Làm thế nào để “không” có thể tự biến đổi thành “có”?

Từ khóa tìm kiếm: Hãy Trả Lời Em Tại Sao? – Tập 12 – Arkady Leokum

Không có câu hỏi nào sâu sắc hơn câu hỏi này và đến tận thập niên 1970 chỉ có các nhà thần học và triết học cảm thấy có thể trả lời được (cộng với các sinh viên vật lý mà vẫn la cà trong các quán rượu vào giờ đóng cửa).

Ý niệm mơ hồ đầu tiên trả lời cho câu hỏi này đã nổi lên năm 1973, trong một bài báo mà hiện giờ rất nổi tiếng, của tạp chí Tự nhiên, “Có phải Vũ trụ là một Sự dao động Chân không?”. Tác giả của nó, nhà vật lý Edward Tryon, đã chỉ ra một số điểm kì lạ của vũ trụ chúng ta. Ví dụ, giá trị tuyệt đối của tổng lượng năng lượng dương bị giữ trong vật chất của vũ trụ gần bằng (nói một cách đơn giản) với tổng năng lượng âm của lực hấp dẫn của chúng. Nói cách khác, tổng lượng năng lượng của vũ trụ là bằng không.

Cùng với nhiều đặc điểm mang tính kỹ thuật khác nữa, nó khiến Tryon đưa ra giả thuyết vũ trụ được tạo thành từ con số không hoặc chính xác hơn, vũ trụ là cái mà khoa học gọi là trạng thái chân không. Cái hay trong giả thuyết của Tryon là các đặc tính của trạng thái chân không này có thể tính toán được, cho nên câu hỏi về vấn đề làm thế nào để “không” biến thành “có” được mở ra.

Từ đó, các nhà vật lý đã bị thuyết phục rằng nguồn gốc của vũ trụ là liên kết chặt chẽ với các đặc tính của trạng thái chân không, mà từ đó, vũ trụ nổ tung ra trong vụ nổ Big Bang cách đây khoảng mười bốn tỉ năm. Sự hình thành tự phát như vậy có vẻ giống như một phép ảo thuật nhưng lại hoàn toàn hợp lý.

Các đo đạc trong phòng thí nghiệm từ lâu đã khẳng định một sự thật rằng các hạt hạ nguyên tử liên tục xuất hiện và biến mất khỏi trạng thái chân không ở xung quanh chúng ta. Sự tự xuất hiện các một vật có kích thước của vũ trụ tất nhiên ít hơn, nhưng quan trọng là, không phải không thể xảy ra. Nếu học thuyết của Tryon được tin tưởng thì đó chính xác là những gì đã diễn ra.

Không có gì đáng ngạc nhiên, không phải tất cả mọi người đều bị thuyết phục – nhất là bởi vì Tryon là một người không khéo léo trong việc định nghĩa vũ trụ. Một cách chính xác, vấn đề không chỉ là vật chất trong vũ trụ mà còn là không gian và thời gian và làm thế nào những thứ như không gian và thời gian được sinh ra từ một “hệ rỗng” vẫn còn là điều gây tranh cãi nhiều.

Nhưng có lẽ vật lý cơ bản vẫn chưa đủ “cơ bản” để giải thích cách thức mà “không” biến thành “có” và chúng ta nên tìm câu trả lời trong toán học thuần túy.

Nhiều năm trước đây, nhà toán học John von Neumann đã chỉ ra rằng ta có thể biến “không” thành “có” qua lý thuyết tập hợp: tức là các tính chất của một tập hợp các vật thể. Đặc biệt, von Neumann đưa ra một bằng chứng tài tình rằng tất cả các số mà chúng ta đếm được từ số không trở lên, có thể được tạo thành từ sự sắp xếp của “tập hợp rỗng”, tức không chứa gì bên trong.

Có vẻ như toán học nắm giữ chìa khóa cho trả lời câu hỏi làm thế nào mà “có” được tạo nên từ “không”. Nhưng nó còn muốn nói với chúng ta những điều khác hơn: đó là trong thật tế “không” là tất cả những gì đang có và chính do sự cố chấp của chúng ta trong việc tập hợp chúng lại thành một tập hợp có hạn đã tạo nên suy nghĩ rằng đó thật sự là “có”.