ngôi sao. Nếu một hành tinh quay quanh ngôi sao sẽ tạo ra sự di động nhỏ ở vị trí ngôi sao đó. Việc này có thể quan sát. Nếu sự 84 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn di động xảy ra đều đặn, như vậy, suy ra, ngôi sao đó có hành tinh. Những phương pháp này được áp dụng lần đầu cách đây khoảng 20 năm. Đến nay, đã phát hiện vài ngàn hành tinh xoay quanh các ngôi sao xa xôi. Người ta ước đoán, một trong năm ngôi sao giống như trái đất, có hành tinh chạy quanh với khoảng cách đòi hỏi để thích ứng với sự sống. Hệ mặt trời của con người được thành hình cách đây bốn tỷ rưỡi năm hoặc chín tỷ rưỡi năm sau vụ nổ Big Bang, từ khí đào thải với tàn tích của các ngôi sao trước kia. Trái đất được xây dựng từ các nguyên tố phức tạp, bao gồm carbon và oxy. bằng một cách nào đó, một số nguyên tử này được sắp xếp dưới dạng phân tử DNA, một dạng xoáy kép nổi tiếng do Francis Crick và James Watson phát hiện trên trang mạng Tân Bảo tàng của đại học Cambridge vào thập niên 1950. Dạng này liên kết hai chuỗi trong hình xoắn ốc, là các cặp nitrgen cơ bản. Gồm có bốn loại nitrogen: adenine, cytosine, guanine, và thymine. Một adenine ở chuỗi bên này luôn luôn kết hợp với một thymine ở chuỗi bên kia. Cũng kết hợp như vậy, một guanine với một cytosine. Do đó, trình tự của các nitrogen cơ bản trên một chuỗi định rõ trình tự bổ túc, duy nhất trên chuỗi kia. Có thể tách rời hai chuỗi này và mỗi chuỗi sinh hoạt như một khuôn mẫu có khả năng tạo ra các chuỗi tiếp theo. Do đó, phân tử DNA có thể tái tạo thông tin di truyền được mã hóa trong trình tự của nitrogen cơ bản. Các phần của trình tự có thể được sử dụng để tạo ra protein và các hóa chất khác, có thể mang theo tính thông 85 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn truyền, mã hóa trong trình tự, và lắp ráp những nguyên liệu nguyên chất cho DNA tự tái tạo. Như tôi đã nói trước đây, chúng ta không biết làm thế nào mà các phân tử DNA xuất hiện lần đầu tiên. Rất ít cơ hội cho những ý kiến bất đồng với giả thuyết phân tử DNA phát sinh bởi các biến động ngẫu nhiên, một số người đề nghị, sự sống trên trái đến từ nơi khác, ví dụ, đến từ những mảnh đá trên Hỏa tinh vỡ ra rơi vào địa cầu, khi hành tinh này chưa ổn định, vì vậy, còn có những hạt mầm sự sống đang trôi nổi trong ngân hà. Nhưng có vẻ như DNA không thể tồn tại lâu trong bức xạ ngoài không gian. Xác suất có sự sống khác xuất hiện trên hành tinh tuy rất nhỏ, nhưng nếu xảy ra, người ta phải chờ đợi rất lâu. Nói chính xác hơn, người ta có thể mong đợi trong thời gian cho phép sự tiến hóa nảy sinh những sinh vật có trí khôn như chúng ta, sự sống này xuất hiện muộn nhất là trước khi mặt trời nở lớn và nhận chìm trái đất. Khoảng thời gian mà sự kiện này có thể xảy đến là thời gian mặt trời tồn tại, khoảng 10 tỷ năm. Vào thời điểm này, một dạng sống có trí khôn nào đó phải thông thạo chuyện du hành trong không gian, để trốn thoát đến các ngôi sao khác. Nếu không, sự sống trên trái đất sẽ bị diệt vong. Bằng chứng từ hóa thạch cho thấy đã có một số dạng sống trên trái đất cách đây khoảng ba tỷ rưỡi năm trước. Có lẽ chỉ 500 triệu năm sau khi trái đất ổn định và mát dần để sự sống phát triển. Tuy vậy, 86 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn sự sống có thể mất bảy tỷ năm để cấu tạo và phát huy trong vũ trụ, mà vẫn còn đủ thời giờ để tiến hóa như chúng ta, đang đặt câu hỏi về nguồn gốc vũ trụ. Nếu xác suất sự sống sinh ra trên hành tinh là rất nhỏ, tại sao nó xảy ra trên trái đất trong khoảng một phần tư của lịch sử thời gian? Sự xuất hiện sớm nhất của sự sống trên trái đất cho thấy, có nhiều khả năng sự sống tự phát xảy ra trong những điều kiện thích hợp. Có thể có một số dạng cấu tạo đơn giản hơn đã sinh ra DNA. Một khi DNA xuất hiện, nó sẽ tự động hoàn tất đến mức thay thế hoàn toàn các dạng có trước. Chúng tôi không biết các dạng có trước này như thế nào, nhưng có thể là RNA. RNA tương tựa như DNA, nhưng đơn giản hơn và không có cấu trúc xoắn kép. Các đoạn RNA ngắn có khả năng tái tạo như DNA. Rồi từ từ có thể cấu tạo ra DNA. Chúng ta không thể tạo ra các hóa chất (acid) di truyền và kiểm soát sự sống trong phòng thí nghiệm, (các chất này tìm thấy trong tất cả sinh vật, kể luôn vi khuẩn.) Nhưng nếu có thời gian 500 triệu năm và các đại dương bao phủ hầu hết mặt đất, có thể có một xác suất hợp lý để cấu tạo thành phân tử RNA. Khi DNA tự tái tạo, sẽ có những lầm lỗi ngẫu nhiên, có khả năng gây ra tai hại hoặc tử vong. Một số sẽ trung tính, sẽ không ảnh hưởng đến chức năng của gen. Một vài sai sót sẽ có lợi cho sự tồn tại của các 87 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn loài sinh vật. Luật tự nhiên của Darwin sẽ chọn lựa những sai sót này. Quá trình tiến hóa sinh học lúc khởi đầu rất chậm. Cần khoảng hai tỷ rưỡi năm trước khi tế bào đầu tiên tiến hóa thành các sinh vật đa tế bào. Rồi phải mất gần một tỷ năm nữa để số loài này tiến hóa thành cá. Một số cá tiến hóa thành động vật có vú. Từ đó, hình như, diễn trình tiến hóa bắt đầu gia tốc. Mất khoảng một trăm triệu năm để những động vật có vú sơ khai tiến hóa đến con người. Lý do là những động vật có vú sơ khai đã được cấu tạo những phiên bản của các cơ quan thể xác mà chúng ta đang có. Vì vậy, mọi cần thiết đòi hỏi để tiến hóa từ động vật có vú đến con người được dễ dàng và tinh vi. Rồi khi diễn trình tiến hóa của loài người đến một giai đoạn rắc rối, mang tầm quan trọng tương đương với sự phát triển DNA. Đây là sự phát triển ngôn ngữ, nhất là ngôn ngữ viết. Nghĩa là, thông tin có thể lưu truyền từ thế hệ này sang nhiều thế hệ về sau, thay vì truyền thông qua DNA. Chúng ta đã phát hiện ra một số thay đổi trong DNA của loài người do quá trình tiến hóa sinh học mang đến suốt 10,000 năm ghi lại trong lịch trình, nhưng số lượng kiến thức lưu truyền nhiều thế hệ đã gia tăng quá nhiều. Tôi đã viết sách để kể cho bạn nghe những điều đã học hỏi về vũ trụ qua sự nghiệp lâu dài với tư cách một nhà khoa học. Khi làm như vậy, tôi đang chuyển kiến 88 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn thức từ bộ não của mình sang trang giấy để bạn có thể đọc. Nguyên tố DNA cư ngụ trong noãn sào và tinh trùng, chứa đựng khoảng ba tỷ cặp nitrogen cơ bản. Tuy nhiên, nhiều thông tin được mã hóa trong trình tự này dường như dư thừa hoặc không hoạt động. Vì vậy, tổng số lượng thông tin hữu ích trong gen chúng ta có thể là 100 triệu mảnh mẫu (bit). Một mảnh mẫu thông tin là câu trả lời cho câu hỏi có/không. Ngược lại, một cuốn tiểu thuyết bìa giấy có thể chứa khoảng hai triệu mảnh mẫu. Do đó, một con người tương đương với khoảng 50 cuốn sách Harry Potter. Một thư viện quốc gia, chứa khoảng năm triệu cuốn sách hoặc khoảng 10 nghìn tỷ mảnh mẫu. Số lượng thông tin truyền lại trong sách hoặc qua internet nhiều gấp 100,000 lần trong DNA. Điều quan trọng là thông tin trong sách có thể thay đổi và cập nhật nhanh hơn nhiều. Con người đã mất vài triệu năm để tiến hóa từ loài vượn rất kém tiến bộ, một loài vượn sơ khai. Trong thời gian đó, thông tin hữu ích trong DNA của con người có lẽ chỉ thay đổi vài triệu mảnh mẫu, vì vậy tốc độ tiến hóa sinh học ở người khoảng một mảnh mẫu một năm. Ngược lại, khoảng 50, 000 cuốn sách mới xuất bản bằng tiếng Anh trong mỗi năm, mang theo hàng tỷ mảnh mẫu thông tin. Dĩ nhiên, phần lớn thông tin này là rác, không ích lợi gì cho bất kỳ hình dạng sống nào. Nhưng, dù vậy, tỷ lệ thông tin hữu ích có thể 89 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn thu thập thêm lên đến hàng triệu, nếu không là hàng tỷ, cao gấp bội so với DNA. Điều này có nghĩa chúng ta đã bước vào một giai đoạn tiến hóa mới. Lúc đầu, quá trình tiến hóa do thiên nhiên chọn lựa, từ những đột ứng ngẫu nhiên. Giai đoạn theo thuyết Darwin này kéo dài khoảng ba tỷ rưỡi năm để sinh sản ra con người, loại sinh vật biết phát triển ngôn ngữ để trao đổi và lưu truyền thông tin. Nhưng trong 10,000 năm qua, chúng ta ở trong một giai đoạn có thể gọi là truyền tải thông tin bên ngoài. Trong khi, thông tin bên trong được truyền lại cho các thế hệ sau bằng DNA, đã thay đổi phần nào. Những lưu trữ thông tin bên ngoài và những hình thức lưu trữ lâu dài khác, đã gia tăng kinh khủng. Một số người sử dụng thuật ngữ “tiến hóa” chỉ dùng cho sự di truyền vật chất từ bên trong (di truyền theo DNA) và phản đối việc tiến hóa được áp dụng cho thông tin truyền lưu bên ngoài. Tôi thiết tưởng là một quan điểm quá hạn hẹp. Chúng ta lớn hơn là gen của chúng ta. Chúng ta có thể không mạnh mẻ hoặc thông minh hơn tổ tiên thời thượng cổ, nhưng điều phân biệt giữa họ và chúng ta là kiến thức mà chúng ta đã tích lũy trong 10,000 năm qua, nói kỹ hơn là 300 trăm năm qua. Tôi nghĩ, thật là hợp lý, nếu có một tầm nhìn sâu rộng hơn, bao gồm di truyền thông tin bên ngoài cũng như trong DNA, cho quá trình tiến hóa của nhân loại. 90 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Lịch thời gian cho sự tiến hóa trong giai đoạn truyền tải thông tin bên ngoài là phần lịch thời gian để tích lũy thông tin. Trong quá khứ, phần lịch này đã từng chiếm hàng trăm năm, thậm chí hàng ngàn năm, nhưng bây giờ, phần lịch thời gian này thu ngắn xuống khoảng 50 năm hoặc ít hơn. Mặt khác, bộ não mà chúng ta xử lý thông tin thu thập chỉ phát triển theo lịch thời gian của thuyết Darwin, mất hàng trăm ngàn năm. Sự kiện này bắt đầu gây ra vấn đề. Vào thế kỷ 18, một người có thể đọc hết tất cả những cuốn sách đã viết, nhưng giờ đây, nếu có thể đọc hết một cuốn sách mỗi ngày, sẽ phải mất hàng chục ngàn năm để đọc hết những cuốn sách trong thư viện quốc gia. Đến lúc đọc xong, đã có nhiều sách khác đã viết, đã in. Điều này có nghĩa, không ai có thể nắm vững hơn một góc nhỏ kiến thức của nhân loại. Người ta phải chuyên môn hóa chia ra nhiều lãnh vực, mỗi ngày mỗi nhiều và hạn hẹp. Có thể sẽ là một hạn chế lớn trong tương lai. Chắc chắn chúng ta không thể tiếp tục lâu dài với tốc độ phát triển kiến thức theo cấp lũy tiến như đã có trong 300 năm qua, (tức là thế kỷ 18, 19, 20.) Sẽ là một hạn chế nguy hiểm, nhất là cho những thế hệ tương lai, vì chúng ta ngày nay vẫn còn bản năng, đặc biệt là bản năng xung động, hung tợn của người tiền sử trong hang động. Tính hung hăng, dưới hình thức chinh phục hoặc giết người khác, cướp giựt phụ nữ, thực phẩm, đã giúp cho sự sinh tồn nào đó cho đến nay. Nhưng đến đây, tính đó có thể tiêu diệt toàn bộ nhân loại hoặc phần lớn 91 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn sự sống trên địa cầu. Chiến tranh nguyên tử vẫn là mối hung hiểm nhất trước mắt, và còn nhiều tai họa khác, chẳng hạn, tung ra một loại vi khuẩn có khả năng làm biến đổi gen, hoặc hiệu quả của khi hậu không được ổn định. Không còn đủ thời giờ chờ đợi sự tiến hóa của Darwin, làm cho con người thống thái hơn, nhất là bản chất tốt đẹp hơn. Nhưng chúng ta đang bước vào một giai đoạn mới, có thể gọi là “sự tiến hóa tự thiết kế,” ví dụ, con người có thể thay đổi và cải thiện DNA. Hiện nay, chúng ta đã thiết lập được bản đồ DNA, có nghĩa, con người đọc được “cuốn sách của sự sống,” cũng có nghĩa chúng ta có thể bắt đầu viết lại hoặc sửa chữa những lầm lỗi trong DNA. Trước hết, những thay đổi chỉ giới hạn trong việc sửa chữa những khiếm khuyết di truyền, như xơ hóa (fibrosis: sự thay thế mô bình thường bằng mô sẹo,) và loạn dưỡng cơ (muscular dystrophy), được kiểm soát bởi các gen đơn lẻ, dễ xác định và sửa đổi. Các phẩm chất khác như trí thông minh, được kiểm soát bởi một số lượng lớn gen, sẽ khó khăn hơn để xác định và tìm thấy mối liên hệ giữ chúng nó. Tuy vậy, chắc chắn rằng trong thế kỷ này, người ta sẽ khám phá cách sửa đổi trí thông minh và bản năng hiếu chiến. Lật pháp có thể được thông qua để cấm đoán ngăn cản kỹ thuật xây dựng tính di truyền trong DNA. Nhưng chắc chắn có một số nhà khoa học không cưỡng được sự cám dỗ để cải thiện các đặc tính của người, như độ lớn của trí nhớ, khả năng chống bệnh 92 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn tật và thời gian sống lâu. Nếu có một siêu nhân như vậy xuất hiện, sẽ tạo ra vấn đề lớn về chính trị, đối với những người không được cải thiện và những người không có khả năng cạnh tranh. Có thể đoán rằng, con người sẽ chết đi hoặc không còn đóng vai trò quan trọng, thay vào đó, một chủng tộc sinh vật mới, biết tự thiết kế, tự cải thiện bản thân với tốc độ càng ngày càng nhanh. Nếu loài người quản trị được tự thiết kế lấy sự sống, giảm bớt những nguy cơ bị hủy diệt, sẽ có khả năng lan rộng và xâm chiếm các hành tinh và ngôi sao khác. Tuy nhiên, du hành ngoài không gian trên đường dài, những dạng sống dựa vào hóa học sẽ gặp khó khăn, như con người dựa trên DNA. Tuổi tác sinh tồn tự nhiên của những sinh vật hiện nay là quá ngắn so với thời gian cần du hành ngoài vũ trụ. Theo thuyết Tương Đối, không có gì di chuyển nhanh hơn ánh sáng, theo vậy, chuyến đi và về từ trái đất đến ngôi sao gần nhất sẽ mất ít nhất tám năm; nếu đi đến trung tâm ngân hà, sẽ mất khoảng 50,000 năm. Trong khoa học viễn tưởng, họ vượt vấn đề khó khăn này bằng cách làm cong chiều không gian, hoặc du hành xuyên qua các chiều không gian. Tôi không nghĩ, những việc này có thể thực hiện được, cho dù trí khôn có thông minh đến múc nào. Trong lý thuyết tương đối, nếu có ai du hành nhanh hơn tốc độ ánh sáng, người đó có thể du hành ngược thời gian. Sự kiện này tạo ra vấn đề, con người có thể quay lại để sửa đổi quá khứ. Người ta cũng chờ đợi sẽ có một số lớn khách du lịch đến từ tương lai, 93 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn tò mò thăm viếng cách sống cổ xưa, kiểu cũ của chúng ta. Có thể sử dụng kỹ thuật di truyền để cho phép sự sống dựa vào DNA được sinh tồn vô thời hạn, hoặc tối thiểu 100,000 năm. Nhưng có một cách dễ hơn, nằm trong khả năng của chúng ta, là gửi máy móc đi vào vũ trụ. Có thể chế tạo máy móc tồn tại lâu dài để có thể du hành giữa các ngôi sao. Khi máy móc đến một ngôi sao mới, có thể hạ cánh, tìm kiếm và thu thập nhiều vật liệu để chế tạo nhiều máy móc tân kỳ hơn, để có khả năng đi xa đến nhiều ngôi sao khác. Những máy móc này sẽ có dạng sống mới, dựa trên các thành phần cơ khí và điện tử, hơn là các đại phân tử (macromolecule). Chúng sẽ từ từ thay thế DNA-cơ bản sự sống, giống như DNA đã thay thế một dạng sống trước đó. …oOo… Cơ hội sẽ bắt gặp một số dạng sống ngoài hành tinh khi chúng ta du hành khám phá ngân hà, là gì? Nếu lập luận theo lịch thời gian về sự sống trên trái đất là đúng, thì chắc chắn sẽ có nhiều ngôi sao khác có hành tinh hội đủ điều kiện cho sự sống trên đó. Một số hệ thống sao đã thành hình trước trái đất vào khoảng năm tỷ năm, như vậy, tại sao trong ngân hà không lòi ra các dạng sống cơ học hoặc sinh học tự thiết kế? Tại sao trái đất chưa thấy ai thăm viếng, thậm chí, chưa trở thành thuộc địa? 94 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Nhân tiện đây, tôi xin giảm lược bớt những gợi ý UFO, phi thuyền, chứa những sinh vật ngoài không gian, vì tôi nghĩ, nếu có sự viếng thăm của người hành tinh, việc này sẽ xảy ra rõ ràng, và có lẽ, cũng gay cấn hơn. Nhưng tại sao chúng ta chưa được ai đến thăm hỏi? Có thể xác suất tự nhiên cho sự sống tự xuất hiện ở mức độ rất thấp, đến độ chỉ xảy ra trên trái đất là hành tinh duy nhất trong ngân hà hoặc vũ trụ có thể quan sát được. Một khả năng khác, nếu có một xác suất hợp lý để hình thành các hệ thống tự tái tạo, như tế bào, nhưng hầu hết các dạng sống này không phát triển trí khôn. Chúng ta thường nghĩ về sự sống có trí khôn như hệ quả tất yếu của quá trình tiến hóa, nhưng nếu không phải như vậy, thì sao? Nguyên tắc Nhân học cảnh báo chúng ta để đề cao cảnh giác về những lập luận như vậy. Có nhiều khả năng quá trình tiến hóa là một diễn tiến ngẫu nhiên, với trí khôn chỉ là một trường hợp trong số lượng lớn có thể xảy đến. Cũng không được rõ ràng, nếu trí khôn có bất kỳ năng suất nào để tồn tại lâu dài. Vi trùng, và những sinh vật đơn bào khác có thể sống tiếp nếu tất cả những sự sống khác bị hủy diệt bởi hành động của chúng ta. Có lẽ, xét theo lịch tiến hóa, sinh vật với trí khôn là sự sống khó phát triển nhất trên trái đất, vì phải mất một thời gian rất dài, hai tỷ rưỡi năm, để một đơn tế bào hóa thành đa tế bào, vốn dĩ là tiền thân cần thiết của sinh vật có trí khôn. Đây là một phần nhỏ trong tổng số lượng thời gian trước khi mặt trời nổ tung, vì vậy rất phù hợp giả thuyết: xác suất 95 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn để sự sống phát triển trí khôn là thấp. Trong trường hợp này, chúng ta có thể mong đợi tìm thấy nhiều dạng sống khác trong ngân hà, nhưng khó tìm thấy sự sống có trí khôn. Còn một cách khác, nếu sự sống có thể không phát triển đến giai đoạn có trí khôn, khi một tiểu hành tinh hoặc sao chổi va chạm vào hành tinh khác. Năm 1994, chúng tôi quan sát vụ va chạm của một sao chổi Shoemaker-Levy với Sao Mộc, tạo ra một loạt quả cầu lửa khổng lồ. Người ta cho rằng, một vụ va chạm của một vật thể nhỏ hơn trái đất, vào khoảng 66 triệu năm trước, là nguyên nhân dẫn đến sự tuyệt chủng của loài khủng long. Một số động vật nhỏ có vú ban đầu còn sống sót, nhưng bất kỳ thứ gì lớn như con người gần như chắc chắn bị xóa sổ. Khó có thể nói, những vụ va chạm như vậy xảy ra thường xuyên như thế nào, nhưng trung bình, phỏng đoán hợp lý, có thể là 20 triệu năm xảy đến một lần. Nếu con số này đúng, có nghĩa sự sống có trí khôn trên trái đất đã phát triển nhờ may mắn không có vụ va chạm lớn xảy ra trong 66 triệu năm qua. Các hành tinh khác trong ngân hà, nơi có sự sống đang tiến hóa, có thể đã không có cơ hội để sự sống trí khôn phát triển trong thời gian lâu dài vì sự va chạm xảy ra quá sớm. Khả năng thứ ba là có một xác suất hợp lý để sự sống thành hình và tiến hóa thành những sinh vật thông minh, nhưng hệ thống trở nên không ổn định khiến cho sự sống có trí khôn bị hủy diệt. Đây là một 96 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn kết luận bi quan, tôi rất hy vọng sẽ không thành sự thật. Tôi thích khả năng thứ tư hơn, có những dạng sống có trí khôn ngoài kia trong vũ trụ nhưng chúng ta đã chưa nhận thấy. Năm 2015, tôi tham gia vào việc khởi động chương trình “Sáng kiến lắng nghe những đột phá” (Breakthrough Listen Initiatives.) Chương trình này sử dụng các quan sát vô tuyến để tìm sự sống có trí khôn ngoài trái đất được các cơ sở ‘stateof-the-art’, hào phóng tài trợ và hàng ngàn giờ dành riêng cho kính thiên văn vô tuyến trải nghiệm. Đây là một chương trình nghiên cứu khoa học lớn nhất từ trước đến nay, nhằm tìm kiếm bằng chứng về các nền văn minh khác trong vũ trụ. Thông điệp Đột phá là một cuộc thi đua quốc tế nhằm tạo ra những thông điệp mang khả năng cho những nền văn minh tiên tiến có thể đọc hoặc lãnh hội. Nhưng chúng ta cần phải lưu ý việc nhận được hồi đáp cho đến khi có thể phát triển xa hơn. Gặp gỡ một nền văn minh tiên tiến khác, ở giai đoạn hiện tại của con người, có thể tương tựa như thổ dân lần đầu tiên gặp ông Columbus. Tôi không tin, họ nghĩ rằng họ sẽ khắm khá hơn. 97 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Có Thể Nào Dự Đoán Được Tương Lai? Vào thời cổ đại, hình như thế giới có vẻ khá bất thường. Thảm họa như lũ lụt, bệnh dịch, động đất, và núi lửa thường xảy ra không báo trước hoặc không có lý do rõ ràng. Người nguyên thủy tin rằng những hiện tượng tự nhiên (thiên nhiên) như vậy là do một nhóm thần thánh nam nữ, cư xử thất thường, hành động quái dị. Không biết cách nào dự đoán họ sẽ làm gì. Hy vọng duy nhất để giành được lòng ưu ái của họ là quà tặng và cầu xin. Ngày nay, vẫn còn nhiều người giữ một phần nào niềm tin này để cố gắng cầu may vận hên hoặc tránh né việc xui xẻo. Họ khấn sẽ sống xử thế hiền lành, tử tế hơn nếu họ có thể đạt được điểm học hạng A hoặc có thể thi đậu bằng lái xe. Rồi, dần dần, con người phải tự nhận ra, có những quy luật nhất định trong hành vi của tự nhiên. Những quy luật này xuất hiện rõ rệt nhất trong sự vận chuyển của các thiên thể trên bầu trời. Vì vậy, Thiên văn học là ngành khoa học đầu tiên được phát triển 98 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn sớm. Được Newton đặt cơ sở toán học vững chắc hơn 300 năm trước, chúng ta vẫn sử dụng thuyết hấp lực của ông để dự đoán sự di động của hầu hết các thiên thể. Theo ví dụ của Thiên văn học, người ta nhận ra các hiện tượng tự nhiên khác cũng tuân theo các quy luật khoa học nhất định. Điều này dẫn đến ý tưởng về thuyết Xác Định (Determinism) khoa học, dường như được nhà khoa học người Pháp Pierre-Simon Laplace công khai diễn đạt. Tôi muốn trích dẫn nguyên văn những lời nói của Laplace, nhưng ông giống như nhà văn Proust thường viết những câu văn quá dài đầy phức tạp và quá độ. Vì vậy, tôi quyết định diễn giải lại đoạn trích dẫn. Thực tế những gì Laplace nói là ‘nếu tại một thời điểm, chúng ta biết được vị trí và tốc độ của các hạt nhân trong vũ trụ, chúng ta sẽ có thể tính trước được tác động của chúng ở bất kỳ thời điểm nào khác trong quá khứ hoặc tương lai.’ Có câu chuyện có thể đã được bịa ra: Khi Napoléon hỏi Laplace, làm thế nào Thượng Đế đã hòa nhập vào hệ thống này? Ông ta trả lời, “Thưa ngài, tôi không cần giả thuyết đó.” Tôi không nghĩ, Laplace đã tuyên bố: Thượng Đế không tồn tại. Chỉ có nghĩa, Thượng Đế không can thiệp để phá vỡ các quy luật khoa học. Đó là quan điểm của các khoa học gia. Luật khoa học sẽ không còn là luật khoa học, nếu chỉ được tiến hành khi một đấng siêu nhiên nào đó quyết định để mọi thứ tự vận hành và không can thiệp vào. Ý tưởng cho rằng từ một vị trí trong vũ trụ ở một thời điểm rõ ràng sẽ xác định được tình trạng ở mọi thời điểm khác, trở thành nguyên lý trung tâm khoa học kể từ thời Laplace. Ngụ ý, chúng ta có thể dự đoán được tương lai, ít nhất là về nguyên tắc. Tuy nhiên, trong thực tế, khả năng dự đoán tương lai bị giới hạn một cách nghiêm trọng bởi độ phức tạp của các phương trình, mà thực chất của chúng là sự hỗn 99 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn loạn. Những ai đã xem phim Jurassic Park sẽ nhận ra, một sự xáo trộn nhỏ ở một nơi có thể gây ra sự thay đổi lớn ở một nơi khác. Một con bướm vỗ cánh ở Úc Châu có thể gây cơn mưa xuống công viên Central Park ở New York. Vấn đề là, nó không thể lập lại. Lần sau, khi con bướm vỗ cánh sẽ tạo ra hiện tượng khác, có khả năng ảnh hưởng đến thời tiết. Yếu tố hỗn loạn này là lý do tại sao việc dự đoán thời tiết không thể hoàn toàn đáng tin cậy. Bất kể những khó khăn thực tế này, thuyết Xác Định khoa học vẫn là giáo điều chính thức trong suốt thế kỷ 19. Tuy nhiên, qua thế kỷ 20, có hai phát triển cho thấy tầm nhìn của Laplace, về một dự đoán tương lai hoàn chỉnh, không thể thực hiện. Phát triển thứ nhất là cơ học lượng tử (quantum mechanics). Nhà vật lý người Đức, Max Planck, năm 1900, đã đưa ra một giả thuyết đặc biệt, để giải quyết một nghịch lý quan trọng. Theo những ý tưởng cổ điển từ thời Laplace, một vật nóng, giống một miếng kim loại nung đỏ, sẽ phát ra bức xạ. Nó sẽ mất dần năng lượng trong sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng có thể nhìn thấy, tia cực tím, tia X-ray, và tia gamma, trên cùng một tốc độ. Điều này không chỉ có nghĩa, chúng ta sẽ chết vì ung thư da, mà mọi thứ trong vũ trụ sẽ ở cùng một nhiệt độ, chuyện này rõ ràng sẽ không bao giờ xảy ra. Trong khi, Planck cho thấy, người ta có thể tránh được thảm họa nếu từ bỏ ý tưởng, số lượng bức xạ có thể có bất kỳ giá trị nào, thay vào đó, cho rằng bức xạ chỉ xuất hiện trong dạng những gói, hoặc lượng tử có kích thước nhất định. Hơi giống việc chúng ta có thể mua đường cát trong siêu thị, bằng những gói cân nặng theo kí lô gam. Năng lượng 100 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn trong các gói hoặc lượng tử đối với tia cực tím và tia X-ray cao hơn tia hồng ngoại và ánh sánh có thể nhìn thấy. Có nghĩa, trừ trường hợp một vật thể rất nóng như mặt trời, nó sẽ không đủ năng lượng để phát ra, dù chỉ một lượng tử tia cực tím hoặc tia Xray. Đó là lý do chúng ta không bị cháy nắng khi uống một tách cà phê. Planck xem ý tưởng lượng tử chỉ là một thủ thuật toán học, không dính líu bất kỳ một vật lý thực sự nào, bất kể điều đó có nghĩa là gì. Tuy nhiên, các nhà vật lý bắt đầu tìm ra một sinh hoạt khác, chỉ có thể giải thích bằng các số lượng có giá trị riêng biệt hoặc đã được lượng tử hóa hơn là các giá trị liên tục biến đổi. Ví dụ, người ta tìm thấy, các hạt cơ bản sinh hoạt giống như các đỉnh nhỏ, xoay quanh một cái trục. Nhưng số lượng vòng quay chẳng có giá trị gì, cho đến khi đạt được bội số của một đơn vị cơ bản. Vì đơn vị này rất nhỏ, người ta khó nhận thấy, một đỉnh bình thường chậm dần theo tiến trình rất nhanh của các giai đoạn rời rạc, không phải là một tiến trình liên tục. Nhưng đối với những đỉnh nhỏ của nguyên tử, bản chất rời rạc của vòng quay rất quan trọng. Mất một thời gian trước khi mọi người nhận ra tác động của hành vi lượng tử này đối với thuyết Xác Định. Mãi đến năm 1927, Werner Heisenberg, một vật lý gia người Đức khác, trình bày cho biết không thể đo chính xác một lượt vị trí và tốc độ của một hạt quay. Để quan sát một hạt, phải chiếu ánh sáng vào nó. Nhưng công trình nghiên cứu của Planck xác nhận người ta không thể dùng số lượng nhỏ ánh sáng một cách tùy tiện. Phải dùng ít nhất một lượng tử. Chiếu sáng sẽ làm xáo trộn hạt và thay đổi vận tốc của nó, khiến không thể đoán trước được. Để đo chính xác vị trí của hạt, cần phải sử dụng ánh sáng 101 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn có sóng ngắn, như tia cực tím, tia X-ray, hoặc tia gamma. Nhưng một lần nữa, theo công trình của Planck, lượng tử của những dạng ánh sáng này có năng lượng cao hơn năng lượng trong ánh sáng nhìn thấy, do đó sẽ làm xáo trộn tốc độ của hạt nhiều hơn. Đây là tình trạng không thể thành công: Càng cố đo chính xác vị trí của hạt, càng biết kém chính xác về vận tốc của nó, ngược lại, nếu muốn biết vận tốc chính xác, sẽ mất đi sự chính xác của vị trí. Điều này được tóm lược trong nguyên lý Bất Định (Uncertainty Principle) do Heisenberg đã thành lập; độ không chính xác của vị trí một hạt, “nhân” với độ không bảo đảm vận tốc của nó, luôn luôn lớn hơn một số lượng, gọi là hằng số Planck, “chia” cho hai lần khối lượng của hạt. Quan niệm của Laplace về thuyết Xác Định liên quan đến tìm biết vị trí và tốc độ của các hạt tại một thời điểm trong vũ trụ, đã bị phá vỡ nghiêm túc bởi nguyên lý Bất định của Heisenberg. Làm sao người ta có thể dự đoán tương lai, khi không thể đo chính xác cả hai: vị trí và tốc độ của các hạt ở thời điểm hiện tại? Cho dù chúng ta có một máy tính thần sầu đến đâu, nếu đưa vào các dữ kiện tệ hại, sẽ nhận được những dự đoán tệ hại hơn. Ông Einstein rất không hài lòng về sự ngẫu nhiên hiện hiện trong tự nhiên. Quan điểm của ông được tóm tắt trong câu nói nổi tiếng, “Thượng Đế không chơi trò xúc xắc.” Hình như ông cảm nhận được sự không chắc chắn chỉ tạm thời, còn có một thực tế khác tiềm ẩn, trong đó có thể xác định rõ ràng vị trí và tốc độ của các hạt và sẽ có thể tiến hóa trong các quy luật xác định theo tinh thần Laplace. Có thể, Thượng Đế biết thực tế này, nhưng lượng tử của ánh sáng sẽ ngăn cản chúng ta nhìn thấy nó, ngoại trừ qua một tấm gương trong bóng tối. 102 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Quan điểm của Einstein gọi là thuyết Biến Ẩn (hidden variable theory). Thuyết này có vẻ rõ ràng nhất để tổ hợp nguyên lý Bất Định vào vật lý. Tạo nên cơ sở cho bức ảnh tinh thần về vũ trụ được sự công nhận của nhiều khoa học gia và hầu hết các triết gia khoa học. Nhưng thuyết Biến Ẩn này sai lầm. Nhà vật lý người Anh John Bell, đã nghĩ ra một thử nghiệm có thể làm sai lạc các lý thuyết Biến Ân, khi thí nghiệm được tiến hành cẩn thận, kết quả không phù hợp với các biến ẩn. Do đó, hình như ngay cả Thượng Đế cũng bị ràng buộc bởi nguyên lý Bất Định và cũng không thể biết cả vị trí và tốc độ của một hạt. Tất cả bằng chứng đều chỉ ra Thượng Đế là một tay bài bạc khôn ngoan, quăng xúc xắc vào mọi trường hợp có thể xảy ra. Các khoa học gia khác đã sẵn sàng hơn Einstein để sửa đổi quan điểm cổ điển thế kỷ 19 về thuyết Xác Định. Một lý thuyết mới, cơ học lượng tử (quantum mechanics), vượt qua thuyết của Heisrenberg, do ông Erwin Schrodinger từ Áo và ông Paul Dirac từ Anh xây dựng. Dirac là người tiền nhiệm của tôi nhưng là giáo sư Lucasian ở Cambridge. Mặc dù cơ học lượng tử đã hiện diện gần 70 năm, nhưng nhìn chung, chưa được thấu hiểu và đánh giá đúng mức, kể cả những người sử dụng nó để tính toán. Tuy vậy, thuyết mới này khiến tất cả chúng ta quan tâm, vì nó hoàn toàn khác với bức ảnh cổ điển về vũ trụ vật chất và bản thân thực tại. Trong cơ học lượng tử, các hạt không có vị trí và tốc độ được xác định rõ ràng, thay vào đó, chúng được đại diện bằng cái gọi là hàm sóng, (một loại mô tả bằng toán học về trạng thái lượng tử của một hệ thống). Đây là một số lượng tại mỗi điểm của không gian. Kích thước của hàm sóng cho xác suất tìm thấy hạt ở vị trí đó. Tốc độ mà hàm sóng thay đổi từ điểm này sang điểm kia cho biết tốc độ của hạt. Từ đó, người ta có thể có một hàm sóng rất 103 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn mạnh trên một vùng nhỏ. Có nghĩa sự không chắc chắn của vị trí là nhỏ. Nhưng hàm sóng sẽ thay đổi rất nhanh gần đỉnh, lên bên này và xuống bên kia. Do đó, sự không bảo đảm về tốc độ sẽ lớn. Tương tựa, người ta có thể có các hàm sóng nơi sự không bảo đảm của tốc độ nhỏ nhưng sự không chắc chắn trong vị trí sẽ lớn. Hàm sóng chứa tất cả những gì người ta biết về hạt, vị trí và tốc độ. Nếu biết hàm sóng tại một thời điểm, thì giá trị của nó tại các thời điểm khác được xác định bởi phương trình Schrodinger. Như vậy, chúng ta vẫn có một loại thuyết xác định, nhưng không phải như thuyết Xác Định của Laplace đã vạch ra. Nghĩa là, thay vì có thể dự đoán vị trí và tốc độ của các hạt, những gì chúng ta có thể dự đoán là hàm sóng. Điều này dẫn đến ý nghĩa, chúng ta chỉ có thể dự đoán một nửa những gì mà theo quan điểm cổ điển của thế kỷ 19 đã mong muốn. Mặc dù, cơ quan lượng tử đưa đến sự không chắn chắn khi cố gắng dự đoán cả vị trí và tốc độ riêng rẽ, nhưng nó vẫn cho phép dự đoán một cách chắc chắn sự kết hợp chung giữa vị trí và tốc độ. Tuy vậy, ngay cả mức độ chắc chắn này dường như đang bị đe dọa bởi những phát triển gần đây. Vấn đề rắc rối nảy sinh vì hấp hực có thể làm cong không gian-thời gian đến mức có thể có những vùng không gian không thể quan sát. Những vùng như vậy là phần bên trong của lỗ đen. Có nghĩa chúng ta không thể, kể cả nguyên tắc, quan sát các hạt bên trong một lỗ đen, không thể nào đo được vị trí và vận tốc của chúng. Vấn đề sẽ là liệu chuyện này có tạo thêm nhiều trở ngại để dự đoán ngoài việc đã tìm thấy trong cơ học lượng tử. 104 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Tóm lại, quan điểm cổ điển của Laplace đưa ra là sự chuyển động trong tương lai của các hạt hoàn toàn được xác định, nếu biết được vị trí và vận tốc của chùng tại một thời điểm. (Có thể dự đoán tương lai). Quan điểm này được sửa đổi, khi Heisenberg khám phá nguyên lý Bất Định, cho rằng người ta không thể biết luôn cả hai vị trí và vận tốc của hạt một cách chính xác. Tuy nhiên, vẫn có thể dự đoán được sự kết hợp giữa vị trí và tốc độ. Nhưng có lẽ, ngay cả khả năng dự đoán giới hạn này cũng có thể biến mất nếu tính đến các lỗ đen. 105 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Có Gì Trong Lỗ Đen? Người ta nói rằng, sự thật đôi khi còn lạ lùng hơn cả hư cấu, và không nơi nào điều này đúng hơn trong trường hợp những Lỗ Đen. Chúng là hiện tượng kỳ dị hơn hết thảy những gì mà các nhà văn khoa học viễn tưởng có thể mơ đến, nhưng chúng thực sự là sự kiện thực tế trong khoa học. Cuộc hội thảo đầu tiên về Lỗ Đen năm 1783 được tổ chức bởi nhà khoa học-triết gia John Mitchell (1724-1793), ở Cambridge. Ông lập luận như sau: Nếu một người bắn ra một hạt, chẳng hạn như viên đạn đại bác bắn thẳng lên trời, nó sẽ bị chậm lại bởi hấp lực của trái đất. Sau cùng, viên đạn sẽ ngưng lại, hết đi lên, và rơi xuống. Tuy nhiên, nếu vận tốc ban đầu bắn lên nhanh và mạnh hơn một ‘trị số tới hạn’ nào đó (tốc độ vượt hấp lực), gọi là vận tốc vượt thoát, thì sức hút của trái đất sẽ không còn đủ mạnh để hút hạt ngưng lại, nó sẽ tiếp tục bay cao. Vận tốc vượt thoát vào khoảng hơn 11 kilô mét mỗi giây đối với hấp lực trái đất và 617 kilô mét mỗi giây đối với hấp lực của mặt trời. Cả hai vận tốc này đều nhanh hơn viên đạn đại bác, nhưng so với tốc độ ánh sáng thì thua xa. Ánh sáng đi 300, 000 kilô mét mỗi giây. Nghĩa là, ánh sáng có thể vượt thoát sức hút của trái đất và mặt trời một cách dễ dàng. Tuy nhiên, Mitchell 106 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn lập luận, có thể có những ngôi sao lớn hơn mặt trời, có sức hút mạnh hơn sức thoát của ánh sáng. Chúng ta không thể thấy được ngôi sao này, vì bất kỳ ánh sáng nào của nó chiếu ra đều bị chính nó hút ngược vào trong. Vì vậy, Mitchell gọi là những ngôi sao tối, giờ đây chúng ta gọi là những Lỗ Đen. Để tìm hiểu, chúng ta bắt đầu với hấp lực. Theo lý thuyết tương đối rộng của Einstein, là thuyết về không gian, thời gian và hấp lực. Sự sinh hoạt của không gian và thời gian được điều khiển bởi một bộ phương trình, gọi là phương trình Einstein, đã đưa ra năm 1915. Mặc dù hấp lực là sức hút yếu nhất được biết trong thiên nhiên, nó có hai ưu điểm chính hơn những lực khác. • • Thứ nhất, nó hoạt động trong một tầm dài. Trái đất nằm trong quĩ đạo của mặt trời với khoảng cách 93 triệu dặm. Mặt trời nằm trong quĩ đạo của tâm điểm thiên hà với khoảng cách 10, 000 năm tốc độ ánh sáng. Ưu điểm thử hai, hấp lực luôn luôn hiện diện, khác với điện lực hoặc mở ra hoặc tắt lại. Hai đặc tính này có nghĩa, đối với một ngôi sao lớn, lực hút giữa các hạt có thể chi phối tất cả các lực khác và dẫn đến sự sụp đổ vì hấp lực của nó. Bất chấp những thực tế này, cộng đồng khoa học gia đã chậm chạp để nhận ra những ngôi sao thật lớn (hơn mặt trời) sẽ tự sụp đổ vì hấp lực quá mạnh của chính nó và để tìm hiểu sinh hoạt của các ngôi sao sụp đổ, sau đó, chuyện gì sẽ xảy ra. Thậm chí, Albert Einstein đã viết trong luận văn năm 1939, khẳng định những ngôi sao đó không thể sụp đổ bởi hấp lực, vì vật thể chỉ có thể nén đến một mức nào đó, không thể nén hơn nữa. Nhiều nhà khoa học đã 107 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn chia sẻ quan điểm tự tin này của Einstein. Nhưng nhà khoa học Hoa Kỳ John Wheeler là ngoại lệ, trên nhiều phương diện ông là anh hùng của lịch sử Lỗ Đen. Trong quá trình làm việc của Wheeler từ 1950 – 1960, ông đã nhấn mạnh về nhiều ngôi sao sẽ dần dần tự sụp đổ, và việc khám phá vấn đề này cần được đặt ra cho lý thuyết vật lý. Ông cũng nhìn thấy trước những thuộc tính của khối vật thể mà ngôi sao tự sụp đổ thành hình. Đó là Lỗ Đen. Trong đời sống bình thường của một ngôi sao, dài khoảng nhiều tỷ năm, nó tự chống lại hấp lực của nó bởi áp suất nhiệt gây ra từ quá trình hạt nhân chuyển đổi khí Hydrogen thành khí Helium. Tuy vậy, cuối cùng, ngôi sao sẽ cạn kiệt nhiên liệu nguyên tử, sẽ tự co cụm lại. Trong vài trường hợp, nó có thể tự biến bản thân thành những ngôi sao trắng còi (èo uột), những dư thừa đông đặc của lõi sao. Tuy vậy, Subrahmanyan Chanfrasekhar trong năm 1930 đã chỉ ra khối lượng lớn nhất của ngôi sao trắng còi chỉ khoảng chừng 1.4 lần mặt trời. Nhà vật lý Nga Lev Landau đã tính toán một khối lượng tối đa tương tựa cho ngôi sao hoàn toàn bằng neutron. (Tính ra chúng ta có 4 loại ngôi sao: ngôi sao thường, ngôi sao trắng, ngôi sao neutron, và ngôi sao lỗ đen.) Số phận của vô số ngôi sao có khối lượng lớn hơn ngôi sao trắng và ngôi sao neutron lớn nhất, sẽ ra sao khi chúng kiệt quệ nhiên liệu nguyên tử? Vấn đề này được Robert Oppenheimer điều tra, người nổi tiếng về bom nguyên tử sau này. Trong một số bài luận thuyết, cùng với George Volkoff và Hartland Snyder, ông đã chỉ ra một ngôi sao như vậy không thể chịu đựng được áp lực. Nếu người ta bỏ qua áp lực, một ngôi sao đối xứng có hệ thống hình cầu sẽ co cụm thành một điểm duy nhất có mật độ vô hạn. Điểm như vậy gọi là điểm kỳ lạ. Hết tất cả học thuyết 108 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn về không gian của chúng ta đều được xây dựng trên giả định không gian-thời gian là một thứ trơn tru và gần như bằng phẳng, vì vậy sẽ bị phá vỡ ở những điểm kỳ lạ, nơi độ cong của không gian-thời gian là vô hạn. Trong thực tế, nó đánh dấu sự kết thúc của không gian-thời gian. Đó là những gì Einstein cũng tìm thấy nhưng không chịu tán thành. Rồi Thế chiến thứ hai làm gián đoạn. Hầu hết các khoa học gia, kể cả Robert Oppenheimer chuyển sự quan tâm của họ qua vật lý nguyên tử. Vấn đề hấp lực mất cơ hội rơi vào lãng quên. Sự chú ý đến chủ đề này hồi sinh khi người ta khám phá ra các vật thể ở xa được gọi là chuẩn tinh (quasar). Họ tìm thấy chuẩn tinh thứ nhất, 3C273, năm 1963. Sau đó, nhanh chóng khám phá ra nhiều chuẩn tinh khác. Chúng rất sáng mặc dù ở rất xa trái đất. Các phương pháp nguyên tử không thể tính đúng khả năng sản xuất năng lượng của ngôi sao trắng, vì chúng chỉ phóng ra một phần nhỏ năng lượng thuần túy. Cách giải thích duy nhất còn lại ngôi sao tự hút hết năng lượng vào trong và gây ra sụp đổ. Sự tự sụp đổ vì hấp lực của ngôi sao được tái khám phá. Khi sự việc này xảy ra, hấp lực của ngôi sao hút tất cả những gì chung quanh vào bên trong. Ngôi sao hình cầu co cụm lại thành một điểm có mật độ vô hạn, điểm kỳ lạ. Và điều gì sẽ xảy ra cho ngôi sao không đồng dạng hoặc hình cầu? Liệu sự phân phối vật thể của ngôi sao không đồng đều này có thể gây ra sự sụp đổ không đồng đều và không trở thành điểm kỳ lạ? Trong bài báo đáng quan tâm năm 1965, Roger Penrose cho biết, vẫn sẽ có điểm kỳ lạ, bằng cách thực tế cho thấy hấp lực là sức hút. (Khi không còn lực chống đỡ, háp lực mạnh sẽ hút hết ánh sáng vào trong bản thân, co cụm thành một điểm.) 109 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Những phương trình của Einstein không thể xác định được ở điểm kỳ lạ. Nghĩa là, tại điểm có mật độ vô hạn, người ta không thể dự đoán được tương lai. Điều này ngụ ý, những điều lạ lùng có thể xảy ra bất cứ lúc nào khi một ngôi sao tự sụp đổ. Chúng ta sẽ không bị ảnh hưởng bởi sự phân tích của dự đoán nếu các điểm kỳ lạ không thể nhìn thấy. Nghĩa là, chúng được che chắn từ bên ngoài. Penrose đề nghị việc phỏng đoán kiểm duyệt vũ trụ: tất cả các điểm kỳ lạ thành hình do sự sụp đổ của các ngôi sao hoặc các thiên thể khác, đều bị che khuất tầm nhìn bên trong các lỗ đen. Một lỗ đen là một khu vực nơi hấp lực quá mạnh đến mức ánh sáng không thể thoát ra. Sự phỏng đoán kiểm duyệt vũ trụ gần như chắc chắn là thật, vì một số nỗ lực bác bỏ đã bị thất bại. Khi John Wheeler giới thiệu thuật ngữ “lỗ đen” năm 1967, thay thế tên gọi trước đây “ngôi sao đông lạnh.” Từ ngữ này nhấn mạnh phần còn lại của các ngôi sao sụp đổ rất đáng quan tâm về bản thân của chúng, bất kể chúng được tạo ra như thế nào. Thuật ngữ mới này được chấp nhận ngay lập tức. Từ bên ngoài, chúng ta không thể biết gì về bên trong lỗ đen. Bất cứ thứ gì chúng ta nghĩ về nó, hoặc nó thành hình như thế nào, các lỗ đen đều trông giống nhau. John Wheeler nổi tiếng vì đưa ra nguyên tắc “Một lỗ đen không có lông”. Một lỗ đen có ranh giới gọi là chân trời ngang. Nơi hấp lực mạnh đủ để kéo ánh sáng và giữ lại không cho thoát ra. Bởi không có gì có thể đi nhanh hơn ánh sáng, nên tất cả mọi thứ khác cũng bị hút vào. Rơi xuyên qua chân trời ngang gần giống như chèo ca-nô xuống thác Niagara. Khi đang ở trên đầu thác, nếu chèo thật nhanh, có thể trốn thoát, nhưng một khi đã đến mép thác, thì chắc chắn phải rớt xuống. 110 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Không cách nào trở lại. Khi chúng ta đến gần thác đổ, luồng nước chảy nhanh và mạnh hơn. Nghĩa là, sức kéo ở đầu ca-nô mạnh hơn ở sau đuôi. Có nguy cơ ca-nô vỡ làm đôi. Ở lỗ đen cũng giống như vậy. Nếu ta rớt về phía lỗ đen bằng chân, hấp lực sẽ kéo chân mạnh hơn kéo đầu, vì chân gần lỗ đen hơn. Hậu quả là ta sẽ bị kéo giản theo chiều dài, ép chặt, kéo rút vào bên trong. Nếu ngôi sao đó có khối lượng lớn hơn mặt trời gấp mấy lần, ta sẽ bị xé ra từng mảnh nhỏ như cọng spaghetti, và dễ dàng bị kéo đến đường chân trời. Tuy nhiên, nếu rơi vào một lỗ đen rất lớn, với khối lượng lớn hơn một triệu lần mặt trời, hấp lực kéo thân thể của ta vào vẫn giống như vậy và sẽ bị kéo đến chân trời không mấy khó khăn. Vì vậy, nếu muốn khám phá bên trong lỗ đen, nên lựa lỗ đen lớn. Đó là lỗ đen lớn bốn triệu lần hơn mặt trời nằm giữa thiên hà Milky Way. Mặc dù sẽ không biết được điều gì chắc chắn khi chúng ta rơi vào lỗ đen, nếu có ai nhìn từ xa, sẽ không thấy chúng ta băng qua chân trời ngang. Thay vào đó, sẽ thấy chúng ta chậm dần và lơ lững bên ngoài. Hình ảnh chúng ta mờ dần, mờ dần, cho đến khi hoàn toàn biến mất. Đối với sự hiểu biết của thế giới, chúng ta đã vĩnh viễn ra đi. Ngay sau khi con gái Lucy ra đời, tôi đạt được vinh dự trong thời gian ngắn vì khám phá ra định lý bề mặt. Nếu thuyết tương đối rộng đúng, và mật độ năng lượng của khối lượng là dương, như thường lệ, thì diện tích bề mặt của chân trời ngang, ranh giới của một lỗ đen, có đặc tính luôn luôn gia tăng lớn hơn khi có thêm vật chất hoặc bức xạ rơi vào lỗ đen. Hơn thế nữa, nếu hai lỗ đen va chạm và hợp nhất thành một lỗ, diện tích của chân trời ngang chung quanh lỗ đen mới sẽ lớn hơn tổng số diện tích của chân trời ngang chung quanh hai lỗ đen cũ. Thuyết 111 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn diện tích có thể kiểm tra bằng thực nghiệm bởi Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Ngày 14 tháng 9, 2015, LIGO phát hiện sóng hấp lực từ sự va chạm và hợp nhất của hai lỗ đen. Từ dạng sóng, người ta có thể ước tính khối lượng và góc động lượng của lỗ đen, bằng định lý ”khônglông”, những điều này xác định vùng chân trời (của lỗ đen.) Những đặc tính này cho thấy có sự tương đồng giữa vùng chân trời ngang của lỗ đen và vật lý cổ điển phổ biến, đặc biệt là khái niệm Entropy trong nhiệt động học. Entrophy có thể xem là thước đo sự rối loạn của một hệ thống, hoặc tương đương với sự thiếu hiểu biết về trạng thái chính xác của nó. Định luật nổi tiếng thứ hai của nhiệt động học cho biết Entropy luôn luôn gia tăng theo thời gian. Khám phá này là gợi ý đầu tiên về mối liên hệ quan trọng giữa lỗ đen và vật lý. Sự suy diễn giữa các tính chất của lỗ đen và các định luật nhiệt động học có thể mở rộng. Luật thứ nhất nhiệt động học xác nhận, một thay đổi nhỏ trong Entropy của hệ thống, sẽ được đi kèm với sự thay đổi tỷ lệ thuận trong năng luợng của hệ thống đó. Brandon Carter, Jim Bardeen và tôi đã tìm ra một luật tương tựa liên quan đến sự thay đổi khối lượng trong một lỗ đen đối với diện tích của chân trời ngang. Ở đây, yếu tố tỷ lệ liên quan đến một đại lượng gọi là hấp lực bề mặt, là cách đo lường độ mạnh của trường hấp lực ở chân trời ngang. Nếu người ta chấp nhận diện tích chân trời ngang tương tựa như Entropy, thì dường như hấp lực bề mặt tương tựa như nhiệt độ. Sự giống nhau được cũng cố bởi thực tế là hấp lực bề mặt hoá ra đều như nhau tại tất cả 112 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn các điểm trên chân trời ngang, cũng như nhiệt độ sẽ bằng nhau ở mọi nơi trong một vật thể ở trạng thái cân bằng độ nhiệt. Mặc dù, rõ ràng có sự tương đồng giữa Entropy và diện tích chân trời ngang, chúng tôi không rõ làm sao diện tích này có thể được xác định như Entropy của chính lỗ đen. Entropy của một lỗ đen nghĩa là gì? Năm 1972, Jacob Bekenstein, sinh viên tốt nghiệp đại học Princeton, đưa ra một đề nghị quan trọng. Như thế này. Khi một lỗ đen bị sụp đổ bởi hấp lực, sẽ nhanh chóng chuyển sang trạng thái ổn định, được đặc trưng bởi ba tham số (parameter): Khối lượng, Mômen động lượng, và điện tích. Điều này chứng tỏ trạng thái sau cùng của lỗ đen không phụ thuộc vào việc vật thể sụp đổ (Vật thể cấu tạo từ vật chất hoặc không phải vật chất), cũng không nhất thiết là hình cầu hoặc hình gì bất thường. Nói cách khác, một lỗ đen thành hình có khối lượng, mômen động lượng, và điện tích do bị sụp đổ của bất kỳ số lượng lớn nào của các hình dạng khác nhau của vật chất. Vì vậy, những gì có vẻ như cùng một lỗ đen có thể được thành hình do sự sụp đổ của số lượng lớn của các ngôi sao khác nhau. Thật vậy, nếu bỏ qua các hiệu ứng lượng tử, số lượng hình dạng sẽ vô hạn, vì lỗ đen có thể được thành hình do sự sụp đổ của đám mây gồm số lượng lớn vô hạn của các hạt khối lượng thấp. Nhưng số lượng hình dạng thực sự có thể nào vô hạn? Vật lý lượng tử nổi tiếng liên quan đến Nguyên Lý Bất Định. Nghĩa là không thể đo vị trí cùng tốc độ của bất kỳ vật thể nào. Nếu một người đo được chính xác vị trí một cái gì, thì không thể xác định tốc 113 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn độ của nó. Ngược lại, nếu đo được tốc độ, thì không thể xác định vị trí. Trong thực tế, không thể nào vị trí hóa bất kỳ một thứ gì. Giả dụ, bạn muốn đo kích thước của một cái gì, bạn cần tìm ra đầu và đuôi của vật thể di động đang ở đâu. Không bao giờ có thể đo được chính xác, vì nó bao gồm việc đo cả vị trí và tốc độ cùng một lúc. Như vậy, không thể xác định kích thước của vật đó. Chỉ có thể nói Nguyên tắc Bất định khiến cho chúng ta không thể nói kích thước của một vật thể (di động) thực sự như thế nào. Nguyên tắc Bất định đã đặt ra giới hạn về kích thước (trong vận tốc). Sau một chút tính toán, người ta phát hiện, có một kích thước tối thiểu cho một vật có khối lượng nhất định. Đối với những thứ nặng, kích thước tối thiểu này rất nhỏ, nhưng khi người ta nhìn những vật nhẹ hơn và nhẹ hơn nữa, sẽ thấy kích thước tối thiểu lớn hơn và lớn hơn nữa. Thực tế, những thứ trong vật lý lượng tử có thể xem là sóng hoặc hạt, đưa đến kích thước tối thiểu. Một vật càng nhẹ thì sóng phát càng dài và lan truyền ra nhiều nơi. Vật càng nặng, sóng nó phát càng ngắn, vì vậy nó có vẻ thu gọn. Khi những ý tưởng này kết hợp với thuyết Tương đối rộng, có nghĩa, chỉ những vật thể nặng hơn một trọng lượng nào đó mới có thể tạo ra lỗ đen. Trọng lượng đó tương đương với hạt muối. Một hệ quả khác của tư tưởng này, mặc dù số lượng hình dạng có thể có cho một lỗ đen có khối lượng nhất định, mômen động lượng và điện tích, dù rất lớn, có thể sẽ hữu hạn. Jacob Bekenstein đề nghị, từ con số hữu hạn này, người ta có thể giải thích lỗ đen. Đây sẽ là cách đo lường số lượng thông tin có lẽ đã bị mất không còn thu hồi được nữa, trong quá trình sụp đổ do lỗ đen tạo ra. 114 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Đề nghị của Bekenstein có một khuyết điểm quan trọng: Nếu một lỗ đen có Entropy hữu hạn, tương ứng với diện tích của chân trời ngang, nó phải có nhiệt độ “non-zero” tương ứng với hấp lực bề mặt. Điều này có thể hiểu, một lỗ đen có thể ở trạng thái cân bằng với bức xạ nhiệt ở một số nhiệt độ khác zero, Tuy vậy, theo khái niệm cổ điển, sẽ không có trạng thái cân bằng, vì lỗ đen sẽ hút bất kỳ bức xạ nhiệt nào rơi vào nó và không trả lại bất kỳ một thứ gì, kể cả phát ra lại độ nhiệt. Lập luận này tạo ra sự nghịch lý về bản chất lỗ đen, những vật thể vô cùng nén đặc do ngôi sao tự sụp đổ. Một giả thuyết cho rằng, các lỗ đen với các phẩm chất giống nhau có thể thành hình từ số lượng vô hạn của các loại ngôi sao khác nhau. Một số khác đề nghị, số lượng này hữu hạn. Đây là vấn đề khó khăn của thông tin, vì ý tưởng cho rằng mọi hạt và mọi lực trong vũ trụ đều chứa đựng thông tin. Vì lỗ đen không có lông, như nhà khoa học John Wheeler đã nói, nhìn từ bên ngoài người ta không thể biết được có gì bên trong lỗ đen, ngoại trừ khối lượng, điện tích và chuyển động quay của nó. Nghĩa là, thế giới biên ngoài chưa biết nhiều thông tin ở bên trong lỗ đen. Nhưng có giới hạn về số lượng thông tin mà người ta có thể bao gồm trong một vùng không gian. Thông tin đòi hỏi năng lượng và năng lượng có khối lượng theo phương trình nổi tiếng của Einstein, E=mc2. Do đó, nếu có quá nhiều thông tin trong một vùng không gian, nó sẽ sụp đổ thành một lỗ đen và có kích thước phản ảnh số lượng thông tin. Giống như chồng chất sách càng ngày càng nhiều vào thư viện, rồi các kệ sách không chịu nổi sức nặng, thư viện sẽ sụp đổ như lỗ đen. Nếu lượng thông tin trong lỗ đen phụ thuộc vào kích thước của lỗ đen, người ta sẽ 115 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn mong đợi từ các nguyên tắc chung: lỗ đen sẽ phát nhiệt độ và ánh sáng như mảnh kim loại nóng. Nhưng việc này không thể xảy ra vì, như mọi người đã biết, không có gì có thể thoát ra khỏi hấp lực của lỗ đen. Vấn đề này kéo dài cho đến năm 1974, khi tôi đang truy vấn sinh hoạt của vật chất trong vùng lân cận lỗ đen, sẽ xảy ra như thế nào theo cơ học lượng tử. Tôi vô cùng kinh ngạc khi thấy lỗ đen dường như phát ra hạt với vận tốc ổn định, cũng như mọi người vào giai đoạn đó, tôi công nhận ý kiến: lỗ đen không thể phát ra bất cứ thứ gì. Vì vậy, đã cố gắng từ bỏ sự phát hiện bối rối này, nhưng càng suy nghĩ, lại càng khó ngui ngoai, rồi rốt cuộc vẫn phải chấp nhận sự kiện này. Điều sau cùng thuyết phục tôi, đây là một quá trình vật lý mà các hạt phóng ra (từ lỗ đen) có quang phổ chính xác là nhiệt. Các tính toán cho tôi dự đoán: một lỗ đen tạo và phát ra các hạt và bức xạ như thể nó là vật thể bình thường, có nhiệt độ tỷ lệ thuận với hấp lực bề mặt và tỷ lệ nghịch với khối lượng. Điều này gợi ra vấn đề không chính xác trong đề nghị của Jacob Bekenstein, rằng một lỗ đen có Entropy giới hạn, điều này hoàn toàn nhất quán, vì nó có nghĩa: lỗ đen có thể ở trạng thái cân bằng nhiệt độ trong nhiệt độ khác với Zero. Kể từ lúc đó, bằng chứng toán học cho thấy lỗ đen phát ra bức xạ nhiệt đã được một số người xác nhận qua nhiều cách khác nhau. Một cách hiểu sự phát xạ như sau: Cơ học lượng tử giải thích, toàn bộ không gian chứa đầy các cặp hạt ảo và phản hạt, liên tục vật chất hóa thành từng cặp, phân ra rồi lại dính vào, và triệt tiêu lẫn nhau. 116 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Những hạt này gọi là hạt ảo, vì không giống các hạt thật, chúng không thể quan sát bằng máy dò hạt. Tuy nhiên, có thể đo tác động gián tiếp của chúng. Sự tồn tại của chúng được xác nhận qua những chuyển động nhỏ, gọi là di chuyển Lamb. Chúng tạo ra năng lượng quang phổ ánh sáng từ việc kích thích các nguyên tử hydro. Giờ đây, một hạt trong cặp hạt ảo có thể rơi vào trong lỗ đen, bỏ lại những hạt kia không có hạt đối tác để sinh hoạt và hủy diệt lẫn nhau. Hạt bị bỏ rơi còn gọi là phản hạt hoặc sẽ rơi vào lỗ đen như hạt trước trong cặp đôi, hoặc sẽ thoát đi vào vô tận, có vẻ như nó là bức xạ do lỗ đen phát ra. Một cách khác để nhìn quá trình này là xem một hạt thành phần của cặp hạt, rơi vào lỗ đen, là phản hạt, thực sự là hạt đang du hành ngược thời gian. Như vậy, phản hạt rơi vào lỗ đen có thể xem như hạt thoát ra khỏi lỗ đen nhưng đi ngược thời gian. Khi hạt đạt đến điểm mà cặp hạt, (chứa phản hạt đã được vật chất hóa), bị trường hấp lực phân tán, khiến nó đi theo thời gian. Một lỗ đen có khối lượng bằng mặt trời sẽ làm thoát ra các hạt nhân bằng tốc độ rất chậm đến mức không thể phát hiện được. Tuy nhiên, có những lỗ đen nhỏ hơn nhiều, cỡ như ngọn núi, có thể đã thành hình trong vũ trụ rất sớm, lúc hỗn loạn và chưa bình thường. Một lỗ đen có kích thước bằng ngọn núi sẽ phát ra tia X và tia gamma với vận tốc khoảng mười triệu megawatt, để cung cấp điện cho cả thế giới. Tuy vậy, không phải dễ dàng khai thác một lỗ đen nhỏ để phát điện. Nếu chúng ta có một lỗ đen như vậy, sẽ không thể giữ làm trạm phát điện vì nó sẽ rơi xuyên sàn nhà xuống tận trung tâm trái đất. Cách tốt nhất là đưa nó lên quỹ đạo của quả đất. 117 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Người ta đang cố tìm kiếm những lỗ đen có khối lượng như thế, nhưng đến nay, vẫn chưa tìm thấy cái nào. Thật đáng tiếc, nếu họ tìm được, tôi đã lãnh giải Nobel (**). Nhưng có một khả năng khác, chúng ta có thể tạo ra các lỗ đen cực nhỏ trong các chiều không gian thời gian bên ngoài. Chúng ta đã có kinh nghiệm về một số lý thuyết, vũ trụ chỉ là một bề mặt “bốn chiều trong không gian có mười hoặc mười một chiều”. Bộ phim Interstella đã đưa ra ý tưởng về khái niệm này. Chúng ta sẽ không nhìn thấy những chiều cao hơn chiều thứ tư, vì ánh sáng sẽ không truyền qua chúng, mà chỉ chiếu qua bốn chiều trong vũ trụ. (*) Dù vậy, hấp lực vẫn ảnh hưởng đến các chiều không gian “phụ” và hấp lực sẽ mạnh mẽ hơn so với trong vũ trụ. Điều này khiến cho việc thành hình lỗ đen nhỏ dễ dàng trong các không gian phụ (không gian phụ là các không gian cao hơn không gian của chiều thứ tư.) Có thể quan sát điều này tại LHC, máy va chạm Hardron lớn, tại CERN ở Thụy Sĩ. Hệ thống này bao gồm một đường hầm hình tròn dài 27 kilô mét. Hai chùm hạt di chuyển vòng theo đường hầm bằng hai hướng ngược nhau, với dụng ý các hạt sẽ va chạm. Một số va chạm có khả năng tạo ra các lỗ đen cực nhỏ. Những lỗ này sẽ phát ra các hạt theo một mô hình có thể nhận thấy dễ dàng. Như vậy, rốt ráo gì, tôi cũng nhận được giải Nobel (**). Khi các hạt thoát ra lỗ đen, lỗ sẽ mất khối lượng và co cụm lại. Điều này gia tăng tốc độ phát xạ của các hạt. Đến sau cùng, lỗ đen mất hết khối lượng và biến mất. Như vậy, điều gì xảy ra cho tất cả các hạt và các phi hành gia thiếu may mắn đã rơi vào lỗ đen? Chúng 118 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn và họ không thể tái hiện vì lỗ đen đã biến mất. Các hạt thoát ra từ lỗ đen dường như hoàn toàn ngẫu nhiên, không liên hệ gì với những thứ rơi vào. Có vẻ như những thông tin về những gì rơi vào lỗ đen sẽ mất luôn, ngoài trừ tổng khối lượng và số lượng vòng quay. Nhưng nếu thông tin bị mất, sẽ là vấn đề nghiêm trọng, đánh trúng vào tâm điểm sự hiểu biết về khoa học của con người. Trong hơn 200 năm qua, chúng ta đã tin tưởng vào thuyết Xác định khoa học. – Nghĩa là, các quy luật khoa học quyết định sự tiến hóa của vũ trụ. Nếu thông tin thực sự bị mất trong các lỗ đen, (nghĩa là chúng ta không có đủ thông tin và có thông tin không tiếp cận chính xác), chúng ta không thể dự đoán tương lai (hoặc giải thích quá khứ), hơn nữa, lỗ đen có thể phát ra bất kỳ tập hợp nào của hạt (thông tin chưa có trước đó.) Nó có thể phát ra một chiếc truyền hình đang chiếu chương trình hoặc một bộ sách đầy đủ, bọc gáy da của Shakespeare, mặc dù khả năng phát thải ra các thứ kỳ lạ này rất thấp. Nó có khả năng phát ra bức xạ nhiệt như mảnh kim loại nóng đỏ. Có vẻ như không quan trọng lắm, nếu không thể dự đoán được điều gì xuất hiện từ lỗ đen. Không có bất kỳ lỗ đen nào gần trái đất. Nhưng đó là vấn đề nguyên tắc. Nếu thuyết xác định, khả năng dự đoán của vũ trụ, bị phá vỡ vì các lỗ đen, nó có thể phá vỡ mọi tình huống khác. Có thể có những lỗ đen ảo xuất hiện dưới dạng dao động ngoài chân không, thu hút một tập hợp các hạt, và phát ra một tập hợp khác, rồi biến mất vào chân không lần nữa. Tệ hơn, nếu thuyết Xác định bị phá vỡ, chúng ta không thể bảo đảm về lịch sử quá khứ của mình. Sách lịch sử và ký ức chúng ta có thể chỉ là ảo ảnh. Chính quá khứ cho chúng ta biết mình là ai. Không có nó, chúng ta không có căn cước. 119 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Do đó, điều tối quan trọng là phải xác định xem liệu thông tin có thật sự mất trong lỗ đen hay không? Hoặc về nguyên tắc, có thể phục hồi lại thông tin đã mất hay không? Nhiều nhà khoa học cảm thấy, thông tin không thể mất, nhưng qua nhiều năm, không ai đề nghị một cơ chế nào để xác nhận nó có thể bảo tồn. Rõ ràng sự mất mát thông tin được xem là thông tin nghịch lý, gây khó khăn cho các nhà khoa học trong bốn mươi năm qua, và vẫn là một trong số vấn đề lớn nhất chưa được giải đáp trong lý thuyết vật lý. Gần đây, mối quan tâm trong giải pháp khả dĩ của thông tin nghịch lý đã được sống lại khi những khám phá mới đã được thể hiện trong sự hợp nhất của hấp lực và cơ học lượng tử. Trọng tâm của những đột phá là hiểu biết về tính đối xứng của không gianthời gian. Giả sử, không có hấp lực và không gian-thời gian hoàn toàn không đáng tin. Sẽ giống như một sa mạc hoàn toàn không có tính chất gì. Một nơi như vậy, có hai loại đối xứng. Việc rơi vào lỗ đen có phải là tin xấu cho nhà du hành vũ trụ? Chắc chắn là tin xấu. Nếu đó là một lỗ đen có khối lượng, trước khi bị kéo đến đường chân trời, bạn đã bị xé ra thành những cọng mì. Mặt khác, nếu đó là lỗ đen cực lớn, bạn có thể băng qua đường chân trời dễ dàng, nhưng sẽ bị nghiền nát, không còn tồn tại ở điểm kỳ lạ. 120 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Có Thể Nào Du Hành Trong Không Gian? . Trong khoa học viễn tưởng, chuyện sai lệch thời gian trong không gian là chuyện phổ biến. Thường xảy ra trong các hành trình siêu tốc độ đi chung quanh các thiên hà hoặc du hành xuyên qua thời gian (giữa quá khứ và tương lai). Khoa học viễn tưởng hôm nay có thể là sự thật cho khoa học thực nghiệm ngày mai. Vậy thì, cơ hội du hành xuyên thời gian là gì? Ý tưởng về không gian và thời gian không song song hoặc bị uốn cong xuất hiện khá gần đây. Hơn 2000 năm, người ta xem những định luật hình học Euclide là hiển nhiên. Đối với những ai đã học hình học tại nhà trường, có thể còn nhớ, một trong số các định luật là ba góc của một tam giác cộng lại là 180 độ. Tuy nhiên, trong thế kỷ trước, từ toán Tân hình học, người ta biết được, tổng số của ba góc trong một tam giác không phải 180 độ. Ví dụ, xem xét bề mặt trái đất: Một đường thẳng nằm trên bề mặt trái đất được gọi là một vòng tròn lớn (đường thẳng chạy một vòng chung quanh trái cầu rồi hai đầu gặp nhau, nối thành hình tròn). Đây là đường ngắn nhất giữa hai điểm, định 121 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn luật này được các hãng hàng không sử dụng. Bây giờ, xem xét một tam giác trên bề mặt trái đất, thành hình từ đường xích đạo: đường kinh tuyến “zero” độ băng qua London và đường kinh tuyến 90 độ phía đông Banglades, hai đường cắt đường xích đạo ở hai góc vuông; hai đường này cắt nhau ở Bắc cực tại một góc vuông, như vậy, tam giác này có ba góc vuông, tức là 270 độ; lớn hơn 180 độ của một tam giác nằm trên mặt phẳng. Nếu vẽ một tam giác hình chiếc yên ngựa, sẽ thấy ba góc cộng lại nhỏ hơn 180 độ. Bề mặt trái đất là không gian hai chiều. Nghĩa là, có thể di chuyển trên mặt đất theo hai đường hướng vuông góc với nhau: bắc-nam hoặc đông-tây. Tất nhiên, có một hướng thứ ba vuông góc với hai hướng này, là hướng lên-xuống. Nói một cách khác, bề mặt trái đất chứa không gian ba chiều. Không gian này nằm trên mặt phẳng, thuộc về hình học Euclid. Các góc trong một tam giác sẽ có tổng số 180 độ. Chúng ta có thể tưởng tượng một loại sinh vật chỉ có thể đi trên mặt đất nhưng không biết hướng đi lên và đi xuống. Chúng không hề biết không gian có chiều thứ ba. Đối với chúng, không gian chỉ có hai chiều và hai chiều này cong theo mặt đất, không thuộc về hình học Euclide. Giống như con người nghĩ về động vật sống chỉ hai chiều trên mặt đất; chúng ta có thể tưởng tượng con người sống giữa không gian ba chiều, chúng ta đang sống ở đó trên bề mặt của trái cầu trong một không gian khác mà chúng ta không thấy. Nếu mặt địa cầu mênh mông, không gian gần giống như hình phẳng, như vậy hình học Euclide gần đúng trên những khoảng cách nhỏ. Và các định luật của hình học này sẽ bị phá vỡ trong khoảng cách lớn (trong vũ trụ mênh 122 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Để minh họa điều này, hãy tưởng tượng một đội họa sĩ sơn màu lên trên quả bóng lớn. mông.) Khi độ dày của sơn tăng lên, diện tích bề mặt sẽ gia tăng theo. Nếu trái bóng ở trong không gian ba chiều, các họa sĩ có thể tiếp tục sơn thêm, cho dày hơn, nhiều lớp không giới hạn và quả bóng càng lúc càng lớn. Nếu lập luận rằng, không gian ba chiều là bề mặt hình cầu trong một không gian khác, thì khối lượng tuy có thể lớn nhưng có giới hạn. Khi sơn thêm nhiều lớp nữa, cuối cùng quả bóng lấp đầy một nửa không gian. Các hoạ sĩ sẽ nhận ra họ bị bao bọc bởi một không gian có kích thước càng lúc càng nhỏ, vì toàn bộ không gian đã bị trái bóng có lớp sơn rất dày chiếm hữu. Vì vậy, họ nhận ra đang sống trong một không gian cong, không phải mặt phẳng. Ví dụ này cho thấy không thể suy tính hình học thế giới từ nhưng nguyên tắc toán học thuở ban đầu như người Hy lạp cổ đại đã nghĩ. Thay vào đó, con người phải đo đạc không gian đang sống bằng thực nghiệm. Mặc dù, Bernhard Rienmann, người Đức vào năm 1854, đã phát triển phương cách mô tả không gian cong, nhưng chỉ là một phần trong toán học kéo dài sáu mươi năm. Qua cách mô tả, không gian cong tồn tại trong trừu tượng, nhưng không có lý do gì khiến cho không gian vật lý mà chúng ta đang sống, phải cong. Lý do này xuất hiện năm 1915 khi Eistein đưa ra thuyết tương đối rộng. Thuyết tương đối rộng là cuộc cách mạng trí tuệ lớn đã thay đổi cách chúng ta nghĩ về vũ trụ. Đây là lý thuyết không những về không gian cong mà còn về thời gian cong và thời gian chênh lệch (không theo một 123 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Năm 1905, ông Einstein nhận ra, không gian và thời gian có mối liên hệ mật thiết, đây là lúc thuyết tương đối hẹp (theory of special relativity) của ông ra đời, liên quan hổ tương giữa thời gian và không gian. Con người có thể mô tả vị trí của một sự kiện bằng bốn con số. Ba con số mô tả vị trí: có thể cách Oxford Circus nhiều dặm về phía đông bắc, có độ cao trên mực nước biển. Trong trường hợp lớn hơn, có thể dùng kinh độ và vĩ độ của thiên hà, cùng với khoảng cách từ trung tâm thiên hà đó. chiều mà có thể trở ngược lại) Con số thứ bốn là thời gian diễn ra sự kiện. Nghĩa là, con người có thể xác định không gian và thời gian chung như một khối không gian bốn chiều, gọi là “không gian-thời gian”. Mỗi điểm của không gianthời gian được xác định bằng bốn con số này. Việc kết hợp không gian và thời gian thành một khối không gian-thời gian (bốn chiều) theo cách này sẽ là chuyện tầm thường nếu có một cách độc đáo nào đó tháo gỡ chúng ra. Nghĩa là, khối không gian-thời gian là cách duy nhất để xác định mỗi sự kiện. (Chúng ta đang nói về khối bốn chiều cho một sự kiện vật lý xảy ra ở một thời điểm. Điều thắc mắc là, nếu như một ý tưởng hoặc một điều trừu tượng xảy ra, có thể xác định bằng bốn con số hay không? Có lẽ vì vậy, con người không thể xác định con ma? hoặc Thượng đế?) Tuy nhiên, trong một bài báo đáng chú ý, được viết vào năm 1905, khi ông còn làm thư ký trong văn phòng cấp bằng sáng chế ở Thụy Sĩ, Einstein đã chỉ ra, người ta nghĩ về thời gian và vị trí của một sự kiện xảy ra, tùy thuộc vào cách người ta di chuyển. Nghĩa là, không gian và thời gian gắn bó chặt chẽ với nhau. [Trải nghiệm] Thời gian mà các quan sát viên khác nhau ấn định cho một sự kiện sẽ giống nhau, nếu 124 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn các quan sát viên không di chuyển tương đối với nhau. Nhưng họ sẽ không đồng thuận với nhau, nếu họ di chuyển; tốc độ di chuyển càng nhanh, họ càng không đồng ý vì càng khác biệt. Như vậy, có thể hỏi rằng: một người cần phải đi nhanh bao nhiêu để thời gian của một quan sát viên có thể đi ngược so với thời gian của một quan sát viên khác? Câu trả lời đưa ra một bài thơ buồn cười như sau: Thiếu nữ Wight Đi nhanh nhiều hơn ánh sáng Hôm nay cô khởi hành bằng cách tương đối cô đến từ hôm qua. Như vậy, chúng ta chỉ cần một con tàu vũ trụ bay nhanh hơn ánh sáng, chúng ta có thể du hành xuôi ngược trong thời gian. Thật không may, trong cùng một bài báo, Einstein cho biết một con tàu vũ trụ cần sức mạnh gia tăng càng lúc càng mạnh khi tiến gần đến tốc độ ánh sáng. Vì vậy, sẽ cần một năng lượng vô hạn để có khả năng vượt qua tốc độ ánh sáng. Bài báo năm 1905 của Enstein có vẻ như loại bỏ việc du hành ngược vào quá khứ. Đồng thời cho biết, việc du hành vũ trụ đến các ngôi sao khác sẽ rất chậm và tẻ nhạt. Nếu không thể đi nhanh hơn ánh sáng, thì chuyến bay khứ hồi đến ngôi sao gần nhất sẽ mất tối thiểu là tám năm và đến trung tâm thiên hà khoảng 50.000 năm. Nếu tàu vũ trụ bay với tốc độ gần ánh sáng, những người trên tàu có thể nghĩ, 125 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn chuyến đi đến trung tâm thiên hà chỉ mất vài năm. Nhưng đó chưa phải là điều an ủi nhiều, thử nghĩ, nếu như chúng ta có thể trở về quá khứ gặp lại mọi người thân quen đã chết đã bị lãng quên từ ngàn năm trước. Đây là quan điểm hay cho tiểu thuyết, vì vậy, các nhà văn phải tìm cách vượt qua những vấn đề khó khăn của tốc độ. Năm 1915, Enstein trình bày, tác động của hấp lực có thể mô tả bằng cách giả sử không gian-thời gian bị chênh lệch hoặc biến dạng bởi vật chất và năng lượng bên trong. Lý thuyết này được biết như thuyết tương đối rộng. Thực sự, chúng ta có thể quan sát sự lệch của không gian-thời gian, khi ánh sáng hoặc làn sóng vô tuyến đi qua gần mặt trời, sẽ bị hơi cong lại. Sự kiện này xảy ra cho vị trí hiện diện của ngôi sao hoặc nguồn vô tuyến bị xê dịch một chút khi mặt trời đi qua ở giữa trái đất và các nguồn đó. Độ xê dịch rất nhỏ, khoảng một inch cho một dặm (mile). Có thể đo được với độ chính xác cao và phù hợp với các dự tính của thuyết tương đối rộng. Chúng ta cũng có bằng chứng thực nghiệm cho thấy không gian-thời gian có chênh lệch. Độ cong lệch trong các khu vực lân cận chúng ta rất nhỏ vì trường hấp lực của mặt trời bị yếu. Dù vậy, chúng ta biết, những trường hấp lực mạnh có thể xảy ra, ví dụ như Vụ Nổ Lớn (Big Bang) và các lỗ đen. Liệu không gian và thời gian có đủ chênh lệch với nhau để đáp ứng các đòi hỏi của khoa học viễn tưởng, về những thứ như dĩa bay siêu không gian, lỗ sâu trùng, hay du hành trong không gian? Thoạt nhìn, tất cả các thứ này dường như có thể xảy đến. Ví dụ, năm 1948, Kurt Godel đã tìm ra giải đáp cho phương trình 'trường tương đối rộng' của Enstein, đại diện cho một vũ trụ, trong đó mọi vật chất đều quay. Trong vũ trụ này, chúng ta có thể đi trên con 126 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn tàu vũ trụ và quay trở lại, trước khi khởi hành. Godel thuộc viện Nghiên Cứu Cao cấp ở đại học Princeton, nơi Enstein đã ở đó những năm cuối đời. Godel nổi tiếng nhiều nhất vì đã chứng minh rằng chúng ta không thể chứng minh mọi thứ đều đúng, ngay cả trong môn học đơn giản như số học. Nhưng những gì ông chứng minh về thuyết tương đối rộng đã thực sự cho phép du hành trong không gian, khiến cho Enstein, cha đẻ của thuyết này, cũng không thể nghĩ ra. Giờ đây, chúng ta đã biết, giải pháp của Godel không thể đại diện cho vũ trụ đang sống vì nó không giãn nở. Nó cũng có một giá trị khá lớn cho một khối lượng gọi là hằng số vũ trụ, thông thường, được cho rằng rất nhỏ. Tuy nhiên, người ta đã tìm thấy các giải pháp khác hợp lý hơn về du hành trong thời gian. Một thuyết đặc biệt thú vị từ cách tiếp cận, gọi là thuyết Dây: Chứa hai chuỗi vũ trụ chuyển động qua nhau với tốc độ thấp hơn tốc độ ánh sáng một chút. Chuỗi vũ trụ là một ý tưởng vật lý đáng chú ý mà các nhà khoa học viễn tưởng dường như chưa bắt kịp. Tên của lý thuyết này cho thấy, giống như một chuỗi dây dài nhưng mặt cắt ngang rất nhỏ. Trong thực tế, chúng giống như sợi dây cao su vì phải chịu một lực căng rất lớn, có thể là hàng trăm tỷ, tỷ tấn. Một chuỗi vũ trụ gắn vào mặt trời sẽ tăng tốc từ số 0 lên 60 trong 30 % của một giây. Thuyết chuỗi vũ trụ nghe có vẻ xa vời và thuần túy khoa học viễn tưởng, nhưng có những lý do khoa học chính đáng để tin rằng chúng có thể thành hình trong vũ trụ lúc còn rất sớm, ngay sau vụ nổ Big Bang. Bởi chúng đang chịu sức căng quá lớn, người 127 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn ta có thể đoán chừng chúng sẽ gia tăng vận tốc gần đến tốc độ ánh sáng. Điểm giống nhau của thuyết vũ trụ của Godel và thuyết không gian-thời gian trong chuỗi vũ trụ chuyển động nhanh: chúng bắt đầu biến dạng (khi vận tốc cao) và cong đến độ không gian-thời gian tự quay ngược trở lại và du hành vào quá khứ; chuyện này có thể xảy ra. Chúa có thể tạo ra vũ trụ biến dạng như vậy, nhưng chúng ta không có lý do để nghĩ rằng Chúa đã làm. Tất cả những bằng chứng là vũ trụ bắt đầu từ vụ nổ Big Bang mà không có kiểu uốn cong cần thiết (ngược chiều) để du hành vào quá khứ. Vì chúng ta không thể thay đổi cách vũ trụ đã bắt đầu, vậy thì, câu hỏi có thể du hành trong thời gian hay không? Sẽ trở thành câu hỏi, liệu chúng ta có thể làm cho không gian-thời gian bị biến dạng, cong ngược, để con người có thể trở về quá khứ hay không? Tôi nghĩ, đây là một chủ đề quan trọng để nghiên cứu, nhưng phải cẩn thận để không bị xếp vào hạng ý nghĩ quái dị. Nếu người nào nộp đơn xin tài trợ nghiên cứu về du hành thời gian, sẽ bị loại bỏ ngay, vì không một cơ quan chính phủ nào đủ khả năng sử dụng tiền công vào việc du hành thời gian. Thay vào đó, người ta phải sử dụng các thuật ngữ kỹ thuật chuyên môn như: đường cong giống thời gian tiếp cận (closed time-like curve), là mã hiệu cho loại du hành này. Đúng, đây là câu hỏi nghiêm túc. Vì thuyết tương đối rộng có thể cho phép du hành thời gian, liệu nó có cho phép việc này xảy ra trong vũ trụ? Và nếu không? Tại sao không? Chủ yếu căn bản cho du hành thời gian là khả năng di chuyển nhanh chóng trong không gian từ vị trí này sang vị trí khác. Như tôi đã trình bày trước, Einstein 128 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn đã chỉ rõ, cần một năng lượng phi hành vô hạn để con tàu vũ trụ vượt tốc độ ánh sáng. Vì vậy, cách duy nhất để đi từ thiên hà này sang thiên hà kia trong một thời gian hợp lý là nếu chúng ta có thể làm cong không gian-thời gian đến mức tạo ra một ống nhỏ hoặc một lỗ sâu (lỗ của con sâu đào vào đất). Nghĩa là, có thể nối kết hai thiên hà như con đường tắt để đi lại khứ hồi mà người quen của chúng ta vẫn còn sống (siêu tốc độ nhanh đến mức thời gian chưa kịp thay đổi nhiều). Đây là một đề nghị nghiêm túc vì những lỗ sâu nằm trong khả năng của nền văn minh tương lai. Nhưng nếu, bạn có thể đi từ bên này qua bên kia thiên hà trong vòng một hoặc hai tuần, bạn có thể quay lại một lỗ sâu ngắn hơn và trở về trước khi bạn khởi hành. (Nghĩa là, tốc độ nhanh của mỗi chuyến du hành sẽ mang bạn đến quá khứ trước hoặc tương lai sau.) Thậm chí, bạn có thể quay ngược thời gian với một lỗ sâu duy nhất nếu hai đầu của nó cùng di chuyển tương đối với nhau. Người ta có thể cho rằng, muốn tạo ra lỗ sâu, phải làm cong không gian - thời gian theo cách ngược lại với cách bình thường làm cong vật chất. Nghĩa là, thông thường, vật chất làm cong không gian - thời gian trở lại với chính nó, giống như bề mặt trái đất (cong trở lại điểm phát xuất) Trong khi muốn tạo một lỗ sâu, người ta cần làm cong vật chất không gian thời gian theo cách ngược lại, như bề mặt của yên ngựa. Điều này cũng đúng với bất kỳ cách làm cong không gian - thời gian nào khác để du hành về quá khứ, với điều kiện vũ trụ phải bắt đầu cong đến mức cho phép du hành trong thời gian. Điều mà người ta cần là vật chất có khối lượng âm và mật độ năng lượng âm để làm không gian - thời gian cong theo điều kiện đòi hỏi. 129 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Năng lượng giống như tiền bạc. Nếu có dư tiền trong ngân hàng, bạn có thể phân phối cho nhiều việc khác nhau. Có một số luật cổ điển được tin tưởng cho đến thời gian khá gần đây: Không thể sử dụng năng lượng không có, hoặc năng lượng vượt qua khả năng tồn trữ. Như vậy, các định luật cổ điển loại trừ phương cách có thể làm cong lệch vũ trụ, cần thiết cho việc du hành trong thời gian. Về sau, các định luật này bị lý thuyết lượng tử lật đổ. Đây là một cuộc cách mạnh vĩ đại khác trong lịch sử vũ trụ ngoài thuyết tương đối rộng. Lý thuyết lượng tử co giản hơn, cho phép sử dụng một khoảng năng lượng từ hai nơi tồn trữ khác, nếu các nơi đó đủ khả năng (có thừa năng lượng). Nói một cách khác, lý thuyết lượng tử cho phép dùng mật độ năng lượng âm ở một số nơi, miễn là mật độ năng lượng dương tương đương có ở những nơi khác (trong thực tế, một năng lượng âm phải có một năng lượng dương. Nếu phải dùng một số năng lượng âm, thì số năng lượng dương lẻ bạn phải tồn trữ ở một nơi nào để về sau có thể nhập lại với năng lượng âm.) Lý do lý thuyết lượng tử có thể cho phép mật độ năng lượng trở thành âm vì nó dựa trên nguyên lý Bất định. Nguyên lý này nói rằng: các khối lượng nhất định giống vị trí và tốc độ của một hạt, không thể xác định giá trị của cả hai (vị trí và tốc độ) một cách rõ ràng. Nghĩa là, nếu có thể xác định vị trí càng chính xác thì tốc độ sẽ càng không chắc chắn, hoặc ngược lại. Thuyết Bất định cũng áp dụng cho các trường (khu vực, phạm vi, môi trường) như trường điện tử, trường hấp lực. Ngụ ý rằng, các trường này không thể chính xác bằng zero ngay cả khi chúng ta nghĩ là trống rỗng. 130 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Vì nếu nó chính xác bằng zero, thì vị trí và tốc độ sẽ được xác định một cách rõ rệt, cả hai đều là zero. Sự kiện này vi phạm nguyên lý Bất định. Thay vào đó, các trường này phải có một số lượng dao động tối thiểu nào đó. Người ta giải thích sự dao động chân không (vacuum of fluctuation) là các cặp hạt và phản hạt đột nhiên xuất hiện cùng nhau, rồi di chuyển xa nhau, rồi quay trở lại với nhau, rồi hủy diệt nhau. Các cặp hạt-phản hạt được xem là ảo vì không thể đo trực tiếp bằng máy dò hạt, chỉ có thể theo dõi tác động của chúng một cách gián tiếp. Một trong những cách đó, gọi là hiệu ứng Casimir. Hãy tưởng tượng, bạn có hai tấm kim loại song song cách nhau một khoảng ngắn. Các tấm này hoạt động giống như những tấm gương đối với hạt ảo và phản hạt. Điều này có nghĩa, các khu vực giữa các tấm kim loại giống như đường ống đàn organ, chỉ nhận các sóng ánh sáng có tầng số cộng hưởng nhất định. Kết quả cho thấy, có một số lượng dao động chân không hoặc các hạt ảo giữa các tấm kim loại, khác hơn so với bên ngoài các tấm, nơi dao động chân không có thể có bất kỳ loại sóng nào. Sự khác biệt về số lượng các hạt ảo giữa các tấm so với bên ngoài cho thấy, chúng không tạo nhiều áp lực lên một mặt bên này so với mặt bên kia. Chỉ có một lực đẩy các tấm lại với nhau. Đo được bằng thực nghiệm. Vì vậy, các hạt ảo thực sự tồn tại và tạo ra các hiệu ứng thực sự. Vì chỉ có ít hạt ảo hoặc dao động chân không giữa các tấm, chúng có mật độ năng lượng thấp hơn so với vùng bên ngoài. Nhưng mật độ năng lượng của khoảng không gian trống ở xa các tấm kim loại phải là zero. Nếu không, nó sẽ không làm cong không 131 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn gian - thời gian và vũ trụ sẽ không gần như bằng phẳng. Vì vậy mật độ năng lượng trong vùng giữa các tấm phải âm. Chúng tôi có bằng chứng thí nghiệm từ sự bẻ cong của ánh sáng: không gian thời gian bị cong và xác nhận từ hiệu ứng Casimir cho biết, chúng ta có thể làm cho nó cong theo hướng âm. Đến đây, có vẻ như sự tiến bộ trong khoa học và điện tử có thể tạo ra lỗ sâu hoặc làm cong không gian - thời gian theo một cách nào khác để con người có thể du hành về quá khứ. Nếu trường hợp này xảy ra, sẽ có một loạt các câu hỏi về vấn đề trở ngại. Một trong số các câu hỏi là, nếu du hành trong thời gian có thể đến tương lai, tại sao không có ai từ tương lai trở về cho chúng ta biết, cách nào để du hành? Ngay cả khi có những lý do chính đáng để chúng ta không hiểu biết bản tính con người, cũng thật khó tin rằng ai đó sẽ không khoe khoang, tiết lộ bí mật du hành thời gian cho những "nông dân nghèo tối dạ" như chúng ta. Dĩ nhiên, một số người sẽ khẳng định họ đã được người tương lai đến viếng thăm. Họ sẽ nói, UFO (dĩa bay) đến từ tương lai và chính phủ đang tham gia vào một âm mưu khổng lồ nhằm che đậy và giữ riêng những kiến thức khoa học mà những "du khách" này mang lại. Tôi chỉ có thể nói, nếu các chính phủ che giấu điều gì, thì họ đang làm một công việc kém cỏi khai thác thông tin hữu ích từ người ngoài hành tinh. Tôi khá nghi ngờ về thuyết âm mưu, và tin rằng có nhiều khả năng giả tạo. Tất cả những báo cáo nhìn thấy UFO không thể do người ngoài trái đất gây ra vì chúng mâu thuẫn lẫn nhau. Khi bạn thừa nhận rằng một số báo cáo là sai lầm hoặc ảo giác, thì phải chăng có nhiều khả năng 132 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn tất cả đều do người ở đây gây ra hơn là từ những người tương lai hoặc từ thiên hà khác đến thăm? Nếu họ thật sự muốn xâm chiếm trái đất hoặc cảnh báo chúng ta những nguy hiểm, thì có vẻ như họ không đạt được hiệu quả (dường như chúng ta cũng đồng ý rằng người ngoài hành tinh thông minh và tài giỏi hơn người trên mặt đất.) Một cách có thể dung hòa việc du hành thời gian với thực tế là dường như chúng ta không có bất kỳ một du khách nào từ tương lai đến thăm, để có thể tuyên bố những chuyến du hành như vậy sẽ xảy ra trong mai sau. Theo quan điểm này, có thể nói không gian - thời gian trong quá khứ là cố định, vì chúng ta đã quan sát và thấy nó không đủ độ cong để cho phép du hành về quá khứ. Mặt khác, tương lai còn rộng mở. Chúng ta có thể làm cong không gian - thời gian cho đủ mức độ để du hành thời gian (với những khám phá và phát minh mới.) Tuy nhiên, dù có thể làm cong để du hành trong tương lai, vẫn không thể quay trở lại thời điểm hiện tại hoặc sớm hơn. Hình ảnh này giải thích lý do tại sao chúng ta không bị khách du lịch từ ngoài hành tinh tràn ngập trong tương lai. Nhưng vẫn còn nhiều nghịch lý. Giả sử, chúng ta khởi hành trên một hỏa tiễn có khả năng khứ hồi quay trở lại thời điểm trước khi chúng ta khởi hành; thì điều gì có thể ngăn cản chúng ta làm nổ bệ phóng hoặc ngăn cản chúng ta khởi hành ngay từ đầu? (Nói một cách khác: chúng ta khởi hành trên một con tàu vũ trụ siêu tốc độ, vì vậy đã quay trở lại trước giờ khởi hành. Nghĩa là chưa đi đã đến. Sự nghịch lý này được giải thích bởi những chiều không gian - thời gian khác nhau. Tuy nhiên, chưa có bằng chứng đáng tin.) Có một phiên bản khác của sự nghịch lý nêu trên, ví dụ như, ai đó quay trở lại giết chết cha mẹ của bạn, trước khi bạn sinh ra, nhưng về cơ bản chúng tương đương. Có vẻ như có hai giải pháp khả thi: 133 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Thứ nhất, tôi gọi là cách tiếp cận lịch sử nhất quán. Người ta phải tìm ra một giải pháp nhất quán trong phương trình vật lý, ngay cả khi không gian - thời gian bị biến dạng (chênh lệch) đến mức có thể du hành về quá khứ. Theo quan điểm này, bạn không thể lên tàu hỏa tiễn du hành vào quá khứ, ngoại trừ bạn đã trở lại và chưa nổ bệ phóng. Đó là một hình ảnh nhất quán (hợp lý), nhưng ngụ ý rằng chúng ta đã hạ quyết tâm: Không thể thay đổi ý định của mình. Ý chí tự do quá nhiều. Thứ hai, cách tiếp cận lịch sử thay thế. Đã được xem là vô địch bởi nhà vật lý David Deutsch và dường như là điều mà nhà sáng tạo "Trở về Tương lai" đã nghĩ đến. Theo quan điểm này, trong lịch sử thay thế sẽ không có bất kỳ sự trở lại nào từ tương lai, trước khi tàu hỏa tiễn khởi hành và không có khả năng bị nổ tung. Nhưng khi du hành trở về từ tương lai, người đó bước vào một lịch sử thay thế. (Nghĩa là lịch sử cũ vẫn tiếp tục, sau khi người đó khởi hành và trở về lịch sử khác. Ngụ ý có nhiều lịch sử song song nhưng khác không gian - thời gian.) Trong cuộc đua này, loài người đã hết sức nỗ lực để chế tạo con tàu vũ trụ, nhưng ngay trước khi nó được phóng đi, một con tàu vũ trụ khác tương tựa đã xuất hiện từ bên kia thiên hà và phá hủy con tàu bên này. David Deutsch tuyên bố ủng hộ cách tiếp cận lịch sử thay thế từ sự giới thiệu khái niệm lịch sử tổng hợp do nhà vật lý Richard Feynman đề nghị. Khái niệm này: Theo lý thuyết lượng tử, vũ trụ không chỉ có một lịch sử, mà vũ trụ có tất cả mọi lịch sử khả dĩ xảy ra, mỗi lịch sử có xác xuất riêng của nó. Ví dụ: Phải có một lịch sử khả dĩ cưu mang một nền hòa bình lâu dài ở Trung Đông, mặc dù xác xuất có thể rất thấp. 134 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Trong một số lịch sử, không gian - thời gian sẽ bị biến dạng, cong đến mức các vật thể như hỏa tiễn, dĩa bay, có thể du hành về quá khứ. Nhưng mỗi lịch sử đều tự chứa đựng nội dung một cách hoàn chỉnh, không chỉ mô tả không gian - thời gian cong, mà còn có cả mọi sự kiện trong đó. Như vậy, một hỏa tiễn không thể chuyển sang một lịch sử thay thế khác khi nó quay trở lại, vẫn ở trong lịch sử (đời sống) cũ vì phải tự nhất quán. Bất chấp những gì Deutsch tuyên bố, tôi nghĩ, thuyết tổng hợp lịch sử ủng hộ giả thuyết lịch sử nhất quán hơn là thuyết lịch sử thay thế. Do đó, có vẻ như chúng ta đang bị quanh quẩn trong phạm vi lịch sử nhất quán. Tuy nhiên, quan điểm này không nhất thiết phải tác động với thuyết Xác định hoặc ý thức tự do, dù xác suất rất nhỏ, với lịch sử có không gian - thời gian bị biến cong để có thể du hành trong thời gian qua một vùng bao la. Đây là điều tôi gọi là Phỏng đoán Bảo vệ Niên đại: Các định luật vật lý âm mưu ngăn cản việc du hành thời gian trên cấp độ vĩ mô. Có vẻ như điều xảy ra là khi không gian - thời gian bị biến cong gần mức độ có thể du hành quá khứ, các hạt ảo gần như có thể trở thành những hạt thực theo một quỹ đạo đóng (closed trajectory.) Mật độ của các hạt ảo và năng lượng của chúng trở nên rất lớn. Nghĩa là, xác suất của những lịch sử này rất thấp. Có vẻ như có một Cơ quan Bảo vệ Niên đại đang làm việc để giúp thế giới an toàn cho các nhà sử học (quan điểm này có vẻ như phỏng đoán từ suy luận, tuy hợp lý nhưng chưa hẳn đã như vậy.) Nhưng ý tưởng về sự biến cong không gian - thời gian vẫn còn sơ khai. Theo một dạng thống nhất của lý thuyết dây, gọi là 135 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn thuyết M, đây là hy vọng cao nhất của chúng ta về sự hợp nhất giữa thuyết tương đối rộng và thuyết lượng tử, không gian – thời gian phải có 11 chiều, không chỉ 4 chiều như chúng ta đang kinh nghiệm. Trong 11 chiều, có 7 chiều cuộn tròn trong một không gian rất nhỏ, đến mức không thể nhận ra. Mặt khác, 4 chiều mà chúng ta gọi là không gian - thời gian, không thay đổi. Nếu sự việc này chính xác, có thể sắp xếp, 4 hướng không đổi bị trộn lẫn với bảy hướng cong hoặc biến dạng. Chúng ta chưa biết, khái niệm này sẽ mở ra những điều gì thú vị. Kết luận, Không thể loại trừ việc du hành siêu tốc và du hành về quá khứ theo sự hiểu biết hiện tại của khoa học. Đây là vấn đề tranh cãi lớn. Chúng ta hãy hy vọng có Luật Bảo vệ Niên đại để ngăn chận những người quay lại quá khứ giết chết cha mẹ (thay đổi hiện tại). Nhưng những người ái mộ khoa học viễn tưởng không cần phải buồn lòng. Còn có thuyết M. Có lý do nào để tổ chức buổi tiệc đón tiếp các khách du hành trong thời gian? Bạn có hy vọng họ sẽ xuất hiện? Năm 2009, tôi tổ chức một bữa tiệc dành cho những khách du hành thời gian ở trường đại học, Gonville và Caius tại Cambridge, để xem bộ phim du hành trong thời gian. Để bảo đảm chỉ những người du hành thời gian thực sự mới đến, tôi đã không gửi lời mời họ cho đến sau bữa tiệc. Vào ngày tổ chức tiệc, tôi ngồi trong trường đại học, hy vọng, nhưng không có ai xuất hiện. Tuy thất vọng nhưng không ngạc nhiên, vì tôi đã chứng minh, nếu thuyết tương đối rộng là đúng và mật độ năng lượng là dương, thì việc du hành trong không gian không thể thực hiện. 136 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Tôi sẽ vui mừng, nếu một trong những giả định của tôi bị sai lầm. 137 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Liệu Chúng Ta Có Tồn Tại Trên Địa Cầu? Vào tháng Giêng năm 2018, bản tin của các Nhà Khoa Học Nguyên Tử, tờ báo do một số vật lý gia thành lập, những bác học làm việc trong dự án Manhattan đầu tiên về sản xuất vũ khí nguyên tử. Họ đã tăng chuyển “Đồng Hồ Ngày Tận Thế”, một phương cách đo lường những thảm họa lớn sắp xảy ra, từ quân sự đến môi trường sống, cho địa cầu, đồng hồ giảm xuống từ hai phút đến nửa đêm. (Nghĩa là đại thảm họa có khả năng xảy ra trong một thời gian ngắn. Thời giờ sử dụng ở đồng hồ là thời giờ khoa học, đại biểu cách đo lường nhưng không giống đồng hồ thường. Nửa đêm, ám chỉ nguy cơ xảy đến.) Đồng hồ này có lịch sử rất thú vị. Nó bắt đầu từ năm 1947, vào lúc khởi điểm của thời đại nguyên tử. Robert Oppenheimer, nhà khoa học chủ chốt trong dự án Manhattan, cho biết, sau vụ nổ bom nguyên tử đầu tiên hai năm trước, vào tháng 7 năm 1947, ông nói, “Chúng tôi biết thế giới sẽ không còn giống như trước nữa. Một ít người cười, một ít người khóc, hầu hết giữ im lặng. Tôi nhớ lại một câu trong kinh Hindu, cuốn Bhagavad-Gita, ‘Giờ đây, tôi trở thành thần chết, kẻ hủy hoại trần gian.’” 138 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Năm 1947, đồng hồ nguyên thủy được đặt ra, sắp xếp từ bảy phút cho đến nửa đêm. Từ năm 1950, nẩy sinh Chiến Tranh Lạnh, ngày tận thế tiến đến gần hơn những thời kỳ trước. Dĩ nhiên, đồng hồ và các chuyển động của nó chỉ mang tính biểu tượng, nhưng tôi cảm thấy cần phải nói ra, vì lời cảnh cáo đã báo động từ những nhà khoa học khác và tối thiểu, do cuộc bầu cử của Donald Trump nhắc nhở, phải được lưu ý một cách nghiêm túc. Đồng hồ với ý tưởng thời gian trôi đi, thậm chí, đối với loài người là thời gian đang sắp hết, chuyện này là thực tế hay chỉ báo động? Cảnh cáo kịp thời hay chỉ làm mất thời gian? Tôi có mối quan tâm riêng về thời gian. Đầu tiên, cuốn sách bán chạy nhất của tôi, cũng là lý do nhiều người ngoài cộng đồng khoa học biết đến tôi, gọi là Lịch Sử Tóm Lược Về Thời Gian (A Brief History of Time). Vì vậy, một số người tưởng rằng, tôi là chuyên gia về thời gian, mặc dù ngày nay chuyên gia không hẳn là việc tốt. Thứ hai, một người vào lứa tuổi 21 nghe bác sĩ nói, chỉ còn sống năm năm nữa, nhưng lại sống đến năm 2018, được 76 tuổi, tôi trở thành chuyên gia thời gian theo một nghĩa khác, loại ý nghĩa đặc thù cho cá nhân. Tôi không thoải mái, nhận thức sâu sắc về dòng thời gian, và sống phần lớn đời mình với ý thức thời gian là ân huệ, như người ta nói, tôi vay mượn nó. Không nghi ngờ gì nữa, thế giới đang bất ổn về mặt chính trị hơn bao giờ hết trong trí nhớ của tôi. Đa số dân chúng cảm thấy bị bỏ rơi đàng sau kinh tế và xã hội. Kết quả, họ đang chuyển sang chủ nghĩa dân kiểm, hoặc tối thiểu là muốn được nổi tiếng, những chính trị gia thiếu kinh nghiệm điều hành chính quyền, thiếu khả năng quyết định bình tĩnh những sự việc chưa được kiểm tra, trong tình hình khủng 139 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn hoảng. Nghĩa là đồng hồ tận thế nên di chuyển đến gần giờ nguy kịch, vì viễn cảnh các lực lượng bất cẩn hoặc ác tâm càng ngày càng gia tăng dễ sinh ra trận chiến quyết liệt cuối cùng. Địa cầu bị đe dọa từ nhiều phương diện, các mối đe dọa quá lớn, khó cho tôi cảm thấy lạc quan. Thứ nhất, địa cầu trở thành quá nhỏ đối với nhân loại đang bành trướng. Các nguồn cung cấp vật chất cho sự sống đang cạn kiệt ở mức cần báo động. Loài người đã tặng cho địa cầu món quà thảm khốc là hiệu quả của biến đổi khí hậu. Nhiệt độ tăng dần, băng ở Bắc Cực tan rã, nạn phá rừng, nạn nhân mãn, dịch bệnh, chiến tranh, đói kém, thiếu nước, và sự hủy diệt của các động vật. Những sự kiện này có thể giải quyết nhưng cho đến nay vẫn chưa được cải thiện. Địa cầu trở nóng là do lỗi của tất cả mọi người. Chúng ta muốn xe hơi, muốn du lịch, và muốn đạt đời sống căn bản khá hơn. Vấn đề là khi người ta hiểu được chuyện gì xảy ra, đã có thể quá muộn. Khi chúng ta đứng trên bờ vực của thời đại nguyên tử cấp hai và thời đại khí hậu biến đổi chưa từng có, một lần nữa, các nhà khoa học có bổn phận đặc biệt thông báo cho công chúng và tư vấn các nhà lãnh đạo về những hiểm họa mà nhân loại phải gánh chịu. Chúng tôi, những nhà khoa học, hơn ai hết, hiểu rõ sự nguy hiểm của vũ khí nguyên tử và tác động tàn phá của nó. Đồng thời, chúng tôi đang tìm hiểu các hoạt động của con người, của các kỷ nghệ đang ảnh hưởng xấu đến phẩm chất khí hậu, có khả năng thay đổi vĩnh viễn cách sống trên địa cầu. Là công dân thế giới, chúng ta có nghĩa vụ chia sẻ hiểu biết đó và báo động công chúng những nguy hiểm không đáng có trong đời sống hàng ngày. Chúng tôi thấy trước nguy cơ lớn nếu chính phủ và xã hội 140 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn không hành động ngay bây giờ, để giảm thiểu vũ khí nguyên tử, làm cho nó mất hiệu lực, và ngăn chận sự biến đổi khí hậu gia tăng. Đồng thời nhiều chính trị gia đang phủ nhận thực tế sự thay đổi khí hậu do con người tạo ra, hoặc tối thiểu là khả năng con người có thể đảo ngược, ngay tại thời điểm nhân loại phải đương đầu với một loạt các cuộc khủng hoảng môi trường nghiêm trọng. Điều nguy hiểm là sự tăng nhiệt độ toàn cầu có khả năng tự duy trì, tự phát triển, ở tình trạng hiện nay không rõ nó đã đạt đến mức độ này hay chưa. Sự tan chảy của các tảng băng ở Bắc Cực và Nam Cực làm giảm phần năng lượng mặt trời phản xạ trở lại không gian, do đó, nhiệt độ sẽ gia tăng cao hơn nữa. Biến đổi khí hậu có khả năng tiêu hủy vùng Amazon và các khu rừng nhiệt đới, vì vậy, loại bỏ một trong những cách chính yếu lấy khí carbon dioxide khỏi bầu khí quyển. Sự gia tăng nhiệt độ trong nước biển cũng sẽ phóng thích số lượng carbon dioxide lớn. Cả hai sự kiện này làm tăng hiệu ứng nhà kính. (Làm dày thêm lớp khí trong như kính bao bọc chung quanh địa cầu, ánh nắng xuyên qua lớp kính dày sẽ làm nhiệt độ trong bầu khí quyển nóng hơn.) Do đó, làm tình trạng địa cầu nóng lên thêm trầm trọng. Có thể khiến khí hậu địa cầu giống như sao Kim (Venus): ái-xít sulphuric sôi và mưa xuống với nhiệt độ 250 độ C, 482 độ F. Cuộc sống nhân loại sẽ không bền vững. Chúng ta cần phải vượt qua Nghị định thư Kyoto, do quốc tế thỏa thuận và thông qua năm 1997, để cắt giảm lượng khí thải carbon ngay từ bây giờ. Chúng ta đã có kỹ thuật, chỉ cần ý muốn chính trị. Chúng ta có thể là người thiếu hiểu biết, thiếu suy nghĩ. Trong lịch sử, khi con người gặp những khủng hoảng tương tựa đã tìm kiếm cách giải quyết ở những nơi khác, Như Colombus đã phát hiện Tân 141 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Thế Giới trong năm 1492, nhưng bây giờ không có thế giới mới, chỉ có những nơi không tưởng. Chúng ta đang sử dụng gần hết đất sống, và cách duy nhất là tìm đến những nơi khác trong vũ trụ. Vũ trụ là nơi đầy bạo động. Các ngôi sao phá hủy các hành tinh, các siêu tân tinh (supernovae) bắn ra những tia tử vong vào không gian, các lỗ đen va vào nhau, và các tiểu hành tinh lao mình chung quanh với tốc độ hàng trăm dặm một giây. Đành rằng những hiện tượng này không làm cho không gian có vẻ hấp dẫn, nhưng cũng có một số lý do khiến chúng ta nên dấn thân vào vũ trụ thay vì ở yên nơi này. Việc va chạm với tiểu hành tinh sẽ là sự kiện mà chúng ta chưa có biện pháp tự vệ. Vụ va chạm lớn lần cuối cùng với địa cầu là khoảng 66 triệu năm trước, việc đó đã tiêu diệt những con khủng long. Rồi nó sẽ xảy ra lần nữa. Đây không phải là khoa học viễn tưởng, nó sẽ xảy ra theo các định luật vật lý và xác suất. Chiến tranh nguyên tử vẫn là mối đe dọa lớn nhất đối với nhân loại trong thời điểm này. Nó nguy hiểm đến mức chúng ta muốn quên đi. Nga và Mỹ không còn quá hăng say bấm nút nữa. Nhưng giả sử, vì một tai nạn nào đó, hoặc vũ khí nguyên tử của hai quốc gia lớn lọt vào tay những kẻ khủng bố. Còn tai hại hơn nữa khi nhiều quốc gia khác sở hữu vũ khí nguyên tử. Ngay cả sau chiến tranh Lạnh kết thúc, số vũ khí nguyên tử tồn trữ đủ khả năng hủy diệt tất cả nhân loại. Hơn nữa, các quốc gia mới có bom nguyên tử sẽ gây thêm bất ổn. Trong thời gian dài, mối đe dọa nguyên tử có thể giảm bớt, nhưng các mối đe dọa khác lại phát triển mạnh mẽ, vì vậy, chúng ta cần đề phòng. 142 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Không cách này thì cách khác, tôi xem như thảm họa này không thể tránh khỏi. Trong vòng 1,000 năm tới, vào một thời điểm nào đó, cuộc đối đầu của vũ khí nguyên tử hoặc thảm họa môi trường sẽ làm tê liệt địa cầu, chuyện này chỉ diễn ra trong nháy mắt. Lúc đó, tôi hy vọng và tin tưởng chủng tộc đảm lược của chúng ta sẽ tìm cách vượt qua những hệ lụy đương nhiên của địa cầu, và sẽ sống sót sau tai ách. Tất nhiên hàng triệu sinh vật khác sống trên địa cầu không có khả năng giải đáp để tồn tại, việc này thuộc vào lương tâm của chúng ta, gọi là lương tri con người. Tôi nghĩ chúng đang hành động thiếu thận trọng với tương lai trên địa cầu. Hiện tại, nhân loại chưa có nơi nào khác để di dời, nhưng về lâu dài, loài người không nên dồn hết trứng vào một giỏ, hoặc chỉ trên một hành tinh (Ngụ ý, loài người nên tìm hành tinh khác để chia ra cư trú, tránh thảm họa diệt vong.) Tôi hy vọng tránh được việc rơi giỏ xuống đất trước khi loài người học cách thoát khỏi địa cầu. Bản chất chúng ta là những nhà thám hiểm. Được thúc đẩy bởi sự tò mò. Đây là phẩm chất duy nhất của con người. Chính sự tò mò đã khiến các nhà thám hiểm chứng minh địa cầu không bằng phẳng; cũng chính khả năng này đưa chúng ta đến các ngôi sao bằng tốc độ của suy nghĩ, hối thúc con người phải đến đó bằng thực tế. Bất cứ khi nào chúng ta thực hiện một bước nhảy vọt mới lạ diệu kỳ như cuộc đổ bộ lên cung trăng, chúng ta sẽ nâng cấp nhân loại, gắn bó con người và các quốc gia lại với nhau, mở rộng những khám phá mới và kỹ nghệ mới. (Ý nghĩ này đến từ tấm lòng yêu thương đồng loại, gán cho đám đông một khả năng cao cả. Thực tế, những bước tiến nhảy vọt sẽ làm một số người nghĩ ra niềm tư lợi và nếu họ có quyền lực để thực hiện, sẽ tạo ra thêm sự bất lợi.) 143 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Muốn rời khỏi địa cầu, việc này đòi hỏi sự quan tâm toàn cầu, cùng nhau tiến tới. Tất cả mọi người đều nên tham gia. Khơi dậy lòng hào hứng của những ngày khởi đầu du hành vũ trụ, năm 1960. (Thời điểm lên cung trăng.) Công kỹ nghệ khoa học gần như nằm trong tầm tay. Đã đến lúc có thể khám phá các hệ mặt trời khác. Di cư loài người ở trải ra nhiều nơi, đây có thể là điều duy nhất để tự cứu chúng ta. Tôi tin rằng nhân loại sẽ phải rời bỏ địa cầu. Nếu ở lại, chúng ta có nguy cơ bị tiêu diệt. Ngoài hy vọng khám phá không gian, khoa học tương lai có thể giúp con người như thế nào? Bức tranh khoa học phổ biến tương lai được thể hiện trong loạt phim khoa học viễn tưởng như Star Trek, các nhà sản xuất phim Star Trek còn thuyết phục mời tôi tham gia, nhưng không phải như vậy, thực tế khó khăn hơn nhiều. Tuy sự xuất hiện rất thú vị, nhưng tôi đề cập đến phim ảnh viễn tưởng để nêu lên một quan điểm nghiêm túc. Hầu như tất cả viễn cảnh về tương lai mà chúng ta thấy từ H.G. Wells trở đi, là những gì không cập nhật. Chúng cho thấy, trong đa số lớn những trường hợp, đây là những xã hội văn minh đi trước chúng ta, về khoa học, công kỹ nghệ, và tổ chức chính trị. Trong khoảng thời gian từ bây giờ đến lúc đó, sẽ có nhiều thay đổi lớn, với những căng thẳng và hỗn loạn. Tuy vậy, đến lúc đó, đến một tương lai mong muốn, chúng ta phải có khoa học, công kỹ nghệ và tổ chức xã hội gần như hoàn thiện. Tôi đặt câu hỏi về viễn cảnh này, liệu chúng ta có bao giờ đạt đến trạng thái ổn định cuối cùng của 144 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn khoa học và công kỹ nghệ hay không? Trong vòng 10.000 năm hoặc lâu hơn, kể từ Thời đại Băng Giá, không có lúc nào loài người ở trong trạng thái không gia tăng kiến thức và phát triển công kỹ nghệ. Cũng có những gia đoạn trở ngại như Thời Đại Đen Tối (Dark Age) sau khi đế chế La Mã sụp đổ. Nhưng dân số thế giới, sự kiện đo lường khả năng công kỹ nghệ bảo tồn và nuôi dưỡng sự sống, đã gia tăng đều đặn, với đôi lần nấc cụt như đại dịch Chết Đen (Black Death). Trong 200 năm qua, dân số thế giới đã tăng từ 1 tỷ đến khoảng 7, 6 tỷ. Các thước đo khác về sức phát triển công kỹ nghệ trong thời gian gần đây là số lượng tiêu thụ điện, hoặc số lượng những bài viết về khoa học. Chúng cũng tăng trưởng gần như cấp số nhân. Thật vậy, ngày nay chúng ta có những kỳ vọng cao đến mức một số người cảm thấy bị các chính trị gia và các nhà khoa học lừa dối, vì chúng ta chưa đạt được tầm nhìn vô hạn trong tương lai. Ví dụ, năm 2001, phim A Space Odyssey cho chúng ta thấy một căn cứ trên mặt trăng và phóng chuyến bay có người lái đến sao Mộc. Không có dấu hiệu nào cho thấy sự phát triển khoa học và công kỹ nghệ sẽ chậm lại hoặc dừng chân trong một tương lai gần. Chắc chắn là không bằng thời kỳ của Star Trek, tức là khoảng 350 năm nữa. Nhưng với tốc độ tăng trưởng hiện nay, nó không thể kéo dài sang thiên niên kỷ tới. Vào năm 2600, dân số thế giới sẽ đứng vai chen vai, và sức tiêu thụ điện sẽ làm địa cầu nóng lên đỏ rực. Nếu bạn sắp những sách mới xuất bản sát cạnh bên nhau, với nhịp độ ấn hành hiện tại, bạn phải di chuyển với tốc độ 90 km mỗi giờ chỉ để đuổi kịp đến cuối hàng. Dĩ nhiên, vào năm 2600, các tác phẩm khoa học và nghệ thuật mới sẽ xuất hiện dưới dạng điện tử hơn 145 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn là trang giấy. Tuy nhiên, nếu nhịp độ tăng trưởng tiếp tục theo cấp số nhân, sẽ có mười bài viết trong một giây về những lý thuyết vật lý, sẽ không có thời giờ để đọc. Rõ ràng sức tăng trưởng theo cấp số nhân hiện tại không thể tiếp tục tới vô hạn. Chuyện gì sẽ xảy ra? Một trường hợp là nhân loại tự hủy diệt chính mình qua thảm họa nào đó, chẳng hạn, chiến tranh nguyên tử. Cho dù chúng ta không bị hủy diệt hoàn toàn, vẫn có khả năng rơi vào tình thái tàn bạo và man rợ như cảnh mở đầu phim Terminator. Khoa học và công kỹ nghệ sẽ như thế nào trong niên kỷ tới? Việc này rất khó trả lời. Nhưng để tôi liều mạng đưa ra những dự đoán tương lai. Tôi sẽ có một số cơ hội đúng trong vòng một trăm năm tới, còn phần còn lại của một ngàn năm sẽ là những suy đoán hoang tưởng. Sự hiểu biết về khoa học hiện đại bắt đầu cùng một lúc với người Âu Châu đến định cư vùng bắc Mỹ. Vào cuối thế kỷ 19, dường như chúng ta sắp đạt đến sự hiểu biết hoàn chỉnh về vũ trụ dưới dạng những gì ngày nay gọi là các định luật cổ điển. Nhưng rồi, như đã thấy, thế kỷ 20 mở ra những quan sát, cho biết, năng lượng đến trong các gói rời rạc, gọi là lượng tử. Sinh ra một lý thuyết mới: Cơ Học Lượng Tử đã được Max Planck và những người khác xây dựng. Việc này trình bày một bức tranh hoàn toàn khác với thực tế, trong đó, mọi thứ không có một lịch sử duy nhất, nhưng có nhiều lịch sử có thể xảy ra theo xác suất riêng của nó. Khi một người đi xuống các hạt riêng lẻ, lịch sử của các hạt có thể phải bao gồm các lối truyền đi với tốc độ nhanh hơn ánh sáng 146 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn và những lối truyền đi quay ngược thời gian. Những lối quay ngược không giống những thiên thần đang múa trên chiếc đinh ghim. Chúng là hệ quả do quan sát thực sự. Ngay cả khi chúng ta nghĩ, không gian trống rỗng, thì nó đang chứa đầy các hạt chuyển động theo các vòng khép kín trong không gian-thời gian. Có nghĩa, chúng di chuyển về phía trước trong thời gian ở một bên của vòng lập lại, rồi lùi về trong thời gian của phía bên kia. (Xin nhắc lại, đối với khoa học Lương Tử, tất cả những gì đang sinh sống, những gì xảy ra trong quá khứ đến tương lai đều do sự chuyển động và phối hợp của hạt.) Điều khó xử là có vô hạn số điểm trong không gianthời gian, nên có thể có vô số vòng hạt khép kín. Các vòng hạt này sẽ mang năng lượng vô hạn và sẽ cuộn tròn không gian-thời gian đến một điểm duy nhất. Ngay cả khoa học viễn tưởng cũng không thể nghĩ ra điều gì kỳ hoặc như thế. Đối phó với loại năng lượng vô hạn, đòi hỏi một số tính toán thực sự sáng tạo. Phần lớn nghiên cứu về lý thuyết vật lý trong hai mươi năm qua nỗ lực tìm một lý thuyết nào, trong đó, vô số những vòng khép kín không gianthời gian tự triệt tiêu lẫn nhau. Chỉ khi đó, mới có thể thống nhất thuyết Lượng Tử và thuyết Tương Đối Rộng của Einstein, để tạo thành một thuyết hoàn hảo về các quy luật căn bản trong vũ trụ. Những triển vọng sẽ khám phá lý thuyết hoàn chỉnh này trong thiên niên kỷ tới là gì? Tôi nói, có cơ hội tốt vì tôi là người lạc quan. Trong năm 1980, Tôi đã từng nói, có cơ hội 50-50 sẽ khám phá một lý thuyết thống nhất hoàn hảo trong 20 năm tới. Kể từ đó, trong một khoảng thời gian, chúng ta đã đạt được một số tiến bộ đáng kể, nhưng lý thuyết cuối cùng vẫn còn xa xôi. Liệu Chén 147 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Thánh vật lý luôn luôn nằm ngoài tầm tay với của chúng ta? Tôi nghĩ là không. Vào đầu thế kỷ 20, con người đã hiểu sự vận hành của tự nhiên trên bậc thang vật lý cổ điển. Điều tốt đẹp này tính ra khoảng một phần trăm milimét. Công trình nghiên cứu vật lý nguyên tử trong 30 năm đầu của thế kỷ cho chúng ta sự hiểu biết dài khoảng một phần triệu milimét. Từ đó, nghiên cứu về nguyên tử và vật lý năng lượng cao đã dẫn chúng ta đến những thang đo có độ dài nhỏ hơn thừa số của một tỷ. Dường như chúng ta có thể tiếp tục khám phá những cấu trúc trên các thang đo nhỏ dần, nhỏ dần. Tuy nhiên, có sự giới hạn đối với dãy khám phá này tương tựa như loạt phim Russian dolls (Những búp bê Nga.) Cuối cùng khi đến con búp bê nhỏ nhất, không thể tách rời nhỏ hơn nữa. Trong vật lý, gọi đó là chiều dài Planck, là một milimét cho 100.000 tỷ tỷ tỷ. Chúng ta không thể chuẩn bị chế tạo chiếc máy gia tốc hạt nào để thăm dò một khoảng cách nhỏ như vậy. Chúng sẽ lớn hơn hệ mặt trời và khả năng tài chánh hiện nay không thể chấp nhận chi phí sáng chế. Tuy nhiên, có những hậu quả mà lý thuyết có thể kiểm tra bởi những máy móc khiêm tốn hơn nhiều. Sẽ không thể thăm dò độ dài của Planck trong phòng thí nghiệm, dù có thể nghiên cứu vụ nổ Big Bang để quan sát lấy bằng chứng về năng lượng cao và cấp đo chiều dài, ngắn hơn những gì có thể đạt được trên mặt đất. Tuy nhiên, ở một mức độ lớn, chúng ta phải dựa vào bản chất cao kỳ của toán học và tính nhất quán để tìm ra lý thuyết cuối cùng của mọi thứ. Tầm nhìn của Star Trek về tương lai cho con người đạt đến trình độ cao nhưng ở mức độ căn bản là ổn định, có khả năng trở thành hiện thực, đối với kiến 148 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn thức về luật cơ bản chi phối vũ trụ. Tôi nghĩ rằng, con người sẽ không đạt được tình trạng ổn định trong việc sử dụng những luật lệ này. Lý thuyết cuối cùng sẽ không đặt ra giới hạn trên mức độ phức tạp của một hệ thống mà chúng ta có thể làm nên. Cũng trong chính sự phức tạp này, tôi nghĩ, phát triển quan trọng nhất trong một ngàn nắm tới, chính là lý thuyết này. Cho đến nay, hệ thống phức tạp nhất đang có, là cơ thể con người. Dường như sự sống nguyên thủy bắt đầu từ đại dương, đã bao bọc địa cầu 4 tỷ năm trước. Chúng ta không rõ chuyện xảy ra như thế nào. Có thể do sự va chạm ngẫu nhiên giữa các nguyên tử tạo ra phân tử lớn, có khả năng tự tái tạo và tự lắp ráp thành những cấu trúc phức tạp hơn. Những gì chúng ta biết, cách đây ba tỷ rưỡi năm, phân tử rất phức tạp DNA xuất hiện. DNA là căn bản cho tất cả sự sống trên địa cầu. Nó có cấu trúc xoắn kép, như hai cầu thang xoắc ốc, do Francis Crick và James Watson phát hiện trong phòng thí nghiệm Cavendish tại Cambridge năm 1953. Hai sợi của dây xoắn kép liên kết với nhau bằng các cặp nitrogen căn bản: cytosine, guanine, adenine, thymine, giống như các bậc thang trong cầu thang xoắn ốc. Thứ tự các niytogen khác nhau xảy ra dọc theo cầu thang mang thông tin di truyền cho phép phân tử DNA lắp ráp một tổ chức sống chung quanh và tự sinh sản. Khi DNA tự tạo ra các bản sao của nó, đôi khi bị sai sót về thứ tự của các cặp nitrogen dọc theo đường xoắn. Hầu hết mọi trường hợp, những sai lầm trong quá trình sao chép, khiến cho phân tử DNA không thể tự tái tạo, vì vậy các lỗi di truyền hoặc đột biến sẽ chết đi. Nhưng trong một số ít trường hợp, lỗi và sự đột biến làm tăng cơ hội cho DNA sống sót và có khả năng tái tạo. (Hành trình của số ít DNA sống sót và tự 149 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn sinh sản, rồi sống sót rồi tự sinh sản, sẽ dần dần tiến tới công trình xây dựng những tế bào phôi, tế bào nguyên khai sự sống.) Do đó, sức chứa thông tin trong dãy nitrogen phát triển và gia tăng độ phức tạp. Sự chọn lọc tự nhiên của các đột biến do nhà khoa học ở Cambridge, Charles Darwin đề nghị vào năm 1858, mặc dù ông không biết rõ cơ chế của nó. Bởi tiến trình sinh hóa học là một cuộc viễn du ngẫu nhiên trong không gian mang theo tất cả khả năng di truyền của nó, diễn ra rất chậm chạp. Sự phức tạp, nghĩa là số lượng đơn vị (bit) chứa thông tin được mã hóa trong DNA, gần bằng số lượng nitrogen trong phân tử. Mỗi bit thông tin là một câu hỏi, mà câu trả lời chỉ chọn: có hoặc không. Trong khoảng hai tỷ năm đầu, tốc độ gia tăng phức tạp phải theo thứ tự của một bit thông tin và một bít phát triển một trăm năm. Trong vài triệu năm qua, tốc độ gia tăng mức phức tạp của DNA dần dần nhanh hơn khoảng một bít trong một năm. Bây giờ, chúng ta bắt đầu một kỷ nguyên mới, chúng ta sẽ có thể gia tăng độ phức tạp của DNA mà không cần chờ quá trình tiến hóa sinh học diễn ra chậm chạp. Có rất ít thay đổi trong DNA của con người trong 10.000 ngàn năm qua. Nhưng lại có khả năng cho con người tái thiết kế hoàn toàn trong một ngàn năm tới. Tất nhiên, nhiều người cho rằng công kỹ nghệ về gen tạo nên con người phải bị ngăn cấm. Nhưng tôi nghi ngờ, không thể ngăn cấm điều này. Kỹ thuật di truyền đã được phép áp dụng trên động vật và thực vật, vì lý do kinh tế. Một số người nào đó nhất định sẽ thử làm con người. Trừ phi, có một trật tự thế giới toàn trị. Nếu không, ai đó, từ nơi nào đó, sẽ thiết kế những con người cải tiến. Rõ ràng, phát triển con người được cải thiện sẽ tạo ra vấn đề xã hội và chính trị đối với con người không 150 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn được cải thiện. Tôi không ủng hộ kỹ thuật di truyền là một việc tốt, tôi chỉ nói rằng, việc này có khả năng xảy ra trong thiên niên kỷ tới, cho dù muốn hay không. Đây là lý do tôi không tin khoa học viễn tưởng như Star Trek, nơi con người có cơ bản giống nhau sau 350 năm trong tương lai. Theo tôi, loài người và DNA của người, sẽ gia tăng độ phức tạp và tạo nhiều khả năng tiến bộ nhanh. (Một số nhà văn viễn tưởng đã cho một số người tương lai có khả năng siêu phàm, hoặc đặc biệt.) Bằng một cách nào đó, con người phải cải thiện phẩm chất tinh thần và thể xác để đối phó thế giới càng ngày càng phức tạp, và đáp ứng những thử thách mới, như du hành trong vũ trụ. Cũng cần gia tăng độ phức tạp, nếu các hệ thống sinh học luôn luôn đi trước các hệ thống điện tử. Hiện tại, máy vi tính có lợi thế hơn về tốc độ, nhưng chưa có dấu hiện thông minh. Điều này không có gì ngạc nhiên vì máy vi tính hiện nay ít phức tạp hơn bộ não con giun đất, một sinh vật không được chú ý về khả năng trí tuệ. Nhưng máy vi tính gần như tuân theo phiên bản định luật Moore, nghĩa là, tốc độ và độ phức tạp tăng gấp đôi sau mỗi 18 tháng. Đây là sự tăng trưởng theo cấp số nhân, chắc chắn không thể tiếp tục như vậy một cách vô hạn. Thực tế, nó đã bắt đầu chậm lại. Tuy nhiên, tốc độ cải tiến nhanh chóng có thể tiếp tục cho đến khi máy vi tính có độ phức tạp như não người. Một số cho rằng máy vi tính sẽ không bao giờ có thể tự tạo trí thông minh, bất cứ chuyện gì cũng có thể xảy ra. Nhưng theo tôi, các phân tử hóa học rất phức tạp trong cơ thể con người làm cho họ thông minh, thì các mạch điện tử rất phức tạp không kém cũng có khả năng khiến máy vi tính hoạt động một cách thông minh. Và nếu như các máy này thông minh đủ, chúng sẽ thiết kế những máy vi tính thuộc thế hệ sau thông minh hơn. 151 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Đây là lý do tại sao tôi không tin vào bức tranh khoa học viễn tưởng về một tương lai tiên tiến nhưng thiếu dự đoán sự thay đổi. Thay vào đó, tôi mong đợi sự phức tạp sẽ tăng tốc nhanh chóng, trong cả hai lãnh vực: sinh học và điện tử. Không lâu, chuyện này sẽ xảy ra trong vòng một trăm năm tới. Đó là những gì chúng ta có thể dự đoán một cách đáng tin. Rồi cuối thiên niên kỷ tới, nếu con người đến đó, sự thay đổi sẽ là nền tảng. Lincoln Steffens từng nói: “Tôi đã nhìn thấy tương lai và nó xảy ra tốt đẹp.” Thực ra, ông ta nói về Liên Xô, giờ đây, chúng ta đã biết, họ không thành công cho lắm. Tôi nhận thấy trật tự thế giới có tương lai, nhưng nó sẽ rất khác. Mối đe dọa lớn nhất đối với tương lai của địa cầu là gì? Một vụ va chạm với một tiểu hành tinh khác sẽ là mối đe dọa mà chúng ta không có biện pháp bảo vệ. Như vụ va chạm tiểu hành tinh cách đây khoảng 60 triệu năm đã tiêu diệt loài khủng long. Một nguy cơ trước mắt là tác dụng biến đổi khí hậu đang hoành hành. Nhiệt độ nước biển tăng lên sẽ làm tan chảy các cực chỏm băng và thải ra một số lượng lớn khí carbonic. Cả hai chuyện này đều có thể biến khí hậu địa cầu giống như sao Kim nơi có nhiệt độ 250 độ C (482 độ F.) 152 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Có Nên Chinh Phục Không Gian? Tại sao chúng ta nên đi vào không gian? Có lý do nào biện minh cho việc hao tốn công sức và tiền bạc để kiếm được vài cục đá trên mặt trăng? Không có những nguyên nhân nào tốt trên mặt đất hay sao? Câu trả lời rõ ràng vì những lý do ở xung quanh chúng ta. Nếu chúng ta không rời khỏi trái đất, sẽ giống như người bị lạc trên hoang đảo, không muốn cố gắng trốn thoát. Chúng ta cần khám phá hệ thống mặt trời để tìm ra những nơi con người có thể sinh sống và tồn tại. Cũng tương tựa tình hình Âu Châu trước năm 1492. Có lẽ mọi người đã lập luận, thật lãng phí tiền bạc khi đưa Columbus đi tìm đất mới một cách vô vọng. Tuy nhiên, nhờ việc tìm ra thế giới mới đã tạo sự khác biệt sâu sắc cho thế giới cũ. Thử nghĩ, nếu không tìm ta Châu Mỹ, làm sao chúng ta có hambuger Big Mac hoặc gà chiên giòn KFC? Mở rộng đời sống ra không gian sẽ còn có nhiều tác dụng lớn hơn nữa. Sẽ hoàn toàn thay đổi tương lai nhân loại, có thể, xác định: liệu chúng ta sẽ có một tương lai nào hay không? Việc này không giải quyết 153 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn được những vấn nạn trên trái đất trước mắt, nhưng sẽ cho một tầm nhìn mới, khiến chúng ta hướng ra bên ngoài thay vì tiếp tục đối phó bên trong. (Nói một cách khác, một số vấn đề như khí hậu thay đổi, cháy rừng, khô sông, biển dâng cao ..v..v.. trên địa cầu sẽ không còn là những điều đáng lo ngại, khi con người có thể dời sự sống đến những hành tinh mới, có khả năng an toàn.) Hy vọng, sẽ khiến con người phải đoàn kết để đối diện với những thách thức chung. Đây là một kế hoạch dài hạn, ý tôi là hàng trăm hoặc hàng ngàn năm. Chúng ta có thể có căn cứ trên mặt trăng trong vòng 30 năm tới, đến sao Hỏa khoảng 50 năm, khám phá những mặt trăng của các hành tinh khác khoảng 200 năm. Tôi muốn nói sự du hành của các phi thuyền không gian đưa người đến những nơi đó. Chúng ta đã có thuyền đáp xuống thăm dò Titan, mặt trăng của ngôi sao Thổ, nhưng nếu muốn cân nhắc về tương lai nhân loại, chúng ta phải đích thân đến đó. Bay vào vũ trụ tuy rất tốn kém, nhưng chỉ chiếm một phần nhỏ các nguồn tài lực của thế giới. Về mặt thực tế, ngân sách NASA gần như vẫn giữ nguyên như vậy kể từ thời phi thuyền Apollo đáp xuống mặt trăng, rồi bị giảm thiểu từ 3% GDP của Hoa Kỳ năm 1970. xuống còn 1% vào năm 2017. Cho dẫu chúng ta tăng ngân sách này lên 20 lần, để thực hiện mọi nỗ lực nghiêm túc đi vào vũ trụ, cũng chỉ là một phần nhỏ của tổng sản lượng thế giới. Sẽ có một số người tranh luận rằng, đúng hơn, chúng ta nên để dành tiền để giải quyết những khó khăn trên địa cầu, ví dụ như khí hậu thay đổi và ô nhiễm, hơn là lãng phí vào việc tìm kiếm hành tinh mới với khả năng không có kết quả. Tôi không phủ nhận tầm quan trọng việc chống lại khí hậu biến đổi và sức hâm nóng toàn cầu, nhưng chúng ta có thể 154 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn làm được việc đó mà vẫn đầu tư ¼ GDP thế giới vào không gian. Chẳng lẽ tương lai nhân loại không đáng giá ¼ GDP hay sao? Chúng tôi nghĩ rằng, khám phá không gian rất đáng giá trong cuộc nỗ lực vào thập niên 1960. Tổng thống Kennedy cam kết với người dân sẽ đưa con người lên mặt trăng vài cuối thập niên đó. Ngày 20 tháng 7 năm 1969, Buzz Aldrin và Armstrong đã đáp xuống trên mặt trăng. Việc này làm thay đổi tương lai con người. Lúc đó tôi 27 tuổi, là nhà nghiên cứu ở Cambridge, đã bỏ lỡ cơ hội xem cuộc đổ bộ xuống mặt trăng, vì bận tham dự cuộc họp ở Liverpool về các điểm kỳ lạ (của black hole.) và nghe bài giảng của René Thom về lý thuyết thảm họa. Thời đó, chưa có truyền hình cập nhật, nhưng con trai hai tuổi đã mô tả cho tôi nghe cảnh tượng đáp xuống mặt trăng này. Cuộc tranh đua không gian sẽ giúp tạo ra niềm say mê khoa học, sẽ thúc đẩy sức tiến bộ của kỹ nghệ và điện tử. Nhiều nhà khoa học ngày nay đã được gợi hứng khởi để nghiên cứu khoa học do kết quả của các cuộc du hành lên mặt trăng, với mục đích tìm hiểu con người và vị trí của chúng ta trong vũ trụ. Cho chúng ta một cách nhìn mới về thế giới, thúc đẩy chúng ta chiếu cố toàn bộ hành tinh. Tuy nhiên, sau lần hạ cánh cuối cùng trên mặt trăng năm 1972, không còn có kế hoạch tương lai nào khác cho các phi thuyền có người lái bay vào vũ trụ. Dân chúng giảm sút lòng quan tâm đối với việc khám phá không gian. Dẫn đến tâm lý lơ là chung đối với khoa học ở Tây phương, vì dù nó mang lại ích lợi to lớn nhưng không giải quyết được các vấn đề xã hội càng ngày càng gây cho công chúng nhiều chú ý. 155 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Một chương trình mới để bay vào không gian với du hành đoàn sẽ giúp việc khôi phục lại lòng nhiệt tình của công chúng đối với không gian và khoa học nói chung. Trong khi, các công việc và nhiệm vụ của những robot sẽ ít phí tổn hơn và cung cấp nhiều tài liệu, thông tin khoa học chính xác, nhưng chúng không thu hút được trí tưởng tượng của công chúng. Như vậy, họ không đưa loài người trải rộng ra nhiều nơi trong không gian, điều mà tôi cho rằng, phải là một chiến lược dài hạn. Mục tiêu đặt căn cứ trên mặt trăng vào năm 2050 và đáp xuống sao Hỏa năm 2070, sẽ kích hoạt lại chương trình không gian và cho nó một ý nghĩa về mục đích, tương tựa như mục tiêu đổ bộ mặt trăng năm 1960 của tổng thống Kennedy. Cuối thập niên 2017, Elon Musk công bố kế hoạch của SpaceX (Phi thuyền X) về căn cứ trên mặt trăng và sứ mệnh lên sao Hỏa, tổng thống Trump đã ký chỉ thị về chính sách không gian nhằm tái lập trung tâm NASA vào việc thăm dò khám phá vũ trụ, vì vậy có lẽ chúng ta sẽ tiến đến mục đích sớm hơn. Nói chung, sự thích thú mới về không gian cũng sẽ gia tăng vị thế khoa học đối với công chúng. Thái độ xem thường khoa học và các nhà khoa học đang gây ra những hậu quả nghiêm trọng. Chúng ta đang sống trong một xã hội, càng ngày càng bị chi phối bởi khoa học và công nghệ, nhưng càng ít người trẻ muốn dấn thân vào ngành khoa học. Một chương trình không gian mới với đầy tham vọng sẽ kích thích giới trẻ, thúc đẩy họ tham gia vào nhiều lãnh vực khoa học, không chỉ vật lý thiên văn và khoa học vũ trụ. Điều này đúng với trường hợp của tôi. Tôi luôn luôn ước mơ về chuyến bay vào vũ trụ, nhưng đã nhiều năm biết chỉ là giấc mơ. Bị giam cầm trên mặt đất và 156 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn bị nhốt trong xe lăn, trong công việc về lý thuyết vật lý, làm sao có thể trải nghiệm được sự hùng vĩ của không gian ngoại trừ tưởng tượng. Không bao giờ có thể nghĩ rằng, mình sẽ có cơ hội nhìn thấy trái đất đẹp đẽ từ không gian hoặc được nhìn ra ngoài không gian vô tận. Đây là lãnh vực của các phi hành gia, những người may mắn được trải nghiệm sự kỳ thú và hồi hộp của chuyến bay vũ trụ. Nhưng tôi đã không nghĩ đến năng lượng và sự nhiệt tình của những cá nhân có sứ mệnh thực hiện bước đầu tiên mạo hiểm bên ngoài trái đất. Vào năm 2007, tôi có may mắn được đi một chuyến bay trong chân không, lần đầu tiên trải nghiệm chuyến bay không trọng lực. Chỉ kéo dài có bốn phút, nhưng chuyến bay thật lạ lùng. Tôi có thể tiếp tục bay mãi với nó. Thời điểm này, họ trích dẫn lời tôi nói, e sợ nếu con người không đi vào vũ trụ sẽ không có tương lai. Tôi vẫn tin như vậy. Hy vọng rằng tôi đã chứng minh, bất kỳ ai cũng có thể tham gia vào chuyến du hành không gian. (Ý của ông là một người tàn tật như ông mà có thể đi bốn phút trong chân không, thì có lẽ, mọi người khác đều có cơ hội tốt hơn.) Tôi tin các nhà khoa học, cùng với các doanh nhân thương mại có nhiều sáng kiến, sẽ làm tất cả những gì có thể để thúc đẩy sự phấn khởi, kỳ thú về việc du hành vũ trụ. Nhưng liệu con người có thể sống ngoài trái đất một thời gian dài hay không? Chúng tôi kinh nghiệm với ISS, Trạm Vũ trụ Quốc tế, cho thấy con người có thể tồn tại trong nhiều tháng ở cách xa trái đất. Tuy nhiên, quỹ đạo không trọng lực sẽ gây ra một số thay đổi sinh lý ngoài ý muốn. Bao gồm việc xương bị suy yếu, cũng như chất lỏng sẽ có những vấn đề thực dụng…v…v… Vì vậy, muốn có bất kỳ cơ sở nào cho 157 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn con người ở trên hành tinh hoặc mặt trăng; phải đào sâu vào bề mặt, để tạo ra khả năng cách nhiệt, để bảo vệ khỏi bị các thiên thạch và các tia vũ trụ băng trúng. Hành tinh hoặc mặt trăng cũng có thể đóng vai trò cung cấp nguyên liêu thô cần thiết nếu xã hội con người ngoài trái đất có thể tự duy trì, không phụ thuộc vào trái đất. (Các khoa học gia còn hy vọng, các nguồn nguyên liệu từ các hành tinh có khả năng cung cấp, thay thế cho những nguyên liệu khan hiếm hoặc những nguyên liệu mới để sử dụng thích hợp cho đời sống ngoài vũ trụ.) Những vị trí nào có khả năng làm những thuộc địa cho con người trong hệ thống mặt trời. Rõ ràng nhất là mặt trăng. Vừa gần gũi, vừa tương đối đi và đến dễ dàng. Chúng ta đã đặt chân lên và lái xe loanh quanh trên đó. Mặt khác, mặt trăng khá nhỏ, không có bầu khí quyển, hoặc từ trường để làm lệch hướng các hạt bức xạ mặt trời, khác với các điều kiện sống trên trái đất. Mặt trăng không có nước lỏng, mặc dù có băng tuyết trong các miệng núi lửa ở bắc và nam cực. Một thuộc địa trên mặt trăng có thể sử dụng nguồn băng nước này làm nguồn cung cấp Oxy, với nguồn năng lượng cung cấp bởi mặt trời và hệ thống solar (Điện tích trữ từ mặt trời.) Mặt trăng có thể dùng làm căn cứ, một trạm dừng chân, để du hành khắp không gian. Sao Hỏa là mục tiêu tiếp theo. Nó cách trái đất bằng nửa đường đi mặt trời, do đó, nhận được nửa hơi ấm. Nó từng có từ trường nhưng bị phân hủy cách đây 4 tỷ năm, khiến cho sao Hỏa không được bảo vệ an toàn bởi bức xạ mặt trời. Sao Hỏa bị mất đi phần lớn bầu khí quyển, chỉ còn khoảng 1% áp suất so với áp suất của trái đất. Tuy nhiên, trong quá khứ áp suất ờ đó phải cao hơn, nhờ chúng ta thấy được các dấu tích, dường như là các kênh và hồ nước đã cạn. Hiện nay, chất lỏng không thể tồn tại trên mặt 158 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn sao Hỏa. Sẽ bị bốc hơi trở thành môi trường gần như chân không. Điều này cho thấy, sao Hỏa đã từng có một thời ẩm ướt và ấm áp, lúc đó, sự sống có thể đã xuất hiện một cách tự nhiên hoặc theo quá trình panspermia (nghĩa là sự sống đến từ những nơi khác trong vũ trụ.) Hiện giờ không thấy dấu hiệu sự sống ở đây. Nếu tìm được bằng chứng có sự sống đã từng tồn tại, điều này cho thấy xác suất sự sống phát triển trên một hành tinh có điều kiện phù hợp là khá cao. Chúng ta cần phải cẩn thận để không lầm lỗi về vấn đề truyền nhiễm giữa hành tinh với đời sống trên trái đất. (Nghĩa là không thể mang những thứ nhiễm trùng, bệnh dịch, hoặc những thứ có khả năng lây lan tàn hại từ trái đất lên các hành tinh.) Cũng như vậy, chúng ta phải rất cẩn thận, không thể mang bất kỳ “sự sống” nào từ sao Hỏa về đây, nếu con người không thể chống lại, nhân loại có thể sẽ bị quét sạch. NASA đã gửi một số lượng phi thuyền vũ trụ đến sao Hỏa, bắt đầu từ con tàu Mariner 4 trong năm1964. Chúng đã khảo sát hành tinh này và mới nhất là phi thuyền quỹ đạo dọ thám sao Hỏa. Chúng đã phát hiện những khe núi sâu do tác động của nước và những ngọn núi cao nhất trong hệ mặt trời. NASA cũng đã hạ cánh một số phi thuyền lên bề mặt của sao Hỏa để thăm dò. Chúng đã gửi về lại những bức ảnh về cảnh sa mạc khô cằn. Giống như trên mặt trăng, nước và oxy có thể lấy được từ băng tuyết ở các cực. Núi lửa đã hoạt động trên sao Hỏa. Việc này sẽ mang khoáng chất và kim loại lên trên bề mặt mà những người ở thuộc địa có thể sử dụng. Trong hệ mặt trời này, mặt trăng và sao Hỏa là hai địa điểm thích hợp nhất để thành lập thuộc địa. Sao Thủy và Sao Kim quá nóng. Sao Mộc và sao Thổ là hai khối khí khổng lồ nhưng không có bề mặt cứng. 159 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Mặt trăng của quỹ đạo sao Hỏa rất nhỏ, không có lợi thế hơn chính sao Hỏa. Một số mặt trăng trong quỹ đạo sao Mộc và sao Thổ có thể thích hợp hơn. Europa, mặt trăng của sao Mộc, có bề mặt đóng băng. Cũng có thể có nước ở bên dưới, nơi sự sống có thể phát triển. Làm sao chúng ta có thể tìm ra điều này? Con người phải hạ cánh trên Europa để khoan lỗ xuyên qua mặt băng? Titan, một mặt trăng của sao Thổ, lớn hơn, nặng hơn mặt trăng của trái đất, nó có bầu khí quyển thật dày. Sứ mệnh Cassini-Huygens của NASA và cơ quan Vũ Trụ Âu Châu đã có một phi thuyền đáp xuống Titan để thăm dò. Gửi về hình ảnh bề mặt của nó. Rất lạnh, vì quá xa mặt trời, và tôi sẽ không thích sống bên cạnh cái hồ chứa chất lỏng mêtan. Nhưng nếu mạnh dạn vượt ra ngoài hệ mặt trời thì sao? Các quan sát của chúng ta trình bày cho thấy một phần nhỏ đáng kể của các ngôi sao có hành tinh vây quanh. Cho đến nay, chỉ có thể phát hiện các hành tinh khổng lồ như Sao Mộc, sao Thổ, nhưng cũng hữu lý khi cho rằng xung quanh chúng có những hành tinh nhỏ hơn như trái đất. Một trong số này nằm trong vùng Goldilock, nơi khoảng cách từ ngôi sao đến nó vẫn nằm trong phạm vi phù hợp cho nước lỏng tồn tại trên bề mặt. Như trường hợp này, có khoảng một nghìn ngôi sao trong khoảng cách 30 năm ánh sáng từ trái đất. Nếu 1% trong số này có các hành tinh kích thước bằng trái đất, chúng ta có 10 ứng cử viên để xây dựng một thế giới mới. Lấy “Proxima b” làm ví dụ: Ngoại hành tinh này, tuy gần trái đất nhất, nhưng vẫn xa khoảng bốn năm rưỡi ánh sáng, xoay quanh ngôi sao Proxima 160 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Centauri trong hệ mặt trời Alpha Centauri. Nghiên cứu gần đây cho thấy Proxima mang một số điểm tương đồng như địa cầu. Du hành đến thế giới của “ứng cử viên này”, có lẽ không thể thực hiện được với mức độ công nghệ hiện nay, nhưng bằng cách sử dụng trí tưởng tượng, chúng ta có thể biến việc du hành giữa các ngôi sao trở thành mục tiêu lâu dài, trong khoảng 200 đến 500 năm tới. Tốc độ của mỗi hỏa tiễn bắn đi sẽ bị chi phối bởi hai yếu tố: tốc độ của ống xịt khí và khối lượng của hỏa tiễn, khối lượng này làm giảm đi tốc độ, nhất là khi cần tăng tốc. Tốc độ của hỏa tiễn ngày nay chúng ta đang sử dụng là khoảng 3 km / giây. Sau khi loại bỏ 30% khối lượng khỏi hỏa tiễn, tốc độ có thể thêm nửa km / giây, nhưng sau đó sẽ dần dần chậm lại. Theo NASA, sẽ mất ít nhất 260 ngày để đến sao Hỏa, con số này xê dịch ít nhiều trong khoảng 10 ngày. Một số khoa học gia dự đoán là 130 ngày. Nhưng sẽ mất ba triệu năm mới có thể đi đến một hệ thống sao gần nhất. Để có tốc độ nhanh hơn, phải có tốc độ xịt hơi cao hơn tốc độ khí xả hiện nay, tức là tốc độ ánh sáng. Một chùm ánh sáng mạnh nơi đáy hỏa tiễn có thể lái phi thuyền vũ trụ phóng nhanh. Phản ứng tổng hợp hạch nhân có thể cung cấp 1% năng lượng khối lượng cho con thuyền, việc này sẽ gia tăng lên 1/10 tốc độ ánh sáng. Ngoài ra, chúng ta sẽ cần tiêu hủy vật chất-phản vật chất hoặc một số dạng năng lượng hoàn toàn mới. Trên thực tế, Alpha Centauri ở rất xa nên phi thuyền phải chở đủ nhiên liệu với khối lượng gần bằng các ngôi sao trong thiên hà, để có thể du hành đến đó trong một cuộc đời người. 161 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Nói một cách khác, với công nghệ hiện tại, việc du hành giữa các ngôi sao hoàn toàn không thực tế. Alpha Centauri không bao giờ trở thành một nơi để đi nghỉ mát. Chúng ta có cơ hội thay đổi chuyện này, nhờ trí tưởng tượng và sự khéo léo. Năm 2016, tôi cùng doanh nhân Yuri Milner khởi sự chương trình Breakthrough Starshot, một nghiên cứu dài hạn nhằm biến chuyện du lịch giữa các vì sao trở thành hiện thực. Nếu thành công, chúng tôi sẽ gửi một cuộc thăm dò đến Alpha Centauri trong vòng đời của những người còn sống ngày nay, nhưng một lát nữa, tôi sẽ quay trở lại câu chuyện này. Cuộc hành trình này bắt đầu như thế nào? Cho đến nay, chúng tôi chỉ khám phá rất giới hạn trong khu vực vũ trụ địa phương. Bốn mươi năm trôi qua, phi thuyền gan dạ nhất là Voyager, vừa được đưa lên không gian giữa các vì sao. Tốc độ 11 dặm trong một giây. Nghĩa là sẽ mất khoảng 70,000 năm để đến Alpha Centauri. Chòm sao này cách chúng ta 4,37 năm ánh sáng, 25 ngàn tỷ dặm. Nếu có những sinh vật còn sống trên Alpha Cantauri cho đến nay, họ vẫn hạnh phúc, không biết gì vể sự trỗi dậy của Donald Trump. Rõ ràng chúng ta đang bước vào một kỷ nguyên không gian mới. Các phi hành gia tư nhân là những người tiên phong, với những chuyến bay vô cùng tốn kém, nhưng theo thời gian, tôi hy vọng những chuyến bay vũ trụ sẽ trở thành trong tầm tay của đa số dân chúng thế giới. Việc đưa càng nhiều hành khách vào không gian càng mang lại ý nghĩa mới cho trái đất và trách nhiệm của chúng ta với tư cách là những người quản lý địa cầu. Đồng thời giúp chúng ta xác định vị trí và tương lai con người trong 162 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn vũ trụ, đó là nơi tôi tin đang cưu mang định mệnh cuối cùng của nhân loại. Chương trình Breakthrough Starshot là cơ hội thật sự để con người thực hiện những bước đột phá sớm vào không gian, với mục đích tìm hiểu và cân nhắc các khả năng xâm chiếm các thuộc địa mới. Đây là sứ mệnh bằng chứng về khái niệm (proof-of-concept mission) và hoạt động dựa trên ba khái niệm: phi thuyền nhỏ (miniaturized spacecraf), sức đẩy ánh sáng (light propulsion), và Tia la-de khóa pha (phase-locked laser). (Căn bản kỹ thuật này là tạo ra sự quan hệ “pha” cố định giữa các phương thức theo chiều dọc của khoang cộng hưởng La-de. Tia này được gọi là “khóa pha”.) Star Chip, phi thuyền thăm dò không gian đầy đủ chức năng với kích thước giảm xuống còn vài cm, được gắn vào một con thuyền nhẹ, làm bằng siêu vật liệu, nặng không quá vài gam. Dự kiến rằng sẽ đưa vào quỹ đạo không gian một ngàn Star Chip và thuyền ánh sáng Nano. Trên mặt đất, một loạt tia lade được sắp xếp hàng cả kilô mét sẽ kết hợp thành một chùm sáng duy nhất rất mạnh. Bắn chùm tia xuyên qua bầu khí quyển, tống những con thuyền Nano trong không gian với sức mạnh hàng chục gigawatt. Ý tưởng đàng sau sự đổi mới này là phi thuyền Nano cưỡi trên chùm ánh sáng như Einstein đã từng mơ ước được cưỡi chùm ánh sáng vào năm ông mười sáu tuổi. Không hoàn toàn bằng tốc độ ánh sáng, nhưng bằng một phần năm của nó, tức là 100 triệu dặm trong một giờ. Một hệ thống như vậy có thể đến sao Hỏa trong vòng chưa đầy một giờ, đến sao Diêm Vương trong vài ngày, vượt qua Voyager trong vòng chưa đầy 163 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn một tuần và đến Alpha Centauri chỉ trong hơn 20 năm. Khi đáp xuống, thuyền Nano có thể chụp ảnh bất kỳ hành tinh nào xuất hiện trong hệ thống, kiểm tra từ trường và các phân tử hữu cơ, gửi các dữ liệu đó về trái đất trong một chùm tia la-de khác. Tín hiệu nhỏ này được nhận bởi cùng một dãy đĩa đã sử dụng để phóng chùm tia sáng và quá trình quay trở lại, ước tính sẽ kéo dài khoảng bốn năm ánh sáng. Quan trọng hơn, quỹ đạo của Star Chip có thể bao gồm chuyến bay ngang qua Proxima b, hành tinh này có kích thước bằng trái đất, nằm trong vùng có thể sinh sống được, thuộc về sao chủ Alpha Centauri. Từ năm 2017, Breakthrough và Đài quan sát Nam Âu Châu đã hợp tác để tiếp tục tìm kiếm các hành tinh có đủ điều kiện để sinh sống trong phạm vi sao Alpha Centauri. Chương trình Breakthrough cũng có các mục tiêu phụ. Như khám phá hệ mặt trời và phát hiện các tiểu hành tinh băng ngang qua quỹ đạo của trái đất xoay quanh mặt trời. Ngoài ra, nhà vật lý người Đức Claudius Gros đã đề nghị một công nghệ có thể sử dụng để thiết lập một vùng sinh quyển cho các vi khuẩn đơn bào sống tạm thời trên các ngoại hành tinh. Cho đến nay, những chuyện này có khả năng xảy ra. Tuy nhiên, còn một thử thách lớn. Tia la-de với công suất gigawatt chỉ cung cấp lực đẩy vài Newton. Nhưng phi thuyền Nano đáp ứng được khó khăn này vì chỉ nặng vài gam. Phần kỹ thuật còn lại là thách thức lớn hơn nhiều. Thuyền Nano phải tồn tại với gia tốc cực mạnh, chịu lạnh, chân không và Proton, cũng như những va chạm với bụi, rác trong không 164 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn gian. Ngoài ra, việc tập trung một tập hợp các tia lade tổng cộng 100 gigawatt để bay thuyền vũ trụ sẽ rất khó khăn do sự nhiễu loạn của khí quyển. Làm sao để kết hợp hàng trăm tia la-de xuyên qua bầu khí quyển đang chuyển động? Làm sao để đẩy thuyền Nano bay nhanh mà không làm nó cháy? Làm sao để thuyền đi đúng hướng? Rồi, cần phải giữ vững phi thuyền hoạt động suốt 20 năm trong chân không lạnh đóng băng, để thuyền có thể gửi tín hiệu về qua quá trình bốn năm ánh sáng? Đây là vấn đề kỹ thuật. Cuối cùng những thách đố hiểm hóc sẽ do các kỹ sư giải quyết. Khi việc này phát triển thành công nghệ trưởng thành, các nhiệm vụ và công việc khác sẽ được dự tính. Nếu các mảng lade kém công suất mạnh mẽ, thời gian hành trình đi đến các hành tinh, đến hệ mặt trời khác, đến không gian giữa các ngôi sao sẽ bị kéo dài thêm một cách đáng kể. Dĩ nhiên, đây sẽ không phải chỉ là chuyến du hành vũ trụ, ngay cả khi phi thuyền với phi hành đoàn. Việc này sẽ không dừng lại. Đó sẽ là thời kỳ văn hóa nhân loại du hành giữa các chùm sao, khi rốt ráo, con người có thể vượt qua ngoài thiên hà. Nếu Breakthrough Starshot gửi lại hình ảnh một hành tinh có thể sinh sống, đang xoay quanh một ngôi sao hàng xóm gần nhất, kết quả này có thể mang lại tầm quan trọng lớn lao đối với tương lai nhân loại. Đi vào kết luận, tôi trở về lại với Einstein. Nếu tìm thấy một hành tinh trong hệ Alpha Centauri, hình ảnh này được chụp bằng một máy ảnh di chuyển với tốc độ 1/5 tốc độ ánh sáng, sẽ bị hơi méo mó do ảnh hưởng của thuyết tương đối hẹp. Đây là lần đầu tiên một con thuyền vũ trụ bay đủ nhanh để nhìn thấy hiệu ứng như vậy. Trên thực tế, lý thuyết của Einstein là trung tâm toàn bộ sứ mệnh. Nếu không 165 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn có nó, sẽ không có la-de, sẽ không có khả năng thực hiện các phép tính cần thiết cho việc dẫn đường, chụp ảnh và truyền dữ liệu về trên quá trình 25 ngàn tỷ dặm với tốc độ 1/5 vận tốc ánh sáng. Chúng ta có thể thấy con đường giữa một cậu bé 16 tuổi ước mơ cưỡi chùm ánh sáng và giấc mơ của chính chúng tôi, đang dự định biến thành hiện thực, cưỡi chùm ánh sáng của chính mình bay đến các ngôi sao. Chúng ta đang đứng trước ngưỡng cửa của một kỷ nguyên mới. Con người xâm chiếm vào lục địa của các hành tinh khác không còn là khoa học viễn tưởng, nó có thể là khoa học thực dụng. Loài người đã tồn tại như loài sinh vật riêng biệt trong khoảng hai triệu năm. Nền văn minh bắt đầu cách đây khoảng 10,000 năm, và tốc độ tiến hóa không ngừng gia tăng. Nếu nhân loại tiếp tục tăng tiến trong một triệu năm nữa, tương lai của chúng ta sẽ chắc chắn đi đến những nơi chưa có ai đến trước đó. Tôi kỳ vọng điều tốt đẹp nhất. Phải như vậy. Chúng ta không có lựa chọn khác. Kỷ nguyên của dân chúng du hành vũ trụ đang sắp đến. Bạn nghĩ, nó có ý nghĩa gì cho chúng ta? Vì mong ước được du hành vũ trụ, tôi sẽ là người đầu tiên mua vé. Hy vọng trong vòng một trăm năm, chúng ta có thể du hành đến bất kỳ nơi nào trong hệ mặt trời, ngoại trừ những hành tinh bên ngoài. Nhưng du hành đến các ngôi sao khác sẽ lâu hơn, tôi nghĩ trong khoảng 500 năm nữa, con người sẽ đến thăm một số ngôi sao gần bên. Không giống như phim khoa học giả tưởng Star Trek. Chúng ta sẽ không di chuyển với tốc độ nhanh khủng khiếp. Vì vậy, một chuyến du hành khứ hồi sẽ mất ít nhất khoảng 10 năm hoặc lâu hơn. 166 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn C ó Thể Nào Trí Tuệ Nhân Tạo Khôn Hơn Con Người? Trí thông minh là trung tâm ý nghĩa của quá trình làm người. Mọi thứ mà nền văn minh cung cấp đều là sản phẩm do trí tuệ con người làm ra. DNA vượt trội các bản thiết kế sự sống giữa các thế hệ. Khi các dạng sống trở nên phức tạp hơn, chúng thu nhận thông tin từ các cảm biến như mắt và thính giác, xử lý thông tin trong não hoặc các hệ thống hỗ trợ, để chọn cách hành động và sau đó hành động theo bối cảnh sống, chẳng hạn như bằng cách gửi thông tin đến các cơ bắp. 13,8 tỷ năm lịch sử vũ trụ chứa đựng một sự kiện tuyệt vời đã diễn ra. Do thông tin này được xử lý một cách thông minh bằng cách nào đó, các dạng sống đã phát triển ý thức. Vũ trụ bây giờ đã thức tỉnh, tự biết nhận thức về chính nó. Tôi coi đó là một chiến thắng khi chúng ta, những người chỉ là những kẻ tầm thường, đã đạt được sự hiểu biết chi tiết về vũ trụ. 167 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Tôi nghĩ không có sự khác biệt đáng kể giữa cách hoạt động của bộ não con giun đất và cách sinh hoạt của máy vi tính. Tôi cũng tin rằng sự tiến hóa ngụ ý, không thể có sự khác biệt về chất não giữa giun đất và của con người. Do đó, về nguyên tắc, máy vi tính có thể mô phỏng trí thông minh của con người, hoặc thậm chí có thể tốt hơn. Ngày nay, đã rõ ràng, một thứ gì đó có thể mang trí thông minh cao hơn tổ tiên: chúng ta tiến hóa để thông minh hơn tổ tiên giống vượn và Einstein thông minh hơn cha mẹ của ông. Nếu máy vi tính tiếp tục tuân theo Định luật Moore, tăng gấp đôi tốc độ và dung lượng bộ nhớ của chúng sau mỗi mười tám tháng, thì kết quả là máy điện tử có khả năng vượt qua con người về trí thông minh vào một thời điểm nào đó trong một trăm năm tới. Khi trí tuệ nhân tạo (AI) vượt trội trong thiết kế AI đến mức nó có thể tự cải thiện, tự tiến hóa một cách độc lập, không cần con người, chúng ta có thể phải đối mặt với sự bùng nổ trí thông minh mà cuối cùng dẫn đến việc những hệ thống máy có trí thông minh vượt trội hơn con người, cũng như chúng ta so với những con ốc sên. Khi điều đó xảy ra, chúng tôi sẽ cần đảm bảo rằng các máy tính có mục tiêu phù hợp với mục tiêu của con người. Thật khó để loại bỏ khái niệm máy móc thông minh cao sẽ là một sai lầm của khoa học viễn tưởng, nhưng đây có thể là một sai lầm, và là sai lầm tồi tệ nhất của loài người từ trước đến nay. Trong khoảng hai mươi năm gần đây, AI đã tập trung vào các vấn đề xung quanh việc xây dựng các tác nhân thông minh, các hệ thống nhận thức và hành động trong một môi trường cụ thể. Trong bối cảnh này, trí thông minh có liên quan đến các khái niệm thống kê và kinh tế về tính hợp lý - nghĩa là khả năng đưa ra quyết định, kế hoạch hoặc suy luận 168 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn đúng đắn. Kết quả của nghiên cứu gần đây, đã có một mức độ hòa nhập và thụ tinh chéo lớn giữa AI, (hàm ý những AI có thể kết hợp với nhau sinh ra AI khác), máy học, thống kê, lý thuyết điều khiển, khoa học thần kinh và các lĩnh vực khác. Việc thiết lập các khung lý thuyết dùng chung, kết hợp với sự sẵn có của dữ liệu và sức mạnh xử lý, đã mang lại những thành công đáng kể trong các nhiệm vụ thành phần khác nhau, chẳng hạn như nhận dạng giọng nói, phân loại hình ảnh, xe tự hành, máy dịch, chuyển động bằng chân và hệ thống trả lời câu hỏi. Khi sự phát triển trong các lĩnh vực này và các lĩnh vực khác chuyển từ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm sang các công nghệ có giá trị kinh tế, một chu trình đạo đức sẽ phát triển, theo đó, ngay cả những cải tiến nhỏ trong hiệu suất cũng đáng giá một khoản tiền lớn, thúc đẩy đầu tư ngày càng nhiều hơn vào nghiên cứu. Hiện có một sự đồng thuận rộng rãi rằng nghiên cứu AI đang tiến triển ổn định và tác động của nó đối với xã hội có thể sẽ tăng lên. Những lợi ích tiềm năng còn rất lớn; chúng ta không thể dự đoán những gì có thể đạt được khi trí thông minh này được phóng đại bởi các phương tiện mà AI có thể cung cấp. Việc xóa bỏ bệnh tật và nghèo đói là hoàn toàn có thể xảy ra. Vì tiềm năng to lớn của AI, điều quan trọng là phải nghiên cứu cách thu được lợi ích từ nó, đồng thời, tránh những cạm bẫy tiềm ẩn. Thành công trong việc tạo ra AI sẽ là sự kiện lớn nhất trong lịch sử loài người. Thật không may, nó cũng có thể là lần cuối cùng, trừ khi chúng ta học cách tránh né, kiểm soát những rủi ro. AI được sử dụng như một bộ công cụ, AI có thể tăng cường trí thông minh hiện có của chúng ta để mở ra những tiến bộ trong mọi lĩnh vực khoa học và xã hội. Tuy nhiên, nó cũng sẽ mang đến những nguy 169 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn hiểm. Trong khi các dạng trí tuệ nhân tạo nguyên thủy được phát triển cho đến nay đã tỏ ra rất hữu ích, tôi lo sợ hậu quả của việc tạo ra thứ gì đó có thể sánh ngang hoặc vượt xa con người. Mối quan tâm là AI sẽ tự phát triển và tự thiết kế lại với tốc độ càng ngày càng gia tốc. Con người bị giới hạn bởi quá trình tiến hóa sinh học chậm chạp, không thể cạnh tranh và sẽ bị thay thế. Và trong tương lai, nếu AI có thể phát triển lòng ham muốn riêng tư, những ý muốn mâu thuẫn với chúng ta. Những người khác tin rằng con người có thể điều khiển tốc độ công nghệ trong một thời gian dài và khả năng của AI để giải quyết nhiều vấn đề khó khăn của thế giới. Mặc dù tôi nổi tiếng là một người lạc quan về đời sống nhân loại, nhưng tôi không dám chắc lắm. Chẳng hạn, trong ngắn hạn, quân đội thế giới đang cân nhắc việc bắt đầu chạy đua vũ trang trong các hệ thống vũ khí tự động có thể tự lựa chọn và loại bỏ các mục tiêu của mình. Trong khi Liên Hợp Quốc đang tranh luận về một hiệp ước cấm các loại vũ khí như vậy, những người đề xuất vũ khí tự trị thường quên đặt câu hỏi quan trọng nhất. Điểm kết thúc có thể xảy ra của một cuộc chạy đua vũ trang là gì và đó có phải là điều mong muốn đối với loài người? Chúng ta có thực sự muốn vũ khí AI giá rẻ trở thành Kalashnikovs của ngày mai, được bán cho bọn tội phạm và khủng bố trên thị trường chợ đen? Trước những lo ngại về khả năng duy trì quyền kiểm soát lâu dài đối với các hệ thống AI tân tiến đang được quan tâm hơn bao giờ hết. Liệu chúng ta có nên trang bị và chuyển giao quyền bảo vệ của mình cho AI? Năm 2010, các hệ thống giao dịch trên máy tính đã tạo ra sự kiện Flash Crash trên thị trường chứng khoán; Một vụ tai nạn do máy tính kích hoạt sẽ như thế nào trong môi trường phòng thủ? Thời điểm tốt 170 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn nhất để ngăn chặn cuộc chạy đua vũ trang tự trị là ngay từ bây giờ. Trong trung hạn, AI có thể tự động hóa công việc, để mang lại cả sự thịnh vượng và bình đẳng. Nhìn xa hơn về phía trước, các hạt (nguyên tử) có thể được sắp xếp theo những cách thực hiện các phép tính, thậm chí còn phức tạp hơn sự sắp xếp của các hạt trong não người vì không có quy luật vật lý nào ngăn cản điều này. Quá trình chuyển đổi bùng nổ có thể xảy ra, mặc dù nó có thể diễn ra khác với trong phim khoa học viễn tưởng. Như nhà toán học Irving Good nhận ra vào năm 1965, những bộ máy với trí thông minh siêu phàm có thể từ từ cải tiến thiết kế của chúng lên nhiều cấp hơn nữa. Điều này nhà văn khoa học viễn tưởng Vernor Vinge gọi là điểm kỳ dị công nghệ. Người ta có thể tưởng tượng công nghệ như vậy vượt xa thị trường tài chính, các nhà nghiên cứu con người phát minh ra, các nhà lãnh đạo sai khiến và có khả năng khuất phục chúng ta bằng những vũ khí mà chúng ta thậm chí không thể hiểu được. Trong khi tác động ngắn hạn của AI phụ thuộc vào ai kiểm soát nó, tác động dài hạn phụ thuộc vào việc: liệu có thể kiểm soát được nó hay không? Nói tóm lại, sự ra đời của AI siêu thông minh sẽ là điều tốt nhất hoặc tồi tệ nhất từng xảy ra với nhân loại. Rủi ro thực sự với AI không phải là ác ý mà là năng lực. Một AI siêu thông minh sẽ cực kỳ giỏi trong việc hoàn thành các mục tiêu của mình và nếu những mục tiêu đó không phù hợp với con người thì chúng ta đang gặp trở ngại. Bạn có thể không phải là một kẻ ác tâm ghét đám kiến, tấn công kiến vì ác ý, nhưng nếu bạn đang phụ trách một dự án năng lượng xanh thủy điện và khiến cho kiến bị ngập lụt trong vùng này, thì thật là xui xẻo cho lũ kiến. 171 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Chúng ta đừng đặt loài người vào trường hợp những con kiến đó. Chúng ta nên lập kế hoạch trước. Nếu một nền văn minh ngoài hành tinh vượt trội gửi cho chúng tôi một tin nhắn văn bản với nội dung “Chúng tôi sẽ đến trong vài thập niên nữa”, liệu chúng ta có trả lời: “Được rồi, hãy gọi cho chúng tôi khi bạn đến đây, chúng tôi sẽ bật đèn”? Có lẽ là không, nhưng đây ít nhiều là những gì đã xảy ra với AI. Ít có nghiên cứu nghiêm túc đã được dành cho những vấn đề này ngoài trừ một số sơ sở nhỏ phi lợi nhuận. May mắn thay, sự kiện này hiện đang thay đổi. Những người tiên phong về công nghệ như Bill Gates, Steve Wozniak và Elon Musk đã nhắc lại mối quan tâm của tôi và một nền văn hóa lành mạnh về đánh giá rủi ro và nhận thức về các tác động xã hội đang bắt đầu bén rễ trong cộng đồng AI. Vào tháng 1 năm 2015, tôi cùng với Elon Musk và nhiều chuyên gia AI đã ký một bức thư ngỏ về trí tuệ nhân tạo, kêu gọi nghiên cứu nghiêm túc về tác động của nó đối với xã hội. Trước đây, Elon Musk từng cảnh báo rằng trí tuệ nhân tạo siêu phàm có khả năng mang lại những lợi ích khôn lường, nhưng nếu khai thác không cẩn thận sẽ gây ảnh hưởng tai hại đến loài người. Ông ấy và tôi ngồi trong ban cố vấn khoa học cho Future of Life Institute, một tổ chức làm việc để giảm thiểu những rủi ro tồn tại mà nhân loại phải đối mặt, và đã soạn thảo bức thư gửi ra. Kêu gọi nghiên cứu cụ thể về cách có thể ngăn chặn các vấn đề tiềm ẩn đồng thời gặt hái những lợi ích mà AI mang lại, đồng thời được thiết kế để các nhà nghiên cứu và phát triển AI chú ý hơn đến sự an toàn của trí tuệ nhân tạo. Ngoài ra, đối với các nhà hoạch định chính sách và công chúng, bức thư này có ý nghĩa cung cấp 172 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn thông tin nhưng không mang tính báo động. Chúng tôi nghĩ rằng điều rất quan trọng là mọi người đều biết, các nhà nghiên cứu AI đang suy nghĩ nghiêm túc về những mối quan tâm và vấn đề đạo đức. Ví dụ, AI có tiềm năng xóa bỏ bệnh tật và đói nghèo, nhưng các nhà nghiên cứu phải nỗ lực để tạo ra AI có thể kiểm soát được. Vào tháng 10 năm 2016, tôi cũng đã mở một trung tâm mới ở Cambridge, nơi sẽ cố gắng giải quyết một số câu hỏi mở do tốc độ phát triển nhanh chóng trong nghiên cứu AI. Trung tâm Leverhulme về Tương lai của Trí tuệ là một viện đa lĩnh vực, chuyên nghiên cứu về tương lai của trí thông minh có vai trò quan trọng đối với tương lai của nền văn minh và loài người chúng ta. Chúng tôi dành rất nhiều thời gian để nghiên cứu lịch sử, mà chúng ta hãy đối mặt với nó, phần lớn là lịch sử của sự ngu ngốc. Vì vậy, đây là một thay đổi đáng hoan nghênh mà mọi người đang nghiên cứu thay vì tương lai của trí thông minh. Chúng ta nhận thức được những mối nguy hiểm tiềm tàng, nhưng có lẽ với các công cụ của cuộc cách mạng công nghệ mới này, chúng ta thậm chí có thể khắc phục một số thiệt hại gây ra cho thế giới tự nhiên do công nghiệp hóa. Những phát triển gần đây trong sự tiến bộ của AI bao gồm lời kêu gọi của Nghị viện Châu Âu về việc soạn thảo một bộ quy định để quản trị việc tạo ra robot và AI. Hơi ngạc nhiên, điều này bao gồm một hình thức cá nhân điện tử, để đảm bảo các quyền và trách nhiệm cho AI có khả năng và tiên tiến nhất. Một phát ngôn viên của Nghị viện Châu Âu đã nhận xét rằng, vì càng ngày càng có nhiều lĩnh vực trong cuộc sống của chúng ta bị ảnh hưởng bởi robot, chúng ta cần đảm bảo rằng robot đang và sẽ có, phải phục vụ con người, (không phải ngược lại.) 173 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Một báo cáo được trình bày trước Nghị viện tuyên bố rằng thế giới đang trên đỉnh của một cuộc cách mạng robot công nghiệp mới. Kiểm tra việc cung cấp các quyền hợp pháp robot với tư cách là người điện tử, ngang bằng với định nghĩa pháp lý về tư cách doanh nghiệp, có được cho phép hay không. Nhưng nhấn mạnh rằng mọi lúc, các nhà nghiên cứu và nhà thiết kế phải đảm bảo tất cả các thiết kế robot đều có thể tiêu diệt bởi công tắc tiêu hủy. (Nói một cách khác, khi cần thiết, chỉ cần bấm nút, AI sẽ chết, hoặc ngưng hoạt động.) Điều này không giúp được gì cho các nhà khoa học trên tàu vũ trụ với Hal, một máy tính rô bốt bị trục trặc trong Stanley Kubrick’s 2001: A Space Odyssey, nhưng đó chỉ là chuyện viễn tưởng. Chúng tôi đối phó với thực tế. Lorna Brazell, nhà tư vấn tại công ty luật đa quốc gia Osborne Clarke, cho biết trong một báo cáo, chúng tôi không coi cá voi và khỉ đột là người có tư cách riêng, vì vậy không cần thiết phải xăm lo vào vai trò người máy. Nhưng sự cảnh giác là ở đó. Báo cáo thừa nhận khả năng trong vòng vài thập niên nữa AI có thể vượt qua năng lực trí tuệ con người và thách thức mối quan hệ giữa người thật và người máy. Đến năm 2025, sẽ có khoảng ba mươi thành phố lớn, mỗi thành phố có hơn mười triệu dân. Với việc tất cả những người đang khao khát hàng hóa và dịch vụ được phân phối bất cứ khi nào họ muốn, liệu công nghệ có thể giúp chúng ta bắt kịp với sự khao khát thương mại tức thì không? Robot chắc chắn sẽ tăng tốc quá trình bán lẻ trực tuyến. Nhưng để cách mạng hóa việc mua sắm, họ cần phải đủ nhanh để cho phép giao hàng trong ngày cho mọi đơn đặt hàng. 174 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Ngày càng có nhiều cơ hội để giao lưu với thế giới mà không thực sự hiện diện ở đó. Như bạn có thể mong đợi, tôi thấy điều đó hấp dẫn, đặc biệt là khi cuộc sống thành phố náo nhiệt khiến chúng ta vô cùng bận rộn. Đã bao nhiêu lần bạn ước mơ có thể hóa thành hai người để chia sẻ bớt công việc đang tràn ngập? Tạo ra các đại diện điện tử (robot) thực tế của chính chúng ta là một giấc mơ đầy tham vọng, nhưng công nghệ mới nhất cho thấy rằng không phải là một ý tưởng xa vời như người ta vẫn tưởng. Khi tôi còn trẻ, sự phát triển của công nghệ chỉ ra một tương lai mà tất cả chúng ta sẽ tận hưởng nhiều thời gian giải trí hơn. Nhưng trên thực tế, chúng ta càng làm được nhiều việc, chúng ta càng trở nên bận rộn hơn. Các thành phố của chúng ta đã có đầy đủ máy móc để mở rộng khả năng làm, nhưng nếu chúng ta có thể ở hai nơi cùng một lúc thì sao? Chúng tôi đã quen với giọng nói tự động trên hệ thống điện thoại và thông báo công khai. Giờ đây, nhà phát minh Daniel Kraft đang nghiên cứu cách chúng ta có thể tái tạo bản thân thực sự một cách trực quan. Câu hỏi đặt ra là avatar có thể thuyết phục đến mức nào? Thầy dạy tương tác có thể chứng tỏ sự hữu ích cho các khóa học trực tuyến mở lớn (MOOC) và để giải trí. Nó có thể thực sự thú vị, các diễn viên điện tử sẽ trẻ mãi không già và có thể thực hiện những kỳ tích khó làm. Thần tượng tương lai của chúng ta thậm chí có thể không có thật. Cách chúng ta kết nối với thế giới điện tử là chìa khóa cho những tiến bộ mà chúng ta sẽ đạt được trong tương lai. 175 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Ở những thành phố thông minh nhất, những ngôi nhà thông minh nhất sẽ được trang bị các thiết bị trực diện đến mức họ sẽ gần như dễ dàng giao tiếp qua lại. Khi máy đánh chữ được phát minh, nó đã giải phóng cách chúng ta quan hệ với máy móc. Gần 150 năm sau và màn hình bằng chạm ngón tay điều khiển đã mở ra những cách mới để giao tiếp với thế giới điện tử. Các điểm mốc AI gần đây, chẳng hạn như xe hơi tự lái hoặc máy vi tính chiến thắng trong trò chơi cờ vây, là những dấu hiệu cho thấy điều gì sắp xảy ra. Mức đầu tư khổng lồ đang đổ vào công nghệ này, vốn đã trở thành một phần quan trọng trong cuộc sống. Trong những thập niên tới, nó sẽ thâm nhập vào mọi khía cạnh của xã hội, hỗ trợ và tư vấn một cách thông minh về nhiều lý do bao gồm chăm sóc sức khỏe, công việc, giáo dục và khoa học. Những thành tựu mà chúng ta đã thấy cho đến nay chắc chắn sẽ nhạt nhòa so với những gì mà những thập niên tới sẽ mang lại và không thể nào dự đoán được những gì chúng ta có thể đạt đến, khi trí óc được khuếch đại bởi AI. Có lẽ với những công cụ của cuộc cách mạng công nghệ mới này, có thể làm cho cuộc sống của con người trở nên tốt đẹp hơn. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đang phát triển AI có thể giúp đảo ngược tình trạng tê liệt ở những người bị chấn thương tủy sống. Sử dụng cấy ghép chip silicon và giao diện điện tử không dây giữa não và cơ thể, công nghệ này sẽ cho phép mọi người điều khiển chuyển động cơ thể bằng suy nghĩ của họ. Tôi tin rằng tương lai của giao tiếp là não điện tử. Có hai cách: đặt điện tử trên hộp sọ hoặc cấy ghép điện tử vào não. Cách thứ nhất giống như nhìn qua kính 176 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn mờ, cách thứ hai tốt hơn nhưng có nguy cơ bị nhiễm trùng. Nếu chúng ta có thể kết nối bộ não con người với internet, nó sẽ có tất cả Wikipedia làm tài nguyên. Thế giới càng ngày càng thay đổi nhanh hơn khi con người, thiết bị và thông tin ngày càng được kết nối với nhau. Sức mạnh tính toán càng ngày càng phát triển và tính toán lượng tử đang nhanh chóng được hiện thực hóa sự hiểu biết. Điều này sẽ cách mạng hóa trí tuệ nhân tạo với tốc độ nhanh hơn theo cấp lũy tiến. Nó sẽ tiến hành mã hóa. Máy tính lượng tử sẽ thay đổi mọi thứ, thậm chí cả sinh học của con người. Đã có một kỹ thuật để chỉnh sửa DNA chính xác, được gọi là CRISPR. Cơ sở của công nghệ chỉnh sửa bộ gen này là một hệ thống phòng thủ của vi khuẩn. Nó có thể nhắm mục tiêu chính xác và chỉnh sửa các đoạn mã di truyền. Mục đích tốt nhất của thao tác di truyền là việc sửa đổi gen sẽ cho phép các nhà khoa học điều trị các nguyên nhân di truyền gây bệnh bằng cách sửa chữa các đột biến gen. Tuy nhiên, có những khả năng ít cao quý hơn để điều khiển DNA. Chúng ta có thể đi bao xa với kỹ thuật di truyền sẽ trở thành một câu hỏi càng ngày càng cấp thiết. Chúng tôi không thể thấy khả năng chữa khỏi các bệnh thần kinh vận động giống như ALS của tôi, mà không nhìn thấy sự nguy hiểm của nó. Trí thông minh được đặc trưng là khả năng thích ứng với sự thay đổi. Trí thông minh của con người là kết quả của nhiều thế hệ chọn lọc tự nhiên của những người có khả năng thích ứng với hoàn cảnh thay đổi. Chúng ta không được sợ thay đổi. Chúng ta cần làm cho nó hoạt động có lợi cho con người. 177 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Tất cả chúng ta đều có vai trò trong việc bảo đảm chúng ta và thế hệ tiếp theo không chỉ có cơ hội mà còn cả quyết tâm tham gia hoàn toàn vào việc nghiên cứu khoa học ở cấp độ còn trẻ, để có thể tiếp tục phát huy tiềm năng của mình và tạo ra một thế giới tốt đẹp hơn cho cả nhân loại. Chúng ta cần phải học hỏi vượt ra ngoài cuộc thảo luận lý thuyết về cách AI nên ra làm sao và để đảm bảo lập kế hoạch cho nó có thể như theo ý định. Tất cả chúng ta đều có tiềm năng vượt qua ranh giới của những gì được chấp nhận, hoặc được mong đợi và suy nghĩ lớn. Chúng ta đang đứng trước ngưỡng cửa của một thế giới mới đầy dũng cảm. Đó là một nơi thú vị, nếu có bấp bênh, và chúng ta là những người tiên phong. Khi chúng ta phát minh ra lửa, chúng ta đã lộn xộn, lầm lẫn, lập đi lập lại, sau đó phát minh ra bình chữa cháy. Với những công nghệ mạnh mẽ hơn như vũ khí hạt nhân, sinh học tổng hợp và trí tuệ nhân tạo cao cấp, thay vào đó, chúng ta nên lập kế hoạch trước và hướng tới mục tiêu hoàn thành tốt mọi thứ ngay từ đầu, vì đó có thể là cơ hội duy nhất mà chúng ta có được. Tương lai của chúng ta là một cuộc chạy đua giữa sức mạnh ngày càng tăng của công nghệ và trí tuệ mà chúng ta sử dụng. Hãy đảm bảo: sự khôn ngoan sẽ chiến thắng. Tại sao chúng ta lại lo lắng về trí tuệ nhân tạo? Chắc chắn con người luôn có thể kéo dây cắm điện? Mọi người hỏi máy tính, "Có Chúa không?" Và máy vi tính nói, "Bây giờ, đang có," và rút dây cắm. 178 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Làm Thế Nào Để Định Hướng Tương Lai? Một thế kỷ trước, Albert Einstein đã cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về không gian, thời gian, năng lượng và vật chất. Chúng tôi vẫn đang tìm kiếm những xác nhận tuyệt vời cho dự đoán của ông, chẳng hạn như sóng hấp lực được quan sát vào năm 2016 bởi cuộc thí nghiệm LIGO. Khi nghĩ về tài trí con người, tôi nghĩ ngay đến Einstein. Những ý tưởng tài tình của ông đến từ đâu? Một sự pha trộn giữa các phẩm chất, có lẽ: trực giác, độc đáo, sáng chói. Einstein có khả năng nhìn xa hơn bề mặt để biểu lộ cấu trúc bên dưới. Ông không nản lòng trước lẽ bình thường, ý tưởng rằng mọi thứ phải diễn ra theo cách của chúng. Ông có can đảm để theo đuổi những ý tưởng mà người khác cho là vô lý. Việc này giúp ông phát huy sự tài tình mà không bị ràng buộc, một thiên tài trong thời đại ấy và của mọi thời đại khác. Một yếu tố quan trọng đối với Einstein là trí tưởng tượng. Nhiều khám phá của ông đến từ khả năng mô phỏng lại vũ trụ thông qua các thí nghiệm hư cấu. Năm mười sáu tuổi, khi hình dung cưỡi trên một chùm ánh sáng, ông nhận ra, từ ánh sáng thuận lợi này sẽ xuất hiện dưới dạng một làn sóng đóng băng. 179 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Hình ảnh đó cuối cùng đã dẫn đến thuyết tương đối hẹp. Một trăm năm sau, các nhà vật lý đã biết vũ trụ nhiều hơn Einstein. Bây giờ chúng ta có những phương tiện tốt hơn để khám phá, chẳng hạn như máy gia tốc hạt, siêu máy tính, kính viễn vọng không gian và các thí nghiệm như công việc của phòng thí nghiệm LIGO trên sóng hấp lực. Tuy nhiên, trí tưởng tượng vẫn là thuộc tính cần thiết mạnh mẽ nhất. Với nó, chúng ta có thể dạo chơi khắp nơi trong không gian và thời gian. Có thể chứng kiến những hiện tượng kỳ lạ nhất của tự nhiên khi đang lái xe, đang chợp mắt trên giường hoặc giả vờ lắng nghe ai đó nhàm chán trong bữa tiệc. Khi còn là cậu bé, tôi rất quan tâm đến cách thức mọi thứ hoạt động. Vào thời đó, tháo rời một thứ gì ra để tìm hiểu cơ chế bên trong là việc khá dễ dàng. Không phải lúc nào tôi cũng thành công lúc lắp ráp lại những món đồ chơi đã tháo rời từng mảnh, nhưng tôi đã học được nhiều điều hơn bất kỳ cậu bé hay cô bé nào ngày nay nếu chúng thử thi mẹo vặt tương tựa trên điện thoại thông minh. Công việc của tôi bây giờ vẫn là tìm hiểu xem mọi thứ hoạt động như thế nào, chỉ có điều mô hình đã thay đổi. Không còn phá hủy xe lửa đồ chơi. Thay vào đó, tôi cố gắng tìm hiểu vũ trụ hoạt động như thế nào qua cách sử dụng các định luật vật lý. Nếu bạn biết được một cái gì đó hoạt động như thế nào, bạn có thể kiểm soát nó. Nghe có vẻ đơn giản khi nói như vậy! Đó là một nỗ lực hấp dẫn, phức tạp đã mê hoặc, khiến tôi xúc động trong suốt cuộc đời trưởng thành. Tôi đã làm việc với một số nhà khoa học vĩ đại nhất trên thế giới. Đã may mắn sống qua khoảng thời gian huy hoàng trong lĩnh vực đã chọn, vũ trụ học, nghiên cứu về nguồn gốc của vũ trụ. 180 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Tâm trí con người là một điều đáng kinh ngạc. Có thể quan niệm về sự tráng lệ của bầu trời và sự phức tạp các thành phần cơ bản vật chất. Tuy nhiên, để mỗi tâm trí đạt được tiềm năng đầy đủ của nó, cần có một tia lửa. Tia lửa của sự tìm hiểu và thắc mắc. Thường thì tia lửa đó đến từ một thầy giáo. Cho phép tôi giải thích. Tôi không phải là người dễ dạy, tôi học đọc chậm và chữ viết tay của tôi không được sạch sẽ. Nhưng khi tôi mười bốn tuổi, thầy của tôi tại trường ở St Albans, ông Dikran Tahta, đã chỉ cho tôi cách khai thác năng lượng của mình và khuyến khích tôi suy nghĩ sáng tạo về toán học. Ông ấy đã mở rộng tầm mắt của tôi về toán học như bản thiết kế của chính vũ trụ. Nếu bạn nhìn đằng sau mỗi người đặc biệt, sẽ có một thầy giáo đặc biệt. Khi mỗi chúng ta nghĩ về những gì chúng ta có thể làm trong cuộc sống, rất có thể chúng ta có thể làm điều đó vì một thầy giáo. Tuy nhiên, giáo dục, nghiên cứu khoa học và công nghệ đang bị đe dọa hơn bao giờ hết. Do cuộc khủng hoảng tài chính toàn cầu gần đây và các biện pháp thắt lưng buộc bụng, tài trợ đang bị cắt giảm đáng kể cho tất cả các lĩnh vực khoa học, nhưng đặc biệt là các ngành khoa học cơ bản bị ảnh hưởng nặng nề. Chúng ta cũng có nguy cơ trở nên bị cô lập và cô lập về mặt văn hóa, ngày càng xa rời những nơi đang đạt được tiến bộ. Ở cấp độ nghiên cứu, việc trao đổi con người xuyên biên giới cho phép các kỹ năng được chuyển giao nhanh hơn và mang đến những người mới với những ý tưởng khác nhau, xuất phát từ nền tảng khác nhau. Chuyện này có thể dễ dàng tạo ra tiến bộ trong khi bây giờ tiến trình này đang gặp nhiều khó khăn. Thật không may, chúng ta không thể quay ngược thời gian. Với Brexit và Trump hiện đang sử dụng các quyền lực mới liên quan đến nhập cư và phát triển giáo dục, chúng ta 181 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn đang chứng kiến một cuộc nổi dậy toàn cầu chống lại các chuyên gia, bao gồm cả các nhà khoa học. Vậy chúng ta có thể làm gì để đảm bảo tương lai của giáo dục khoa học và công nghệ? Trở lại với thầy giáo của tôi, ông Tahta. Cơ sở cho tương lai của giáo dục phải nằm ở trường học và những người thầy gây hứng khởi. Nhưng các trường học chỉ có thể cung cấp một khuôn khổ cơ bản, nơi đôi khi việc học thuộc lòng, các phương trình và các kỳ thi có thể khiến trẻ em xa lánh khoa học. Hầu hết mọi người phản ứng với sự hiểu biết định tính, thay vì định lượng, mà không cần đến các phương trình phức tạp. Những cuốn sách và bài báo khoa học nổi tiếng cũng có thể đưa ra những ý tưởng về cách chúng ta sống. Tuy nhiên, chỉ một tỷ lệ nhỏ dân số chịu đọc, ngay cả những cuốn sách thành công nhất. Phim tài liệu và phim khoa học tiếp cận được đông đảo khán giả nhưng chỉ là truyền thông một chiều, mang tníh tiêu cực. Khi tôi bắt đầu tham gia lĩnh vực này vào những năm 1960, vũ trụ học còn là ngành nghiên cứu khoa học khó hiểu và kỳ quặc. Ngày nay, thông qua công trình lý thuyết và những thành tựu thực nghiệm như Máy Va chạm Hadron Lớn và khám phá ra boson Higgs, vũ trụ học đã mở ra vũ trụ cho chúng ta. Vẫn còn nhiều câu hỏi lớn cần trả lời và còn nhiều việc phải làm ở phía trước. Nhưng bây giờ chúng ta biết nhiều hơn, đã đạt được nhiều hơn trong khoảng thời gian tương đối ngắn so với bất kỳ ai có thể tưởng tượng. Nhưng chuyện gì chờ đợi phía trước cho những người trẻ hôm nay? Tôi có thể tự tin nói rằng tương lai của họ sẽ phụ thuộc vào khoa học và công nghệ nhiều hơn bất kỳ thế hệ nào trước đây. Họ cần biết về khoa học nhiều hơn bất kỳ ai trước họ vì nó là 182 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn một phần trong cuộc sống hàng ngày của họ theo một lề lối chưa từng xảy ra. Không cần suy đoán quá lung tung, chúng ta có thể nhìn thấy những xu hướng và những vấn đề đang nổi lên mà chúng ta biết là phải giải quyết ngay bây giờ và trong tương lai. Một số những vấn đề là sự nóng lên toàn cầu, tìm kiếm không gian và tài nguyên cho sự gia tăng ồ ạt dân số loài người trên trái đất, sự tuyệt chủng nhanh chóng của các loài sinh vật khác, nhu cầu phát triển các nguồn năng lượng tái tạo, sự suy thoái của các đại dương, nạn phá rừng và dịch bệnh— đây chỉ là một số ví dụ. Ngoài ra còn có những phát minh vĩ đại của tương lai, sẽ cách mạng hóa cách phẩm chất sống, làm việc, ăn uống, giao tiếp và du lịch. Có một phạm vi rộng lớn cho sự đổi mới trong mọi lĩnh vực của đời người. Thật thú vị. Chúng ta có thể khai thác kim loại hiếm quí trên Mặt trăng, thiết lập tiền đồn của con người trên Sao Hỏa và tìm ra phương pháp chữa trị cho những tình trạng hiện giờ không có hy vọng. Những câu hỏi lớn về sự tồn tại vẫn chưa được trả lời—sự sống bắt đầu trên Trái đất như thế nào? Ý thức là gì? Có ai ngoài đó hay chúng ta đơn độc trong vũ trụ? Đây là những câu hỏi dành cho các thế hệ tiếp theo giải quyết. Một số người nghĩ rằng nhân loại ngày nay là đỉnh cao của sự tiến hóa, và điều này đang là việc tốt nhất có thể làm được. Tôi không đồng ý. Phải có điều gì đó rất đặc biệt về các điều kiện biên của vũ trụ chúng ta, và điều có thể đặc biệt hơn là không có biên. Và không nên có ranh giới cho nỗ lực của con người. Theo tôi thấy, chúng ta có hai lựa chọn cho tương lai cho nhân loại: thứ nhất, khám phá không gian tìm các hành tinh thay thế để sinh sống và thứ hai, sử 183 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn dụng tích cực trí tuệ nhân tạo để cải thiện thế giới của chúng ta. Trái đất đang trở nên quá nhỏ đối với loài. Tài nguyên vật chất đang bị cạn kiệt với tốc độ đáng báo động. Nhân loại đã mang đến cho trái đất những hậu quả tai hại là biến đổi khí hậu, ô nhiễm, nhiệt độ tăng, giảm băng ở hai cực, phá rừng và tàn sát các loài động vật. Dân số cũng vậy, đang gia tăng với tốc độ đáng quan tâm. Đối mặt với những con số này, rõ ràng là sự gia tăng dân số gần như theo cấp số nhân không thể tiếp tục trong thiên niên kỷ tới. Một lý do khác để xem xét việc cần xâm chiếm hành tinh khác là khả năng xảy ra chiến tranh hạt nhân. Có giả thuyết cho rằng lý do không có người hành tinh là vì khi một nền văn minh đạt đến giai đoạn phát triển như chúng ta, nó trở nên bất ổn và tự hủy diệt. Bây giờ chúng ta có sức mạnh công nghệ để tiêu diệt mọi sinh vật sống trên Trái đất. Như chúng ta đã thấy trong các sự kiện gần đây ở Bắc Triều Tiên, một suy nghĩ nghiêm túc và đáng lo ngại. Nhưng tôi tin rằng chúng ta có thể tránh được khả năng ngày tận thế xảy ra (ngụ ý chiến tranh nguyên tử chiến lược), một trong những cách tốt nhất để làm là di chuyển phân phối loài người ra ngoài không gian, nỗ lực khám phá khả năng con người có thể sống trên các hành tinh khác. Sự phát triển thứ hai sẽ tác động đến tương lai của nhân loại là sự trỗi dậy của trí tuệ nhân tạo. Nghiên cứu trí tuệ nhân tạo hiện đang tiến triển nhanh chóng. Các dấu mốc gần đây như xe hơi tự lái, máy tính giành chiến thắng trong trò chơi cờ vây, sự xuất hiện của trợ lý cá nhân điện tử Siri, Google Now và Cortana chỉ là những dấu hiệu của một cuộc chạy đua vũ khí công nghệ điện tử trên cơ bản lý thuyết, được thúc đẩy bởi các khoản đầu tư chưa 184 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn từng có và dựa trên nền tảng ngày càng phát triển sâu sắc hơn. Những thành tựu như vậy có thể sẽ lu mờ so với những gì mà những thập kỷ tới sẽ mang lại. Nhưng sự ra đời của AI siêu thông minh sẽ là điều tốt nhất hoặc tồi tệ nhất từng xảy ra với nhân loại. Chúng ta không thể biết liệu mình sẽ được AI giúp đỡ hết sức hay không, hay bị nó phớt lờ và gạt sang một bên, hoặc có thể bị nó tiêu diệt. Là một người lạc quan, tôi tin rằng chúng ta có thể tạo ra AI vì lợi ích của thế giới, AI có thể hoạt động hài hòa với chúng ta. Chúng ta chỉ cần nhận thức được những mối nguy hiểm, xác định chúng, sử dụng phương pháp quản lý và thực hành những cách tốt nhất, đồng thời chuẩn bị trước cho những hậu quả. Công nghệ điện tử đã có một tác động rất lớn đến cuộc sống của cá nhân tôi. Tôi nói qua máy tính. Tôi đã được hưởng lợi từ công nghệ hỗ trợ để mang lại tiếng nói mà căn bệnh đã lấy đi. Đã may mắn mất đi giọng nói khi bắt đầu thời đại phát triển máy tính cá nhân. Intel đã hỗ trợ tôi trong hơn 25 năm qua, cho phép tôi làm điều mình yêu thích mỗi ngày. Trong những năm này, thế giới và tác động của công nghệ đã thay đổi đáng kể. Công nghệ đã thay đổi cách chúng ta sống, từ giao tiếp đến nghiên cứu di truyền, tiếp cận thông tin, v.v. Khi công nghệ trở nên thông minh hơn, nó đã mở ra những cánh cửa cho những khả năng mà tôi chưa từng dự đoán. Công nghệ hiện đang được phát triển để hỗ trợ người khuyết tật đang dẫn đầu trong việc phá vỡ các rào cản giao tiếp từng ngăn chận. Nó thường là một nền tảng chứng minh cho công nghệ của tương lai. Giọng nói thành văn bản, văn bản thành giọng nói, 185 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn tự động hóa gia đình, lái xe bằng dây, thậm chí cả Segway, đã được phát triển cho người khuyết tật, nhiều năm trước khi chúng được sử dụng hàng ngày. Những thành tựu công nghệ này là do tia lửa bên trong chúng ta, lực lượng sáng tạo. Sự sáng tạo này có thể có nhiều hình thức, từ thành tích vật lý đến lý thuyết vật lý. Nhưng còn rất nhiều chuyện nữa sẽ xảy ra. Giao diện não bộ có thể làm cho phương tiện giao tiếp này—được ngày càng nhiều người sử dụng—nhanh hơn và biểu cảm hơn. Bây giờ sử dụng Facebook— nó cho phép tôi nói chuyện trực tiếp với bạn bè và những người theo dõi mình trên toàn thế giới để họ có thể cập nhật những lý thuyết mới nhất và xem ảnh từ các chuyến du lịch của tôi. Điều đó cũng có nghĩa là tôi có thể thấy con mình thực sự đang làm gì, thay vì những gì chúng nói, chúng đang làm gì. Cũng giống như cách internet, điện thoại di động, hình ảnh y tế, định vị vệ tinh và mạng xã hội của ngày nay, đối với vài thế hệ trước, họ không thể hiểu được. Thế giới tương lai cũng sẽ biến đổi theo cách chúng ta chỉ mới bắt đầu hình dung. Bản thân thông tin sẽ không đưa chúng ta đến đó, nhưng việc sử dụng nó một cách thông minh và sáng tạo thì có thể. Còn rất nhiều điều nữa sẽ đến, tôi hy vọng, triển vọng này sẽ mang lại nguồn cảm hứng tuyệt vời cho các em học sinh ngày nay. Nhưng chúng ta có vai trò trong việc bảo đảm thế hệ trẻ em này không chỉ có cơ hội mà còn có lòng ham muốn tham gia đầy đủ vào việc học tập khoa học ở cấp độ sớm để họ có thể tiếp tục phát huy hết tiềm năng và tạo ra một thế giới tốt đẹp hơn cho toàn thể loài người. Tôi tin rằng tương lai của học tập và giáo dục là internet. Mọi người có thể được trả lời những tìm hiểu và tận dụng sự tương tác. Theo cách nào đó, 186 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Internet kết nối tất cả chúng ta với nhau giống như các tế bào thần kinh trong một bộ não khổng lồ. Và với chỉ số IQ lớn như vậy, chúng ta không thể không làm ra việc gì? Khi tôi lớn lên, vẫn có thể chấp nhận được - không phải đối với tôi mà về mặt xã hội - nói rằng một người không quan tâm đến khoa học và không thấy ích lợi gì khi bận tâm đến nó. Bây giờ, không còn là trường hợp này. Hãy để tôi giải thích rõ ràng. Tôi không ủng hộ ý tưởng rằng tất cả những người trẻ nên trở thành nhà khoa học. Tôi không coi đó là một tình huống lý tưởng, vì thế giới cần những người có nhiều kỹ năng khác nhau. Nhưng tôi ủng hộ, tất cả những người trẻ nên làm quen và tự tin với các chủ đề khoa học, bất kể họ chọn làm gì. Họ cần phải hiểu biết về khoa học và được truyền cảm hứng để tham gia vào sự phát triển của khoa học và công nghệ để tìm hiểu thêm. Theo tôi, một thế giới mà chỉ một nhóm siêu ưu tú nhỏ bé mới có khả năng hiểu được khoa học và công nghệ tiên tiến và các ứng dụng của nó sẽ là một thế giới nguy hiểm và hạn chế. Tôi thực sự nghi ngờ liệu các dự án mang lại lợi ích lâu dài như làm sạch đại dương hay chữa bệnh ở các nước đang phát triển có được ưu tiên hay không. Tồi tệ hơn, chúng ta có thể thấy rằng công nghệ được sử dụng để chống lại chúng ta và chúng ta có thể không có quyền ngăn chặn nó. Tôi không tin vào ranh giới, cho những gì chúng ta có thể làm trong cuộc sống cá nhân của mình hoặc cho những gì cuộc sống và trí thông minh có thể đạt được trong vũ trụ. Chúng ta đang đứng trước ngưỡng cửa của những khám phá quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học. Không còn nghi ngờ gì nữa, thế giới của chúng ta sẽ thay đổi rất nhiều trong năm 187 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn mươi năm tới. Chúng ta sẽ tìm hiểu điều gì đã xảy ra tại Big Bang. Chúng ta sẽ hiểu được sự sống bắt đầu trên Trái đất như thế nào. Chúng ta thậm chí có thể khám phá liệu sự sống có tồn tại ở những nơi khác trong vũ trụ hay không. Mặc dù cơ hội giao tiếp với một loài thông minh ngoài trái đất có thể rất mong manh, nhưng tầm quan trọng của một khám phá như vậy có nghĩa là chúng ta không được từ bỏ nỗ lực. Chúng tôi sẽ tiếp tục khám phá môi trường sống trong vũ trụ, đưa người máy và con người vào không gian. Chúng ta không thể tiếp tục hướng nội vào chính mình trên một hành tinh nhỏ bé ngày càng ô nhiễm và quá đông đúc. Thông qua nỗ lực khoa học và đổi mới công nghệ, chúng ta phải hướng ra ngoài vũ trụ rộng lớn hơn, đồng thời cố gắng khắc phục các vấn đề trên Trái đất. Tôi lạc quan rằng cuối cùng chúng ta sẽ tạo ra môi trường sống khả thi cho loài người trên các hành tinh khác. Chúng ta sẽ vượt thoát Trái đất và học cách tồn tại trong không gian. Đây không phải là kết thúc của câu chuyện, mà chỉ là khởi đầu của những gì tôi hy vọng sẽ là hàng tỷ năm sự sống phát triển trong vũ trụ. Một điểm cuối cùng—chúng ta sẽ không bao giờ thực sự biết những khám phá khoa học vĩ đại tiếp theo sẽ đến từ đâu, cũng như ai sẽ tạo ra nó. Mở ra sự hồi hộp và kỳ diệu của khám phá khoa học, tạo ra những cách sáng tạo dễ tiếp cận để gần gũi giới trẻ, là khán giả rộng lớn nhất, làm gia tăng đáng kể những cơ hội tìm thấy và truyền cảm hứng cho những Einstein mới. Bất cứ nơi nào ông ta sẽ hiên diện. Vì vậy, hãy nhớ nhìn lên những vì sao chứ không nhìn xuống dưới chân. Cố gắng hiểu những gì bạn 188 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn nhìn thấy và tự hỏi điều gì khiến vũ trụ tồn tại. Tò mò. Và dù cuộc sống có vẻ khó khăn đến đâu, luôn có điều gì đó bạn có thể làm và thành công. Điều quan trọng là không bỏ cuộc. Giải phóng trí tưởng tượng. Định hướng tương lai. Bạn muốn ý tưởng thay đổi thế giới nào, dù nhỏ hay lớn, được nhân loại thực hiện? Điều này thật dễ dàng. Tôi muốn thấy sự phát triển của năng lượng nhiệt hạch để cung cấp nguồn năng lượng sạch không giới hạn và chuyển sang sử dụng ô tô điện. Phản ứng tổng hợp hạt nhân sẽ trở thành một nguồn năng lượng thiết thực và sẽ cung cấp cho chúng ta nguồn năng lượng vô tận, không gây ô nhiễm hay sự nóng lên toàn cầu. 189 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Lời bạt Lucy Hawking Vào một ngày mùa xuân ở Cambridge xám xịt ảm đạm, chúng tôi khởi hành trên đoàn xe màu đen hướng tới Nhà thờ Great St Mary, nhà thờ của trường đại học, nơi có truyền thống tổ chức tang lễ cho các học giả nổi tiếng. Hết hơi, đường phố như tắt tiếng. Cambridge trông trống rỗng, thậm chí không có bóng dáng một du khách nào lang thang. Những tia sáng màu duy nhất phát ra từ ánh đèn nhấp nháy xanh lam của những cảnh sát đi mô tô bảo vệ chiếc xe tang chở quan tài cha tôi, họ chặn dòng xe cộ thưa thớt khi chúng tôi đi qua. Sau đó chúng tôi rẽ trái. Nhìn thấy đám đông, tập trung dọc theo một trong những con đường dễ nhận biết nhất trên thế giới, King's Parade, trung tâm chính của Cambridge. Tôi chưa bao giờ thấy nhiều người im lặng như vậy. Với các biểu ngữ, cờ, máy ảnh và điện thoại di động giơ cao, một số lượng lớn người xếp hàng dọc các con phố đứng trong sự tôn trọng lặng lẽ khi người tang lễ trưởng của Gonville và Caius, trường đại học Cambridge của cha tôi, mặc trang phục lịch sự trong chiếc mũ quả dưa và mang theo một cây gậy gỗ mun, long trọng đi dọc con phố để đón xe tang và dẫn đến nhà thờ. 190 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Cô tôi siết chặt tay tôi, cả hai cùng bật khóc. “Ba của con sẽ thích như thế này,” Cô thì thầm. Kể từ khi cha tôi qua đời, có rất nhiều điều mà ông yêu quý, rất nhiều điều tôi ước gì ông có thể biết được. Ước gì ông có thể nhìn thấy sự tuôn trào tình cảm lạ thường đối với ông, đến từ khắp nơi trên thế giới. Ước gì ông có thể biết, hàng triệu người không thân quen đã yêu mến và kính trọng ông như thế nào. Ước gì ông biết ông sẽ được chôn cất tại Tu viện Westminster, giữa hai thần tuợng khoa học, Isaac Newton và Charles Darwin. Rồi khi ông được yên nghỉ trên trái đất, giọng nói của ông sẽ được kính viễn vọng vô tuyến phát tới hướng một lỗ đen. Nhưng ông cũng sẽ tự hỏi tất cả những ồn ào đó là về chuyện gì. Ông là người khiêm tốn đáng ngạc nhiên, trong khi yêu thích ánh đèn sân khấu, dường như bối rối bởi sự nổi tiếng của chính mình. Một cụm từ trong cuốn sách này khiến tôi giật mình khi tóm tắt thái độ của ông: “nếu tôi đã có đóng góp.” Ông là người duy nhất thêm chữ “nếu” vào câu đó. Tôi nghĩ những người khác cảm thấy khá chắc chắn rằng ông đã đóng góp. Và những đóng góp đó là sự việc lớn lao bao trùm từ công việc nghiên cứu vũ trụ học, khám phá cấu trúc và nguồn gốc của chính vũ trụ cũng như sự dũng cảm và hài hước hoàn toàn của con người khi đối mặt với những thách thức của mình. Ông đã tìm ra cách vượt qua giới hạn của kiến thức đồng thời vượt qua giới hạn của sức chịu đựng. Tôi tin rằng chính sự kết hợp này đã khiến ông trở nên mẫu mực nhưng đồng thời rất dễ gần gũi. Ông đau khổ nhưng rất kiên trì. Ông rất nỗ lực để giao tiếp, đã liên tục điều chỉnh thiết bị điện tử phát âm kể từ khi mất tiếng nói và khả năng vận động. Ông chọn từ ngữ một cách chính xác để chúng có tác động tối đa khi được 191 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn sử dụng bằng giọng điện tử đều đều nhưng trở nên biểu cảm một cách kỳ lạ. Khi ông nói, mọi người lắng nghe, cho dù đó là quan điểm về NHS hay về sự mở rộng của vũ trụ. Ông không bao giờ bỏ lỡ cơ hội kể một câu chuyện cười theo phong cách khó hiểu nhất nhưng với ánh mắt lấp lánh đầy hiểu biết. (Ngụ ý khó khăn biết bao khi kể chuyện cười mà chỉ nhướng lông mày, nhăn bắp thịt trên mặt để điều khiển máy nói.) Ba tôi cũng người yêu thương gia đình, hầu hết mọi người đều không biết sự thật này cho đến khi bộ phim The Theory of Everything ra mắt vào năm 2014. Vào những năm 1970, sự tình một người khuyết tật có vợ con là điều không bình thường, đồng thời, người ấy không có ý thức tự chủ và độc lập mạnh mẽ. Khi còn nhỏ, tôi cực kỳ không thích cách những người lạ vô tư nhìn chúng tôi đăm đăm. Đôi khi há hốc miệng, khi ông điều khiển chiếc xe lăn với tốc độ nhanh đến chóng mặt qua Cambridge, cùng với hai đứa trẻ tóc vàng hoe, thường chạy theo hai bên, trong khi cố gắng ăn cây cà-rem. Tôi nghĩ họ vô cùng thô lỗ. Tôi đã từng cố gắng nhìn lại nhưng biết sự phẫn nộ của mình bắn trả không trúng mục tiêu, đặc biệt là không phải từ khuôn mặt trẻ con lấm lem kẹo bánh. Đây không phải là một tuổi thơ bình thường cho dù tưởng tượng ra sao. Tôi biết, nhưng đồng thời cũng không biết. Nghĩ đến việc hỏi người lớn nhiều câu hỏi hóc búa là điều hoàn toàn bình thường bởi đây là việc chúng tôi thường hỏi ở nhà. Chỉ đến một hôm khi tôi làm cha xứ nhà thờ rơi nước mắt vì tra xét kỹ lưỡng bằng chứng từ ông về sự hiện hữu của Chúa, chuyện này thật bất ngờ. Khi còn nhỏ, không nghĩ mình là kiểu người hay đặt câu hỏi — tôi nhớ lại anh trai lớn, người luôn thông minh hơn tôi trong mọi phương diện (và thực tế đến giờ vẫn vậy). Nhớ lại một kỳ nghỉ mát của gia đình 192 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn giống như rất nhiều kỳ nghỉ khác, kỳ nghỉ này lại trùng hợp một cách bí ẩn với một hội nghị vật lý ở nước ngoài. Anh trai tôi và tôi đã tham dự một số bài giảng— có lẽ, để giúp mẹ tôi thoát khỏi nhiệm vụ chăm sóc lo lắng cho chúng tôi. Vào thời đó, các bài giảng vật lý không phổ biến và chắc chắn không dành cho trẻ em. Tôi ngồi đó, vẽ nguệch ngoạc vào cuốn sổ ghi chú của mình, nhưng anh trai tôi giơ cánh tay gầy gò của cậu bé lên trời và đặt một câu hỏi với người dẫn chương trình học thuật nổi tiếng trong khi cha tôi rạng rỡ với niềm tự hào. Người ta thường hỏi tôi: "Làm con gái của Stephen Hawking thì ra làm sao?" và chắc chắn, không có câu trả lời ngắn gọn nào phù hợp. Tôi có thể nói rằng “mức cao thì rất cao, mức thấp thì sâu sắc và ở giữa một nơi được gọi là “bình thường—đối với chúng tôi,” một sự chấp nhận khi trưởng thành, những gì chúng tôi thấy bình thường sẽ không được coi là như vậy đối với mọi người. Khi thời gian làm lu mờ nỗi phiền muộn, tôi nghĩ lại, để trải qua những kinh nghiệm này, tôi đã mất biết bao nhiêu ngày tháng, mà thật ra, tôi không chắc mình đã muốn. Đôi khi, chỉ muốn giữ lấy những lời cuối cùng ba tôi đã nói, tôi đã từng là một đứa con gái đáng yêu và tôi không nên sợ hãi. Tôi sẽ không bao giờ dũng cảm như anh tôi bản chất tôi không phải là người đặc biệt can đảm nhưng anh đã cho tôi thấy tôi có thể làm thử. Sự cố gắng đó có thể trở thành một phần quan trọng nhất của lòng dũng cảm. Ba tôi không bao giờ bỏ cuộc, không bao giờ trốn tránh cuộc chiến. Ở tuổi bảy mươi lăm, bị liệt hoàn toàn, chỉ cử động được một số cơ mặt, vẫn hàng ngày thức dậy, mặc đồ tề chỉnh và đi làm. Ông có nhiều việc phải làm và sẽ không để một vài chuyện vặt vãnh cản trở. Nhưng tôi phải nói rằng, nếu ông biết những cảnh sát lái mô tô có mặt trong đám tang, 193 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn ông sẽ yêu cầu họ mỗi ngày điều hướng giúp ông đi qua giao thông buổi sáng từ nhà ở Cambridge đến văn phòng. May mắn thay, ông đã biết đến cuốn sách này. Một trong những dự án ông đã thực hiện trong năm cuối cùng trên Trái đất. Ý tưởng của ông là tập hợp các tác phẩm đương đại của mình thành một tập. Giống như rất nhiều điều đã xảy ra kể từ khi ông qua đời, tôi ước ông có thể xem phiên bản cuối cùng. Tôi nghĩ ông sẽ rất tự hào về cuốn sách và thậm chí có thể phải thừa nhận, cuối cùng, ông đã có những đóng góp. Lucy Hawking tháng 7 năm 2018 194 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Stephen William Hawking CH CBE FRS FRSA (8 tháng 1 năm 1942 – 14 tháng 3 năm 2018) Khoa Học Gia Người Anh Nhà vật lý lý thuyết, nhà vũ trụ học, tác giả và Giám đốc Nghiên cứu tại Trung tâm Vũ trụ học Lý thuyết thuộc Đại học Cambridge. Các công trình khoa học của ông bao gồm sự hợp tác với Roger Penrose về các định lý hấp lực kỳ dị trong khuôn khổ thuyết tương đối rộng. Dự đoán lý thuyết rằng các lỗ đen phát ra bức xạ, thường được gọi là bức xạ Hawking. Hawking là người đầu tiên đặt ra lý thuyết về vũ trụ 195 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn học được giải thích bằng sự kết hợp giữa thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử. Mặc dù bác sĩ cho biết ông mắc bệnh thần kinh vận động tiến triển chậm đang khởi sự phát sớm (còn được gọi là bệnh xơ cứng teo cơ một bên "ALS" hay bệnh Lou Gehrig) khiến ông dần dần bị tê liệt toàn bộ cơ thể, Hawking vẫn theo đuổi nghiên cứu của mình một cách mạnh mẽ và không ngừng trong hơn nửa thế kỷ. Ông đã thay đổi cách mọi người nhìn thế giới. Hawking là thành viên của Hiệp hội Hoàng gia (FRS), thành viên trọn đời của Viện Hàn lâm Khoa học Giáo hoàng và là người nhận Huân chương Tự do của Tổng thống, giải thưởng dân sự cao nhất ở Hoa Kỳ. Ông là Giáo sư Toán học Lucasian tại Đại học Cambridge từ năm 1979 đến 2009 và đạt được thành công thương mại với các công trình khoa học phổ thông. Cuốn sách Lược Sử Thời Gian của ông đã xuất hiện trong danh sách bán chạy nhất của Thời báo Chủ nhật ở Anh trong 237 tuần. Được dịch ra nhiều thứ tiếng, tiêu thụ mười triệu bản. Thiếu Thời và Học Vấn Hawking sinh tại Oxford, con của Frank (1905– 1986) và Isobel Eileen Hawking (1915–2013). Isobel làm thư ký cho viện nghiên cứu y tế, còn Frank là nhà nghiên cứu y học. 196 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Khi còn nhỏ, họ sống ở Highgate, Bắc London. Stephen có hai em gái: Mary được sinh ra khi Stephen mới 18 tháng và Philippa khi ông gần năm tuổi. Ông cũng có một người anh nuôi, Edward Frank David (1955–2003). Năm 1950, khi cha của Hawking trở thành trưởng khoa ký sinh trùng tại Viện Nghiên cứu Y học Quốc gia, gia đình chuyển đến St Albans, Hertfordshire.[3] Người ta xem họ là những người rất thông minh và hơi lập dị; trong các bữa ăn họ im lặng và đọc sách. Họ sống một cuộc sống thanh đạm trong một ngôi nhà lớn, bừa bộn và được bảo trì kém, di chuyển trên một chiếc taxi đã được cải tạo ở London và kỳ nghỉ hè trong đoàn lữ hành gypsy sơn trên Bờ biển Dorset. Tiểu Học và Trung Học Hawking bắt đầu đi học tại Trường Byron House ở Highgate, London. Ở St Albans, Hawking tám tuổi lần đầu tiên theo học trường trung học dành cho nữ sinh St Albans. Hawking theo học hai trường độc lập, Trường Radlett, và Trường St Albans. Gia đình rất coi trọng giáo dục và cha của Hawking muốn con trai mình theo học tại Trường Westminster được đánh giá cao. Tuy nhiên, cậu bé Stephen 13 tuổi bị ốm vào ngày thi học bổng. Gia đình không đủ khả năng chi trả học phí nếu không có học bổng hỗ trợ tài chính, vì vậy ông vẫn ở lại St Albans. Một hệ quả tích cực 197 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn là Hawking ở lại với một nhóm bạn thân mà ông cùng chơi các trò chơi trên bàn cờ, chế tạo pháo hoa, mô hình máy bay và thuyền, cũng như thảo luận dài về Cơ đốc giáo và khả năng ngoại cảm. Mặc dù ở trường được gọi là "Einstein", Hawking ban đầu không thành công trong học tập. Theo thời gian, ông bắt đầu bộc lộ năng khiếu đáng kể đối với các môn khoa học và được giáo viên dạy toán Dikran Tahta gây cảm hứng, anh ấy đã quyết định học toán ở trường đại học. Cha của Hawking khuyên ông theo học ngành y. Muốn con trai mình theo học University College, Oxford, trường cũ mà ông đã tốt nghiệp. Vì không thể học toán ở đó vào thời điểm này, Hawking quyết định học vật lý và hóa học. Bất chấp lời khuyên của hiệu trưởng là đợi đến năm sau, Hawking đã được trao học bổng sau khi tham gia kỳ thi vào tháng 3 năm 1959. Đại Học Hawking bắt đầu từ đại học tại University College, Oxford, vào tháng 10 năm 1959 ở tuổi 17. Trong 18 tháng đầu tiên, ông cảm thấy buồn chán và cô đơn, nhận thấy công việc học tập "dễ dàng đến nực cười". Một thay đổi đã xảy ra trong lần thứ hai của ông và năm thứ ba khi ông phát triển thành một sinh viên đại học nổi tiếng, sôi nổi và hóm hỉnh, quan tâm đến âm nhạc cổ điển và khoa học viễn tưởng. Một phần của sự thay đổi là do anh quyết định tham gia câu lạc bộ chèo thuyền của trường đại học, Câu lạc 198 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn bộ Thuyền Đại học, nơi anh thành lập một đội chèo thuyền. Lúc đó, huấn luyện viên chèo thuyền ghi nhận, Hawking đã nuôi dưỡng hình ảnh liều lĩnh, điều khiển thủy thủ đoàn đi theo những hướng mạo hiểm khiến thuyền bị hư hỏng. Hawking ước tính, ông đã học khoảng 1.000 giờ trong ba năm ở Oxford. Những thói quen học tập không mấy ấn tượng này khiến việc dự thi cuối năm trở thành một thách thức, và ông quyết định chỉ trả lời các câu hỏi vật lý lý thuyết thay vì những câu hỏi đòi hỏi kiến thức thực tế. Bằng danh dự hạng nhất là điều kiện để được chấp nhận cho nghiên cứu sau đại học theo kế hoạch của ông về vũ trụ học tại Đại học Cambridge. Lo lắng, ông ngủ không ngon vào đêm trước kỳ thi, và kết quả cuối cùng nằm ở giữa hạng nhất và hạng hai, khiến phải đòi hỏi cuộc kiểm tra vấn đáp dưới hình thức phỏng vấn cá nhân với giám khảo. Hawking lo ngại rằng ông bị coi là một sinh viên lười biếng và khó bảo, vì vậy, khi được yêu cầu mô tả kế hoạch của mình, ông nói: "Nếu quí vị trao cho tôi giải Nhất, tôi sẽ đến Cambridge. Nếu tôi nhận được giải Nhì, tôi sẽ ở lại trường". (Oxford,) vì vậy tôi mong quí vị sẽ cho tôi điểm Nhất." Sau khi nhận bằng cử nhân (Hons.) hạng nhất về khoa học tự nhiên, ông hoàn thành chuyến đi chơi đến Iran cùng một người bạn. Rồi bắt đầu công việc sau đại học của mình tại Trinity Hall , Cambridge, vào tháng 10 năm 1962. Tốt Nghiệp 199 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Năm đầu tiên làm nghiên cứu sinh thật khó khăn. Ban đầu ông thất vọng khi biết đã được nhà trường đã sắp xếp cho ông theo học với Dennis William Sciama, một trong những người sáng lập ra vũ trụ học hiện đại, làm người giám sát chứ không phải nhà thiên văn học nổi tiếng như Yorkshire Fred Hoyle. Ông cũng nhận thấy việc đào tạo toán học của mình không đầy đủ Sau khi được chẩn đoán mắc bệnh thần kinh vận động (hay còn gọi là bệnh Lou Gehrig) vào năm 1963 khi mới 21 tuổi, Hawking rơi vào tình trạng trầm cảm. Mặc dù các bác sĩ khuyên nên tiếp tục việc học của mình, nhưng ông cảm thấy có rất ít hứng thú. Tuy nhiên, căn bệnh tiến triển chậm hơn dự đoán. Ông gặp khó khăn khi đi lại, hoặc khi phát biểu gần như không thể hiểu, nếu không có các thiết bị điện tử giúp đỡ. Nhưng chẩn đoán ban đầu cho rằng Hawking chỉ còn sống được hai năm đã không đúng. Với sự khuyến khích của Sciama, ông trở lại với công việc nghiên cứu. Hawking bắt đầu nổi tiếng về sự thông minh và liều lĩnh khi ông công khai thách thức công việc của Fred Hoyle và học trò Jayant Narlikar tại một bài giảng vào tháng 6 năm 1964. Vào thời điểm Hawking bắt đầu nghiên cứu sau đại học, đã có nhiều cuộc tranh luận trong cộng đồng vật lý về các lý thuyết phổ biến về sự hình thành vũ trụ: thuyết Big Bang và thuyết Trạng thái Ổn định. Lấy cảm hứng từ định lý của Roger Penrose về một điểm kỳ dị trong không gian- thời gian ở trung tâm 200 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn của các lỗ đen, Hawking đã áp dụng suy nghĩ tương tự cho toàn bộ vũ trụ, và trong năm 1965, ông đã viết luận án về chủ đề này. Hawking lấy bằng tiến sĩ về toán học ứng dụng và vật lý lý thuyết, chuyên về thuyết tương đối rộng và vũ trụ học, vào tháng 3 năm 1966. Bài tiểu luận "Singularities and the Geometry of Space-Time" của ông đã chia sẻ những vinh dự hàng đầu với một bài của Penrose để giành giải thưởng Adams danh tiếng của năm đó. Sau khi hoàn thành bằng tiến sĩ, Hawking nhận được học bổng nghiên cứu tại Gonville và Caius College ở Cambridge. Sự Nghiệp Hawking tổ chức một buổi diễn thuyết trước công chúng tại Trung tâm Hội nghị Stockholm Waterfront, ngày 24 tháng 8 năm 2015. Các công trình khoa học của Hawking bao gồm sự hợp tác với Roger Penrose về các định lý kỳ dị hấp lực trong khuôn khổ thuyết tương đối rộng và dự đoán lý thuyết rằng các lỗ đen phát ra bức xạ, thường được gọi là bức xạ Hawking. Ông là người đầu tiên đặt ra một lý thuyết về vũ trụ học được giải thích bằng sự kết hợp giữa thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử. Hawking cũng đã viết một số tác phẩm về khoa học phổ biến, trong đó ông thảo luận về các lý thuyết của 201 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn riêng mình và vũ trụ học nói chung. Chúng bao gồm cuốn sách bán chạy nhất, Lược sử thời gian. 1966–1975 Cộng tác với Roger Penrose, Hawking đã mở rộng các khái niệm định lý về điểm kỳ dị lần đầu tiên được khám phá trong luận án tiến sĩ của ông. Chúng không chỉ bao gồm sự tồn tại của các điểm kỳ dị mà còn cả lý thuyết cho rằng vũ trụ có thể đã bắt đầu như một điểm kỳ dị. Bài luận chung của họ đã đạt giải nhì trong cuộc thi của Tổ chức Nghiên cứu Lực hấp dẫn năm 1968. Năm 1970, họ công bố một bằng chứng rằng nếu vũ trụ tuân theo thuyết tương đối rộng và phù hợp với bất kỳ mô hình vũ trụ vật lý nào do Alexander Friedmann phát triển, thì nó phải bắt đầu như một điểm kỳ dị. 1975–1990 Hawking trở lại Cambridge vào năm 1975 với một vị trí cao hơn về mặt học thuật và vật lý hấp lực. Từ giữa đến cuối thập niên 1970 là thời kỳ công chúng ngày càng quan tâm đến lỗ đen và các nhà vật lý đang nghiên cứu chúng. Hawking thường xuyên được phỏng vấn cho báo in và truyền hình. Năm 1979, Hawking được bầu làm Giáo sư Toán học Lucasian tại Đại học Cambridge, một vị trí lừng lẫy từng được đảm nhiệm bởi Ngài Isaac Newton.[13] Bài giảng đầu tiên của ông trong vai trò này có tựa đề: "Is the end in Sight for Theretical 202 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Physics?" và đề xuất Siêu hấp lực N=8 như là lý thuyết hàng đầu để giải quyết nhiều vấn đề nổi bật trong vật lý. Đồng thời, ông đang thực hiện một bước chuyển đổi trong cách tiếp cận vật lý của mình, trở nên trực quan và suy đoán hơn là nhấn mạnh vào các bằng chứng toán học. "Tôi thà đúng còn hơn khắt khe," ông nói với Kip Thorne. Năm 1981, ông đề xuất rằng thông tin trong lỗ đen bị mất không thể lấy lại được khi lỗ đen bốc hơi. Nghịch lý thông tin này vi phạm nguyên lý cơ bản của cơ học lượng tử, và dẫn đến nhiều năm tranh luận, bao gồm cả "Cuộc chiến hố đen" với Leonard Susskind và Gerard 't Hooft. Hawking cũng bắt đầu một hướng nghiên cứu lý thuyết lượng tử mới về nguồn gốc của vũ trụ. Năm 1981 tại một hội nghị ở Vatican, ông đã trình bày công trình đề xuất rằng có thể không có ranh giới, điểm bắt đầu hay kết thúc đối với vũ trụ. Sau đó, ông đã phát triển nghiên cứu này với sự cộng tác của Jim Hartle, và vào năm 1983, họ đã công bố một mô hình, được gọi là trạng thái Hartle–Hawking. Nó đề xuất rằng trước kỷ nguyên Planck, vũ trụ không có ranh giới trong không-thời gian; Trước vụ nổ Big Bang, thời gian không tồn tại và khái niệm về sự khởi đầu của vũ trụ là vô nghĩa. Điểm kỳ dị ban đầu của các mô hình Big Bang cổ điển được thay thế bằng một vùng giống với Bắc Cực. Người ta không thể đi về phía bắc của Bắc Cực, nhưng không có ranh giới 203 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn ở đó – nó chỉ đơn giản là điểm mà tất cả các đường chạy về phía bắc gặp nhau và kết thúc. Các danh hiệu tiếp tục được trao, nhưng những giải thưởng này không làm thay đổi đáng kể tình trạng tài chính của Hawking và, được thúc đẩy bởi nhu cầu trang trải chi phí học hành và nhà cửa cho con cái, ông quyết định viết một cuốn sách phổ biến về vũ trụ vào năm 1982 mà đại chúng có thể tiếp cận được. công cộng. Thay vì xuất bản với một tờ báo hàn lâm, anh ấy đã ký hợp đồng với Bantam Books, một nhà xuất bản thị trường đại chúng. Bản thảo đầu tiên của cuốn sách, có tên là Lược sử thời gian, được hoàn thành vào năm 1984. Peter Guzzardi, biên tập viên của ông tại Bantam, đã thúc đẩy ông giải thích ý tưởng của mình một cách rõ ràng bằng ngôn ngữ phi kỹ thuật. Cuốn sách được xuất bản vào tháng 4 năm 1988 tại Hoa Kỳ và vào tháng 6 tại Vương quốc Anh, và nó đã chứng tỏ là một thành công phi thường, nhanh chóng vươn lên dẫn đầu danh sách bán chạy nhất ở cả hai quốc gia và giữ nguyên vị trí đó trong nhiều tháng. 1990–2000 Hawking với các nhà lý thuyết dây David Gross và Edward Witten tại Hội nghị Dây năm 2001, TIFR, Ấn Độ Hawking theo đuổi công việc của mình trong lĩnh vực vật lý: năm 1993, ông đồng biên tập một cuốn sách về lực hấp dẫn lượng tử Euclide với Gary Gibbons 204 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn và xuất bản một ấn bản tuyển tập các bài báo của chính ông về lỗ đen và Vụ nổ lớn. Năm 1994, tại Viện Newton của Cambridge, Hawking và Penrose đã trình bày một loạt sáu bài giảng được xuất bản năm 1996 với tựa đề Bản chất của Không gian và Thời gian. Năm 1997, ông đã trao giải thưởng cho cuộc đánh cá khoa học công khai năm 1991, thực hiện với Kip Thorne và John Preskill của Caltech. Hawking đã đánh cá rằng đề xuất của Penrose về một "phỏng đoán kiểm duyệt vũ trụ" - không thể có "điểm kỳ dị trần trụi" không che đậy trong một chân trời - là đúng. Sau khi phát hiện ra rằng sự nhượng bộ của ông có thể là quá sớm, một cuộc đánh cá mới và tinh tế hơn đã được thực hiện. Điều này xác định rằng những điểm kỳ dị như vậy sẽ xảy ra mà không cần thêm điều kiện. Cùng năm đó, Thorne, Hawking và Preskill thực hiện một vụ đánh cá khác, lần này liên quan đến nghịch lý thông tin lỗ đen. Thorne và Hawking lập luận rằng vì thuyết tương đối rộng khiến lỗ đen không thể bức xạ và mất thông tin, năng lượng khối lượng và thông tin do bức xạ Hawking mang theo phải là "mới" chứ không phải từ bên trong chân trời sự kiện của lỗ đen.[17] Vì điều này mâu thuẫn với cơ học lượng tử của tính nhân quả vi mô, nên lý thuyết cơ học lượng tử sẽ cần phải được viết lại. Preskill lập luận ngược lại, rằng vì cơ học lượng tử gợi ý rằng thông tin do lỗ đen phát ra liên quan đến thông tin rơi vào thời 205 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn điểm trước đó, nên khái niệm về lỗ đen do thuyết tương đối rộng đưa ra phải được sửa đổi theo một cách nào đó. Hawking cũng duy trì hồ sơ công khai của mình, bao gồm cả việc đưa khoa học đến với nhiều đối tượng hơn. Một phiên bản điện ảnh của Lược sử thời gian, do Errol Morris đạo diễn và Steven Spielberg sản xuất, được công chiếu lần đầu vào năm 1992. Một bộ sưu tập các bài tiểu luận, phỏng vấn và nói chuyện ở mức độ phổ biến có tiêu đề Hố đen và Các vũ trụ sơ sinh và các bài tiểu luận khác được xuất bản năm 1993, và một bộ phim truyền hình gồm sáu phần Vũ trụ của Stephen Hawking và một cuốn sách đồng hành xuất hiện vào năm 1997. 2000–2018 Hawking tại Bibliothèque nationale de France để khánh thành Phòng thí nghiệm Thiên văn học và Hạt ở Paris, và việc phát hành tác phẩm của ông ở Pháp, God Created the Integers, ngày 5 tháng 5 năm 2006 Hawking tiếp tục các bài viết của mình cho độc giả đại chúng, xuất bản cuốn The Universe in a Nutshell vào năm 2001, và A Briefer History of Time, mà ông đã viết vào năm 2005 cùng với Leonard Mlodinow để cập nhật các tác phẩm trước đó của ông với mục đích làm cho chúng có thể tiếp cận được với nhiều độc giả hơn. Chúa đã tạo ra các số nguyên xuất hiện vào năm 2006. Năm 2007, Hawking và con gái Lucy đã xuất bản Chìa khóa bí mật của vũ trụ của George, 206 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn một cuốn sách dành cho trẻ em được thiết kế để giải thích vật lý lý thuyết theo cách dễ tiếp cận và có các nhân vật tương tự như những người trong gia đình Hawking. Cuốn sách được theo sau bởi các phần tiếp theo vào năm 2009, 2011, 2014 và 2016. Đến năm 2003, các nhà vật lý ngày càng đồng thuận rằng Hawking đã sai về việc mất thông tin trong lỗ đen. Trong một bài giảng năm 2004 tại Dublin, ông đã thừa nhận vụ đánh cá năm 1997 của mình với Preskill, nhưng đã mô tả giải pháp gây tranh cãi của riêng mình cho vấn đề nghịch lý thông tin, liên quan đến khả năng các lỗ đen có nhiều hơn một cấu trúc liên kết. Vào tháng 1 năm 2014, ông gọi cáo buộc mất thông tin trong lỗ đen là "sai lầm lớn nhất" của mình. Hawking nói rằng không phải tất cả thông tin đều bị mất khi một thứ gì đó đi vào lỗ đen và có thể có khả năng lấy lại thông tin từ lỗ đen theo lý thuyết của ông. Cùng với Thomas Hertog tại CERN và Jim Hartle, từ năm 2006 trở đi, Hawking đã phát triển lý thuyết "vũ trụ học từ trên xuống", lý thuyết này nói rằng vũ trụ không có một trạng thái ban đầu duy nhất mà có nhiều trạng thái khác nhau, và do đó không phù hợp để xây dựng một lý thuyết dự đoán cấu hình hiện tại của vũ trụ từ một trạng thái ban đầu cụ thể. Vũ trụ học từ trên xuống cho rằng hiện tại "chọn" quá khứ từ sự chồng chất của nhiều lịch sử có thể. Khi làm như vậy, lý thuyết đề xuất một giải pháp khả thi cho câu hỏi tinh chỉnh. 207 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn Một phần tranh cãi khoa học lâu đời khác, Hawking đã lập luận dứt khoát và đánh cá rằng boson Higgs sẽ không bao giờ được tìm thấy. Hạt này được đề xuất tồn tại như một phần của lý thuyết trường Higgs bởi Peter Higgs vào năm 1964. Hawking và Higgs đã tham gia vào một cuộc tranh luận sôi nổi và công khai về vấn đề này vào năm 2002 và một lần nữa vào năm 2008, với việc Higgs chỉ trích công trình của Hawking và phàn nàn rằng "sự nổi tiếng" của Hawking " trạng thái mang lại cho anh ta sự tín nhiệm ngay lập tức mà những người khác không có." [1] Hạt được phát hiện vào tháng 7 năm 2012 tại CERN, sau khi xây dựng Máy Va chạm Hadron Lớn. Hawking nhanh chóng thừa nhận rằng ông đã thua cá và nói rằng Higgs nên giành giải Nobel Vật lý, điều mà ông đã làm được vào năm 2013. Hawking đã nghỉ hưu với tư cách là Giáo sư Toán học Lucasian vào năm 2009. Tuy nhiên, ông vẫn tiếp tục công việc của mình như thường lệ tại Đại học Cambridge với tư cách là Giáo sư Danh dự Lucasian tại trường đại học. Ông nói, dự định tiếp tục làm việc cho đến chừng nào không thể làm được nữa. (Trích: New World Encyclopedia.) 208 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn 209 Những câu trả lời ngắn cho những câu hỏi lớn 210