Nhóm các nhà vật lý
Deutschland/ Đức Quốc và Vương Quốc Anh/ U.K, GEO600 khi đang truy tìm sóng hấp
dẫn đã ghi đo được một tiếng ồn lạ lùng mà họ không giải thích được. Nhà vật lý
America/ USA/ Hiệp Chúng Quốc, Craig Hogan đã tiên đoán sự tồn tại của tiếng ồn
đó và đồng nhất tiếng ồn đó với tiếng ồn toàn ảnh [holographic noise] của vũ
trụ. Trong vũ trụ toàn ảnh mọi thực thể trong không gian và thời gian đều liên
thông với nhau [interconnectedness] và cách tiếp cận toàn ảnh giúp thống nhất
hấp dẫn và lượng tử [Bài toán số một của vật lý – Chén Thánh] và rộng hơn cung
cấp một tầm nhìn nhất quán đối với mọi hiện tượng thuộc vật lý, sinh học, bệnh
học, tâm lý học, ngoại tâm lý học [parapsychology]...
Vũ trụ toàn ảnh nếu đúng sẽ mở ra một kỷ nguyên khoa học mới có chiều sâu hơn
hiện nay [ScienceDaily Feb.4, 2009].
To see a World in a
Grain of Sand,
And a Heaven in a
Wild Flower,
Hold Infinity in the
palm of your hand,
And Eternity in an
hour.
Dịch nghĩa:
Để thấy Vũ trụ trong
một Hạt cát
Và Bầu trời trong một
Đóa hoa Rừng,
Hãy giữ Vô cùng trong
lòng tay bạn
Và Thiên thu trong
một khắc đồng hồ.
William Blake, thi sĩ
Anh Quốc (1757-1827)
TOÀN ẢNH LÀ GÌ? WHAT
IS HOLOGRAPHY?
Như chúng ta biết
trong quang học có phương pháp ghi một vật thể 3 chiều bằng một ảnh 2 chiều
[hologram]. Kỹ thuật này gọi là holography (phương pháp toàn ảnh). Chữ
holography có gốc từ ngôn ngữ Greek (whole, toàn thể) + graph (writing, ghi ảnh).
Đây là một phương pháp chụp ảnh hiện đại.
Nhà vật lý người
Hungary Dennis Gabor (1900-1079) là người phát minh Holography năm 1948 và nhờ
thành tích này ông trở thành khôi nguyên giải Nobel năm 1971.
Hologram là một ảnh
2D (2 chiều), song khi được nhìn dưới những điều kiện chiếu sáng nhất định thì
tạo nên một hình ảnh 3D [3 chiều] trọn vẹn. Mọi thông tin mô tả vật thể 3D đều
được mã hoá trên mặt biên 2D. Như vậy chúng ta có hai thực tại 2D và 3D tương
đương với nhau về mặt thông tin.
Một tính chất quan
trọng khác của hologram là nếu chỉ lấy một phần của nó người ta cũng có thể
khôi phục được hình ảnh 3D của vật. Tính chất này được diễn tả trong mấy vần
thơ đề tựa của William Brake ở đầu bài viết [trùng hợp vì triết lý toàn ảnh],
mặc dầu chúng được viết từ nhiều thế kỷ trước.
HAI KIẾN TRÚC SƯ LỚN
CỦA TOÀN ẢNH
Hai nhà khoa học,
kiến trúc sư của lý thuyết toàn ảnh là: nhà vật lý David Bohm, Đại học London,
Vương Quốc Anh/ U.K và nhà thần kinh học xuất sắc Karl Pribram, Đại học
Stanford, America/ USA/ Hiệp Chúng Quốc tác giả cuốn sách nổi tiếng “Các Ngôn
Ngữ Của Não Bộ – Languages of The Brain”. Một điều kỳ lạ là hai nhà khoa học
này vốn làm việc trong hai lĩnh vực hoàn toàn khác nhau lại cùng đi đến những
kết luận giống nhau. David Bohm đi đến kết luận về tính toàn ảnh của vũ trụ sau
nhiều năm không vừa ý/ thỏa mãn với những giải thích các hiện tượng vi mô theo
thuyết lượng tử, còn Pribram , vì sự thất bại của các lý thuyết cổ điển sinh
học đối với những bí ẩn trong sinh lý học thần kinh [neurophysiology].
Cuối cùng họ gặp nhau và cùng hiểu rằng mô hình toàn ảnh cho phép hiểu được một
loạt những điều bí ẩn trong vật lý, trong thần giao cách cảm [telepathy], tiên
tri [precognition] biết trước sự vật, sự thống nhất con người và vũ trụ
[oneness], động học tâm lý [psychokinesis],...
VŨ TRỤ TOÀN ẢNH [HOLOGRAM]
Khi làm việc tại
Phòng thí nghiệm Bức xạ Berkeley về plasma, Bohm đã nhận xét rằng trong trạng
thái plasma các electron không hành xử như những thực thể riêng lẻ mà như thành
phần của một hệ thống nhất liên thông (interconnected). Điều đáng ngạc nhiên là
plasma có thể hút các tạp chất ở biên giống như một trực trùng amip (amoeboid)
nuốt chất lạ vào bào nang. Bohm có ấn tượng là biến các electron là một sinh
thể. Những ý tưởng đó giúp Bohm tìm ra plasmon, tạo nên tiếng tăm cho nhà vật
lý. Bohm đưa ra một thí dụ:
- Hãy lấy một con cá
vàng đang bơi trong bể cá cảnh và tưởng tượng rằng bạn chưa bao giờ thấy một
cảnh tượng như vậy, mọi nhận thức của bạn chỉ có được nhờ hai camera A và B
quét từ hai góc khác nhau. Khi nhìn vào hai màn hình TV bạn lầm tưởng đang quan
sát hai con cá vàng. Song theo dõi một lúc bạn thấy rằng có mối liên hệ đồng bộ
giữa hai con cá này. Như vậy hai ảnh trên hai màn hình chỉ là hai biểu hiện của
một thực thể ở mức sâu hơn, trong trường hợp này thực thể đó là bể cá cảnh với
cá vàng bên trong. Tình huống này giống như hai photon phát ra từ sự phân rã
của một positronium.Theo Bohm tồn tại một thế lượng tử chiếm đầy không gian và
các hạt liên thông với nhau một cách không định xứ [nonlocal].
Nguyên lý toàn ảnh có
thể dẫn đến một triết học sâu sắc. David Bohm quan niệm rằng thực tại mà chúng
ta tiếp xúc hằng ngày chỉ là một loại ảo tưởng giống như một bức tranh toàn ảnh
[hologram]. Dường như thực tại có hai mức: một mức ở sâu hơn gọi là mức tiềm ẩn
cuộn lại/ implicate enfolded và một mức gọi là mức tường minh mở ra/ explicate
unfolded.
Một film toàn ảnh
[hologram] và hình ảnh nó tạo ra là thí dụ của hai mức tiềm ẩn và tường minh.
Cuộn film thuộc mức tiềm ẩn vì hình ảnh được mã hóa trong các dạng giao thoa
chứa trong film còn hình ảnh chiếu ra thuộc mức tường minh vì các giao thoa mã
hóa được mở ra [unfolded].
Theo David Bohm, sóng
và hạt đều bị cuộn lại trong một thực thể lượng tử, chỉ có tiến trình tương tác
mới bộc lộ tường minh một khía cạnh nào đó còn khía cạnh kia vẫn nằm tiềm ẩn.
Vì từ toàn ảnh – holographic – có có tính tĩnh tại/ static nên để mô tả những
tiến trình động/ dynamic cuộn lại và mở ra liên tục của thực tại nên David Bohm
đưa ra danh từ toàn ảnh động – Holomovemant.
Bohm quan niệm rằng
mọi vật trong vũ trụ đều là những phần tử của một continium[1]. Bohm cho rằng
phân biệt thế giới sống [living]] và không sống [nonliving] là điều vô nghĩa.
Vì mỗi phần của một bức toàn ảnh [hologram] đều chứa thông tin của toàn ảnh cho
nên mỗi bộ phận của vũ trụ đều chứa thông tin của toàn vũ trụ.
Điều đó có nghĩa là
nếu biết cách tiếp cận thì chúng ta có thể tìm thấy thiên hà Tiên nữ
[Andromeda] trong móng ngón tay bàn tay trái[2]. Bài thơ của William Blake, thi
sĩ Anh Quốc/ England (1757-1827) đề dẫn trên đây diễn tả cùng một ý.
NÃO BỘ LÀ MỘT TOÀN ẢNH – HOLOGRAM
Pribram xuất phát từ
việc tìm hiểu não bộ lưu trữ trí nhớ bằng cách nào và ở đâu?
Trong những năm 1940,
người ta tin rằng trí nhớ nằm trong não bộ. Mỗi dấu vết trí nhớ gọi là một
engram, tuy chẳng ai biết engram được cấu tạo bằng gì.
Từ năm 1920, Wilder
Penfield dường như chứng minh được rằng các engram nằm trong những vùng nhất
định của não bộ.[3] Pribram, lúc còn là một nhà phẫu thuật thần kinh nội
trú không có một nghi ngờ nào đối với lý thuyết engram của Penfield. Song nhiều
điều xảy ra đã làm Pribram thay đổi quan điểm. Tại Phòng thí nghiệm sinh học
Yerkes, Florida, USA, nhà tâm lý thần kinh [neuropsychologist], Karl Lashley đã
huấn luyện chuột một số kỹ năng rồi cắt bỏ những phần trong não bộ có thể liên
quan đến kỹ năng đó [không một nhà phẫu thuật nào tìm được một vị trí xác định
của các engram].
Song một điều ngạc nhiên là dù cắt bỏ bao nhiêu đi nữa kỹ năng được huấn luyện
vẫn lưu tồn. Và Pribram đi đến kết luận quan trọng:
- Trí nhớ không được
lưu trữ tại một nơi nào cả trong não bộ mà bằng một cách nào đó lan truyền và
phân bố trong toàn não bộ.
Vào giữa năm 1960,
khi Pribram đọc một bài báo trên Scientific American về cấu tạo của một
hologram thì ông hiểu rằng: não bộ là một toàn ảnh [hologram].
Trí nhớ được xem như
là những xung lượng thần kinh đan chéo chằng chịt trong não bộ tương tự như
những hình ảnh giao thoa tia laser trên một diện tích của hologram. Không riêng
gì đối với trí nhớ mà đối với các khả năng khác của con người như thị giác và
thính giác người ta cũng quan sát được các tính chất toàn ảnh. Nhà nghiên cứu
Hugo Zucarelli phát triển kỹ thuật gọi là âm học toàn ảnh –
holophonic sound – sử dụng tính toàn ảnh của thính giác.
Nếu như một phần của hologram
có khả năng tái tạo toàn ảnh của một vật thì mỗi phần của não bộ cũng chứa tất
cả thông tin để phục hồi toàn bộ trí nhớ.
Một nhà sinh học là
Paul Pietsch, Đại học Indiana, America/ USA, muốn chứng minh rằng Pribram sai
đã thực hiện hơn 700 thí nghiệm: cắt lớp, đảo chiều, thay đổi thứ tự, cắt bỏ,
thái mỏng…trên bộ não của nhiều con kỳ going/ nhông [salamandridae) song lúc đặt
lại trong bộ não những gì còn lại thì thấy các con vật vẫn hành xử như không có
điều gì xảy ra đối với trí nhớ.
BOHM VÀ PRIBRAM GẶP NHAU
Các lý thuyết của
Bohm và Pribram đã tạo nên một quan điểm sâu sắc về nhận thức luận đối với thế
giới khách quan:
- Toàn bộ vũ trụ là
một toàn ảnh [the entire universe is a hologram]
- Bộ não là một hologram cuộn vào trong vũ trụ toàn ảnh.
- The brain is a hologram enfolded in a holographic universe.
Năm 1982, Alain
Aspect, Đại học Paris, Pháp Quốc, đã thực hiện một thí nghiệm có thể nói là
quan trọng nhất trong thế kỷ 20, liên quan đến nghịch lý EPR [4], chứng minh
rằng trong những điều kiện nhất định các hạt như electron có thể tức thời liên
lạc với nhau. Vậy vận tốc truyền thông tin lớn hơn vận tốc ánh sáng bất kể
khoảng cách giữa chúng là 10 m hay 10 triệu dặm.
Theo David Bohm, thì thí nghiệm của Aspect càng chứng minh vũ trụ quả là một
hologram. Trong nghịch lý EPR, theo Bohm thì Einstein sai lầm vì cho rằng hệ đó
là hai hạt riêng lẻ trong khi phải xét chúng như một hệ không phân chia được.
Và không phải các electron đã truyền thông tin cho nhau theo một cách bí ẩn nào
đó mà là sự phân cách giữa chúng chỉ là một ảo tưởng. Tại một mức sâu sắc, các
hạt đó không là những thực thể riêng lẻ mà chỉ là những biểu kiến của một thực
thể cơ bản.
Rộng hơn mọi thành
phần của vũ trụ ở một mức sâu hơnđều liên thông với nhau [interconnectedness]
và ngược lại vũ trụ hiện hữu trong mỗi bộ phận – whole in every part.
Một thí dụ của mức
sâu đó của thực tại chính là cái bể cá cảnh cùng con cá vàng trong thí dụ nói ở
trên đây. Theo Bohm, chúng ta thấy được những thực thể riêng biệt chỉ vì ta chỉ
nhìn được một khía cạnh của thực tại. Các thực thể riêng biệt đó chỉ là những
bóng ma [eidolon] còn vũ trụ tự thân là một hình chiếu, nói cách khác là một
hologram.
Các lý thuyết của
Bohm và Pribram đã tạo nên một quan điểm sâu sắc về nhận thức luận đối với thế
giới khách quan:
- Toàn bộ Vũ Trụ là
một toàn ảnh – The entire universe is a hologram.
- Bộ não là một
hologram cuộn vào trong vũ trụ toàn ảnh – The brain is a hologram enfolded in a
holographic universe.
Các electron của nguyên tử carbon trong não bộ của con người liên thông với các
nguyên tử của mỗi con cá hồi đang bơi, của mỗi quả tim đang đập và của những vì
sao đang
chiếu sáng trên bầu
trời. Vì sự liên thông phổ quát này mà trong vũ trụ toàn ảnh, thậm chí KHÔNG
GIAN VÀ THỜI GIAN KHÔNG CÒN LÀ CƠ BẢN NỮA.
Những khái niệm như tọa độ và thời điểm sẽ không còn ý nghĩa trong một vũ trụ
mà không vật gì được tách rời với vật khác trong không gian và thời gian. Tại
mức sâu hơn này, thực tại là một siêu hologram trong đó quá khứ, hiện tại và
tương lai quyện vào nhau và tồn tại đồng thời. Tại mức sâu siêu hologram nếu
tìm được phương pháp thích hợp, chúng ta có thể làm tái hiện được những cảnh
tượng từ quá khứ xa xôi.
Sự tổng hợp hệ thống
ý tưởng của Bohm và Bribram dẫn đến là hệ mẫu toàn ảnh HP [Holographic
Paradigm].
Nhiều nhà khoa học
công nhận rằng nhiều hiện tượng ngoại tâm lý học [para-psychological [5][ như
thần giao cách cảm, luân hồi, tiên tri... có thể hiểu được nhờ hệ mẫu toàn ảnh.
Thời gian sẽ trả lời
HP đúng hay sai song hiện tại HP, vì hàm lượng triết lý lớn, đang làm say đắm
nhiều nhà khoa học và là nguồn cảm hứng dồi dào cho điện ảnh. Các film “The
Matrix”, “The 13th Floor”, “Star Trek”... cho nghệ thuật, văn chương.
CUỘC CHIẾN QUANH LỖ
ĐEN VÀ NGUYÊN LÝ TOÀN ẢNH
Vì sao mà nguyên lý
toàn ảnh trở nên quan trọng cho vật lý lượng tử?[6]
Năm1993, Gerard ‘t
Hooft [và có thể cùng thời Leonard Susskind, một trong những người phát triển
lý thuyết dây] đề ra nguyên lý holographic:
- Theo nguyên lý này
tồn tại một vật lý nD trên mặt biên [không gian n chiều] mô tả được hoàn toàn
vật lý (n+1)D của hệ nằm trong mặt biên (không gian n+1 chiều). Thông tin trong
một thể tích không gian sẽ được lưu trữ bề mặt của thể tích đó, ở đấy một bit
thông tin chiếm 1/4 yếu tố diện tích Planck [Bekenstein]. Đối với lỗ đen thông
tin này sẽ được mã hóa trên mặt chân trời của lỗ đen.
Theo nguyên lý
holographic, các quy luật vật lý trên mặt biên [xem là hologram] mô tả tương
tác giữa các hạt như quark, gluon trong khi các quy luật vật lý của không gian
nằm trong mặt biên được mô tả bởi lý thuyết siêu dây như thế có chứa cả hấp
dẫn.
Năm 1997, tác giả
Maldacena, đai học Harvard, USA, đã thực hiện nguyên lý holography nhờ thiết
lập mối quan hệ sau:
Một vũ trụ mô tả bởi
lý thuyết siêu dây [như vậy có hấp dẫn) trong một khônggian – thời gian gian
anti-de Sitter 5 chiều tương đương với một lý thuyết trường lượng tử [không
chứa hấp dẫn] trên mặt biên 4 chiều của khôngthời gian đó.
Bài toán lớn nhất
hiện nay của vật lý/ cơ học lượng tử là thống nhất được hai lý thuyết lớn nhất
của thời đại:
- L ý thuyết lượng tử.
- Lý thuyết tương đối
rộng.
Nguyên lý toàn ảnh có
hy vọng là một phương án để làm được điều đó.
Công trình của Maldacena gây một chấn động dữ dội trong giới vật lý lý thuyết.
Trong vòng 5 năm, công trình của Maldacena được trích dẫn trên 5,000 lần và
được xem như một bước đột phá về quan niệm, tạo nên một cách nhìn mới đối với
hấp dẫn và lý thuyết trường lượng tử.
Cuốn sách vừa xuất
bản “Cuộc Chiến Quanh Lỗ Đen – La Guerre Du Trou Noir” của Leonard Susskind [6]
mô tả lại cuộc tranh luận giữa Stephen Hawking và nhiều người khác thuộc phái
phản đối.
Stephen Hawking cho
rằng lỗ đen là một thực thể vi phạm nguyên lý bảo toàn thông tin trong lý
thuyết lượng tử [và trong vật lý nói chung], Một thực thể xé nuốt thông tin,
[Dévoreurs d’informations]. Tuy nhiên, đến năm 2004, Stephen Hawking tuyên bố
thua cuộc John Preskin trong một cuộc đánh đố rằng thông tin bảo toàn hay biến
mất sau khi lỗ đen bay hơi.
Như vậy bài toán nghịch lý về thông tin trong lỗ đen có thể xem như được sáng
tỏ phần nào [thông tin là bảo toàn song thu hồi nó như thế nào].
Nguyên lý toàn ảnh khẳng định rằng mọi thông tin trong lỗ đen giờ đây được mã
hoá trên diện tích chân trời và thông tin được bảo toàn trong quá trình bay hơi
của lỗ đen.
Thất bại này của
Stephen Hawking càng làm cho giới khoa học chú ý nhiều đến hệ mẫu toàn ảnh.
MỘT KIỂM CHỨNG THỰC
NGHIỆM: PHÁT HIỆN TIẾNG ỒN TOÀN ẢNH – HOLOGRAPHIC NOISE – CỦA DỰ ÁN GEO600
GEO600 là một dự án
hợp tác giữa Viện Vật lý hấp dẫn Max Planck, Đại học Leibniz, Hannover,
Deutschland; Đại học Cardiff, Đại học Glashow, Scotland; và Đại học Birmingham,
Vương Quốc Anh/ U.K.
GEO600 là một
detector dài 600 m, xây dựng tại Hannover, Deutschland/ Đức Quốc, có mục tiêu
tìm sóng hấp dẫn phát ra từ những thiên thể như sao neutron, lỗ đen.
Hiện nay GEO600 [7]
chưa tìm ra sóng hấp dẫn song rất có thể đã phát hiện một hiện tượng quan trọng
nhất trong thế kỷ này. Trong nhiều tháng qua, đội ngũ GEO600 đau đầu vì một
nhiễu loạn, một tiếng ồn không giải thích được trong detector của họ.
Một điều đáng ngạc
nhiên, Craig Hogan, Giám đốc Trung tâm Vật lý thiên văn các hạt cơ bản, Phòng
thí nghiệm Gia tốc quốc gia Fermi, GS Đại học Chicago, Illinois, USA, lại tiên
đoán được rằng nhóm GEO600 sẽ gặp vấn đề về tiếng ồn lạ lùng này và đưa ra cách
giải thích:
- Nhóm GEO600 đã tiến
đến giới hạn cơ bản của không gian – thời gian, đã tiến đến điểm mà continium
phẳng phiu của Einstein chấm dứt nhường chỗ cho cấu trúc dạng “hạt” gián đoạn,
nhóm GEO600 đã chạm ngõ đến sự thăng giáng “run rẩy” lượng tử của không thời
gian, một mức sâu của thực tại trong vũ trụ hologram [8]. Tại những khoảng cách
vi mô với kích thước cỡ 10–35 m [độ dài Planck] không gian – thời gian có cấu
trúc gián đoạn như cấu tạo được bằng những pixel.
GS Bernard
Schutz,Viện Thiên văn Hoàng gia Vương Quốc Anh, phát biểu:
- Nếu tiếng ồn toàn
ảnh được phát hiện thì đây là tín hiệu của một kỷ nguyên mới trong vật lý cơ
bản. (ScienceDaily,Feb.4,2009)
GS Karsten Danzmann,
Giám đốc Viện Albert Einstein, Hannover, Deutschland, dè dặt hơn phát biểu:
- Vấn đề tiếng ồn
toàn ảnh đã đặt nhóm nghiên cứu GEO600 vào tâm cơn lốc của một nghiên cứu cơ
bản quan trọng của thế kỷ. Nhóm các nhà vật lý GEO600 đang tích cực thu thập dữ
liệu để chứng minh liệu tiếng ồn họ thu được có phải là tiếng ồn toàn ảnh hay
không?
Nếu nhóm GEO600 đã
tìm thấy những gì mà Craig Hogan phỏng đoán thì chúng ta đang ở trong một
hologram vũ trụ khổng lồ.
KẾT LUẬN:
- Vũ trụ của chúng ta
có thể là một hologram khổng lồ.
- Our World May Be a
Giant Hologram [9].
Nếu điều này đúng thì
trước mắt chúng ta là một kỷ nguyên khoa học mới [ScienceDaily,Feb.4,2009] có
tầm bao quát một cách thống nhất nhiều hiên tượng [từ vật lý đến các khả năng
kỳ diệu của não bộ] mà khoa học hiện nay chưa có lời giải thích.
Vũ trụ toàn ảnh sẽ có
tác động lớn đến triết học và là nguồn cảm hứng của nhiều ngành nghệ thuật.
Nhiều nhà khoa học
xếp lý thuyết Vũ trụ toàn ảnh ở tuyến đầu tri thức – The lastest frontier of
knowledge – lý thuyết Vũ trụ toàn ảnh có nội dung lớn hàm ẩn cả Toán Học, Vật
Lý, Sinh Học, Triết Học...
Tài liệu tham khảo và
chú thích:
[1] David Bohm,
Wholeness and the implicate Order, 1980.
[2] Michael Talbot,
The holographic Universe,1996.
[3] Wilder Penfield,
The mystery of Mind, 1975.
[4] EPR: nghịch lý
EINSTEIN, PODOLSKY AND ROSEN,
[5] Ngoại tâm lý học
[parapsychology] nghiên cứu những khả năng giả đoán của tâm lý:
ngoại cảm
[telepathy], tuệ nhãn [perceptiveness], tiên tri và hồi tri [precognition
and retrocognition],
động học tâm lý [psychokinesis].
[6] La Recherche,
Paul Davies & Leonard Susskind, Fevrier 2009 No 427.
[7]
http://www.geo600.de
[8] Craig Hogan,
Physical Review D, vol 77, p 104031.
[9] Marcus Chown, Our
world may be a giant hologram, New Scientist, 15 January,
2009.