VÌ SAO CHÚNG TA CẦN ĐẶT RA NHỮNG CÂU HỎI LỚN?

STEPHEN HAWKING

Trích: Trả Lời Ngắn Gọn Những Câu Hỏi Lớn; Nguyên tác: Brief Answer to the Big Questions; Việt dịch: Nguyễn Văn Liễn; NXB. Trẻ, 2020

Vào những năm đầu thập niên 1960, câu hỏi lớn trong vũ trụ học là vũ trụ có điểm khởi đầu hay không? Nhiều nhà khoa học theo bản năng đã chống lại ý tưởng này, bởi vì họ cảm thấy rằng cái điểm sáng thế ấy sẽ là nơi khoa học sụp đổ. Người ta có lẽ phải viện cầu đến tôn giáo và bàn tay của Thượng đế để xác định xem vũ trụ khởi đầu như thế nào. Đây rõ ràng là một câu hỏi nền tảng, và nó chính là điều mà tôi cần để hoàn tất luận án Tiến sĩ của mình.

Roger Penrose đã chỉ ra rằng khi một ngôi sao hấp hối co về một bán kính nào đó, thì không tránh khỏi sẽ có một kỳ dị, là điểm mà tại đó không gian và thời gian đã đi đến tận cùng. Thật vậy, tôi nghĩ, chúng ta biết rằng không gì có thể ngăn cản một ngôi sao nặng lạnh giá khỏi sự suy sập dưới tác dụng hấp dẫn của chính bản thân nó cho đến khi trở thành một kỳ dị với mật độ vô hạn. Tôi nhận ra rằng các luận cứ tương tự có thể áp dụng cho sự giãn nở của vũ trụ. Trong trường hợp này, tôi có thể chứng minh rằng có các kỳ dị ở đó không gian và thời gian có khởi đầu.

Thời điểm “eureka” đã đến vào năm 1970, vài ngày sau hôm con gái Lucy của tôi chào đời. Khi chuẩn bị đi ngủ vào một buổi tối, mà bệnh tật của tôi làm cho việc này diễn ra chầm chậm, tôi nhận ra là mình có thể áp dụng lý thuyết cấu trúc nhân quả mà tôi đã phát triển cho các định lý kỳ dị vào các lỗ đen. Nếu thuyết tương đối tổng quát đúng và mật độ năng lượng là dương, thì diện tích bề mặt của chân trời sự kiện – ranh giới của lỗ đen – sẽ có tính chất là nó luôn tăng khi có vật chất bổ sung hay bức xạ rơi vào lỗ đen. Hơn nữa, nếu hai lỗ đen va vào nhau và nhập thành một lỗ đen duy nhất, thì diện tích chân trời sự kiện quanh lỗ đen tổng thể sẽ lớn hơn tổng các diện tích chân trời sự kiện bao quanh hai lỗ đen riêng biệt ban đầu.

Đây là một kỷ nguyên vàng, trong đó chúng tôi đã giải quyết được phần lớn các vấn đề chính về lý thuyết lỗ đen thậm chí trước khi có bất kỳ bằng chứng quan sát nào về các đối tượng này. Trong thực tế, chúng tôi đã thành công với lý thuyết tương đối tổng quát cổ điển đến mức tôi hơi bị rỗi rãi vào năm 1973, sau khi cùng George Ellis công bố cuốn sách Cấu trúc phạm vi rộng của Không-Thời gian (The Large Scale Structure of Space-Time). Công trình của tôi cùng Penrose đã chỉ ra rằng thuyết tương đối tổng quát bị vô hiệu hóa ở các kỳ dị, thành thử bước tiếp theo hiển nhiên là kết hợp thuyết tương đối tổng quát – lý thuyết của các đối tượng rất lớn – với lý thuyết lượng tử – lý thuyết của các đối tượng rất nhỏ. Đặc biệt, tôi tự hỏi, có tồn tại các nguyên tử mà trong đó hạt nhân là một lỗ đen nguyên thủy tí hon, được hình thành trong vũ trụ sơ khai hay không? Các nghiên cứu của tôi đã chỉ ra mối quan hệ sâu sắc mà trước đó không ngờ đến giữa hấp dẫn và nhiệt động học, khoa học về nhiệt, và giải quyết một nghịch lý đã được bàn cãi suốt ba mươi năm gần như không tiến triển: làm thế nào mà bức xạ còn lại từ một lỗ đen đang teo đi lại có thể mang theo tất cả thông tin về thứ tạo ra lỗ đen đó? Tôi đã phát hiện ra rằng thông tin không mất đi, nhưng nó không được thu lại theo một cách hữu ích – giống như đốt một cuốn bách khoa thư mà giữ lại khói và tro.

Để làm sáng tỏ điều này, tôi nghiên cứu cách thức các hạt hay trường lượng tử tán xạ lên một lỗ đen. Tôi dự đoán là một phần của sóng tới sẽ bị hấp thụ, và phần còn lại bị tán xạ. Nhưng, quá đỗi ngạc nhiên, tôi thấy dường như có cả phát xạ từ chính lỗ đen nữa. Thoạt đầu, tôi nghĩ đây hẳn là sai sót trong tính toán của mình. Nhưng điều làm tôi tin vào tính đúng đắn của kết quả này là sự phát xạ đó chính xác là cái cần có để đồng nhất diện tích chân trời sự kiện với entropy của một lỗ đen. Entropy này, số đo mức độ thiếu trật tự của hệ, được viết gọn trong một công thức đơn giản,

công thức này biểu diễn entropy qua diện tích chân trời A, và ba hằng số cơ bản của tự nhiên, tốc độ ánh sáng c, hằng số hấp dẫn Newton G, và hằng số Planck ñ. Ngày nay, hiện tượng phát ra bức xạ nhiệt từ lỗ đen được gọi là bức xạ Hawking và tôi tự hào là đã khám phá nó.

Năm 1974, tôi được bầu chọn là thành viên của Hội Hoàng gia. Mọi người trong khoa của tôi rất ngạc nhiên với tin này bởi vì tôi còn trẻ và lúc ấy chỉ là một trợ lý nghiên cứu bậc thấp. Nhưng trong ba năm tôi đã được thăng lên giáo sư. Công trình của tôi về lỗ đen đã thắp lên hy vọng là chúng ta có thể khám phá một lý thuyết cho mọi thứ, và việc tìm kiếm một lời giải đã thúc đẩy tôi tiến bước.

Cũng vào năm đó, bạn tôi, Kip Thorne, đã mời tôi cùng gia đình trẻ của mình và một số người khác đang nghiên cứu về tương đối tổng quát tới Viện Công nghệ California (Caltech).

Từ bốn năm trước, tôi đã dùng một xe lăn điểu khiển bằng tay cũng như một ô tô điện ba bánh màu xanh, nó chạy với tốc độ đi xe đạp chậm và đôi khi tôi còn chở cả hành khách một cách bất hợp pháp. Khi đến California, chúng tôi sống trong một ngôi nhà kiểu thời thuộc địa của Caltech cạnh khuôn viên Viện, và ở đó lần đầu tiên tôi được thoải mái sử dụng xe lăn điện trong toàn thời gian. Nó mang lại cho tôi độ độc lập đáng kể, nhất là khi các tòa nhà cũng như vỉa hè ở Mỹ thuận tiện cho người tàn tật lên xuống hơn nhiều so với ở Anh.

Khi từ Caltech quay về nhà vào năm 1975, lúc đầu tôi cảm thấy hơi chán nản. Mọi thứ ở Anh dường như đều hẹp hòi và hạn chế so với thái độ tự tin có-thể-làm-được ở Mỹ. Khi ấy, phong cảnh thật tiêu điều, cây cối chết khô vì một loại bệnh nấm gây hại cây du, và đất nước thì bị đình công bãi thị vây bủa. Tuy nhiên, tâm trạng của tôi đã được cải thiện khi nhìn thấy thành quả nghiên cứu của mình và khi, vào năm 1979, tôi được bầu chọn vào chức vị Giáo sư Toán học Lucas, vị trí đã từng thuộc về Sir Isaac Newton và Paul Dirac.

Trong thập niên 1970, tôi chủ yếu nghiên cứu về lỗ đen, nhưng sự quan tâm của tôi tới vũ trụ học lại trỗi dậy do những ý kiến cho rằng vũ trụ sơ khai đã từng trải qua thời kỳ giãn nở lạm phát rất nhanh, khi ấy kích thước của nó đã bùng phát tăng lên với tốc độ liên tục, giống như cái cách mà giá cả đã tăng từ sau cuộc bỏ phiếu Brexit. Tôi cũng đã dành thời gian làm việc cùng Jim Hartle, xây dựng một lý thuyết về sự ra đời của vũ trụ mà chúng tôi gọi là “không biên” (no boundary).

Vào khoảng đầu thập niên 1980, sức khỏe của tôi liên tục kém đi, và tôi phải chịu đựng những cơn nghẹt thở kéo dài vì thanh quản quá yếu đã để thức ăn lọt vào phổi khi ăn. Năm 1985, tôi bị viêm phổi trên đường đến CERN, Trung tâm Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu, ở Thụy Sĩ. Đó là một thời điểm thay-đổi-cuộc-đời.

Tôi đã được chuyển ngay tới bệnh viện bang Lucerne và đưa vào máy thở. Các bác sĩ đề nghị với Jane rằng bệnh tình đã nặng đến mức không thể làm được gì hơn nữa và họ sẽ ngắt máy thở để tôi ra đi. Nhưng Jane đã từ chối và đưa tôi quay lại bệnh viện Addenbrooke ở Cambridge bằng máy bay cứu thương.

Như bạn có thể mường tượng, đó là thời gian cực kỳ khó khăn, thật may mắn là các bác sĩ ở Addenbrooke đã hết sức cố gắng mang tôi trở lại trạng thái sức khỏe như trước khi lên đường thăm Thụy Sĩ. Tuy nhiên, vì thanh quản của tôi vẫn để cho thức ăn và nước miếng rơi vào phổi, nên họ đã phải tiến hành phẫu thuật mở khí quản. Như đa phần các bạn đều biết, mở khí quản sẽ làm mất khả năng nói. Giọng nói của bạn rất quan trọng. Nếu tiếng nói bị líu nhíu, như giọng của tôi, người ta có thể nghĩ bạn hơi kém thông minh và cư xử với bạn theo hướng đó. Trước khi phẫu thuật mở khí quản, giọng nói của tôi đã không rõ ràng lắm đến nỗi chỉ những ai thật gần gũi tôi mới có thể hiểu được. Các con của tôi nằm trong số không nhiều người có thể hiểu tôi nói gì. Sau phẫu thuật mở khí quản một thời gian, cách duy nhất tôi có thể trao đổi với người khác là đánh vần các từ, từng chữ cái một, bằng cách nhướng lông mày khi ai đó chỉ đúng chữ cái trên tấm bìa đánh vần.

Thật may mắn, một chuyên gia máy tính ở California tên là Walt Woltosz đã nghe biết về khó khăn của tôi và đã gửi cho tôi một chương trình máy tính do anh ấy viết có tên là Equalizer. Chương trình này cho phép tôi từ một dãy các danh mục trên màn hình máy tính ở xe lăn của mình chọn ra các từ bằng cách ấn một nút ở tay tôi. Từ ngày ấy, trải qua năm tháng, hệ thống đã được cải tiến. Ngày nay tôi dùng một chương trình có tên là Acat do Intel phát triển. Tôi điều khiển chương trình này bằng một cảm biến nhỏ ở kính mắt thông qua cử động của má. Nó có một điện thoại di động cho phép tôi kết nối internet. Tôi có thể nói chắc rằng mình là người được kết nối nhất trên thế giới. Tuy nhiên, tôi vẫn giữ bộ tổng hợp giọng nói ban đầu mà tôi đã có, phần vì không tìm được lối nói với cách diễn đạt tốt hơn, phần vì giờ thì tôi gắn với giọng nói này rồi, cho dù đó là giọng Mỹ.

Lần đầu tiên tôi có ý định viết một cuốn sách phổ cập về vũ trụ là vào năm 1982, cùng khoảng thời gian với công trình “không biên” của mình. Tôi nghĩ là mình có thể kiếm ít nhiều để trợ giúp chi phí cho các con ở trường và đáp ứng giá cả leo thang của việc chăm sóc cho bản thân, tuy nhiên lý do chính là tôi muốn giải thích cảm nhận của mình về mức độ hiểu biết của chúng ta về vũ trụ: chúng ta còn cách bao xa để tới gần cái đích tìm ra một lý thuyết hoàn thiện mô tả vũ trụ và mọi thứ trong đó. Điều quan trọng không chỉ là đặt câu hỏi và tìm đáp án, là một nhà khoa học, tôi thấy có nghĩa vụ phải trao đổi với thế giới về những gì chúng tôi đang nghiên cứu.

Vừa hay, Lược sử thời gian đã được xuất bản vào ngày Cá tháng Tư năm 1988. Thực ra, tên ban đầu của cuốn sách là Từ Big Bang tới các Lỗ đen: Lịch sử ngắn gọn của thời gian. Phần đầu tên sách đã được rút ngắn lại, thay bằng “Lược sử” và phần còn lại là thời gian.

Tôi chưa bao giờ kỳ vọng rằng Lược sử thời gian lại thành công rực rỡ như hiện thấy. Hẳn là, câu chuyện cuốn hút sự quan tâm của mọi người về việc làm thế nào mà tôi đã thành công trong việc trở thành nhà vật lý lý thuyết và tác giả của sách bán chạy nhất bất chấp bệnh tật đã trợ giúp việc này. Không phải ai cũng có thể đọc hết cuốn sách hoặc hiểu hết những gì đã đọc, dù sao ít ra họ đã trăn trở với một trong các câu hỏi lớn về sự tồn tại của chúng ta và đã có được ý niệm rằng chúng ta đang sống trong một vũ trụ được điều khiển bởi các định luật duy lý, mà bằng khoa học chúng ta có thể phát hiện ra và thấu hiểu chúng. Với các đồng nghiệp, tôi chỉ là một nhà vật lý, nhưng với công chúng rộng hơn tôi đã trở thành nhà khoa học được biết đến nhiều nhất trên thế giới. Điều này phần vì các nhà khoa học, ngoại trừ Einstein, không phải là các ngôi sao nhạc rock nổi tiếng, và phần vì tôi phù hợp là hình mẫu của một thiên tài tàn tật. Tôi không thể cải trang mình bằng mớ tóc giả và cặp kính tối màu – chiếc xe lăn làm lộ ra chủ nhân của nó. Nổi tiếng và dễ nhận ra có cái được và cũng có cái mất, nhưng cái mất nặng ký hơn nhiều so với cái được. Dường như mọi người thực sự muốn nhìn thấy tôi. Thậm chí tôi đã từng có một lượng khán giả chưa bao giờ đông như thế, khi tôi khai mạc Thế vận hội Người khuyết tật ở London năm 2012.

Tôi đã có một cuộc sống khác thường trên hành tinh này, trong khi lại đồng thời du hành ngang qua vũ trụ bằng trí tưởng của mình và các định luật vật lý. Tôi đã đến những nơi xa nhất có thể đến được của thiên hà chúng ta, thám hiểm các lỗ đen và quay về nơi khởi đầu của thời gian. Trên Trái Đất, tôi đã trải nghiệm những thăng trầm, hỗn loạn và yên bình, thành đạt và khổ đau, Tôi đã từng giàu và nghèo, tôi đã từng lành lặn và tàn tật. Tôi đã từng được ngợi ca và phê phán, nhưng chưa bao giờ bị bỏ qua. Bằng công trình của mình, tôi đã rất vinh dự là người có thể đóng góp vào hiểu biết của chúng ta về vũ trụ. Tuy nhiên, đó sẽ là một vũ trụ thực sự trống rỗng nếu nó không dành cho những người mà tôi yêu mến, và họ yêu mến tôi. Không có họ, điều kỳ diệu của vũ trụ hẳn sẽ biến mất trong tôi.

Và sau hết mọi điều, riêng việc chúng ta, những con người – mà thật ra cũng chỉ là tập hợp các hạt cơ bản của tự nhiên – có thể tiến tới hiểu được các quy luật đang điểu khiển mình, và cả vũ trụ của mình, đã là một niềm vui lớn. Tôi muốn chia sẻ cảm xúc mạnh mẽ của tôi về những câu hỏi lớn cũng như nhiệt huyết của mình về công cuộc tìm kiếm này.

Tôi hy vọng, một ngày nào đó, chúng ta sẽ biết được đáp án cho tất cả những câu hỏi ấy. Tuy nhiên, có những thách thức khác, những câu hỏi lớn khác về hành tinh cần được trả lời, và để làm được những việc này sẽ cần một thế hệ mới, những người quan tâm, cam kết, và có hiểu biết khoa học. Chúng ta sẽ nuôi dưỡng cộng đồng dân cư ngày càng đông đúc hơn như thế nào? Cung cấp nước sạch, sản sinh năng lượng tái tạo, phòng chống và chữa trị bệnh tật và làm chậm lại biến đổi khí hậu toàn cầu?

Tôi hy vọng rằng khoa học và công nghệ sẽ cung cấp giải pháp cho các vấn đề này, tuy nhiên cần có những người có tri thức và hiểu biết để thực thi các giải pháp ấy. Chúng ta hãy đấu tranh để mỗi người, nữ cũng như nam, đều có cơ hội sống khỏe mạnh, những cuộc sống an toàn, nhiều cơ may và tình yêu thương. Chúng ta đều là những lữ khách thời gian, bước cùng nhau trên hành trình tiến về tương lai. Và, chúng ta hãy chung tay hành động để làm cho tương lai ấy đúng là nơi mà chúng ta muốn tới.

Hãy dũng cảm, hãy ham hiểu biết, hãy kiên tâm, vượt qua các trở ngại. Điều đó có thể trở thành hiện thực.

Bình luận


Bài viết liên quan

  1. KẾT NỐI VỚI VŨ TRỤ
  2. VŨ TRỤ SUY NGHĨ THÔNG QUA BẠN

Bài viết khác của tác giả

  1. VƯỢT QUA GIỚI HẠN BỆNH TẬT ĐỂ THỰC HIỆN ƯỚC MƠ
  2. TRÍ TUỆ NHÂN TẠO SẼ THÔNG MINH HƠN CHÚNG TA?
  3. LỜI BẠT

Bài viết mới

  1. SAO MAI ĐÃ MỌC
  2. ĐỪNG CHO NHỮNG GÌ BẠN MUỐN, HÃY TẶNG NHỮNG GÌ NGƯỜI KHÁC CẦN
  3. NUÔI DƯỠNG TRÍ TÒ MÒ