Con người là một sinh vật hết sức tò mò và hiếu động, vì có trí khôn nên cái gì cũng muốn biết. Chính cái khát vọng “muốn biết” ấy đã tạo nên lịch sử văn minh của nhân loại.
Được hình thành ở vùng Sahara châu Phi khoảng 200 nghìn năm trước, tổ tiên của chúng ta - Người khôn (Homo sapien) đã trải qua thời kỳ không có lịch sử thành văn cho đến tận Thế kỷ 9 trước Công nguyên. Từ sau đó, những văn bản cổ nhất từ nền văn minh Hy Lạp mới hé lộ cho chúng ta biết trong thời kỳ cổ đại ấy loài người đã hiểu biết gì về thế giới tự nhiên? Đương nhiên là rất sơ sài và không chuẩn xác! Sự thiếu tri thức về các quy luật của thiên nhiên buộc họ phải phát minh ra các loại thần linh là chỗ dựa tinh thần để thích nghi với cuộc sống, với môi trường xung quanh: thần Mặt trời, thần Đất, thần Chiến tranh, thần Tình yêu... Khi các thần hài lòng thì thiên hạ thái bình; khi các thần nổi giận thì thiên tai, dịch bệnh, chiến tranh...
Mãi đến TK6 TCN, những nhân vật lỗi lạc của nền văn minh Ionia (phía Tây vùng Tiểu Á với các tên tuổi lừng danh như Thales (624-546 TCN), Anaximander (610-546)...) mới lần đầu tiên đưa ra quan điểm cho rằng thiên nhiên tuân theo những nguyên lý nhất quán có thể hiểu được; con người đã tiến hóa từ một loài động vật khác chứ không phải tự sinh ra hay thần linh nhào nặn ra; và hơn nữa, không phải là trung tâm của vũ trụ. Đó là một cột mốc lịch sử trong nền văn minh nhân loại, đánh dấu một thời kỳ mới trong tư duy của con người: thời kỳ Tư duy duy lý tiền khoa học. Chỉ từ các quan sát, thống kê và suy lý tư biện, người Hy Lạp cổ đại đã rút ra một số quan niệm về tự nhiên không mấy sai khác so với sự hiểu biết của thời đại khoa học cổ điển với Tư duy duy lý - thực chứng, bắt đầu từ 2 nghìn năm sau đó, vào TK17. Có một sự thật đau xót là thành tựu tuyệt vời ấy của nền văn minh Ionia đã bị vứt bỏ trong quên lãng gần 20 thế kỷ. Lý do chính là bởi vì những người Ionia cổ đại chưa có phương pháp nghiên cứu khoa học nên các nghiên cứu suy lý tư biện của họ không nhằm mục đích kiểm chứng bằng thực nghiệm.
Nền khoa học cổ điển chỉ bắt đầu với các kết quả tính toán quỹ đạo của các thiên thể phù hợp với các quan sát thiên văn của Copernic (1473-1543), Galileo (1564-1642), Kepler (1571-1630)... Cũng từ đây, quan niệm về các định luật của tự nhiên như ngày nay chúng ta hiểu về chúng đã được Descartes (1596-1630) phát biểu một cách rõ ràng và chặt chẽ với tuyên ngôn nổi tiếng: “Không có gì được xem là đúng cho đến khi nền tảng để tin nó đúng được thiết lập”. Từ đây, các nhà khoa học coi định luật của tự nhiên là một quy tắc dựa trên quy luật quan sát được và được phát biểu dưới dạng toán học; cung cấp những tiên đoán đáng tin cậy nếu biết rõ các điều kiện ban đầu; có thể chính xác hoặc gần đúng nhưng phải đảm bảo là phổ quát, không có ngoại lệ. Trên nền tảng các khái niệm duy lý, thực chứng, xác định và tất định này, nền khoa học cổ điển đã được phát triển một cách rực rỡ cho đến cuối TK19 với các thành tựu tuyệt vời của học thuyết Newton (1643-1727) và nhiều người khác. Các quy luật của tự nhiên ào ạt được phát hiện làm người ta choáng ngợp, đến nỗi ông Chủ tịch Viện Hàn lâm khoa học Anh đã thốt lên: Khoa học hết việc làm rồi!
Trái lại, ngay sau lời phát biểu quá vội ấy, khoa học bước ngay sang một thời đại mới: rộng mở ra cái vô cùng lớn, đồng thời đi sâu vào cái vô cùng nhỏ; nhiều thách thức cam go hơn, nhưng cũng vì vậy mà lý thú hơn. Khoa học hiện đại bắt đầu từ đầu TK20 với nền tảng triết lý có một nửa tương đồng và một nửa khác biệt với khoa học cổ điển. Tương đồng ở chỗ vẫn phải là duy lý và thực chứng, tuy rằng không còn là duy lý khô cứng và thực chứng cực đoan. Khác biệt ở chỗ không phải là xác định và tất định mà là bất định và ngẫu nhiên.
Nếu như khoa học cổ điển chỉ loanh quanh với những vật thể mà ta nhìn thấy được, dễ dàng hình dung được thì khoa học hiện đại vươn ra ngày càng xa hơn trong vũ trụ bao la có kích thước hàng chục tỷ năm ánh sáng (nên nhớ mỗi giây ánh sáng ứng với 30 vạn km) và đi sâu vào cấu trúc vi mô của các hạt cơ bản có kích thước hạ nguyên tử - chừng một phần trăm tỷ kích thước đầu kim khâu bình thường.
Trong thế giới vi mô, hành vi của vật chất hết sức khác lạ so với kinh nghiệm của con người trong thế giới nhìn thấy được xung quanh ta. Cùng với thời gian, trí não của loài người được tôi luyện chỉ để đón nhận những sự vật xác định và chỉ có một lịch sử tuân theo những quy luật tất định ở thang bậc vĩ mô. Thế nhưng, trong thế giới vi mô thì không có sự vật nào là hoàn toàn xác định, chúng ta chỉ có thể nói về xác suất tồn tại của chúng ở đâu đó vào thời điểm nào đó mà thôi; và vì vậy, chúng không có chỉ một lịch sử mà có bất kỳ lịch sử khả dĩ nào, mỗi lịch sử ứng với một cường độ hay biên độ xác suất riêng; ở đây cũng không thể có khái niệm tất định. Đấy chính là cốt lõi của lý thuyết lượng tử. Lý thuyết lượng tử không loại trừ mà bao trùm lên các lý thuyết cổ điển: ở thang bậc vĩ mô, cổ điển là trường hợp riêng của lượng tử.
Khoa học lượng tử hiện đại nói với chúng ta rằng: Toàn bộ vũ trụ và vật chất cấu tạo nên nó chung quy chỉ bao gồm tất cả 18 hạt cơ bản (như electron – hạt điện âm, photon – hạt ánh sáng, các loại hạt quark cấu tạo nên hạt nhân nguyên tử...); Và 4 loại lực tương tác giữa chúng: lực hấp dẫn, lực điện từ, lực hạt nhân yếu và lực hạt nhân mạnh.
Sau gần một thế kỷ vật lộn, cuối cùng thì các nhà khoa học cũng đã tìm ra được một hướng đi khả dĩ dẫn tới một lý thuyết trường lượng tử thống nhất cho cả 4 loại lực tương tác kể trên, có khả năng giải thích tất cả các định luật biểu kiến của tự nhiên. Đó có thể là lý thuyết M (M-theory) được hy vọng là lý thuyết của mọi thứ (theory of everything), trong đó M dường như có ngụ ý là “mẹ” (mother), là “chủ” (master), là “kỳ diệu” (miracle) hay “bí ẩn” (mystery)...
Trong vật lý các hạt cơ bản, thành tựu quan trọng nhất mới đạt được gần đây đã tìm ra được hạt thứ 17 - hạt Higgs (mang tên nhà khoa học Anh Peter Higgs, Giải Nobel năm 2013), đã từng được gọi là “hạt của Chúa” (God particle) một cách tình cờ khi tổng biên tập một nhà xuất bản sách khoa học đề nghị tác giả cuốn sách viết về hạt này thay vì gọi nó là hạt goddamn (hạt “mắc dịch” - vì gần nửa thế kỷ sau khi được tiên đoán vẫn không được tìm ra), hãy gọi nó đơn giản là hạt God. Cuối cùng vẫn còn hạt cơ bản thứ 18 - hạt Graviton của trường hấp dẫn là chưa được tìm ra. Nó sẽ phải bị làm lộ mặt cùng với khi lý thuyết M được hoàn chỉnh hay muộn hơn bao lâu nữa thì ai mà biết được...
Khoa học hiện đại quả đã đi được một chặng đường dài, nhưng trước mắt, con đường trải ra còn xa ngái và gập ghềnh hơn. Những câu hỏi lớn vẫn còn đó: Có một vũ trụ mà ta đang ở trong hay còn nhiều vũ trụ khác? Ngoài trái đất, còn ở đâu có sự sống nữa không? Vật chất tối (chiếm khoảng 5/6 vật chất toàn vũ trụ) và năng lượng tối (chiếm khoảng 3/4 năng lượng toàn vũ) là những thứ chúng ta chưa nhìn thấy, có cấu trúc và vận động thế nào? Và chúng có liên quan gì đến thế giới tâm linh còn đang hết sức huyền bí đối với chúng ta không?
Ngày nay, chúng ta biết rằng mọi định luật và tính chất của tự nhiên phụ thuộc trước hết vào khoảng 15 hằng số vật lý; chẳng hạn, hằng số Plank, khối lượng các hạt cơ bản hay tốc độ ánh sáng. Và nếu chỉ cần một trong các hằng số này thay đổi đi một lượng rất nhỏ thì sẽ dẫn đến những tập hợp định lý tự nhiên khác hoàn toàn không thích hợp cho việc hình thành sự sống của con người có ý thức để có thể chiêm ngưỡng được vẻ đẹp kỳ diệu của vũ trụ và dần dà hiểu được cấu trúc tinh vi của vạn vật. Sự điều chỉnh chính xác đến tuyệt vời của các điều kiện ban đầu (như khối lượng của vật chất, năng lượng và tốc độ giãn nở ban đầu của vũ trụ...) và các hằng số vật lý để có được tập hợp các định luật mà ta được biết và đang sống là ngẫu nhiên hay tất yếu?
Dù là ngẫu nhiên hay tất yếu hình như cũng đều xuất phát từ một “Bản thiết kế vĩ đại” (Stephen Hawking, Bản thiết kế vĩ đại, NXB Trẻ, 2012 ) hay một “Nguyên lý sáng tạo” (Trịnh Xuân Thuận, Vũ trụ và Hoa sen, NXB Tri thức, 2013). Tác giả của những cái đó là ai? Đấy chính là đấng sáng tạo hay là “Chúa” của các nhà khoa học. Chỉ có điều vị “Chúa” này không có hình hài con người như các vị Chúa trời (liên quan đến số phận và hành động của con người) của các tôn giáo mà là một nguyên lý phiếm thần biểu hiện các định luật chính xác và hài hòa đến bất ngờ của tự nhiên. Cần phải nói thêm rằng, tuy trong cuốn sách của mình, Hawking khẳng định là khoa học sẽ đạt được “điểm son” khi giải mã được toàn bộ bản thiết kế vĩ đại mà không phải nhờ đến Chúa; nhưng ai là tác giả bản thiết kế vĩ đại ấy thì ông lại lờ đi. Trái lại, Trịnh Xuân Thuận đã không ngần ngại đặt cược vào một vị Chúa phiếm thần.
Tự nhiên quả là kỳ bí! Cứ mỗi lần khoa học vén được bức màn bí mật này thì lại phát hiện ra một màn bí mật khác sừng sững trước mặt. Đúng như Heisenberg đã có lần nói, đại ý: Khoa học như bình rượu ngọt, mới uống ngụm đầu đã thấy mê say, nhưng uống đến cuối bình thì lại thấy “Chúa” ngồi dưới đáy mỉm cười.
GS. Chu Hảo
