7. Chủ Quan và Khách Quan

Nhắc đến vầng trăng đầy cảm xúc, ta không thể không nhắc tới Lý Bạch đời Đường bên Trung Hoa. Tương truyền năm 61 tuổi, ông đi chơi thuyền trên sông, uống say, thấy trăng lung linh đáy nước, nhảy xuống vớt trăng mà chết đuối. Chết với trăng mà ông cũng đã cùng sống với trăng, như trong lời bài thơ bất hủ “Tĩnh Dạ Tứ” ông đã để lại:

“Sàng tiền minh nguyệt quang
Nghi thị địa thượng sương
Cử đầu vọng minh nguyệt
Đê đầu tư cố hương”

mà Thu Tứ đã phỏng dịch như sau:

“Trước giường lơ lững vừng trăng,
Dở mê những tưởng sương giăng giữa nhà!
Ngửng trông vằng vặc trời xa,
Cúi nghe niềm nhớ chực òa trong tim...”

Nhìn trăng rồi lại nhìn mình. Là những kẻ sống ly hương, chúng ta ai cũng đã rất hiểu rõ cái tâm sự mắt nhìn trăng mà tim thổn thức cho quê hương, nơi ta đã chia cùng một vầng trăng trong quá khứ.

Nhưng vầng trăng đó vẫn thật sự hiện hữu khi không còn ai ngắm nhìn nó nữa hay không?

Đó là câu hỏi Albert Einstein đã đặt ra cho Neils Bohr khi hai người này tranh cãi kịch liệt với nhau về cơ học lượng tử. Và Bohr đã trả lời rằng đấy là câu hỏi vô nghĩa, và nằm ngoài giới hạn của vật lý.

**
Ánh trăng tưởng chừng là sóng điện từ, nhưng cũng lại có thể biểu hiện tính chất hạt. Vậy, một vật tưởng như là hạt, như hạt điện tử, có tiềm ẩn tính chất sóng hay không?

“Có, điện tử và vật chất nói chung cũng có thể có tính chất sóng.” Đấy là một giả thuyết được đề ra vào năm 1924, trong luận án tiến sĩ của một vị hoàng tử người Pháp tên là Louis de Broglie. Không một ai ở Pháp biết làm gì với cái luận án táo bạo này, nên chấm đậu hay cho rớt? Rồi người ta đã phải nhờ đến Eisntein cho ý kiến, và ông đã hết lời khen ngợi tư tưởng táo bạo ấy. Nhờ đó de Broglie lấy được bằng tiến sĩ. Sau đó, Ehrenfest, một nhà vật lý tài giỏi người Đức, viết thư cho Einstein than phiền rằng nếu de Broglie mà đúng thì có lẽ Ehrenfest không còn hiểu gì về vật lý nữa. Eisntein vội trấn an là vật lý thì Ehrenfest vẫn hiểu rõ lắm, chỉ có điều Ehrenfest chưa biết nhiều về thiên tài thôi!

Nếu Planck đã dùng một hằng số mang tên mình để đưa tính hạt vào sóng ánh sáng, thì de Broglie cũng đã phải mượn hằng số Planck để đưa tính sóng vào hạt (qua sự nối kết giữa xung lượng của hạt và chiều dài của bước sóng). Không lâu sau đó, tính chất sóng của cái gọi là hạt điện tử đã được xác nhận qua khả năng nhiễu xạ của điện tử trong một thí nghiệm vật lý. Từ đó, cơ học lượng tử được xây dựng trên nền tảng là mọi vật đều có hai thuộc tính sóng và hạt – mọi vật, từ điện tử cho tới chiếc ghế ta đang ngồi. Nhưng vì hằng số Planck lại quá nhỏ trong khi kích thước cái ghế lại quá lớn nên ta không thấy được hiện tượng nhiễu xạ hay giao thoa của cái ghế trong đời sống hằng ngày.

Cũng may, không thì cái ghế sẽ lúc ẩn lúc hiện, và ta sẽ phải đứng miết mà thôi vì không tìm được một cái ghế để ngồi!

**
Nếu vật chất có lúc là sóng, có lúc là hạt thì nó có phải là vừa hạt, vừa sóng không? Hay là nó không phải là hạt, mà cũng không phải là sóng?

Theo Neils Bohr, nhà vật lý lượng tử tiên phong người Đan Mạch, thì hai câu hỏi trên đây đều là vô nghĩa, một khi ta không thể nào trả lời chúng bằng sự đo lường, định lượng được. Theo ông, khoa học chỉ có thể trả lời và, do đó, chỉ nên quan tâm đến những gì có thể đo lường, định lượng được – mặc dù khi ta chấp nhận điều này thì ta cũng sẽ phải giới hạn lại cái phạm vi của vật lý và khoa học nói chung.

Chính sự đo lường mới mang lại ý nghĩa. Hơn thế nữa, chính sự đo lường mới cùng định nghĩa nên các tính chất của vật thể. Đo lường chẳng qua là sự tương tác giữa vật thể bị đo và các dụng cụ đo đạc. Tương tác đó hoàn toàn tùy thuộc vào dụng cụ nào, câu hỏi nào đã được đặt ra cho sự đo lường. Đây không phải là tình đơn phương. Các kết quả đạt được chính là hệ quả của sự tương tác này; chứ ta không thể cho rằng các kết quả đạt được đó là do thuộc tính tự sẵn có của vật chất được đo.

Dụng cụ đo và vật được đo trở thành một hệ thống bất khả phân ly vì cả hai đều góp phần vào những kết quả sau cùng. Werner Heisenberg cũng đồng ý rằng những gì ta quan sát được không hẳn là bản chất của cái thiên nhiên ngoài kia, mà chỉ là cái thiên nhiên bộc lộ bởi cách đặt câu hỏi của ta [“What we observe is not nature itself but nature exposed to our method of questioning”]. Đây cho ta cái tự do của người đặt câu hỏi; cái tự do chọn lựa câu hỏi trong cái giới hạn của vật lý qua sự đo lường.

Chính cái tâm, cái nhìn của chúng ta, do đó, đã tham gia và cùng “chế tạo” nên cái hiện tượng, chứ đấy đâu hẳn là bản chất tự có của sự vật. Như thế thì có khác gì lời của Kinh Hoa Nghiêm:

“Ưng quán pháp giới tánh
Nhất thiết duy tâm tạo”

**
[Từ đấy, Neils Bohr đã đề xướng cái nguyên lý bổ sung (complementarity) của cơ lượng tử. Theo nguyên lý vô cùng cơ bản này thì các kết quả đo lường sẽ hoàn toàn phụ thuộc vào các dụng cụ đo lường (tức là vào cách đặt câu hỏi của người đo) và phải được diễn tả trong ngôn ngữ của vật lý cổ điển (chẳng qua là vì các dụng cụ đo lường lại tuân theo quy luật của vật lý cổ điển). Hơn nữa, nguyên lý này đòi hỏi là muốn có một sự mô tả sự vật một cách trọn vẹn thì ta phải thực hiện tất cả các loại đo lường có thể áp đặt lên sự vật.]

Để có được một hình ảnh trọn vẹn về sự vật (xin nhấn mạnh là đây chỉ là hình ảnh như chiếc bóng trên tường chứ không hẳn là bản chất thật sự của sự vật) thì ta phải áp dụng lên sự vật tất cả những sự đo lường có thế áp đặt được một cách thích đáng -- bao gồm luôn cả những đo lường về những tính chất trái ngược nhau, như hạt và sóng. Tuy không thể hiện trong cùng một sự đo lường, chúng vẫn có thể hiện hữu song song với nhau, như trong một câu của sách Trung Dung: “Đạo tịnh hành, nhi bất tương bội” -- trên con đường Đạo, tất cả đều đi mà chẳng chống nhau.

**
Cái nhìn của vật lý hiện đại dường như cũng lại phù hợp với cái nhìn Trung Đạo của nhà phật.

Một hôm khi nghe các nhà sư tranh cãi với nhau đâu là chủ quan, đâu là khách quan, thiền sư Hogen của Nhật Bản đã hỏi các nhà sư này: “Có một tảng đá lớn đằng kia, vậy tảng đá đó hiện hữu ở ngoài (một cách khách quan) hay chỉ có trong tâm tưởng của các ngươi (một cách chủ quan)?”
Một nhà sư vội trả lời: “Theo cái nhìn của nhà phật thì mọi vật đều do tâm tạo, do đó tôi cho rằng nó chỉ hiện hữu trong tâm trí của tôi thôi!”

Hogen phì cười: “À, cái đầu của ông chắc phải là nặng nề lắm; vì ông cứ phải mãi đeo mang tảng đá đó trong tâm trí của mình!”

**
Albert Einstein đã không thể chấp nhận cách giải thích trên đây cho cơ lượng tử, và đã chống đối kịch liệt vì ông không tin rằng cái thực thể ngoài kia lại có tính cách chủ quan. Trong nhiều cuộc tranh luận với Neils Bohr, ông đã đưa ra rất nhiều điều có vẽ như nghịch lý của cơ lượng tử. Nhưng lần nào Bohr cũng có thể đối đáp lại được. Mặc dù Bohr vẫn không thể thuyết phục Einstein thay đổi quan điểm của mình, nhưng những lý luận của Bohr lại rất chặt chẽ và hợp nhất, không mâu thuẩn với nhau.

Có lần Einstein đã cắc cớ hỏi rằng Bohr có thật sự tin rằng cái mặt trăng trên kia vẫn còn hiện hữu khi không còn ai ngắm nhìn nó nữa hay không? Đây cũng tương tự như một câu hỏi đã có từ trước trong triết học: Khi cây cổ thụ ngã đổ trong một khu rừng vắng không người thì nó có tạo ra tiếng động không? (Xin mở ngoặc, ta cũng có thể cắc cớ hỏi rằng khi cây đa trên cung Hằng bị ngã đổ thì nó có gây nên thanh âm không? À, dù có chú Cuội ở đó, nhưng vì chú ấy lại hay … cuội nên ta sẽ không thể nào tin lời chú ấy được!)

**
Với những câu hỏi như thế, Bohr đã trả lời rằng đấy không những nằm ngoài phạm vi của vật lý mà còn là các câu hỏi vô nghĩa. Vì dù cố gắng bao nhiêu đi nữa thì cũng không một ai, kể cả Einstein, có thể cho rằng mặt trăng vẫn còn đó hay không còn đó; sẽ có hay không có tiếng động khi cây đổ.

Theo Bohr, chúng ta không thể nào giả định là cái thế-giới-không-được-quan-sát cũng sẽ vận hành như cái thế-giới-được-quan-sát. Một hiện tượng thật sự không được quan sát là khi nó không lưu lại một dấu tích gì, một ảnh huởng gì lên các vật thể khác, một hệ quả gì trong tương lai. Như thế thì nó chẳng khác gì một hiện tượng đã không tồn tại. Và không một ai có thể chứng minh hay khẳng định là điều gì đã, hay không đã xảy ra.

Tất cả mọi sự vật, ngay cả không gian và thời gian, có được cái hiện hữu của chúng là đều là do các mối liên hệ phụ thuộc giữa chúng với nhau. Nếu không có những liên hệ này, thì mọi sự vật đều không là gì cả.

**
Ngay chính bản thân ta, nếu không có những mối liên hệ gia đình, xã hội, nhân loại thì bản thân ta có mang một ý nghĩa gì không? Với một người, ta có thể bị coi là “thù” và với người khác thì ta được coi là “bạn.” “Bạn” hay “thù” đâu phải là bản chất của ta, như “hạt” hay “sóng” đâu hẳn là bản chất của vật. Chúng chỉ là biểu hiện của những sự tương tác xảy ra trong một thời điểm, cùng với một hay nhiều đối thể nào đó mà thôi.

Và một khi cái “ta” chỉ được cùng định nghĩa, và luôn biến đổi qua các mối liên hệ với người, thì cái “ta” trong ngoặc kép có thật sự là cái “ta” không? Nhưng cũng rõ ràng nó cũng chẳng là cái “người” trong ngoặc kép.

**
Goyozei là hoàng đế thứ 107 của nước Nhật vào cuối thế kỷ 16, đầu thế kỷ 17. Ông có vị thầy là thiền sư phật giáo Gudo Toshoku.
Một hôm, Nhật Hoàng hỏi thầy của mình: “Thưa thầy, khi chết những người giác ngộ sẽ đi về đâu?”
Thiền sư đáp: “Bẩm bệ hạ, ta không biết.”
“Tại sao thầy không biết?”
“Tại ta chưa chết nên ta chưa biết!”

**
Vật lý cũng vậy, chỉ trả lời được những câu hỏi nào mà vật lý có thể đo lường, định lượng được. “Chết rồi sẽ đi về đâu?” là một câu hỏi ngoài tầm với của vật lý -- vì người chết không còn khả năng đo lường được nữa; hoặc nếu có thì cũng không thể truyền đạt kết quả của việc đo đạc đó đến người còn sống trên dương trần được.

Tuy nhiên, sống hay chết là những trạng thái ta có thể khẳng định rõ ràng, mặc dù đó là hai trạng thái hoàn toàn trái ngược nhau, dường như không thể cùng tồn tại trong một cơ thể, trong cùng một lúc. Lợi dụng sự trái ngược giữa cái sống và cái chết này, Erwin Schrödinger, một nhà vật lý người Áo, đã đưa ra một ví dụ trừu tượng nhằm đả kích cách giải thích của cơ lượng tử, mặc dù chính ông là người đã đưa phương trình sóng mang tên mình vào cơ lượng tử. Xin nhấn mạnh, ngày nay phương trình Schrödinger vẫn là nền tảng toán học của cơ lượng tử, và nay phương trình này cũng đã được ghi khắc trên mộ bia của ông ở Vienna, Áo quốc. Cái đã được và vẫn còn được tranh cãi không phải là về cái phương trình rất thành công này, mà là về vấn đề phải giải thích làm sao những kết quả và đáp toán của phương trình này.

Schrödinger đã vật cách hóa vấn đề này qua một cô mèo, mà nay được gọi là cô mèo của Schrödinger (Schrödinger cat). Cũng xin mở ngoặc, đây rõ ràng là cô mèo bốn chân. Sỡ dĩ phải nói rõ như vậy vì thời sinh tiền Schrödinger là người rất đào hoa. Và cũng rất tài hoa. Ngoài những đóng góp lớn lao cho vật lý và đã được giải Nobel, ông cũng còn được xem là cha đẻ của ngành sinh học phân tử (molecular biology) -- về sau đưa đến các khám phá về cấu trúc của DNA trong ngành di truyền học.

**
Các chất đồng vị phóng xạ thí dụ như carbon-14 sẽ tự phân hủy sau một thời gian để trở thành nitrogen-14, là một nguyên tố bền vững. Thời gian phân hủy half life của carbon-14 là 5730 năm. Có nghĩa là trung bình sau 5730 năm thì ta chỉ còn lại một nửa của khối lượng ban đầu của khối carbon-14. Đây chỉ là con số trung bình cho một tập thể của nhiều nguyên tử carbon, chứ ta không thể biết được chính xác là nguyên tử nào sẽ bị phân hũy, nguyên tử nào chưa. Cũng giống như khi ta nói tuổi thọ trung bình của dân Úc là 75 năm thì ta không thể biết chính xác được là cá nhân nào trong tập thể đó sẽ sống đúng 75 tuổi.

Người ta đã dùng đồng vị carbon-14 này trong phương cách gọi là carbon dating để định tuổi các vật cổ xưa, khá chính xác với số tuổi khoảng 60 ngàn năm trở lại.

Với một nguyên tử riêng lẻ thì cơ lượng tử chỉ cho ta cái xác suất tồn tại mà thôi, thí dụ là 50% nó sẽ bị phân hủy trong vòng 1 phút nữa, và 50% là vẫn còn như thế. Sự bất định biểu hiện qua cái xác suất này là bẩm tính của cơ lượng tử, không phải là do khả năng thiếu sót của chúng ta trong việc đo lường. Nguyên tử carbon đó sau một phút đã phân hủy hay chưa? Đó là câu hỏi chỉ có được câu trả lời sau khi ta thực hiện sự đo lường. Nhưng trước khi đo thì ta không thể cho rằng hay biết là nó là đã, hay chưa phân hủy. Dường như là trước khi được đo đạc nó ở trong một trạng thái kỳ lạ giữa cái sống và cái chết.

Một nguyên tử ở trạng thái giữa sống và chết, hay không sống mà cũng không chết là điều không thấy thể hiện ở các sinh vật trong đời sống hằng ngày của ta. Hay đó chỉ là một hiện tượng của các hạt rất nhỏ?

Tuy nhiên, Schrödinger đã lý luận rằng nếu một nguyên tử có thể như thế, thì một cô mèo cũng có thể ở trong một trạng thái như thế. Trong một thí nghiệm tưởng tượng, ông đem nhốt cô mèo vào trong một hộp kín cùng với cái nguyên tử kia; và bố trí hệ thống sao cho một khi nguyên tử bị phân hủy, thì một chai chứa khí độc sẽ bị đập vỡ, làm chết cô mèo.

Với những lý luận đó, Schrödinger đã gắn liền cái trạng thái nửa chừng của nguyên tử nhỏ bé trước khi được đo đạc với cô mèo có kích thước to lớn hơn nhiều. Và chỉ sau khi mở hộp ra để đo đạc, ta mới khiến cho cô mèo sống hay chết. Còn trước đó thì cô mèo cũng đã phải ở cái trạng thái giữa sống và chết, hay không sống mà cũng không chết, y hệt như nguyên tử kia vậy.

Hay nói theo Neils Bohr thì câu hỏi về trạng thái của cô mèo trước khi mở nắp hộp (tức là trước khi được đo lường) là một câu hỏi vô nghĩa! -- cũng vô nghĩa như những câu hỏi về mặt trăng hay cây cổ thụ trên đây.

**
Dĩ nhiên cái nghịch lý Schrödinger này đã gây ra biết bao tranh cãi. Có người cho rằng lý luận của Schrödinger là sai vì cơ lượng tử chỉ áp dụng cho các hệ vi mô của một vài nguyên tử, chứ không thể áp dụng được cho cô mèo là một thể vĩ mô. Nhưng đấy cũng lại là một vấn đề khó khăn khác: Đâu là vi mô, đâu là vĩ mô? Nếu nó áp dụng được cho một nguyên tử thì đến bao nhiêu nguyên tử, một ngàn, một triệu hay một tỷ nguyên tử thì cơ lượng tử không còn áp dụng được nữa? Hiện tại, chưa ai có thể trả lời câu hỏi đâu là ranh giới này.

Ngay bây giờ, trong một số phòng thí nghiệm trên thế giới người ta đang cố gắng thực hiện cái thí nghiệm này với một “cô mèo” trong ngoặc kép, tức là với một thể có rất nhiều nguyên tử. Và đã có một vài bước tiến nho nhỏ, nhưng cũng chưa có dấu hiệu gì là cơ lượng tử là sai lầm cả.

Những lý luận lúc đầu được đề xướng ra chỉ nhằm để đả kích cơ lượng tử qua cái tưởng chừng như là phi lý, nay có lẽ lại làm thuyết lượng tử lại càng vững mạnh thêm lên.

**
Đo lường là thành phần chủ yếu của cơ lượng tử, nhưng cũng là điều khó hiểu nhất của nó. Đo lường trong cơ lượng tử hoàn toàn đánh đổ khái niệm cũ của vật lý cổ điển về một thực thể tự tồn tại, độc lập ngoài kia.

Ngoài cái bất định cố hữu trong sự đo lường, ngoài cái hợp nhất không thể tách biệt được giữa kẻ thực hiện sự đo đạc và các đối thể được đo lường, thì cơ học lượng tử còn cho ta cái nhức đầu khác của cái gọi là “entanglement,” là cái mãi “quấn quít” của những vật thể một khi chúng đã gặp và tương tác với nhau trong quá khứ -- như trường hợp cô mèo Schrödinger và nguyên tử phóng xạ trên đây.

Cái quấn quít entanglement này sẽ là đề tài của bài kế.

**
Trở về cái sống và cái chết.

“Nhật phương trung phương nghễ; vật phương sinh phương tử;” khi mặt trời ở đỉnh đầu cũng là lúc nó đang lặn, trong lúc mọi sinh vật đang sống cũng là lúc nó đang chết. Những võ sĩ đạo samurai biết chấp nhận và chuẩn bị cho cái chết có thể đến bất cứ lúc nào, chính thật ra là để họ có thể sống một cách trọn vẹn vì không còn bị ràng buộc nữa với những ám ảnh của cái chết.

Cái chết là không tránh khỏi vì thời gian sống là có giới hạn; nhưng trong cái giới hạn đó ta vẫn luôn có cái tự do vô biên: Ta vẫn luôn có sự chọn lựa để sống như thế nào, sống ra sao.

Trần Văn Thủy, đạo diễn cuốn phim “Chuyện Tử Tế,” đã có lời nhắn gởi qua cuốn phim của mình:

“Phải làm sao, để khi từ giã thế giới, ta không chỉ nằm xuống như một người tử tế, mà điều quan trọng là ta có thể từ giã một thế giới tử tế hơn, trong đó con người được chăm lo hơn.
…
Người đào mồ gửi vào đất cả quan chức lẫn thường dân, cả nhà học giả và thằng vô lại – Có điều, người ta trở về với đất trong những hoàn cảnh khác nhau, bằng những con đường khác nhau, mang theo mồ những điều thiện và ác khác nhau.
…
Đừng để rồi mai mốt, mang theo xuống mồ một nỗi buồn có thể to hơn cả phần mộ của mình.”

Vâng, nếu không thoát khỏi chết thì chính con đường dẫn đến cái chết mới là quan trọng; chứ không phải là cái điểm tới trong cái chết kia. Quan trọng phải là cái hạnh phúc và no ấm của dân tộc, chủ quyền và thịnh vượng của đất nước – chứ không phải là cái mộ phần to nhất nước, đang nằm lù lù ở Ba Đình.

Kiều Tiến Dũng
Melbourne, Úc Châu
Tháng 7, 2013