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 ngoon
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 HP.
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 và 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 HP.
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.