Vật chất và ý thức: Từ những nghịch lý trong Cơ học Lượng tử đến Thuyết Vạn vật của Einstein

Bài viết của Kha Bình

[MINH HUỆ 06-02-2023] Khoa học thực chứng là dựa trên chủ nghĩa duy vật, cho rằng vật chất là nền tảng, và ý thức không thể tồn tại nếu không có sự tương tác vật chất. Tuy nhiên, rất nhiều phát hiện khoa học, đặc biệt trong lĩnh vực cơ học lượng tử, đã chỉ ra ý thức có thể là một trong những thông số ban đầu quyết định vật chất.

Hiệu ứng người quan sát: Thế giới bất định

Hiệu ứng người quan sát trong cơ học lượng tử – nghĩa là, quan sát một hiện tượng lượng tử có thể làm thay đổi kết quả đo được – từ lâu đã thách thức chủ nghĩa duy vật. Một ví dụ là thí nghiệm hai khe hẹp đã làm các nhà khoa học vĩ đại, trong đó có Albert Einstein, phải bối rối, và cho đến nay vẫn chưa giải thích được “hiệu ứng người quan sát” này.

Thí nghiệm hai khe hẹp

Nhà khoa học người Anh Thomas Young đã thực hiện thí nghiệm về hai khe hẹp đầu tiên vào năm 1801. Ông cho một chùm sáng đi qua hai khe song song trên một tấm bản, phía sau là một màn chắn. Sóng ánh sáng đi qua hai khe này thì tách thành hai sóng mới rồi lại giao thoa với nhau. Khi đỉnh của sóng ánh sáng này gặp đỉnh của sóng ánh sáng kia, chúng cộng hưởng với nhau, tạo ra dải ánh sáng sáng hơn. Khi đỉnh của sóng này trùng với bụng của sóng kia thì chúng triệt tiêu lẫn nhau. Như vậy, ông Young quan sát được một kiểu giao thoa thú vị – đó là các dải sáng và tối đan xen nhau trên màn chắn. Ông Isaac Newton cho rằng ánh sáng chỉ là các hạt, còn thí nghiệm của ông Young đã chứng minh ánh sáng hoạt động như sóng.

Các thí nghiệm hai khe hẹp sau đó bắn các hạt lượng tử (electron, proton, nguyên tử, photon, v.v…) – thay vì ánh sáng – qua khe đôi thì vẫn quan sát thấy các dải sáng và tối đan xen. Kết quả này khiến các nhà khoa học bối rối vì các đối tượng này là dạng hạt và lẽ ra không thể tạo ra các dải sáng tối đan xen như sóng ánh sáng.

Một số nhà khoa học cho rằng các hạt lượng tử như electron cũng có đặc tính của sóng, nên chúng giao thoa với nhau (giống như sóng ánh sáng) trong các thí nghiệm. Năm 1905, Einstein xuất bản một số bài báo nói về hiệu ứng này. Bài báo đã mang lại cho ông giải thưởng Nobel và đặt nền móng cho nguyên lý lưỡng tính sóng-hạt trong cơ học lượng tử, nghĩa là, cái mà chúng ta gọi là “hạt” có cả đặc tính của cả hạt lẫn sóng.

Đặc tính lưỡng tính này đã được chứng minh trong các thí nghiệm sau đó. Cụ thể, nếu bắn lần lượt từng hạt electron (hoặc photon) qua các khe (để chúng không có cơ hội giao thoa với nhau), thì chúng có đáp lên màn chắn như các hạt bình thường hay tạo ra các dải đan xen không? Nhiều thí nghiệm cho ra kết quả thứ hai, nghĩa là ngay cả một electron đơn lẻ cũng tạo ra sự nhiễu sóng để hình thành các dải sáng tối đan xen. Nhưng điều này thật khó hiểu: làm sao một electron đơn lẻ biết hướng đi và cuối cùng tạo ra các dải sáng tối xen kẽ. Không chỉ vậy, một electron dường như còn đồng thời chui qua cả hai khe hẹp, rồi hợp nhất ở phía bên kia để chứng minh nguyên lý lưỡng tính sóng-hạt.

Còn có các thí nghiệm khác nữa. Một máy dò kim loại được đặt cạnh các khe, và hình ảnh trên màn chắn trở thành hình ảnh của hai dải (thay vì các dải sáng tối xen kẽ). Hình ảnh giao thoa biến mất, như thể các hạt biết chúng đang bị theo dõi và không muốn bị bắt gặp khi đi qua các khe dưới dạng sóng. Đây được gọi là “hiệu ứng người quan sát”, nghĩa là việc quan sát một hạt có thể đột ngột làm thay đổi hành vi của nó.

Vật lý lượng tử (nghiên cứu hoạt động của vật chất và ánh sáng dưới dạng nguyên tử thông qua kính hiển vi) đã được phát triển phần nào để hiểu được hiệu ứng người quan sát. Các nhà khoa học như Niels Bohr của Viện Copenhagen cho rằng cơ học lượng tử, về bản chất, là bất định, quan điểm này được gọi là Luận giải Copenhaghen.

Nhà vật lý Brian Greene viết trong cuốn sách ‘Hiện thực Ẩn giấu’ (The Hidden Reality): “Phương pháp căn bản của cơ học lượng tử, do Bohr và nhóm của ông đưa ra, và được gọi là Luận giải Copenhaghen để vinh danh họ, trong đó hình dung rằng hễ bạn cố gắng quan sát sóng xác suất, thì chính việc này lại cản trở nỗ lực của bạn.”

Ông Erwin Schrödinge đã lập ra hàm sóng lượng tử để xác định chuyển động của mọi vật chất dưới dạng chuỗi xác suất. Nói cách khác, mọi đại lượng vật lý được coi là nằm trong chuỗi trạng thái lượng tử với xác suất nào đó. Tuy nhiên, chừng nào chưa tiến hành quan sát được, chúng ta vẫn không biết các đại lượng vật lý thuộc trạng thái nào, mà hiện thực vật lý có thể xảy ra mọi khả năng.

Ông Schrödinger đã chứng minh điều này bằng thí nghiệm tưởng tượng về con mèo của Schrödinger. Một con mèo giả định được đặt trong một cái hộp giả định, và số phận của nó được quyết định bởi một bình nhỏ chứa axit xainhyddric gây chết người được kiểm soát bởi trạng thái lượng tử của một hạt hạ nguyên tử. Nếu hạt này bị phân hủy thì axit sẽ giết chết con mèo. Nếu hạt này không bị phân hủy thì axit sẽ không bị phóng thích ra và con mèo sẽ sống. Theo cơ học lượng tử, trạng thái của con mèo luôn là nửa sống nửa chết, bởi vì hạt này luôn ở trong trạng thái phân hủy và không phân hủy. (Chú thích: điều này khác với việc không biết trạng thái của con mèo thế nào vì thiếu thông tin) Trên thực tế, khi chúng ta mở hộp ra để quan sát, thì số phận của con mèo đã được xác định, là sống hoặc chết, .

Thí nghiệm tưởng tượng chỉ ra rằng các vật thể trong thế giới lượng tử dường như ở trạng thái bất định cho đến khi có sự can thiệp của người quan sát.

Rối lượng tử

Vì nghịch lý trong thí nghiệm tưởng tượng về con mèo của Schrödinger (theo vật lý lượng tử, số phận của con mèo chưa được xác định cho đến khi có người quan sát mở chiếc hộp ra), Bohr và Einstein đã có nhiều cuộc tranh luận về chủ đề này, thu hút sự quan tâm rộng rãi vì nó liên quan đến nhận thức căn bản về thế giới vật chất.

Sau khi Max Planck khám phá ra lượng tử, Einstein vào năm 1905 đã đưa ra định đề ánh sáng cấu thành từ các photon. Mặc dù Bohr phản đối thuyết này, nhưng nó đã được chứng minh vào năm 1922 và hiện đã được chấp nhận rộng rãi trong cộng đồng khoa học. Khi nguyên lý bất định được đưa vào cơ học lượng tử và dần trở nên phổ biến, Einstein đã lo ngại vì tính ngẫu nhiên này vi phạm quan hệ nhân quả – mối quan hệ nguyên nhân – kết quả cơ bản. Chúng ta có thể không biết được hết thông tin về cách thức hoạt động của sự vật, nhưng mọi sự đều có nguyên nhân đằng sau. Năm 1926, Einstein viết: “Cơ học lượng tử đương nhiên có tầm ảnh hưởng lớn. Nhưng một giọng nói bên trong mách bảo tôi rằng đó vẫn chưa phải là chân lý. Dù sao đi nữa, tôi vẫn tin rằng Ngài (Chúa) không chơi trò chơi xúc xắc”.

Tuy nhiên, hầu hết các nhà khoa học đã chấp nhận Luận giải Copenhaghen của Bohr, và cuộc tranh luận vẫn tiếp tục. Vào năm 1935, Boris Podolsky và Nathan Rosen công bố bài báo: “Liệu mô tả cơ học lượng tử về hiện thực vật lý có thể được coi là hoàn chỉnh không?” (Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality be Considered Complete?). Họ kết luận rằng cơ học lượng tử mô tả hiện thực vật lý bằng xác suất là không đầy đủ. Họ khẳng định khái niệm về vị trí là đúng, nghĩa là các quá trình (hoặc sự kiện) vật lý xuất hiện ở một địa điểm sẽ không lập tức ảnh hưởng tới một sự kiện khác ở khoảng cách xa. Khái niệm về vị trí có vẻ đúng về mặt trực giác, nhưng vật lý lượng tử lại dự đoán hai hạt hạ nguyên tử có thể tác động đến nhau ngay lập tức ngay cả khi chúng cách nhau nhiều năm ánh sáng. Einstein coi sự tương tác này là không tưởng và gọi nó là “hành động quái dị từ xa”.

Tuy nhiên, năm 1949, các nhà nghiên cứu tại Đại học Colombia đã cho thấy một cặp hạt có thể tương tác với nhau từ một khoảng cách xa. Năm 1998, nhà vật lý học Nicolas Gisin và các đồng nghiệp tại trường Đại học Geneva ở Thụy Sỹ đã tiến hành một thí nghiệm và chỉ ra rằng hai photon, cách nhau 18 km, có thể chia sẻ thông tin với nhau với tốc độ nhanh hơn tốc độ ánh sáng ít nhất 10.000 lần. Khi một photon thay đổi thuộc tính, photon kia cũng xảy ra thay đổi tương tự gần như ngay lập tức, như thể có một thực thể tưởng tượng bảo cả hai cùng thực hiện thay đổi. Tương tác này diễn ra như thế nào vẫn còn là một bí ẩn.

Đi tìm chân lý

Einstein không từ bỏ việc tìm kiếm chân lý mặc cho các phát hiện thiên về phía rối lượng tử. Từ hiệu ứng quang điện đến thuyết tương đối hẹp, rồi thuyết tương đối rộng, ông muốn giúp nhân loại hiểu được thế giới này. Ông chỉ ra thời gian là tương đối, và lực hấp dẫn được tạo ra do sự bẻ cong thời gian và không gian. Vì không hài lòng với vấn đề cốt lõi của cơ học lượng tử là tính bất định, ông đã thực hiện một dự án mà sau này được gọi là thuyết vạn vật, nhằm mở rộng thuyết tương đối rộng và hợp nhất các lực đã biết trong vụ trũ, theo một bài báo của BBC có tiêu đề “Bản giao hưởng chưa hoàn thành của Einstein” (Einstein’s Unfinished Symphony).

Bài báo này chỉ ra rằng: “Công trình của Einstein được thực hiện dựa trên quan điểm rằng các định luật vật lý là biểu hiện của Thần.”

Bài báo cho hay, “Với việc hoàn thiện thuyết vạn vật này, Einstein hy vọng ông sẽ giải thoát cho vật lý học khỏi vấn đề cốt lõi của cơ học lượng tử là không có khả năng dự đoán [hay tính bất định], và cho thấy thế giới là có thể dự đoán được – được mô tả bằng những công thức toán học đẹp đẽ và tao nhã. Cũng giống như niềm tin của ông rằng Chúa đã tạo ra vũ trụ, ông muốn chỉ ra cách lý giải thế giới của cộng đồng cơ học lượng tử là hoàn toàn sai lầm. Đó là một dự án mà ông thực hiện trong 30 năm sau đó, cho đến ngày cuối đời.”

Nhưng dự án đó không được hoàn thành. Khi còn trẻ, Einstein từng nói: “Tôi không quan tâm đến hiện tượng này hay hiện tượng kia. Tôi muốn biết suy nghĩ của Chúa – còn lại chỉ là tiểu tiết”. Nhưng đó chỉ còn là điều ước. “Nhưng trong lúc hấp hối trong bệnh viện Princeton, hẳn ông đã hiểu rằng đây là những bí mật mà Chúa cố nhiên muốn nắm giữ”, theo bài báo của BBC.

Vào tháng 5 năm 1955, một tháng sau khi ông qua đời, tạp chí Life đã đăng một cuộc phỏng vấn với Einstein từ mấy tháng trước đó. Ông nói: “Bạn biết điều đó là đúng, nhưng có thể bạn phải mất cả đời mà vẫn không sao chứng minh được điều đó. Trí óc chỉ có thể xử lý được những gì nó biết và chứng minh được… Sẽ đến lúc trí óc có bước nhảy vọt – hãy gọi nó là trực giác hay điều bạn nhất định sẽ làm – và đạt đến một tầm hiểu biết cao hơn, nhưng không bao giờ có thể chứng minh làm thế nào đạt được điều đó. Mọi khám phá vĩ đại đều có bước nhảy vọt như vậy.“

Vật chất và ý thức

Các nhà khoa học tiếp tục có những nỗ lực khác để hiểu về nhân loại và thế giới ở các lĩnh vực khác liên quan đến khoa học lượng tử. “Bằng chứng gần đây về mối liên kết giữa các lượng tử trong các hệ sinh thái ấm, động lực học không có vỏ cứng (scale-free dynamics) và hoạt động của não ở giai đoạn cuối đời lại củng cố cho khái niệm về cơ sở lượng tử cho ý thức (quantum basis for consciousness), vốn được coi là tồn tại độc lập với sinh vật học trong các mặt phẳng vô hướng của hình học không gian”, Stuart Hameroff từ Đại học Arizona viết trong cuốn sách “Khám phá giới hạn của mối quan hệ giữa tâm trí và bộ não” (Exploring Frontiers of the Mind-Brain Relationship) năm 2012.

Ngoài Luận giải Copenhaghen, thí nghiệm hai khe hẹp cũng có thể được giải thích bằng cách diễn giải đa vũ trụ. Robert Lanza từ Trường Y, Đại học Wake Forest ở Bắc Carolina, cho biết các hạt lượng tử có trạng thái bất định vì chúng đồng thời tồn tại trong các vũ trụ khác nhau. Khi chúng ta chết, sinh mệnh chúng ta lại trở thành một “bông hoa bất diệt quay lại nở rộ trong các vũ trụ khác.”

“Thế giới này dường như được thiết kế cho sự sống, không chỉ ở cấp độ vi mô của nguyên tử, mà còn ở cấp độ vũ trụ. Các nhà khoa học đã phát hiện rằng vũ trụ có một danh sách dài những đặc điểm khiến mọi thứ bên trong nó – từ nguyên tử đến các vì sao – dường như đều được thiết kế dành riêng cho chúng ta. Thực tế rằng vũ trụ dường như có sự cân bằng và được thiết kế hoàn hảo cho sự sống chỉ là một quan sát khoa học đương nhiên – chứ không phải là lời giải thích”, ông viết trong cuốn “Thuyết lấy sự sống làm trung tâm: Cuộc sống và ý thức là chìa khóa để hiểu bản chất của vũ trụ” (Biocentrism: How Life and Consciousness are the Keys to Understanding the True Nature of the Universe).

Các tầng cao hơn

Theo Kinh Thánh, Chúa tạo ra thế giới. Trong văn hóa Trung Hoa, Bàn Cổ là vị Thần khai thiên tịch địa, còn Nữ Oa tạo ra con người. Những tín ngưỡng này đều nhắc nhở con người về mối liên hệ của chúng ta với Thần, và khuyên răn con người hoàn thiện bản thân và quay trở về thiên thượng.

Ngay cả trong thời hiện đại, vẫn có rất nhiều trường phái khí công, các hiện tượng siêu nhiên, và trải nghiệm cận tử bắc cầu cho mọi người trở lại với truyền thống này. Những nghiên cứu về vấn đề tinh thần như đã trình bày bên trên, cũng như các nghiên cứu về tâm lý học và xã hội học cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của hành vi tích cực, gồm cả long tốt. Ví dụ, tỷ lệ sống sót ở những đối tượng tham gia nghiên cứu có mối quan hệ xã hội tốt tăng 50%, theo một bài báo của tạp chí PloS Med vào năm 2010 có tiêu đề “Mối quan hệ xã hội và nguy cơ tử vong: đánh giá phân tích tổng hợp”. Tương tự, những người vừa giúp đỡ, vừa nhận giúp đỡ từ người khác có nguy cơ tử vong do mọi nguyên nhân thấp hơn so với những người chỉ nhận giúp đỡ”, theo một bài báo năm 2021 của Khoa học Tâm lý và Nhận thức với tiêu đề: “Sự cân bằng giữa cho và nhận hỗ trợ xã hội và cái chết do các loại nguyên nhân của một nhóm đối tượng nghiên cứu của Hoa Kỳ” (The balance of giving versus receiving social support and all-cause mortality in a US national sample).

Tất cả những điều này phù hợp với tín ngưỡng Trung Hoa cổ đại về Thiên thời – Địa lợi – Nhân hòa. Như sách Hoàng đế Nội kinh, một cuốn sách y học cổ điển của Trung Quốc, viết: “Chính khí nội tồn, tà bất khả kiền” (Bên trong có chính khí thì tà khí không cách nào xâm nhập được). Điều này phù hợp nguyên lý “Thiện hữu thiện báo, ác hữu ác báo” trong văn hóa Trung Hoa cổ đại.

Tiếng gọi thức tỉnh

Mặc dù Đảng Cộng sản Trung Quốc, từ khi nó lên nắm quyền vào năm 1949, đã gần như phá hủy văn hóa Trung Hoa truyền thống, nhưng nền văn hóa hàng nghìn năm này đã được hồi sinh và trân quý bởi các học viên Pháp Luân Đại Pháp, một môn tu luyện dựa trên nguyên lý Chân-Thiện-Nhẫn.

Đại sư Lý Hồng Chí, Nhà sáng lập Pháp Luân Đại Pháp, viết trong kinh văn mới đây:

“Người ta chết [thì] chỉ là thân thể bề mặt hư hoại lão hóa, chứ nguyên thần của người ta (‘cái tôi’ thật sự ấy không chết) sẽ chuyển sinh vào đời sau.” (Vì sao có nhân loại)

“Trong hoàn cảnh gian khổ người có thể bảo trì thiện niệm; đối mặt với xung kích của quan niệm hiện đại, người có thể kiên trì quan niệm truyền thống; trong xung kích của vô thần luận, tiến hóa luận, vẫn còn có thể tín Thần; người như thế chính là đạt được mục đích được cứu trở về thiên quốc”.

Từ cơ học lượng tử đến tâm lý học, từ thời cổ đại đến xã hội hiện đại, con người vẫn luôn tìm kiếm câu trả lời cho câu hỏi “Chúng ta là ai?” và “Chúng ta sẽ đi về đâu?”. Hy vọng bài viết này sẽ mang đến cho bạn cái nhìn sâu sắc về vấn đề này.

Bài viết chỉ thể hiện quan điểm hoặc nhận thức của tác giả. Mọi nội dung đăng trên trang web này thuộc bản quyền của Minghui.org. Minh Huệ sẽ biên soạn các nội dung trên trang web và xuất bản theo định kỳ hoặc vào những dịp đặc biệt.

Bản tiếng Hán: https://www.minghui.org/mh/articles/2023/2/6/456449.html

Bản tiếng Anh: https://en.minghui.org/html/articles/2023/2/20/207397.html

Đăng ngày 06-03-2023; Bản dịch có thể được hiệu chỉnh trong tương lai để sát hơn với nguyên bản.