Vật lý, đặc biệt là vật lý cơ bản, từ lâu đã được xem như chìa khóa khai mở bức màn bí ẩn của vũ trụ. Niềm tin này khiến nhiều người kỳ vọng rằng chỉ cần có đủ thời gian, đủ công cụ và trí tuệ, cuối cùng chúng ta sẽ nắm bắt được một “thực tại tận cùng”. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, khi những phép đo đắt đỏ và những lý thuyết đầy tham vọng chưa thể mang lại đột phá quyết định, sự bất an và hoài nghi bắt đầu xuất hiện trong cộng đồng các nhà vật lý.
Bài viết sau không chỉ tóm lược một số thách thức nổi bật trong vật lý hiện đại – từ vật chất tối, năng lượng tối đến lý thuyết thống nhất – mà còn đặt ra câu hỏi liệu chúng ta có đang đòi hỏi quá nhiều ở vật lý. Phải chăng đã đến lúc ta cần một cách nhìn “đa nguyên” hơn về vũ trụ, chấp nhận cả những thực tại khác vượt ngoài ống kính vật lý?
Nỗi khát khao khám phá thực tại ẩn giấu
Trên giá sách phổ biến khoa học về vật lý, người đọc dễ bắt gặp những tựa đề như The Hidden Reality (2011), Something Deeply Hidden (2019) hay Our Mathematical Universe (2014). Tất cả đều gợi ý rằng có một thế giới bí mật đang chờ được giải mã – một thế giới sâu hơn những gì giác quan cho phép ta nhận thức.
Vật lý, qua lịch sử lâu đời, đã mang đến vô vàn mô tả tinh tế và chính xác về vũ trụ vật chất. Thế nhưng, chính kỳ vọng rằng vật lý sẽ cho chúng ta một “chân lý tối hậu” lại ngày càng trở nên xa vời. Hết lần này đến lần khác, những lý thuyết hứa hẹn thống nhất mọi lực, giải thích mọi hiện tượng, rốt cuộc đều gặp bế tắc hoặc vẫn mang tính suy đoán mà khó kiểm chứng.
Khi không có những manh mối rõ ràng để khẳng định hay bác bỏ, con đường duy nhất mà cộng đồng vật lý có thể làm là lặp lại cùng một hướng nghiên cứu, nhưng “to hơn” và “đắt tiền hơn”. Chúng ta có những dự án khổng lồ như máy gia tốc hạt LHC, và rồi nhiều người lại muốn xây thêm các máy lớn hơn (chẳng hạn FCC) với chi phí hàng chục tỷ đô la để tìm kiếm cái mới. Sự ám ảnh rằng có thể chẳng tìm thấy gì mới, hoặc tệ hơn, chỉ thêm khẳng định sự “không biết” của chúng ta đã tạo ra áp lực vô hình. Trong bối cảnh đó, vật lý cơ bản buộc phải tiếp tục những ý tưởng ngày càng “táo bạo”, “bất khả thi” hoặc thiếu nền tảng thực nghiệm vững chắc.
Áp lực vô hình lên đôi vai của các nhà vật lý
Trong quá trình phỏng vấn một giáo sư vật lý hạt – người tham gia dự án tìm kiếm vật chất tối – tác giả câu chuyện gốc nhận thấy một nỗi lo lắng dần xâm chiếm cộng đồng. Thực tế, những nhà nghiên cứu ấy đã dành hàng chục năm để cố gắng phát hiện vật chất tối, nhưng kết quả thu được vẫn là con số không. Một vị giáo sư buồn bã thổ lộ: “Chúng tôi cứ xây máy dò lớn hơn, nhạy hơn, nhưng có lẽ vấn đề không nằm ở kích cỡ.”
Điều khiến họ khắc khoải không chỉ là nguy cơ “tốn công vô ích”, mà còn là trách nhiệm với các nhà nghiên cứu trẻ tham gia dự án. Khi kết quả vẫn mịt mờ, tất cả đều không biết chính xác liệu mình có đang đi sai hướng ngay từ đầu hay không.
Bản thân tác giả, trước khi chuyển sang nghiên cứu xã hội học, cũng từng nuôi ước mơ chinh phục vật lý lý thuyết, nhất là vũ trụ học. Thế nhưng, chính việc phải lựa chọn đề tài quá “giả định” (những dự án không có cách nào kiểm chứng qua quan sát thực tế) đã khiến anh rời bỏ lĩnh vực này. Thay vào đó, anh chọn đi vào xã hội học – nơi nghiên cứu đời sống thường ngày, thứ “thực” hơn, “nằm trong tầm mắt” hơn.
Vật chất tối, năng lượng tối và “vũ trụ 85% bí ẩn”
Một trong những bí ẩn lớn nhất hiện nay là vật chất tối (dark matter). Người ta tính toán rằng hơn 85% khối lượng vật chất trong vũ trụ không phát sáng và tương tác rất yếu với vật chất thông thường. Ta chỉ suy ra sự tồn tại của nó nhờ những hiệu ứng hấp dẫn lên thiên hà, cụm thiên hà… “Chúng ta có thể vẽ bản đồ chi tiết vị trí của vật chất tối và thấy nó tác động như thế nào, nhưng lại không biết nó thực sự là gì.” Nhà vật lý thiên văn Priyamvada Natarajan từng so sánh: “Điều này giống như ta hiểu rõ sự hình thành và chuyển động của cồn cát, nhưng lại mù tịt về thành phần của từng hạt cát.”
Vì thế, trong bốn thập kỷ qua, các nhà vật lý hạt đã xây dựng nhiều máy dò công phu, từ dưới lòng đất, đáy biển đến không gian, với hy vọng “bắt gặp” hạt vật chất tối. Tuy nhiên, dù liên tục nâng cấp độ nhạy, tất cả vẫn chưa tìm thấy bằng chứng dứt khoát. Nhiều người bắt đầu nêu câu hỏi: “Có khi nào vật chất tối không tồn tại như cách ta vẫn hình dung?”
Mối băn khoăn tương tự cũng xuất hiện với khái niệm năng lượng tối (dark energy), thứ được cho là “thủ phạm” gây giãn nở tăng tốc của vũ trụ. Nó xuất hiện như một thuật ngữ bắt buộc để “cân bằng” phương trình vũ trụ học, nhưng cho đến nay, nó vẫn chỉ là con số bí ẩn, một khái niệm trừu tượng nhằm giải thích dữ liệu quan sát.
Trong khi đó, hiện tượng “lạm dụng” mô hình vũ trụ học chuẩn (Lambda-CDM) khiến nhiều người lầm tưởng rằng mọi thứ đã “gần xong”, chỉ còn tinh chỉnh một số chi tiết. Thực tế, với những “vật chất tối” và “năng lượng tối” chiếm tổng cộng 95% vũ trụ chưa được hiểu rõ, chúng ta hầu như đang đặt cược vào rất nhiều giả định.
Khi “mô hình chuẩn” bộc lộ giới hạn
Niềm vui lớn nhất của vật lý hạt những thập kỷ gần đây có lẽ là việc tìm ra boson Higgs năm 2012 – hạt khớp với dự đoán của Mô Hình Chuẩn. Song, đáng lẽ đó chỉ là bước đệm để tiến tới những lý thuyết cao hơn (chẳng hạn siêu đối xứng, lý thuyết dây…), nhưng cho đến nay, LHC vẫn chưa cho kết quả nào vượt ngoài Mô Hình Chuẩn.
Hệ quả là các giả thuyết nối dài như siêu đối xứng, vũ trụ nhiều chiều, lý thuyết dây… ngày càng thiếu bằng chứng thực nghiệm. Nhiều nhà vật lý tuyên bố cần xây dựng một máy gia tốc lớn hơn, đắt đỏ hơn (như Dự án Future Circular Collider – FCC với chi phí 17 tỷ USD ước tính), chỉ để tìm kiếm “một điều gì đó mới”.
Nếu sau tất cả, “vật lý mới” vẫn không xuất hiện, có lẽ chúng ta phải đối mặt với viễn cảnh “vật lý hậu thực nghiệm” (post-empirical physics) – nơi những lý thuyết được xem là “đủ tốt” chỉ vì chúng mang vẻ đẹp toán học hoặc tính nhất quán nội tại, thay vì có bằng chứng vật lý cụ thể. Đó là tình trạng mà vũ trụ học sẽ tách rời khỏi khả năng kiểm chứng của thế giới thực.
Nhiều nhà vật lý đã chỉ ra sự trì trệ này, và họ thường kêu gọi “cần một vật lý khác, một cách làm khác, những thí nghiệm sáng tạo hơn.” Nhưng hầu hết vẫn không đặt vấn đề vượt ngoài khuôn khổ vật lý. Họ vẫn tin giải pháp nằm trong nội bộ vật lý, chứ không phải ở sự nghi hoặc chính khả năng ‘độc tôn’ của vật lý.
Bài tương tự:
- 10 nan đề thách thức thuyết Tiến Hóa
- Gregor Mendel và sự khởi đầu Di truyền học
- Tranh luận về “Hư cấu” và “phi hư cấu”
- Hành Trình tìm đến lòng trắc ẩn
Khát vọng thống nhất và “thuyết vạn vật”
Khái niệm “thuyết vạn vật” (theory of everything) hay “thuyết cuối cùng” từng là mục tiêu được nói đến từ rất lâu: một lý thuyết duy nhất, giải thích mọi lực tương tác, hợp nhất cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng. Dù ngày nay các nhà vật lý có thể cẩn trọng hơn khi tuyên bố, tinh thần thống nhất và “mục tiêu cuối” vẫn hiện hữu mạnh mẽ.
Chẳng hạn, nhà vật lý thiên văn Edward W Kolb trong thập niên 1990 từng phát biểu rằng: “Nhiệm vụ của vũ trụ học là cung cấp một khung chung để các ngành khoa học khác… dệt nên bức tranh toàn diện về vũ trụ.” Ẩn trong đó, khoa học – đặc biệt là vật lý – được ngầm xem là “đỉnh kim tự tháp” của mọi tri thức.
Điều này giải thích vì sao đôi lúc ta thấy các nhà vật lý nổi tiếng cho rằng tôn giáo, triết học đã lỗi thời, hoặc “không còn đất” trước bước tiến vũ trụ học. Vị thế của vật lý, nhất là vật lý lý thuyết, được đặt ngang hàng với “một quyền năng đặc biệt” – soi rọi sự thật tuyệt đối.
“Bifurcation of nature” và “ngụy biện gán nhầm tính cụ thể”
Carlo Rovelli trong cuốn Reality Is Not What It Seems (2014) viết: “Càng hiểu về thế giới, chúng ta càng ngạc nhiên về vẻ đẹp và tính đơn giản của nó.” Ông so sánh việc ta giống như những kẻ sống trong hang động của Plato, bị trói bởi vô minh và định kiến, và chỉ có khoa học mới giải phóng ta bằng cách phơi bày “thực tại thật” bên ngoài.
Nhà xã hội học Bruno Latour gọi phép so sánh này là “câu chuyện quen thuộc” về “sự phân đôi” (bifurcation) giữa thế giới khách quan (thuộc tự nhiên) và thế giới chủ quan (thuộc con người, xã hội). Với tiền đề như thế, nhà vật lý mặc nhiên có vai trò cao quý: “thoát ra” khỏi hang tối xã hội để nhìn thấy chân lý tự nhiên, rồi trở lại chỉ bảo cho người khác.
Thế nhưng, triết gia – nhà toán học Alfred North Whitehead đã cảnh báo về “ngụy biện gán nhầm tính cụ thể” (fallacy of misplaced concreteness). Về cơ bản, ông cho rằng ta đã “nhầm lẫn giữa thế giới trừu tượng của vật lý với thế giới cụ thể của đời sống”. Vật lý có thể giải mã cấu trúc sâu xa của vật chất, nhưng điều đó không mặc định “toàn bộ hiện thực” chỉ còn lại những phương trình và hạt cơ bản.
Hướng về một “đa vũ trụ” (pluriverse) của William James
Nhà triết học và tâm lý học William James gọi việc truy cầu “tính duy nhất” của thế giới là một niềm tin phổ biến. Ông đề xuất ý tưởng “pluriverse” – thay vì “universe” – nhằm nhấn mạnh rằng “thế giới vừa là một, vừa là nhiều”, một thực tại đang liên tục thành hình và sẽ không bao giờ đóng khung trong một đáp án cuối cùng.
Theo James, không có cơ sở chắc chắn nào để tin rằng vũ trụ có “sự thống nhất tối hậu”, cũng không có bằng chứng rằng mọi thứ tách biệt hoàn toàn. Nó vừa hợp nhất ở khía cạnh này lại đa dạng ở khía cạnh khác, luôn vận động, đổi thay và chưa bao giờ đạt “điểm dừng”.
Tư tưởng này còn gợi mở một bước nữa: “Chúng ta cần nghiêm túc chấp nhận rằng các nền tri thức khác nhau đều có thể đề xuất những thực tại khác nhau,” chứ không phải chỉ coi đó là “mê tín, huyễn hoặc” hay “thiếu khoa học”. Điều này không phải là phủ nhận vai trò của vật lý, mà là đề nghị ta nhìn nhận nó như một “một cách tiếp cận thế giới” thay vì “cách tiếp cận duy nhất.”
Thực tại và sự dung hòa giữa nhiều góc nhìn
“Trở về với sự khác biệt” có nghĩa ta phải sẵn sàng để những cách hiểu khác nhau về thế giới – chẳng hạn niềm tin tâm linh, quan niệm của người bản địa, tư tưởng triết học phi Tây phương – thực sự “quấy nhiễu” cái khung nhận thức quen thuộc của vật lý.
Thời trước, ta từng chứng kiến các cuộc tranh luận sôi nổi giữa các nhà vật lý và triết gia về “bản chất của thời gian”, “bản chất của thực tại”. Ngày nay, tranh luận giữa vật lý và triết học công khai đã hiếm dần, và phần thắng thường “mặc định” thuộc về vật lý. Nhiều triết gia “thực hành” cũng cố gắng điều chỉnh quan điểm để “ăn khớp” với các kết quả vật lý, thay vì ngược lại.
Dĩ nhiên, không ai phủ nhận những thành tựu phi thường của vật lý cơ bản. Thậm chí, một ngày nào đó, có thể các dự án về vật chất tối hay năng lượng tối sẽ gặt hái thành công bất ngờ. Nhưng vấn đề ở đây là nếu chúng ta chỉ dựa vào “niềm tin” và tiếp tục đốt thêm hàng tỷ đô la, thì có khi nào chính vật lý đang tự đóng khung mình, không cho phép ý tưởng bên ngoài chạm đến?
Ít vật lý hơn, nhưng cởi mở và “phiêu lưu” hơn
Điều cần thiết không hẳn là “bơm thêm vật lý” hay “nhồi nhét thêm công thức”, mà là một vật lý khiêm tốn hơn, cho phép nó đối thoại trên tinh thần bình đẳng với những lĩnh vực khác. Trong đó, lý thuyết có thể gặp những “thực tại” từ văn hóa, xã hội học, tôn giáo, triết học, và không vội vàng “tước quyền hiện thực” của các cách hiểu ấy.
Trong lĩnh vực khí hậu học và sinh lý học (biophysics), chẳng hạn, ta thấy các nhà nghiên cứu bắt buộc phải cộng tác với nhiều ngành. Rất khó để một người tự xưng “biết tuốt”. Ở những mảng đó, vật lý buộc phải đan xen cùng sinh học, địa chất, hóa học… để giải quyết vấn đề, không có chuyện một lĩnh vực “thống trị” hoàn toàn.
Tương tự, có lẽ vũ trụ học và vật lý hạt cũng cần “tháo bỏ vương miện” để sẵn sàng đón nhận những phê bình từ ngoài vật lý. Có thể điều này đòi hỏi một cuộc “tái cấu trúc” sâu rộng hơn, nơi vật lý cơ bản không còn ngồi ghế “thẩm phán tối cao” cho mọi hiện tượng trong vũ trụ.
Thậm chí, có những khả năng táo bạo hơn: biết đâu, nếu mục tiêu của chúng ta là “một hiện thực phong phú hơn,” ta phải từ bỏ ý niệm rằng vật lý là “ánh sáng độc tôn”. Như nhà văn viễn tưởng Ursula K Le Guin nói, chúng ta cần “những nhà hiện thực của một hiện thực rộng lớn hơn” (realists of a larger reality).
Tóm lại
Thế giới quan của vật lý hiện đại đã đem đến cho ta những viễn cảnh và hiểu biết ngoạn mục về vũ trụ. Thế nhưng, cũng chính kỳ vọng và áp lực trở thành “ngọn hải đăng cho mọi hiện thực” đã dẫn đến nhiều bế tắc, hoài nghi.
Có lẽ đã đến lúc ta nên nhìn nhận vật lý như một mảnh ghép quý giá trong bức tranh tổng thể, thay vì xem nó như “câu trả lời duy nhất”. Cởi mở với sự đa dạng – với những góc nhìn, cách tiếp cận, thực tại khác – biết đâu lại mang đến cho vật lý một luồng gió mới, giúp nó vượt qua những khủng hoảng của chính mình.
