Lược Sử Thời Gian
Tác giả: Stephen Hawking
Thật là một thiếu sót cực kỳ nghiêm trọng nếu nhắc đến Lược Sử thời gian danh tiếng mà lại bỏ qua người đã tạo ra nó, Stephen William Hawking, câu chuyện về cuộc đời ông thậm chí còn hấp dẫn và ý nghĩa hơn cả những quyển sách. Sinh ra vào đúng 300 năm sau ngày mất của Galileo, số phận của Hawking dường như đã được định đoạt là gắn liền với vũ trụ.
Tài năng của ông đã tỏa sáng từ khi còn là sinh viên tại Oxford. Ông từng học qua các chuyên ngành Toán học, Vật Lý và cả Thiên Văn học khi còn ở trường Đại học, vì thế mà các nghiên cứu của ông là tập hợp kiến thức uyên bác trên nhiều lĩnh vực. Thế nhưng, cuộc đời của giảng viên toán học tại Cambridge đã không bình yên như thế đến năm 21 tuổi, những triệu chứng của chứng xơ cứng cơ vùng (ALS) đã bắt đầu tấn công ông.
Ông mất khả năng vận động tay, chân, rồi đến mất hẳn giọng nói và cuối cùng là gần như liệt toàn thân. Ông chỉ còn những cử động hết sức hạn chế để giao tiếp với thế giới bên ngoài như chớp mắt, di chuyển những đầu ngón tay và một dụng cụ phát âm nhân tạo. Thật may mắn thay con người tài hoa bạc mệnh đó vẫn còn lại hai thứ vĩ đại: một bộ não siêu việt và một ý chí kiên cường.
Bất chấp số phận nghiệt ngã, ông vẫn đạt được nhiều thành tựu to lớn trong nghiên cứu khoa học và nhận rất nhiều huân chương danh giá trên khắp thế giới cho sự nghiệp “tìm hiểu cặn kẽ về vũ trụ”, mục đích sống của đòi ông. Một con người bé nhỏ, teo tóp, toàn thân gần như bất động trên chiếc xe lăn, thậm chí không tự thay quần áo cho mình lại dạy cho cả thế giới về vũ trụ rộng lớn bao la và tinh thần khoa học bất diệt. “Vì không nhiều thời gian để sống nên tôi muốn làm nhiều việc hơn nữa. Tôi ý thức được cuộc sống là quý giá…”
“Làm say mê và dễ hiểu…. một quyển sách sáng chói.” The New Yorker
“Lược sử thời gian” (A Brief History of Time), một cuốn sách như một con tàu vũ trụ đưa ta vào không gian. Tại đó ta có thể tận mắt thấy được rất rất nhiều thứ vô cùng mới mẻ và hoàn toàn khác với những gì ta mường tượng.
A Brief History of Time có chủ đề vô cùng đặc biệt đó chính là Vũ trụ học, trong đó có lý thuyết về Lỗ đen, lý thuyết Siêu dây, Nón ánh sáng, mũi tên của thời gian…..
Tác phẩm này Hawking chủ yếu viết cho giới không chuyên, những người không làm việc trong lĩnh vực khoa học, cho người lớn và cho cả trẻ em. Trong quyển sách ông đã cố gắng mô tả các lý thuyết sáng sủa, đơn giản nhưng độc giả không thể chỉ đọc là có thể thấm được. Để hiểu được phần tinh hoa của nó, ít nhất bạn cũng nên có một kiến thức nền tảng khá tốt về Vật Lý, tôi đã phải tìm đọc lại một số khái niệm đã học từ lâu nhưng cũng hay, cứ xem đây là dịp để củng cố tri thức.
Những trang đầu của quyển sách là “Cùng bạn đọc”, một phần review của ban dịch giả thể hiện được sự ngưỡng mộ sâu sắc tác giả và bao quát nội dung tác phẩm. Tiếp đó là lời giới thiệu sắc sảo được Carl Sagan chấp bút cho lần đầu tiên xuất bản của Lược sử.
Đây là ấn phẩm có bổ sung của Lược sử thời gian kể từ lần đầu xuất bản năm 1988, quyển này ngoài chương “Lỗ sâu đục” mới thêm vào, còn có phần “Lời tựa” rất hay do chính Hawking viết. [Bạn nào chưa đọc phiên bản mới thì nhớ tìm đọc nha!]. Ông đã chứng tỏ mình không chỉ là một nhà khoa học hóm hỉnh mà còn là một bậc thầy về PR (nếu ông làm PR) khi đưa những dòng sau vào Lời tựa “đã bán được nhiều sách về vật lý hơn là Madonna bán sách về sex”.
1. Bức tranh về vũ trụ của chúng ta.
Chương này bắt đầu bằng cuộc tranh luận về vũ trụ giữa một nhà khoa học và một bà già. Nhà khoa học cho rằng Trái đất quay quanh Mặt trời và đến lượt mình Mặt trời cũng chỉ là một phần trong thiên hà. Còn bà già thì nói Thế giới là cái đĩa phẳng tựa lên một dãy những con rùa xếp chồng lên nhau. Ai đúng? Nhà khoa học hay bà già? Hay những điều mà chúng ta biết còn chưa đủ để hiểu tường tận “Vũ trụ là gì” và để phán quyết xem ai thắng trong cuộc tranh luận.
Hawking bắt đầu “vẽ” bức tranh vũ trụ theo cái nhìn của loài người qua từng giai đoạn. Từ mô hình Ptolemy “bất khả xâm phạm” của nhà thờ đến những phát hiện của Copernicus rồi Kelper và Galilei chật vật kết liễu quan điểm sai lầm đó. Từ khi loài người chỉ lý giải đơn thuần về chuyển động hành tinh của chính mình đến khi họ táo tợn bước vào “không gian” của thiên đường và địa ngục, đặt ra câu hỏi vĩ đại: vũ trụ được tạo ra như thế nào và lao vào tìm câu trả lời vĩ đại.
Dù hiểu biết của con người về vũ trụ đã phát triển rất nhiều nhưng vẫn chưa giải thích thỏa đáng được nguồn gốc của nó. Các nhà khoa học đang cố gắng tìm một lý thuyết có khả năng mô tả bản chất của vũ trụ. Chúng ta đã có vài lý thuyết riêng phần hiệu quả nhưng để đi đến một lý thuyết thống nhất của vũ trụ, con người vẫn còn một chặn đường dài để đi.
2. Không gian và thời gian
Những định luật về chuyển động và lực hấp dẫn của Newton đã chứng ming rằng không có khái niệm tuyệt đối về “đứng yên” hay “chuyển động”. Khái niệm không gian tuyệt đối đã bị phá sản trong khi “thời gian tuyệt đối” vẫn còn được ưa chuộng. Tuy nhiên, đến khi người ta tính được vận tốc của ánh sáng và Einstein công bố thuyết tương đối thì khái niệm về một thời gian tuyệt đối cũng bị đánh sập. Thời gian và không gian không phải là hai phần độc lập mà kết hợp thành một đối tượng gọi là không-thời gian, và hình thành nên phương pháp mô tả một sự kiện bằng bốn tọa độ. Thậm chí khi kết hợp thuyết tương đối và luật hấp dẫn, Einstein cũng đã đặt dấu chấm hết cho không-thời gian phẳng, lập nên một không-thời gian cong. Có thể coi đây là chương của những bản cáo phó cho sự tuyệt đối.
3. Vũ trụ giãn nở
Nhờ vào nhà thiên văn học Hubble, chúng ta biết được rằng trái đất không thuộc về một thiên hà cô đơn bơ vơ giữa vũ trụ, rằng xung quanh chúng ta còn có hàng tỷ các hàng xóm khác được phân bố rộng khắp. Hubble còn công bố thêm một phát hiện nữa là các hàng xóm này đang dần trôi xa chúng ta dựa trên việc đo quang phổ của các thiên hà xung quanh. Lại một đòn chí tử giáng vào khái niệm vũ trụ “tĩnh”, vũ trụ thực sự đang giãn nở.
Ba mô hình vũ trụ theo lý thuyết của Friedmann được đưa ra mổ xẻ, tuy nhiên vẫn còn một “lượng vật chất tối” nên không thể kết luận mô hình nào sẽ mô tả chính xác vũ trụ. Tuy nhiên cả ba mô hình đều đề cập đến một khởi đầu của vũ trụ, điểm Big Bang nổi tiếng. Liệu có phải mọi việc đều khởi đầu từ một vụ nổ lớn?
4. Nguyên lý bất định
Nguyên lý bất định của Heisenberg đã đánh thức giấc mơ của Laplace về một mô hình vũ trụ có tính chất tất định và đặt nền tản cho cơ học lượng tử cho rằng các hạt có một trạng thái lượng tử là tổ hợp của vị trí và vận tốc. Hawking cũng phân tích về đặc trưng lưỡng tính sóng/hạt của ánh sáng. Cơ học lượng tử mới mẻ đã tạo ra nhiều thành tựu trong cuộc sống dù bị Einstein, một trong những người đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển nó, kịch liệt phản đối vì ông cho rằng “Chúa không chơi trò xúc xắc”.
Thuyết tương đối của Einstein lý giải về cấu trúc vĩ mô của vũ trụ nơi trường hấp dẫn rất yếu, tuy nhiên, nếu xét đến điểm kỳ dị, lỗ đen hoặc vụ nổ lớn, cơ học lượng tử lúc đó sẽ đóng vai trò lớn. Và cả nhân loại cũng đang trên hành trình kết hợp giữa hai lý thuyết trên để hiểu hơn về vũ trụ.
5. Các hạt cơ bản và các lực trong tự nhiên
Từ mô hình vĩ mô với các thiên hà và vũ trụ bao la, Hawking đưa ta về một không gian nhỏ hơn rất nhiêu nhưng lại là căn nguyên của vật vạn: sự cấu thành vật chất. Người ta đã từng cho rằng electron, proton và neutron là những thành phần nhỏ nhất của vật chất, nhưng khi quark xuất hiện nó đã làm thay đổi ý kiến này đồng thời làm loài người tiếp tục băn khoăn liệu cái gì mới là viên gạch tạo nên vạn vật.
Ông cũng trình bày về bốn loại lực cơ bản trong tự nhiên: lực hấp dẫn, lực điện từ, lực hạt nhân yếu và lực hạt nhân mạnh và giải thích tại sao trong vũ trụ các hạt vật chất lại nhiều hơn phản vật chất.
6. Lỗ đen & 7. Lỗ đen không quá là đen
Sinh ra từ một lượng khí lớn bắt đầu co lại do lực hấp dẫn của chính mình, một ngôi sao phát ra nhiệt năng, duy trì độ ổn định trong hàng triệu năm và “chết” khi nó can kiệt năng lượng, lạnh và co lại. Nhưng giống như một câu nói nổi tiếng của người Ai Cập cổ xưa “Chết chỉ là sự khởi đầu”. Ngôi sao đó đủ nặng và đặc để hút tất cả các ánh sáng phát ra từ bề mặt và trở thành một lỗ đen, một “bóng ma” trong vũ trụ. Làm sao người ta có thể phát hiện ra một ngôi sao khi nó không phát sáng? Chính Hawking là người đã đưa ra phương pháp xác định khi chứng tỏ rằng một lỗ đen vẫn còn phát ra các bức xạ chứ không phải là “không phát ra cái gì” nhưng mọi người vẫn nghĩ.
8. Nguồn gốc và số phận của vũ trụ
Dựa trên lý thuyết về vụ nổ lớn (nếu có), phần đầu chương này mô tả lại một cuốn phim chiếu chậm về sự hình thành vũ trụ. Từ lúc kích thước vũ trụ được xem như bằng không và nhiệt độ vô cùng lớn, đến 1 giây sau vụ nổ, 100 giây sau vụ nổ rồi sự ra đời của hành tinh xanh xinh đẹp của chúng ta. Lồng trong khoảng thời gian đó là sự kết hợp và phân tán nhau của các “hạt cơ bản” tạo nên các nguyên tử như chúng ta thấy hiện giờ. Điều gì gây ra vụ nổ lớn, liệu đó có phải là cấu hình ban đầu của Vũ trụ do Chúa chọn và chúng ta sẽ không thể nào hiểu được hay không?
Thế nhưng, nếu sử dụng khái niệm thời gian ảo, mà có thể đó mới chính là thời gian thực của vũ trụ, thay cho thời gian thực, một khái niệm chỉ do loài người tự đặt ra, Hawking nhận thấy rằng dường như có một cơ hội cho ý tưởng rằng không gian và thời gian có thể làm thành một mặt đóng không biên và vũ trụ hoàn toàn tự thân, không biên không mút, không khởi đầu, không kết thúc. Sau phát hiện đó, trong khi ông rất dè dặt đặt câu hỏi “Đấng sáng tạo giữ vị trí gì?” thì người bạn của ông, Carl Sagan (viết lời giới thiệu cho quyển sách) đã mạnh miệng khẳng định như đinh đóng cột rằng “chẳng có việc gì cho Đấng sáng thế phải làm ở đây cả”. [Hawking không hề phản đồi sự táo bạo đó J]
9. Mũi tên của thời gian
Theo Hawking, có ba mũi tên thời gian làm phân biệt quá khứ với tương lai: mũi tên nhiệt động học chỉ hướng của thời gian theo đó vô trật tự tăng lên; mũi tên tâm lý học chỉ hướng thời gian theo đó chúng ta chỉ nhớ quá khứ mà không nhớ tương lai và mũi tên vũ trụ chỉ hướng thời gian mà theo đó vũ trụ giãn nở chứ không co lại. Hơn nữa, mũi tên nhiệt động học và mũi tên tâm lý học thực chất là một vì nó cùng tồn tại trong pha giãn nở, nếu vũ trụ co lại, mũi tên nhiệt động học sẽ không còn hướng rõ ràng do đó sinh vật có trí tuệ như chúng ta sẽ không tồn tại và không bao giờ có thể đặt được câu hỏi tại sao ta không thấy cái cốc vỡ trước khi nó lành.
10. Các lỗ sâu đục và du hành theo thời gian
Liệu chúng ta có thể du hành ngược lại thời gian trước khi cuộc đua xảy ra để đánh cược khi đã nắm chắc phần thắng trong tay? Về lý thuyết, nếu chúng ta có thể chuyển động nhanh hơn ánh sáng, chúng ta có thể ngược về quá khứ và phát tài trong những ván bài. Thế nhưng, thậm chí là các hạt có đạt bằng 99,99% vận tốc ánh sáng chúng cũng không thể vượt qua giới hạn của vận tốc ánh sáng được.
Tuy nhiên, vẫn tồn tại một khả năng du hành nhanh trong không gian bằng cách uốn cong không-thời gian để tạo thành một lỗ sâu đục từ A đến B. Nếu thật vậy, những vị khách đến từ tương lai đâu? Và chuyện gì sẽ xảy ra nếu họ nhúng tay vào thay đổi quá khứ? Câu trả lời vẫn còn để ngỏ.
11. Lý thuyết thống nhất của Vật lý học
Hawking luôn đề cập đến sứ mạng tìm kiếm một lý thuyết thống nhất của Vật lý học. Chúng ta có những lý thuyết bán phần giải thích được nhiều hiện tượng nhưng vẫn chưa có một lý thuyết nào bao trùm và dung hòa được toàn bộ các lý thuyết đó, mặc dù lý thuyết dây mới xuất hiện cũng góp phần không nhỏ trong việc đưa con người đến gần hơn với câu trả lời. Dẫu sao, tìm kiếm ra một lý thuyết chi phối toàn bộ vũ trụ còn nằm ở tương lai nhân loại, thậm chí đó chỉ mới là bước đầu tiên cho sự hiểu biết hoàn chỉnh về sự tồn tại của chính chúng ta.
12. Kết luận
Một ngày nào đó khi lý thuyết thống nhất được phát hiện ra, tất cả chúng ta sẽ có cơ hội cùng nhau thảo luận câu hỏi vì sao vũ trụ và chúng ta tồn tại. Nếu chúng ta tìm ra câu trả lời, thì đó là sự thắng lợi cuối cùng của trí tuệ con người-vì khi đó chúng ta biết được ý của Chúa.
Phần phụ lục về các nhà khoa học nổi tiếng
Albert Einstein: Là người kêu gọi nghiên cứu bom nguyên tử để rồi sau đó hoạt động chống lại chiến tranh hạt nhân, từng được đề cử tổng thống Israel nhưng lại từ chối vì “Phương trình còn quan trọng hơn” “phương trình là cho vĩnh cửu”
Galileo Galilei: người có công lớn trong khoa học hiện đại, một con chiên ngoan đạo nhưng lại đấu tranh chống lại nhà thờ Thiên chúa giáo để bảo vệ quan điểm về vũ trụ của mình.
Isaac Newton: ít ai biết được rằng một nhà khoa học lừng lẫy như ông lại không phải là một người “dễ chịu”, đì một đồng nghiệp để trả thù, và thỏa dạ khi làm vỡ quả tim của một đối thủ cạnh tranh.
Stephen Hawking giống như một thầy giáo tận tụy vừa đưa chúng ta du hành vào vũ trụ vừa giải thích về những điều đang xảy ra với một giọng văn sáng sủa pha một chút hóm hỉnh, đôi khi ông còn sử dụng một số phép ẩn dụ để giúp chúng ta hiểu rõ về các khái niệm khoa học. Không cầu kỳ, không dầy đặc những thuật ngữ và công thức, Lược sử thời gian đúng là một tác phẩm viết về vật lý dành cho mọi người. Lược sử thời gian khái quát hóa lại những hiểu biết của loài người về vũ trụ đồng thời gợi mở và khuyến khích sự tò mò đi tìm hiểu câu trả lời về sự tồn tại của chính chúng ta.
–camnhansach-