Chủ biên
PHẠM VĂN THIỀU
VŨ CÔNG LẬP
NGUYỄN VĂN LIỄN

A DIFFERENT UNIVERSE
Copyright © 2005 By Robert B.Laughlin
First published in the United States by Basic Books,
a member of the Perseus Books Group
Bản tiếng Việt Nhà xuất bản Trẻ, 2012

BIỂU GHI BIÊN MỤC TRƯỚC XUẤT BẢN DO THƯ VIỆN KHTH TP.HCM THỰC HIỆN
General Sciences Library Cataloging-in-Publication Data
Laughlin, Robert B
Một vũ trụ lạ thường: phát mình lại môn vật lý theo chiều ngược / Robert B. Laughlin;
Chu Lan Đình ... [và nh.ng. khác] dịch. - T.P. Hồ Chí Minh: Trẻ, 2012.
        342 tr. ; 20.5 cm. - (Kiến thức bách khoa) (Khoa học và khám phá).
       
        Nguyên bản: A different universe.
1. Vật lý học. I. Chu Lan Đình. II. Ts: A different universe.
        530 -- dc 22
        L374

Tặng Anita

Mục lục
Lời tựa..............................................................................7
Lời cảm tạ.................................................................... 19
Luật biên giới............................................................... 23
Sống chung với sự không chắc chắn........................ 35
Đỉnh Newton............................................................... 55
Nước, băng và hơi nước............................................ 71
Con mèo của Schrödinger......................................... 91
Máy tính lượng tử..................................................... 109
Rượu vang nhãn Klitzing......................................... 127
Tôi đã giải được lúc đang ăn tối............................. 141
Gia đình hạt nhân..................................................... 167
Cấu trúc của Không - Thời gian............................. 193
Vũ hội hóa trang của những món đồ hàng mã.... 207
Tà diện của cơ chế bảo vệ....................................... 231
Những nguyên lý của sự sống................................ 251
Những chiến binh trong cuộc chiến
giữa các vì sao............................................................ 279
Bữa ăn ngoài trời...................................................... 303
Thời đại đột sinh....................................................... 319

Vũ trụ này không chỉ khác lạ
hơn những gì ta hình dung,
mà nó còn khác lạ hơn
những gì ta có thể hình dung

LỜI TỰA

Mọi dòng sông đều đổ ra biển; biển chẳng thấy đầy;
nơi cội nguồn các dòng sông đến, chúng lại ngược về.
Sách Giảng Viên, hồi 1, dòng 7

Có hai điều tối quan trọng mâu thuẫn với nhau thôi thúc tâm trí
con người - một là ý muốn đơn giản hóa một sự việc thành những
bản chất của nó, thứ nữa là ý muốn thông qua những bản chất để
thấy được những hàm nghĩa lớn hơn. Tất cả chúng ta đều đang sống
trong cái mâu thuẫn ấy, rồi lúc này lúc kia lại thấy mình đang suy tư
về nó. Đứng trước biển, chẳng hạn, hầu như ai cũng phải trầm tư
suy nghĩ về sự uy nghi hùng vĩ của thế giới, cho dù thực ra thì biển
chỉ là một cái hố chứa đầy nước. Rất nhiều những áng văn chương
triết lý nói về chủ đề này, một số có từ rất xa xưa, thường mô tả sự
mâu thuẫn đó như thuộc về vấn đề phẩm hạnh, hoặc như sự giằng
co căng thẳng giữa cái thiêng liêng và cái thế tục. Thành thử, nhìn
biển như một cái gì đó giản đơn và có hạn là một cách nhìn mang
tính vật linh và nguyên thủy, còn nhìn nó như cội nguồn của tiềm
năng bất tận thì lại là cách nhìn tiến bộ và mang tính nhân văn.
Nhưng mâu thuẫn ở đây không đơn thuần chỉ là vấn đề của tri
giác: nó còn là một vấn đề thuộc vật lý học. Giới tự nhiên được điều
chỉnh bởi cả những cái thuộc về bản chất lẫn bởi cả những nguyên
lý tổ chức đầy quyền lực tuôn trào ra từ những cái thuộc về bản
7

Bản chất cuộc sống

chất đó. Những nguyên lý này là những nguyên lý siêu nghiệm, ở
chỗ chúng có thể tiếp tục đúng ngay cả khi những cái mang tính
bản chất bị thay đổi chút đỉnh. Cái nhìn mâu thuẫn của chúng ta về
tự nhiên phản ánh một sự mâu thuẫn ngay trong bản thân giới tự
nhiên, vốn đồng thời bao gồm cả những yếu tố sơ đẳng và ổn định,
cả những cấu trúc phức hợp mang tính tổ chức được hình thành
nên từ chúng, chẳng khác gì như biển cả vậy.
Bãi biển còn là nơi vui chơi, tất nhiên rồi, và rồi có những điều
không nên quên khi ai đó trầm ngâm rảo bước xuống tận con đường
lát gỗ ven bờ nước. Cái bản chất thực của cuộc sống khiến ta tản
bộ thật gần vòng quay ngựa gỗ và phải chiến thắng trong trò yo-yo.
May thay, các nhà vật lý chúng ta lại ý thức được một cách đầy đủ
những khuynh hướng làm ra vẻ cao đạo của bản thân mình, và tìm
mọi cách để kiềm chế chúng. Thái độ đó đã được bày tỏ một cách tế
nhị trong bức thư của người bạn đồng nghiệp của tôi, Dan Arovas,
giảng viên đại học California ở Sandiego, viết cho người phụ trách
chuyên mục hài hước Dave Barry:
8 - RO B E RT B. L AU G H L I N

Thân gửi Dave, tôi là người rất hâm mộ chuyên mục của
anh và xem nó hằng ngày. Tôi sẵn sàng đánh đổi bất cứ thứ gì
để viết được như anh. Tôi đã cất một cái nhà gỗ để tôn vinh
anh và sống ở đó.
Kính thư, Dan.
Dan kể rằng Dave đã trả lời như sau:
Thân gửi Dan, cảm ơn vì lá thư hâm mộ của anh. Nhân
tiện, không biết họ có cho anh dựng nhà ở gần nơi chứa vũ
khí hạt nhân không?
Thân mến, Dave.
Vài năm trước đây, tôi có dịp thảo luận với ông nhạc tôi, một
viện sĩ hàn lâm đã nghỉ hưu, về chủ đề bản tính tập thể của định
luật vật lý. Chúng tôi vừa kết thúc mấy ván bài bridge vào cuối giờ
chiều và chuyển sang làm vài ly gin pha tonic để khỏi phải tranh
cãi về mấy bộ phim mùi mẫn với các bà vợ. Tôi đưa ra luận cứ cho
rằng các mối quan hệ nhân quả đáng tin cậy trong giới tự nhiên
cũng nói cho ta biết đôi điều về bản thân mình, ở chỗ là, những
mối quan hệ ấy có được sự đáng tin cậy chính là nhờ vào những
nguyên lý tổ chức chứ không hẳn là nhờ vào những quy tắc vi mô.
Nói cách khác, những định luật tự nhiên mà chúng ta quan tâm
được đột sinh từ sự tự tổ chức mang tính tập thể và thực ra không
nhất thiết phải có kiến thức về những bộ phận cấu thành nên chúng
mới hiểu và khai thác được chúng. Sau khi lắng nghe một cách kỹ
lưỡng, ông nhạc tôi nói rằng ông chẳng hiểu gì sất. Ông luôn nghĩ
rằng định luật sinh ra tổ chức, chứ không phải ngược lại. Ông thậm
chí không chắc điều ngược lại là có lý. Tôi hỏi ông liệu các nhà lập
Lời tựa

- 9

pháp và ban giám đốc công ty viết ra các điều luật, hay là họ được
các điều luật tạo ra, thế là ông chợt hiểu ra ngay. Ông trầm tư một
lúc và sau đó thú nhận rằng đến đây thì ông thực sự bối rối về việc
tại sao mọi thứ lại xảy ra, và bảo cần thêm thời gian để suy ngẫm
về điều này. Câu chuyện chính xác là như vậy.
Điều kinh khủng đáng nói là khoa học đã phát triển vượt quá xa
so với phần còn lại của đời sống trí tuệ của chúng ta, bởi nó đâu có
từng khởi đầu theo hướng ấy1. Những bài viết của Aristotle, chẳng
hạn, dù có tiếng là thiếu chính xác nhưng vẫn rõ ràng một cách
mỹ miều, vẫn rất có ý nghĩa và dễ hiểu2. Tác phẩm Nguồn gốc các
loài của Darwin cũng vậy3 [Nxb. Tri Thức, Hà Nội 2009, ND.]. Sự
tối nghĩa của nền khoa học hiện đại là hiệu ứng phụ đáng tiếc của
việc thiên về chuyên môn hóa, và là điều mà vì thế các nhà khoa
học chúng ta thường bị mang ra bêu riếu - mà cũng đáng thôi. Ai
mà chẳng cười phá lên khi bật đài trên đường lái xe từ công sở về
nhà và nghe Tiến sĩ Khoa học đưa ra những câu trả lời rất hóm qua
điện thoại khi nhận được những câu hỏi như vì sao khi gặm cỏ lũ
bò lại quay về một cùng một hướng (chắc phải hướng mặt về phía
Đại học Wisconsin nhiều lần trong ngày), và rồi cuối cùng kết thúc
bằng câu “Nên nhớ tôi hiểu biết hơn các bạn, tôi đã có bằng Thạc
sĩ khoa học cơ đấy”4. Trong một dịp khác, ông nhạc tôi đưa ra nhận
1. Mâu thuẫn giữa khoa học (tự nhiên) và những nghiên cứu nhân văn thì ai cũng đã rõ. Xem
C. P. Snow, The Two Cultures (Cambridge U. Press, Cambridge, 1993).
2. Aristotle, The Complete Works of Aristotle: The Revised Oxford Edition, J. Barnes, ed.
(Princeton U. Press, Princeton, 1995).
3. Thuyết Darwin rất rõ ràng nên tốt nhất hãy xem bản gốc. Xem C. Darwin, The Origin of
Species, G. Suriano, ed. (Bantam, New York, 1999).
4. Nhà hát The Duck's Breath Mystery, được biết đến ở một số nơi như là American Monty
Python, được một nhóm sinh viên của trường Đại học Iowa sáng lập vào năm 1975. Sau đó
họ chuyển tới San Francisco và trở nên nổi tiếng với những buổi diễn hài kịch thường nhật
10 - R O B E R T B . L A U G H L I N

xét rằng kinh tế học đã từng rất tuyệt vời cho mãi tới khi người ta
biến nó thành một môn khoa học. Ông có lý của mình.
Những cuộc trao đổi qua lại về định luật vật lý đã khiến tôi bắt
đầu nghĩ đến việc khoa học đã nói gì đến vấn đề về các định luật hiển nhiên là rất phi khoa học - thuộc thể loại con-gà-quả-trứng, về
những tổ chức của các định luật và về những định luật xuất phát từ
sự tổ chức. Tôi bắt đầu đánh giá cao nhiều người có những cái nhìn
rất sâu sắc về chủ đề này, nhưng lại chưa thể diễn đạt được rành
mạch vì sao họ có được những cái nhìn ấy. Gần đây, vấn đề trở nên
bức bách hơn khi tôi nhận ra rằng mình có những cuộc trò chuyện
lặp đi lặp lại giống hệt nhau với các bạn đồng nghiệp về cuốn sách có
nhan đề The Elegant Universe [Giai điệu Dây và bản Giao hưởng Vũ
trụ, Phạm Văn Thiều dịch, Nxb. Trẻ, 2005, ND.] của Brian Greene,
một quyển sách khá phổ biến mô tả một số ý niệm có tính tư biện
về cơ học lượng tử của không gian1. Các cuộc thảo luận tập trung
vào câu hỏi liệu vật lý học có phải là một sáng tạo logic của trí tuệ
không, hay chỉ là sự tổng hợp được xây dựng trên cơ sở quan sát. Tất
nhiên, động lực của các cuộc thảo luận này chưa bao giờ là vấn đề
bản thể luận, mà lúc nào cũng chỉ là tiền, vì vấn đề thiếu hụt ngân
sách luôn là mẫu số chung xưa nay của giới khoa học. Nhưng bận
nào rồi các ý kiến thảo luận cũng có vẻ như chuyển dần sang chủ
đề về sự vô nghĩa của việc tạo dựng những mô hình thế giới tuy
rất đẹp nhưng chẳng tiên đoán được một thí nghiệm nào, và từ đó
dẫn tới câu hỏi khoa học là gì? Sau khi chuyện này xảy ra một vài
và bắt đầu xuất hiện thường xuyên trên chuyên mục Science Friday của Đài phát thanh
quốc gia. Những bản ghi âm lại và những sự kiện đáng ghi nhớ của nhóm có thể tìm thấy
trên trang web http://www.drscience.com.
1. B. Greene, The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the
Ultimate Theory (Norton, New York, 1999).
Lời tựa

- 11

lần tại những cuộc gặp gỡ khác nhau ở Seatle, Đài Bắc, và Helsinki,
tôi mới sực nhận ra rằng sự bất đồng do cuốn sách của Greene đẻ
ra về căn bản là thuộc cùng một vấn đề mà chúng tôi đã từng bàn
cãi sau ván bài bridge ngày nào. Hơn thế nữa, nó còn là một cuộc
tranh cãi về quan niệm: nó chẳng liên quan chút gì đến việc cái gì
là đúng, mà liên quan đến việc thế nào là “đúng”.
Mọi người đều nhất trí với nhau rằng trong vật lý học thì việc
dùng ký hiệu tốt sẽ thúc đẩy công việc, còn dùng ký hiệu tồi sẽ làm
chậm công việc. Điều đó hoàn toàn đúng. Nắm bắt hệ chữ tượng
thanh tốn ít thời gian hơn là nắm bắt hệ chữ tượng hình và do đó
khiến cho văn bản trở nên dễ tiếp cận hơn. Số thập phân dễ sử
dụng hơn số La Mã. Điều này cũng đúng cho các hệ ý niệm. Việc
xem nhận thức về tự nhiên của chúng ta như một sự kiến tạo toán
học đưa đến những hàm ý khác về căn bản so với việc nhìn nhận
nó như một sự tổng hợp mang tính thường nghiệm. Có quan điểm
coi chúng ta là những chủ nhân của vũ trụ, lại có quan điểm khác
coi vũ trụ là chủ nhân của chúng ta. Chẳng mấy ai thắc mắc vì sao
các bạn đồng nghiệp đang ngụp lặn trong khoa học thường nghiệm
của tôi lại xôn xao đến thế với câu hỏi này. Cốt lõi của vấn đề hoàn
toàn không phải là chuyện khoa học, mà là chuyện về ý nghĩa sinh
tồn và chỗ đứng của bản thân mình trong thế giới này.
Những dòng suy nghĩ thuộc hai thế giới quan khác nhau này
còn tiến thêm rất sâu vào các ngõ ngách. Lúc nhỏ, tôi đã có lần đi
xe cùng bố mẹ tới vườn quốc gia Yosemite để gặp chú và dì tôi từ
Chicago đến. Rất thông minh và là một công chứng viên xét bằng
phát minh sáng chế hết sức thành đạt, chú tôi có vẻ như cái gì cũng
biết và cũng chẳng ngại ngùng thể hiện điều đó với mọi người.
Chẳng hạn như có bận ông đã thuyết giảng rất dài dòng cho tôi về
12 - R O B E R T B . L A U G H L I N

việc tia laser hoạt động như thế nào, khi thừa biết là tôi vừa được
nghe chính người phát minh ra laser là Charles Townes giảng về
chủ đề này. Đúng là chú tôi còn biết nhiều về laser hơn cả giáo sư
Townes. Trong mấy ngày đó, chú và dì tôi thuê phòng khách sạn ở
Ahwahneen, một khách sạn sang nhất vùng, gặp gỡ và cùng ăn sáng
vài bữa với chúng tôi, rồi sau đó lái xe theo hướng Tuolumne Pass
băng qua sa mạc để về nhà. Tôi không nghĩ họ đã tấp xe vào ngắm
nghía một thác nước nào. Chẳng sao, vì các loại thác nước thì họ
đã từng xem chán rồi, đâu còn lạ gì. Sau khi họ đi, tôi và gia đình
cặm cụi cuốc bộ đến tận bờ sông Merced, giữa tiếng gào thét hung
hãn của dòng nước, tới thác Nevada và có một bữa ăn ngoài trời
trên một phiến đá hoa cương lớn cạnh cánh đồng cỏ mọc đầy hoa
dại. Chúng tôi cũng thừa hiểu thế nào là thác nước, nhưng cũng đủ
sáng suốt để không coi hiểu biết của mình là cái gì ghê gớm.
Cái thế giới quan khiến chú tôi có một thái độ như vậy đối với
Yosemite, và có lẽ cũng là thái độ đối với vật lý học của Brian Greene,
được thể hiện hết sức rõ ràng trong cuốn sách The End of Science
[Sự cáo chung của khoa học] của John Horgan, trong đó tác giả lập
luận rằng mọi cái cơ bản ta đều đã biết cả, chỉ còn lại mỗi việc là
bổ sung thêm thật nhiều chi tiết vào đó nữa mà thôi.1 Điều này đã
như giọt nước tràn ly đánh vào lòng kiên nhẫn vốn đã chạm đến
giới hạn của các nhà thực nghiệm bạn tôi, bởi nó vừa sai lại vừa
là một đòn chơi không đúng luật. Tìm kiếm những điều mới mẻ
có vẻ như là một sự nghiệp cầm chắc thất bại cho đến khi ai đó có
được một phát kiến. Cái đã hiển nhiên thì còn phải mất công tìm
kiếm mà làm gì.
1. J. Horgan, The End of Science: Facing the Limits of Knowledge in the Twilight of the Science
Age (Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 1997).
Lời tựa

- 13

Thật không may, đó lại là quan điểm của số đông. Một lần, tôi
trò chuyện với David Scharamm, một nhà vũ trụ học nổi tiếng đã
quá cố của trường đại học Chicago, về các tia thiên hà. Có những
chùm plasma mảnh mai xuất phát từ lõi của một số thiên hà và rọi
đến tận những khoảng cách rất xa, đôi khi xa gấp nhiều lần bán
kính của thiên hà, và được làm cho mạnh lên bằng cách nào đó bởi
chuyển động tròn cơ học xảy ra trong lõi. Làm thế nào để chúng
có thể tiếp tục giữ được độ mảnh như vậy trong suốt một quãng
đường vô cùng dài là điều vẫn chưa ai hiểu được, và đó là một điều
mà tôi thấy cực kỳ lý thú. Nhưng David đã không tính gì đến hiệu
ứng đó, coi nó chỉ như chuyện “thời tiết”. Ông chỉ quan tâm tới thời
kỳ sơ khai của vũ trụ và những quan sát thiên văn học giúp ta hiểu
được nó, dù chỉ một phần không đáng kể. Ông xếp các tia thiên hà
vào loại các hiện tượng rắc rối gây mất tập trung, vì nó chẳng giúp
gì cho ta hiểu về bản chất vấn đề. Với tôi thì ngược lại, tôi bị quyến
rũ bởi tiết trời và tin rằng những người tuyên bố không quan tâm
đến nó chỉ là nói quấy quá vậy thôi.
Tôi nghĩ rằng những hiện tượng sơ đẳng mang tính tổ chức, ví
dụ như thời tiết, có một tầm quan trọng đặc biệt, giúp ta hiểu được
những hiện tượng phức hợp hơn, kể cả bản thân chúng ta: tính sơ
đẳng của chúng cho phép chúng ta chứng minh một cách chắc chắn
rằng chúng phải tuân theo những định luật vi mô, nhưng mặt khác,
một cách đầy nghịch lý, một số khía cạnh tinh vi hơn của chúng
lại không nhạy cảm lắm với những chi tiết của các định luật vi mô
đó. Nói cách khác, ta có thể chứng minh trong một số trường hợp
đơn giản này rằng tổ chức có thể mang một ý nghĩa và có thể có
đời sống riêng của nó, và rồi bắt đầu vượt trội lên hẳn những bộ
phận cấu thành nên nó. Do đó, khi mà khoa học vật lý nói với ta
14 - R O B E R T B . L A U G H L I N

rằng cái toàn thể còn là một cái gì đó khác hơn là tổng của những
bộ phận cấu thành của nó gộp lại thì điều đó không chỉ đơn thuần
là một khái niệm mà còn là một hiện tượng vật lý. Tự nhiên được
điều khiển không chỉ bởi một thứ quy tắc vi mô được lấy làm nền
tảng mà còn bởi những nguyên lý đầy uy lực của tính tổ chức. Ta có
biết về một số nguyên lý như vậy, nhưng phần lớn thì không được
biết tới. Những nguyên lý mới vẫn luôn được khám phá. Ở những
cấp độ cao hơn thì các mối quan hệ nhân quả khó được dẫn chứng
hơn, nhưng cũng không có bằng chứng nào cho thấy những định
luật ra đời một cách có thứ tự trong thế giới sơ đẳng phải được thay
thế bởi bất cứ thứ gì khác. Do đó, nếu một hiện tượng vật lý đơn
giản có thể thực sự trở nên độc lập với những định luật cơ bản hơn
khiến nó xuất hiện, thì con người chúng ta cũng có thể như thế. Tôi
hiện là cacbon, nhưng tôi không nhất thiết vốn phải là cacbon. Tôi
mang cái ý nghĩa được truyền đời từ những nguyên tử tạo nên tôi.
Những nét chủ chốt của thông điệp này được trình bày một cách
súc tích trong rất nhiều bài viết của Ilya Prigogine1 và thậm chí còn
được trình bày một cách độc đáo hơn trong bài tiểu luận nổi tiếng
của P. W. Anderson có nhan đề More is Different [Nhiều hơn có nghĩa
là Khác biệt]2 được xuất bản hơn 30 năm về trước. Bài tiểu luận này
ngày nay dường như vẫn còn nóng hổi và gây nhiều cảm hứng như
vào thời nó mới được viết ra, và bất kỳ sinh viên nào làm việc với
tôi cũng đều đã được khuyên nên đọc.
Những quan điểm của tôi tuy nhiên cấp tiến hơn nhiều so với
của những người đi trước, vì chúng đã được mài giũa bởi những sự
1. I.Prigogine, The End of Certainty: Time, Chaos, and the New Laws of Nature (Simon and
Schuster, New York, 1997).
2. P. W. Anderson, More is Different, Science 177, 393 (1972).
Lời tựa

- 15

kiện diễn ra gần đây. Tôi ngày càng bị thuyết phục phải nghĩ rằng
mọi định luật vật lý mà ta biết đều có những nguồn gốc chung, chứ
không chỉ một vài định luật trong số đó. Nói cách khác, sự khác biệt
giữa những định luật cơ bản và những định luật sinh ra từ chúng
là một huyền thoại, giống như ý tưởng kiểm soát vũ trụ chỉ bằng
toán học. Nói chung, chỉ đơn thuần bằng vào tư duy thì không thể
đoán trước được các định luật vật lý, mà phải bằng vào thực nghiệm
để khám phá ra chúng, vì việc chế ngự tự nhiên chỉ đạt được khi
được tự nhiên cho phép, thông qua một nguyên lý tổ chức. Người
ta có thể đặt tiêu đề cho luận điểm này là sự cáo chung của quy
giản luận (niềm tin cho rằng muốn cho mọi việc sáng tỏ thì nhất
thiết phải chia chúng thành những yếu tố ngày càng nhỏ), nhưng
nói như thế thì cũng không hoàn toàn chính xác. Tất cả các nhà
vật lý trong thâm tâm đều là những người theo quy giản luận, kể
cả bản thân tôi. Tôi không muốn hoàn toàn bài bác quy giản luận,
mà chỉ muốn xác lập cho nó một chỗ đứng hợp lý trong cái sơ đồ
bao quát của mọi sự vật.
Để bảo vệ khẳng định của mình, tôi cần bàn luận một cách cởi
mở một số ý tưởng gây sốc: chân không của không-thời gian là “vật
chất”, thuyết tương đối có thể không phải là thứ lý thuyết cơ bản,
bản chất tập thể của khả năng tính toán, những rào cản tri thức luận
đối với tri thức lý thuyết, những rào cản tương tự đối với sự làm
giả thực nghiệm, và bản chất huyền thoại của những bộ phận quan
trọng của vật lý lý thuyết hiện đại. Tất nhiên, sự cấp tiến ở đây cũng
phần nào mang tính dàn cảnh, bởi vì với tư cách là một công việc
liên quan đến thực nghiệm, không thể coi khoa học là cấp tiến hay
là bảo thủ, mà nó phải luôn trung thành với các thực kiện. Nhưng
những vấn đề về quan niệm này, vốn chẳng phải là khoa học mà
16 - R O B E R T B . L A U G H L I N

là triết học, lại thường là những gì quan thiết nhất đối với chúng
ta, vì chúng là những gì mà ta dùng làm thước đo phẩm giá, dùng
để soạn thảo ra các điều luật, và để cân nhắc những lựa chọn của
mình trên đường đời.
Vậy, mục tiêu ở đây không phải là cãi vã chỉ để cố giành phần
thắng về mình, mà là để giúp ta thấy rõ khoa học đang trở thành cái
gì. Để làm được điều này, chúng ta phải cương quyết phân biệt rạch
ròi giữa chức năng của khoa học với tư cách một tiện ích về công
nghệ và chức năng của nó với tư cách những phương tiện nhằm cho
việc nhận thức vạn vật - bao gồm cả bản thân chúng ta. Trái ngược
hẳn với sự lý tưởng hóa đẹp đẽ do cái huyền thoại của khoa học
hiện đại vẽ ra, thế giới ta đang thực sự sống chứa đầy những điều
tuyệt diệu và có ý nghĩa mà ta không nhìn ra được, vì ta không chịu
nhìn hay chưa đủ sức nhìn do những hạn chế về mặt kỹ thuật. Sức
mạnh vĩ đại của khoa học nằm ở khả năng thông qua tính khách
quan tàn bạo để bộc lộ cho ta thấy được cái chân lý mà ta chưa hề
tiên đoán. Bằng vào đó, khoa học vẫn tiếp tục là vô giá và là một
trong những sáng tạo vĩ đại nhất của loài người.

Lời tựa

- 17

LỜI CẢM TẠ

Cuốn sách này hẳn đã không thể ra đời nếu không có những nỗ
lực vô song của Steve Lew, người đã có những gợi ý độc đáo và đã
không biết mệt mỏi giới thiệu dự án với các nhà xuất bản, và khích
lệ tôi viết. Sự khích lệ này đóng một vai trò trọng yếu, bởi những
nhà khoa học chúng ta phải chịu chấp nhận hy sinh một số trách
nhiệm và một số bổn phận đã giao ước để hoàn thành một nhiệm
vụ ở tầm cỡ như thế này. Mối quan hệ của tôi với Steve là một trong
những mối quan hệ đáng ghi nhớ nhất trong suốt sự nghiệp hàn
lâm của mình; tôi hết sức biết ơn vì những tặng vật vô giá của ông
với tư cách một người đỡ đầu và tổ chức, cũng như những sự giúp
đỡ lớn lao mà ông đã dành cho tôi trong việc nhìn ra hiện tượng
đột sinh vật lý từ góc độ nhân văn. Tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn đối
với những ý tưởng của ông. Lối diễn đạt, hình thức trình bày và
quy mô của dự án này cũng một phần là của ông vì chúng được lộ
diện sau một loạt các cuộc đàm đạo của chúng tôi trong suốt nhiều
tháng trời. Vì tất cả những điều đó, và thêm nữa là vì sự giúp đỡ
của ông trong việc biên tập bản thảo, tôi dành cho Steve những lời
cảm ơn chân thành nhất từ tận đáy lòng.
Tôi cũng chịu ơn giáo sư David Pines vì sự kiên trì giúp đỡ của
ông trong việc khởi động dự án này và vì những nhận xét quý báu
của ông đối với bản thảo. Trong chuyến viếng thăm của giáo sư
19

David tới đại học Standford vào mùa xuân năm 1999, chúng tôi đã
phát hiện ra rằng cái nhìn của chúng tôi về vật lý học của các tổ chức
mang tính tập thể là trùng khớp - một sự ngạc nhiên lớn nếu xét tới
sự khác biệt giữa chúng tôi về kiến thức nền - và cũng không có gì
khác nhau trong nhận thức của chúng tôi về sự cần thiết phải diễn
giải những điều quá hiển nhiên đối với mình bằng một thứ ngôn
từ thông dụng của đời thường. Đỉnh điểm của sự hợp tác này là
bài tiểu luận viết chung của chúng tôi nhan đề “Lý thuyết Vạn vật”
mà trong đó lần đầu tiên những luận điểm chính dẫn đến sự ra đời
của cuốn sách này đã được trình bày một cách gãy gọn.1 Điều bất
ngờ ngay cả với chúng tôi chính là việc bài tiểu luận đã được phổ
biến rộng rãi, khiến chúng tôi nhận ra rằng cần phải có một phiên
bản quy mô hơn. Bằng chuyến thăm của mình, David còn thuyết
phục được tôi tham gia một cách tích cực vào công việc của Viện
Nghiên cứu Vật chất Thích nghi Phức hợp [Institude fof Complex
Adaptive Matter] do ông lãnh đạo, một diễn đàn giao-ngành [crossdisciplinary] nhằm phục vụ cho cái nhìn toàn cảnh về việc toán học
phát triển đi lên từ quan sát thực nghiệm, chứ không phải từ hướng
ngược lại. Trong số các chức năng khác, phải kể đến việc Viện còn
có chức năng khuyến khích (thúc ép) các nhà khoa học diễn giải
những công trình nghiên cứu của họ với nhau bằng ngôn từ thông
thường. Không còn gì phải bàn về giá trị của những buổi tập dượt
này. Tôi đã học hỏi được rất nhiều về khoa học từ những buổi hội
thảo được Viện này tài trợ và từ những mối quan hệ cá nhân có
được từ đó, nhiều hơn là từ tất cả các hoạt động chuyên môn khác
của tôi cộng lại.
1. R. B. Laughlin and D. Pine, Proc. Natl. Acad. Sci, 97, 28 (2000).
20 - R O B E R T B . L A U G H L I N

Tôi còn muốn bày tỏ những lời cảm ơn chân thành nhất tới hai
Viện nghiên cứu, nơi đã miễn trừ cho tôi nhiệm vụ giảng dạy trong
suốt thời gian tôi viết cuốn sách. Một là Viện Nghiên cứu Vật liệu
[Institude for Materials Research] ở Sendai, Nhật Bản, nơi tôi đã
dành một phần lớn thời gian để làm việc trong kỳ nghỉ du khảo của
mình vào tháng Mười Một năm 2002. Tôi cũng vô cùng biết ơn sự
đón tiếp nồng hậu của giáo sư Sadamichi Maekawa với những bữa
dạ tiệc ngon lành cùng những món sushi và lươn đắt tiền bên bờ
sông Hirose. Hai nữa là Viện Nghiên cứu Cao cấp của Hàn Quốc
[Korea Institude for Advance Study] ở Seoul, nơi tôi hiện vẫn là Giáo
sư trợ giảng. Chuyến thăm của tôi vào năm 2003 cực kỳ hiệu quả,
và tôi mang một món nợ với chủ nhà, giáo sư C. W. Kim, với lòng
biết ơn sâu sắc, chưa kể đến những nhà hàng sang trọng mà chúng
tôi được nếm thưởng.
Cuối cùng tất nhiên tôi phải cảm ơn vợ tôi, Anita, vì sự kiên
nhẫn tưởng chừng như vô tận của cô ấy và xin hứa rằng tôi sẽ thực
sự nghỉ ngơi một thời gian để chúng tôi có thể cùng nhau đi du lịch
tới xứ Main, chuyến đi mà cô ấy mong đợi từ rất lâu để thăm thú
lại những nơi mà gia đình từng thường lui tới và để kiếm cho bằng
được những chú tôm hùm ngon lành.

Lời cảm tạ

- 21

Chương 1

Luật biên giới
Tự nhiên là một khái niệm có tính tập thể,
và mặc dù bản chất của nó hiện diện trong mỗi cá thể của muôn loài, nhưng
sự hoàn hảo của khái niệm này không bao giờ
có thể nằm trong một đối tượng cá lẻ.
Henri Fuseli

Nhiều năm trước, khi còn sống gần New York, tôi đã chú tâm nhiều
đến một cuộc triển lãm về cuộc đời sáng tác của Ansel Adams, một
nhà nhiếp ảnh lớn thuộc Bảo tàng Nghệ thuật Hiện đại, chuyên chụp
phong cảnh tự nhiên. Cũng giống nhiều người sinh thành ở miền
Tây nước Mỹ, tôi luôn ưa thích những tác phẩm của Adams và cảm
thấy mình trân trọng chúng hơn bất kỳ một người New York nào
khác cảm thấy, vậy là tôi nắm lấy cơ hội này để được chứng kiến
chúng tận mắt. Thật không uổng công chút nào. Bất kỳ ai nhìn cận
cảnh những hình ảnh này đều ngay lập tức nhận ra rằng chúng
không đơn thuần là những tấm ảnh khô khan chụp toàn đất đá với
cây cối, mà là những lời dẫn giải thâm trầm về cái đạo của vạn vật,
về tuổi đời mênh mông của trái đất, về những lo toan hời hợt trước
mắt của con người. Cuộc trưng bày này mang lại cho tôi những ấn
tượng sâu sắc hơn những gì tôi mong đợi, và ngay giờ đây nó vẫn
23

cứ lóe sáng lên trong tâm trí mỗi khi tôi phải đánh vật với một bài
toán khó nhằn hoặc gặp những trục trặc trong việc phải phân định
việc gì là quan trọng, việc gì là không.
Mới đây, tập phim tài liệu xuất sắc mang tên Kinh nghiệm Mỹ của
nhà làm phim Ric Burns đã nhắc nhở cho công chúng xem truyền
hình biết rằng, không khác gì những loại hình nghệ thuật khác, cả
các tác phẩm của Adams lẫn bản thân nhân cách nghệ sĩ của ông
chủ yếu đều là sản phẩm sáng tạo của một vùng miền và một giai
đoạn đặc thù1. Vào đầu thế kỷ hai mươi, khi Adams còn là một cậu
bé và cũng là khi biên giới được tuyên bố đóng cửa, người dân Mỹ
1. Ansel Adams: American Experience, đạo diễn Ric Burns. Thông tin thêm xin xem trên
trang web http://pbs.org/wgbh/amex/ansel.
24 - R O B E R T B . L A U G H L I N

tranh cãi một cách sôi nổi về những gì mà sự mất mát đó sẽ mang
đến cho tương lai của họ1. Cuối cùng, họ quyết định không muốn
mình giống với châu Âu nữa, rằng một phần bản sắc của họ, và một
phần ý nghĩa cuộc sống nói chung, là sự gần gũi thân thiết với thiên
nhiên hoang dã. Từ đó một biên giới mang tính ẩn dụ đã ra đời,
định hình cho nền văn hóa Mỹ tới tận ngày nay - đó là huyền thoại
về những chàng cao bồi, là phong cảnh bao la hùng vĩ khôn tả, là ý
tưởng về cái cá nhân thô mộc. Những tác phẩm của Adams đã kề vai
sát cánh cùng với phép ẩn dụ đó để đạt tới độ chín muồi, và đã tạo
được sức cuốn hút bằng việc khơi gợi nơi người xem cái hoài niệm
về một vùng đất hoang dã bất kham từ tận trong cốt cách của nó.
Ở châu Âu, huyền thoại về biên giới thường bị ngộ nhận là một
nếp nghĩ quê mùa, tỉnh lẻ đã xưa cũ.
Ý tưởng về biên giới không hẳn chỉ là một nếp nghĩ tỉnh lẻ quê
mùa đã xưa cũ. Người ta cứ hay tưởng như vậy, nhất là ở châu Âu,
nơi mà bản tính huyền thoại của miền Tây nước Mỹ lúc nào cũng
được nhận ra một cách dễ dàng hơn so với ở chốn này, và thường
được nhìn bằng một con mắt nghi ngại. Lần đầu tiên tôi thấy ý
tưởng này được trình bày trong một bài báo dài nói về châu Mỹ
đăng trên tạp chí Stern khi tôi còn là một quân nhân đồn trú ở Đức
vào đầu những năm 1970. Những bài báo như vậy thời nay vẫn
xuất hiện với tần suất ngày càng tăng khi mà chiến tranh lạnh đã
lui vào lịch sử. Nhưng nhận thức như vậy là thiếu chính xác. Trong
khi sự hợp lưu của những tác động văn hóa đã sản sinh ra những
hình ảnh của Adams là sự hợp lưu độc nhất vô nhị mang màu sắc
Mỹ, thì bản thân những hình ảnh đó lại không phải như vậy. Niềm

1. J. M. Faragher, Rereading Frederick James Turner (Yale U. Press, New Haven, 1999).
Luật biên giới

- 25

khao khát có được một biên giới riêng dường như nằm lẩn khuất
đâu đó trong tâm hồn mỗi người, và rồi mọi người từ những vùng
miền khác nhau trên thế giới và với những can cốt văn hóa khác
nhau đều nhanh chóng và bằng vào trực cảm hiểu ngay ra điều này.
Chẳng ở một đất nước nào mà người ta phải đào xới thật sâu như
thế mới tìm thấy được một sự trân trọng đối với cái hoang dã và
một sự hòa đồng cùng với cái hoang dã. Cũng là vì nguyên do đó
mà những tác phẩm của Adams được mang đi triển lãm ở khắp nơi
và được đồng thanh tán thưởng.
Ý niệm về khoa học xem như một vùng biên giới rộng lớn cũng
là một ý niệm muôn thuở tương tự như vậy1. Trong khi những cuộc
phiêu lưu mạo hiểm nằm ngoài lĩnh vực khoa học rõ ràng là chẳng
còn lại được bao nhiêu, thì khoa học lại là nơi duy nhất mà ở đó tình
trạng hoang dã đích thực vẫn còn có thể tìm thấy. Sự hoang dã ta
đang nói ở đây không phải là thứ chủ nghĩa cơ hội công nghệ gớm
ghiếc có vẻ như đang gây cho các xã hội hiện đại một cơn nghiện
thâm căn cố đế, mà là một thế giới tự nhiên tinh khôi vốn vẫn ở
đó từ trước khi loài người xuất hiện - hình ảnh khoáng đạt vô bờ
bến của gã đàn ông cô đơn rong ruổi trên yên ngựa đi cùng ba chú
la thồ hàng đang vượt qua ngọn suối, làm nước bắn tung tóe dưới
cái nhìn chòng chọc của những chóp núi cao ngạo nghễ. Đó là vũ
điệu liên hoàn của thảm sinh thái, là quá trình tiến hóa đường bệ
của những khoáng vật trên trái đất, là sự vận động nơi chín tầng
1. Hiệp hội khoa học mà tinh thần tiên phong là ý tưởng chủ đạo của bản ghi nhớ nổi tiếng
với tựa đề “Science, the Endless Frontier” được Vannevar Bush đệ trình lên Tổng thống
Roosevelt, sau cùng, bản ghi nhớ này đã dẫn đến việc thành lập Quỹ khoa học quốc gia
(Nati...