LỜI BẠT
Sách Bản Thiết Kế Vĩ Đại của Stephen Hawking
Nhóm chủ biên tủ sách KHOA HỌC & KHÁM PHÁ

---*---

Chúng ta lại có trong tay một cuốn sách của Stephen Hawking. Tên sách đầy ấn tượng: Bản thiết kế vĩ đại, bản thiết kế tạo nên vũ trụ bao la với chính chúng ta trong đó, một chủ đề mà càng nghiên cứu lại càng cảm thấy bí hiểm và hấp dẫn. Nội dung cuốn sách, như tác giả nói ngay từ dòng đầu tiên của chương một, là chuyện “Bí ẩn của kiếp nhân sinh”, là những câu hỏi tối hậu về sự sống, vũ trụ và vạn vật: Tại sao phải có cái gì đó chứ không phải là hư không?, Tại sao chúng ta tồn tại?, Tại sao là tập hợp các định luật vật lý cụ thể này chứ không phải các tập hợp khác?. Đó là những câu hỏi đã từng và luôn luôn làm tất cả chúng ta xao xuyến, ở mức độ khác nhau, với cách tiếp cận khác nhau và trong mức độ hiểu biết khác nhau. Lời giải thì cũng có muôn vàn, từ các truyền thuyết, các câu chuyện cổ tích đến những luận lý đơn thuần dựa trên niềm tin và các lý thuyết khoa học được xây dựng một cách chặt chẽ. Trong cuốn sách này, Hawking điểm qua tất cả những chặng đường gian nan đó, để rồi Cuối cùng đi đến một lý thuyết khả dĩ nhất, được xem là ứng viên duy nhất cho lý thuyết hoàn chỉnh về vũ trụ, lý thuyết M: đấy chính là lý thuyết thống nhất mà Einstein đã hy vọng tìm được. Hawking Cũng viết rằng: “Thực tế là bản thân con người chúng ta - cũng đơn thuần là tập hợp các hạt cơ bản của tự nhiên - có khả năng đi gần đến hiểu biết về các định luật vũ trụ chi phối chúng ta và vũ trụ của chúng ta, đã là một thành công lớn”. Và tác giả tin rằng, chúng ta sẽ tìm ra bản thiết kế vĩ đại, đặt một dấu son cho cuộc tìm tòi cũng rất vĩ đại kéo dài từ hơn 3000 năm nay.

Rất có thể, không ít bạn đọc có cảm giác ngại ngần khi nhìn thấy cuốn sách này, vì sợ rằng tác phẩm khó đọc. Nhưng bạn đừng quên, tác giả của cuốn sách là Hawking, vốn đã rất quen thuộc với độc giả Việt Nam ngay từ cuốn Lược sử thời gian được tái bản nhiều lần. Bây giờ, Hawking lại đến với chúng ta bằng lối viết quen thuộc. Nếu bạn là một nhà khoa học, một nhà vật lý, bạn sẽ hiểu cuốn sách qua tất cả các khía cạnh chuyên môn phức tạp của nó, từ quy tắc của định luật, bản chất của thực tại, lý thuyết của vạn vật tới các lịch sử khả dĩ, chọn lựa của vũ trụ và cuối cùng là tìm đến bản thiết kể vì đại. Đấy là cuộc hành trình mà bạn quen thuộc, các triết học cổ xưa và hiện đai, cơ học cổ điển, cơ học lượng tử, lý thuyết tương đối, lý thuyết siêu đối xứng, lý thuyết dây… Nhưng với bạn đọc thông thường, Hawking vẫn có thể giúp bạn một cách trình bày để bạn đủ ham mê theo dõi cho tới độ phần nào thấu hiểu. Bằng rất nhiều hình vẽ sinh động, bằng những câu chuyện nhẹ nhàng, và bằng những ví dụ, những so sánh độc đáo. Bạn đừng quá lo lắng khi nghe nói rằng lý thuyết M không phải là một lý thuyết theo nghĩa thông thường, mà là cả một họ các lý thuyết khác nhau, mỗi lý thuyết mô tả tốt chỉ những quan sát trong một phạm vi nào đó của các tình huống vật lý và giữa chúng là những vùng xen phủ trùng khớp với nhau. Bạn hãy bắt đầu từ việc giải nghĩa chữ M, như Hawking đã viết: “Dường như không ai biết M là chữ viết tắt cho cái gì, có thể nó là chữ ‘chủ’ (master), là ‘kỳ diệu’ (miracle) hoặc ‘bí ẩn’ (mystery), vừa cũng có khi là cả ba’. Cứ đọc đi, rồi dần dần bạn sẽ quen, và phần nào sẽ hiểu, đủ để thấy hết cái thú vị của cuốn sách.

Theo Lý thuyết M thì vũ trụ của chúng ta không phải là vũ trụ duy nhất, và rất nhiều vũ trụ đã được tạo thành từ hư vô mà không cần đến sự can thiệp của một thế lực siêu nhiên hay thần thánh nào cả. Có thể có tới 10.500 vũ trụ như thế, mỗi vũ trụ lại có các định luật riêng. Hawking chỉ ra rằng, bức tranh về sự tạo thành vũ trụ một cách tự phát lượng tử hơi giống sự hình thành bong bóng hơi trong nước đang sôi. Nhiều bong bóng bé xíu xuất hiện nhưng sau đó lại biến mất. Những bong bóng này tượng trưng cho các vũ trụ mini giãn nở ra rồi lại co sập lại trong khi vẫn đang ở trong kích thước cực nhỏ. Chúng mô tả các vũ tru khả dĩ, nhưng kéo dài không đủ lâu để có thể tạo nên phát triển các thiên hà và các vì sao. chứ chưa nói đến sự sống có trí tuệ. Tuy nhiên, một số ít các bong bóng bé nhỏ này sẽ phát triển đủ lớn để không còn bị xẹp đi nữa. Chúng sẽ giãn nở ngày càng tăng để tạo thành các bong bóng lớn đủ nhìn thấy được, tương đương với các vũ trụ giãn nở với tốc độ ngày càng tăng, nghĩa là các vũ trụ trong trạng thái lạm phát. Thoát thai từ sự khởi đầu này, chúng ta sẽ có bức tranh thường quan sát được ngày nay.

Dù bao la đến mức tưởng như vô tận, vũ trụ của chúng ta lại vô cùng tinh tế. Đủ tinh tế và chính xác để hình thành một vũ trụ ổn định. Hầu hết các hằng số cơ bản trong lý thuyết của chúng ta dường như đã được tinh chỉnh theo nghĩa nếu chúng bị thay đổi một lượng rất khiêm tốn thôi, thì vũ trụ sẽ khác hẳn về chất và trong nhiều trường hợp không thích hợp cho việc phát triển sự sống. Những mô hình trên máy tính đã chỉ ra rằng, một sự thay đổi nhỏ cỡ chỉ 0,5% cường độ lực hạt nhân mạnh hoặc 4% lực điện thôi, thì gần như toàn bộ cacbon lẫn oxy trong mọi ngôi sao sẽ bị phá hủy, và do đó sự sống cũng không thể nẩy sinh. Nếu lực hạt nhân yếu mà yếu hơn trong vũ trụ buổi ban đầu, thì tất cả hydro sẽ biến thành hêli và vì thế sẽ không còn các ngôi sao bình thường nữa. Ngược lại, nếu lực này mạnh hơn, thì các siêu sao mới phát nổ sẽ không đẩy được các lớp vỏ bật ra ngoài và vì thế không gieo được các mầm cho không gian giữa các vì sao bằng những nguyên tố nặng mà các hành tinh cần có để thúc đẩy sự sống. Nếu các proton nặng thêm 0,2%. chúng sẽ phân rã thành các nơtron, làm cho các nguyên tử không còn bền vững nữa. Ở tẩm lớn hơn, giả sử khoảng cách Trái đất - Mặt trời là đã cho như hiện nay, nếu Mặt trời nhẹ đi hay nặng lên cỡ 20%. thì Trái đất sẽ lạnh hơn Hỏa tinh hiện nay và nóng hơn Thủy tinh hiện nay, nghĩa là cũng không có sự sống.

Chúng ta nhận thức thế giới thông qua các lý thuyết, các quy luật, các mô hình. Chúng được tìm kiếm, xây dựng, thay thế và không ngừng hoàn thiện, sao cho phù hợp với những gì quan sát được, và tiên đoán được những gì sẽ xảy ra. Theo Hawking, có tới bốn yếu tố để xác định thế nào là một mô hình tốt. Bạn vốn nghĩ quy luật hay mô hình là một cái gì đó cứng nhắc, khô khan, nhưng tác giả đưa ra tiêu chí đầu tiên để khẳng định mô hình là phải “thanh nhã và đẹp". Tính thanh nhã không phải là cái gì có thể dễ dàng đo được, nhưng nó lại được các nhà khoa học đánh giá rất cao, bởi các định luật tự nhiên phải cô đúc lại một cách hiệu quả rất nhiều trường hợp riêng thành một công thức đơn giản duy nhất. Theo Einstein, một lý thuyết nên đơn giản nhất có thể, nhưng cũng đừng đơn giản hơn nữa. Hy vọng sau khi đọc xong cuốn sách này, bạn cũng cảm thấy vẻ đẹp, sự thanh nhã của chính bản thân vũ trụ, và cả vẻ đẹp, sự thanh nhã trong cách các nhà khoa học tìm hiểu vũ trụ đó. Và điều đó cũng thuộc về chính chúng ta, những công dân của vũ trụ này.

Trong các cuốn sách của Hawking, Bản thiết kế vĩ đại là cuốn sách không dầy lắm. Chỉ khoảng 200 trang thôi. Nghĩa là vô cùng cô đúc và phong phú. Bản quyền cuốn sách được bán ngay từ khi sách chưa in, để các văn bản với ngôn ngữ khác nhau được phát hành nhanh chóng và rộng rãi trên rất nhiều nước. Trong tác phẩm này, Hawking đã chọn cho mình một đồng tác giả: nhà vật lý chuyên làm truyền thông theo hướng giải trí L. Mlodinow. Cuốn sách này dành cho độc giả nhiều lứa tuổi, nhiều ngành nghề, nhưng rất hy vọng thu được sự chú ý của độc giả trẻ tuổi

Trích "Bản Thiết Kế Vĩ Đại"
The Grand Design
Stephen Hawking và Leonard Mlodinow
Phạm Văn Thiều - Tô Bá Hạ dịch
Nhà Xuất Bản Trẻ, 2012