Hành trình đến hấp dẫn lượng tử bản chất thật sự của vạn vật

Tác phẩm Thực tại không như ta tưởng... có một số phận hơi khác thường.

Được viết bằng tiếng Italy và xuất bản năm 2014, nhưng ngay sau đó do yêu cầu của bạn đọc và nhà xuất bản, tác giả đã viết một cuốn sách nhỏ chưa đầy 80 trang nhan đề Bảy bài giảng ngắn về vật lý, thực chất là sự trình bày cô đọng và dễ hiểu những ý tưởng chính của cuốn Thực tại... 

Và tác giả, Carlo Rovelli, đã sững sờ khi thấy ngay trong tuần đầu tiên cuốn sách mỏng đó bán được hơn 200.000 bản. Rồi sau khi được dịch ra tiếng Anh lại bán được cả triệu bản trên khắp thế giới - một hiện tượng đối với sách phổ biến khoa học, có lẽ chỉ đứng sau cuốn Lược sử thời gian của Stephen Hawking.

Trong khi đó, bản dịch ra tiếng Anh của cuốn Thực tại không như ta tưởng ... lại ra đời sau, mãi tới tận năm 2017. Nhưng đây mới là cuốn sách đầy tham vọng của tác giả. Nó trình bày đầy đủ quan niệm của ông về thực tại - một bản trường ca mà ông đã dành hầu hết sự nghiệp của mình để giải mã.

Viết một cuốn sách phổ biến khoa học khép kín, độc lập hoàn toàn, về những ý tưởng của hấp dẫn lượng tử, với ý định, về mặt lý thuyết, hợp nhất thuyết tương đối rộng của Einstein với vật lý lượng tử, Rovelli đã phải lần lại theo con đường đi qua những cội nguồn lịch sử của vật lý hiện đại, xuất phát từ Democritus thời Hi Lạp cổ đại, qua Galileo, Kepler và Newton tới Einstein và lý thuyết lượng tử.

Ông đã làm điều đó với cái nhìn mới mẻ, cho thấy biệt tài của ông trong việc tổng kết các ý tưởng trừu tượng qua những câu văn cô đọng và súc tích. Chẳng hạn, khi mô tả cách mà Einstein đem thực tại vật lý đến cho cái không gian trống rỗng trơ ỳ của Newton, ông viết: “... trường hấp dẫn là không gian, đó là một thực thể có thực, nó lượn sóng, thăng giáng, uốn cong và vặn xoắn”.

Khi mô tả thế giới mới lạ lùng của vật lý lượng tử, nơi ta chỉ có thể tuyên bố thực tại của một hạt qua tương tác của nó với các hạt khác, ông viết: “Chỉ có trong tương tác mà tự nhiên mới vẽ ra thế giới”.

Bản chất của thực tại là chủ đề rất phức tạp và tinh tế. Liệu ta có thể hiểu được nó và hiểu đến tận cùng không? Hay chúng ta luôn bị cầm tù theo những cách riêng của ta, như những người nô lệ trong cái hang của Plato không sao thoát ra khỏi những xiềng xích trói buộc mình. Rovelli có biệt tài dẫn dắt chúng ta theo suốt lịch sử khoa học để chứng kiến những thay đổi quan niệm của chúng ta về thực tại qua các thời đại.

Vậy vấn đề lớn nhất của hấp dẫn lượng tử là gì?

Một mặt, thuyết tương đối rộng của Einstein đã đồng nhất không gian và thời gian với trường hấp dẫn - một thực thể có thể biến dạng để đáp ứng với vật chất và năng lượng. Đó là vật lý với khái niệm liên tục, được áp dụng ở thang kích thước lớn và thang đời sống hằng ngày của con người, thậm chí với cả các hiệu ứng kỳ bí như sự chậm lại của thời gian và các lỗ đen trong không gian.

Mặt khác, đó là các trường lượng tử - một khái niệm được cho là thể nền của vật chất và bức xạ, xuất hiện từ các loại trường lượng tử khác như trường electron, trường quark, photon và các trường tương tự. Các trường lượng tử cho phép ta dung hòa một cách không dễ dàng giữa tính liên tục và tính hạt, trong đó các hạt mà chúng ta quan sát được là những kích thích của các trường liên tục ẩn bên dưới, đó là những bó năng lượng nhỏ đập vào nhau và với các hạt ở detector để đo chúng.

Rovelli đã mô tả rất rõ: thực tại sẽ được phát lộ khi chúng tương tác. Và để xây dựng được hấp dẫn lượng tử vòng, người ta lại phải vận dụng đến nguyên tử luận của Democritus thời cổ đại, cụ thể là quan niệm rằng không thời gian cũng gián đoạn, nghĩa là cũng bị lượng tử hóa như vật chất, ánh sáng và năng lượng. Vấn đề này đã gây trở ngại cho các nhà vật lý lý thuyết chí ít là nửa thế kỷ.

Là một cuốn sách phổ biến khoa học, nhưng nhiều nhà điểm sách phương Tây đều nhất trí khẳng định Thực tại không như ta tưởng... là một tác phẩm giàu chất thơ. Tác giả đã dành một đoạn dài nói về vũ trụ của thi hào Dante - tác giả của trường ca Thần khúc bất hủ.

Một nhà báo đã viết rằng một số nhà vật lý, không nhiều lắm, có thể được gọi là nhà vật lý - thi sĩ. Rovelli là một trong số những nhà vật lý đó. Họ nhìn thế giới, hay chính xác hơn là thực tại vật lý, như một câu chuyện trữ tình được viết bằng một thứ mật mã ẩn giấu mà trí tuệ con người có thể giải mã được.

Chính Rovelli cũng đã viết: “Nền văn hóa chúng ta đã ngu ngốc tách biệt khoa học với thi ca. Chính hai lĩnh vực đó đã mở mắt cho chúng ta nhìn thấy sự phức tạp và vẻ đẹp của thế giới”. Trong suốt cuốn sách của mình, Rovelli đã tìm cách bắc một nhịp cầu giữa “hai nền văn hóa” khoa học và nghệ thuật.

Và cuối cùng, dù bạn muốn xử lý vấn đề phức tạp này như thế nào: lượng tử hóa hấp dẫn hay không, hấp dẫn lượng tử vòng hay các siêu dây… thì cuốn sách của Rovelli vẫn là một viên đá quý. Đọc nó sẽ mang đến cho bạn nhiều thích thú cùng hình ảnh tuyệt vời. Và sau cùng, nhưng không phải là sau hết, là sự tôn vinh trí tuệ con người, một trí tuệ “luôn thường trực hoài nghi - cội nguồn sâu xa của khoa học”. ■

Thế giới thật vô biên và rực rỡ sắc màu; chúng ta muốn đi và thưởng lãm nó. Chúng ta đang chìm đắm trong sự bí ẩn và vẻ đẹp của nó, và phía xa chân trời là những vùng đất chưa được khám phá. Sự chưa hoàn thiện và bất định của kiến thức, sự bấp bênh của chúng ta, đang treo lơ lửng trên vực thẳm của vô số những điều chúng ta chưa biết, không hề làm cho cuộc sống trở nên vô nghĩa, ngược lại khiến cho nó càng trở nên hấp dẫn và quý giá hơn. Tôi viết cuốn sách này là muốn tường thuật những gì tôi thấy kỳ diệu trong cuộc phiêu lưu đó. (Carlo Rovelli - trích lời nói đầu của cuốn sách)