Hiệu ứng Con bướm potx

Hiệu ứng Con bướm Xin độcgiả đọc kỹ ý kiếncủa Matthew Trumpnhư sau: Những hệ thiên văn điển hình không tuân thủ quy luật nói trên là hệ chứa ba hoặc nhiều hơn ba vật thể có quan hệ tương tác lẫn nhau. Poincaré chỉ ra rằng đối với những hệ loại này, một sai lệch vô cùng nhỏ trong dữ kiện ban đầu sẽ lớn dần lên theo thời gian với một tỷ lệ khổng lồ. Do đó đối với cùng một hệ chuyển động, hai tập hợp dữ kiện ban đầu hầu như không phân biệt có thể dẫn tới hai dự đoán kết quả khác nhau một trời một vực. Poincaré đã chứng minh một cách toán học rằng hiện tượng “bùng nổ” của những bất định vô cùng nhỏ trong dữ kiện ban đầu thành những bất định khổng lồ trong kết quả dự đoán sẽ vẫn tiếp tục xẩy ra ngay cả khi những bất định ban đầu được thu nhỏ tới kích thước nhỏ nhất có thể tưởng tượng được. Nghĩa là, đối với những hệ này, dù cho bạn có thể thực hiện những phép đo dữ kiện ban đầu chính xác hơn tới hàng trăm hay hàng triệu lần hoặc hơn thế nữa, thì muộn hơn hay sớm hơn, tính bất định trong kết quả không hề giảm đi, mà vẫn vô cùng lớn. Những phân tích toán học của Poincaré thực chất đã chứng minh rằng đối với những “hệ phức tạp”, muốn có một dự đoán kết quả chính xác ở bất kỳ cấp độ nào cũng đòi hỏi phải xác định được dữ kiện ban đầu với độ chính xác tuyệt đối. Nhưng điều đó là BẤT KHẢ (impossible)! MatthewTrump viết tiếp: Tính chất cực kỳ nhậy cảm của dữ kiện ban đầu được trình bầy một cách toán học trong những hệ thống được nghiên cứu bởi Poincaré được gọi là tính bất ổn định động lực học (dynamical instability), hoặc đơn giản là “hỗn độn” (chaos). Đó là lý dovì sao HenriPoincaré được coi là cha đẻ của Lý thuyết hỗn độn, mặc dù mãi đến những năm1960,lý thuyết này mới thành hình. Theo MatthewTrump: Mặc dù công trình của Poincaré được một số nhà vật lý nhìn xa trông rộng đương thời đánh giá là vô cùng quan trọng, nhiều thế kỷ đã trôi qua trước khi những ẩn ý trong các khám phá của ông được toàn thể cộng đồng khoa học hiểu rõ. Một trong các lý do của sự chậm trễ này là vì phần lớn các nhà vật lý thời đó đang lao vào một lĩnh vực mới mẻ của vật lý, đó là Cơ học lượng tử – lĩnh vực vật lý thâm nhập vào vương quốc hạ nguyên tử. Nhưng hiện nay, chính các nhà vật lý đangquan tâm tới Lýthuyết hỗn độn hơn ai hết. 5* Biểu hiện của hỗn độn trong Tự nhiên: Hệ thống thời tiết là một hệ phức tạpđiển hình, ở đó bộc lộ rất rõ đặc trưng hỗn độn,như độc giả đã thấy phầnnào qua câu chuyện về khámphá của EdwardLorenznăm 1961. MatthewTrump chobiết: Thuật ngữ “Hiệu ứng con bướm” ra đời chính từ khoa học dự báo thời tiết: Một cái vỗ cánh của một con bướm ở một nơi nào đó trên trái đất có thể dẫn tới một cơn bão ở một nơi nào khác trên thế giới một năm sau đó. Với hiệu ứng đó, hiện nay người ta buộc phải chấp nhận rằng việc dự báo thời tiết chỉ đạt được mức độ chính xác tương đối và ngắn hạn. Dù cho được trang bị những computer thông minh bậc nhất, khoa học dự báo thời tiết vẫn luôn luôn không tốt gì hơn những phỏng đoán. Vậy nếuchúng ta thấy những dự báo thời tiết thiếu chính xác hoặc thậm chí sai hoàn toàn với thực tế, cólẽ cũng không nên dễ dàng trách móc các nhà khoa học làm dự báo, mà hãy “đổ tội” cho cái bản chất hỗn độncủa những hệ phức tạp trong Tự nhiên. RobertMay (đã nhắctới ở mục 2*), chobiết: Trong lĩnh vực nghiên cứu quần thể sinh học còn có những thí dụ phức tạp rắm rối hơn rất nhiều. Chẳng hạn tôi có thể chỉ ra những thí dụ về quần thể ruồi dấm hoặc quần thể bọ chét dưới nước mà tôi nuôi dưỡng chúng trong phòng thí nghiệm. Bạn không thể nào tiên đoán được mức độ tăng trưởng của chúng trong một số tình huống nhất định. Dưới điều kiện nhiệt độ và sinh trưởng nào đó, chúng phát triển đều đặn và hoàn toàn có thể tiên đoán được, giống như động lực học Newton cổ điển vậy. Nhưng dưới điều kiện nhiệt độ và/hoặc môi trường khác, chúng trở nên vô cùng hỗn độn, và mặc dù những phương trình dùng để mô tả sự tăng trưởng của chúng rất đơn giản, mức tăng trưởng của chúng là không thể dự đoán được. Sự sinh trưởng của chúng tăng hay giảm thất thường tuỳ theo từng nơi chốn. Có thể chỉ rarất nhiềuhệ phức tạp khác nhau mà ở đó tính hỗn độn biểulộ. Theo Báchkhoa toàn thư Wikipedia: Lý thuyếthỗn độn đã sử dụngđể nghiên cứu tính hỗn độn trong các mạchđiện, chùmlasers, các hiệntượng daođộng, các phản ứng hoá học, động học chất lỏng, cácmáy móc cơ học và máy cơ-học-từ-tính. Khoa học cũngđã quan sát nhữngứng xử hỗn độn trong chuyển động của vệ tinh tronghệ mặttrời,sự “tiến hoácủa thời gian” (time evolution) trongtừ trường của các thiên thể, sự tăng trưởng số lượng của các quầnthể sinh học, “tiềm năng tácđộng”(action potentials)trong các neurons thần kinh,và các daođộng của phân tử. Hàng ngày chúngta cóthể chứng kiến tính hỗnđộncủa thờitiết vàkhí hậu. Và hiệnngười ta đang tranh luận về tínhhỗn độn trong hiện tượng “kiến tạo bề mặt trái đất” (platetectonics)cũng như trong hệ thốngkinh tế. Tóm lại, Lý thuyếthỗn độn đã được áp dụngtrong nhiều lĩnhvực: toán học, sinhhọc, khoahọc computer,kinh tế học, côngnghệ học, hệ thống tài chính, triết học, vật lý, chính trị, động học về mức tăngtrưởng của các quần thể, tâm lý học và khoahọc robots.Một trongnhững ứng dụngthànhcông nhất của Lý thuyết hỗnđộn là trong sinhthái học,trong đó mô hình của Ricker đã được sử dụng để chỉ rõ các quầnthể sinhhọc tăng trưởng như thế nào. Lý thuyết hỗn độncũng được áp dụngtrong y khoađể nghiên cứu bệnh động kinh, …và vô số ứngdụng khác nữa. 6* Vài vấn đáp trên chủ đề “hiệu ứng con bướm” và hỗn độn: 1/ Có người thắc mắc, xét cho cùng thì Poincaré vẫn chưa giải xong “Bài toán ba vật thể”, vậy tại sao ông vẫn đoạt Giải Oscar II? Þ Một trong các thành viên hội đồng giámkhảo là nhà toánhọc kiệt xuất Karl Weierstrass đánhgiá: “Công trình này chưa thật sự được xem như đưa ra một lời giải đầy đủ của vấn đề đã được đặt ra, nhưng điều vô cùng quan trọng là nó sẽ mở đầu cho một kỷ nguyên mới trong lịch sử của cơ học thiên thể”. Þ Và dưới ánh sáng khoa học hiện đại, nhà toánhọc Ian Stewart,giáo sư Đại họcWarwickở Anh,nhận định:“Đúng là ông chưa giải xong bài toán, nhưng ông đã tạo ra một tiến bộ đáng kinh ngạc tiến về phía trước. Ông đã sáng tạo ra một lĩnh vực hoàn toàn mới, một cách tư duy hoàn toàn mới”. 2/ Nếu chuyển động của n vật thể là hỗn độn thì tại sao hệ mặt trời lại ổn định? Þ Câu trả lời thuộcvề cácnhà vật lý thiên văn, tuynhiên chúngta có thể nêu giả thiết cho rằng hệ mặt trờithoả mãn những điều kiệnxác định, làm cho nó trở thành mộthệ đơn giản,thay vì một hệ phức tạp như các đối tượng nghiên cứu của Lýthuyết hỗn độn. 3/ Phải chăng giống như Định lý bất toàn, Lý thuyết hỗn độn chứa đựng yếu tố “chống khoa học”, bởi vì khoa học không thể là cái gì khác ngoài những định luật phản ánh tính quy luật của Tự nhiên? Bản thân khái niệm hỗn độn đã là một cái gì đó phản lại tính quy luật, tức là phản lại khoa học? Þ Có lẽ cần phải nhận thứclại khái niệm khoahọc là gì. Khoa học không đơn giản chỉ là những định luật phản ánhtính quyluật của Tự nhiên, màcòn là tập hợp mọi nhậnthức phảnánh trungthực bức tranhhiện thực. Định lýbấttoàn và Lý thuyết hỗnđộn làkhoa học, bởi nó phản ánh bứctranhhiện thựcchính xáchơn, đầy đủ hơn, trungthực hơn. 4/ Phải chăng toàn bộ vũ trụ là hỗn độn? Phải chăng tính bất định và hỗn độn tồn tại xen kẽ trong Tự nhiên, hoặc cái này bao trùm lên cái kia? Þ Câu trả lời vẫnbỏ ngỏ. Hiện nay chúng ta chỉ mới biết một phầnnào đó của vũ trụ. Không ai cóthể đưa ramộtphán quyết rằngtoàn bộ vũ trụ là tất định hayhỗn độn. Có những hệ đơn giản thể hiện tính tất định, nhưngcũngcó rất nhiều hệ phức tạp mangbản chấtbất định và hỗn độn. Cóngười chorằng tính hỗn độn chỉ là mộtbiểu hiệntương tác vật chất trong một phạmvi hẹp của mộttrậttự lớn hơnbao trùm, có nghĩa là quyluậttất địnhvẫn chiếmưu thế. Phải nói rằng phần lớncác nhà vậtlý hiện nay vẫnlà những môn đệ nhiệt thành của Chủ nghĩa tất định, trong đó AlbertEinsteincó lẽ là môn đệ nhiệt thành nhất, vì ôngtừngtuyên bố “Tôi muốn biết được ý Chúa”. Đó là lý dođể ông quyết tâm xây dựng Lý thuyết trường thốngnhất (Theoryof Unified Field),và hậu duệ của ông đã tiếp tục sự nghiệp này dưới ngọncờ Lý thuyết về mọi thứ (TOE – Theoryof Everything). Nhưng những nghiên cứu của GregoryChaitintrongtoán học lại ủng hộ tư tưởng bất định và hỗnđộn nhiều hơn làtất định: Chaitin đã chứng minh rằng có một số vô hạn những sự kiện toán học nhưng phần lớn những sự kiện đó không liên hệ với nhau và không thể trói buộc chúng với nhau bằng những định lý thống nhất. Nếu các nhà toán học tìm thấy bất kỳ liên hệ nào giữa những sự kiện này thì đó chỉ là may mắn tình cờ. Phần lớn toán học đúng mà chẳng có lý do đặc biệt nào cả, toán học đúng bởi những lý do ngẫu nhiên … Chaitin nhận ra rằng số Omega đã nhiễm độc toàn bộ toán học, đặt ra giới hạn căn bản đối với cái chúng ta có thể biết. Hơn thế nữa, Omega mới chỉ là sự khởi đầu, thậm chí còn có nhiều con số phiền toái khác mà Chaitin gọi là những số Siêu- Omega – những con số thách thức mọi tính toán ngay cả khi chúng ta cố gắng mọi cách để hiểu được Omega. Dòng giống Omega – dòng giống những con số không thể tính được – đã để lộ ra rằng toán học không chỉ bị nhậy cắn thủng lỗ chỗ, mà hầu như đã bị thủng bởi những lỗ hổng toang hoác: Tình trạng hỗn độn, phi trật tự hoá ra là bản chất cốt lõi của Vũ Trụ (2) . Ý kiến củaRobertMay (đã dẫn) có lẽ là công bằng nhất: Tôi muốn nói rằng chúng ta vẫn đang ở trong tình trạng mà hầu hết những gì được dạy trong trường phổ thông và đại học vẫn tuân theo cách nhìn kiểu Newton – phần lớn những điều chúng ta được dạy là thế giới vẫn tuân theo một trật tự … thế giới ấy có thể dự đoán được, còn ở đâu có chuyện rắm rối phức tạp và không thể dự đoán được, chẳng hạn như tại chiếc bàn quay roulette trong các sòng bạc, thì chẳng qua đó chỉ là một đống lộn xộn. Nhưng tình hình đã hoàn toàn thay đổi. Hiện nay chúng ta đã biết rằng khi quy luật đủ đơn giản thì hiện tượng xẩy ra cũng đơn giản, nhưng mặt khác, chúng ta không thể tạo ra “chiếc đồng hồ đơn giản kiểu Newton”. Với những phương trình mô tả chiếc đồng hồ Newton, quả lắc đồng hồ đôi khi có thể dao động bình thường như bạn dự đoán, nhưng nhiều lúc khác nó lại gây nên tình trạng hoàn toàn hỗn độn và không thể dự đoán được. 5/ Liệu có thể “Tây phương hoá”, tức là logic hoá và toán học hoá những lý thuyết có khả năng tiên tri của khoa học Đông phương cổ truyền, như Kinh Dịch hoặc Tử vi, … để bổ sung cho khả năng tiên tri của khoa học Tây phương hay không? Þ Có hai lý dođể tham vọngnày khó biến thành hiệnthực: Một, khoahọc Đông phương khôngdựa trên logicsuy diễnvà chứng minh, mà chủ yếu dựa trên cảm nghiệm trực giác, mặc dù nó cónhững nguyên lý cơ bản vô cùng cô đọng đã đượchình thức hoá. Vìthế, thamvọnglogic hoácác khoa họccổ truyền Đôngphươnglà đi ngược lại phương pháp tiếp cận chân lý của chínhĐông phương cổ truyền.Phương pháp suy diễn logic và chứng minhcủa khoa họcTây phương tự bản thânnó đã không đủ để chứng minhmọi chân lý. Địnhlý bất toàn gợi ý rằng thế giới nhận thức của con người lớn hơn thế giới logic chứng minhrất nhiều. Chỗ hơn hẳncủa con ngườiso với tư duy logic máymóc chínhlà trực giác: Khả năng cảm nhận chân lý một cách trực tiếp không cần suy luận. Vậy logic hoá và toánhọc hoá Kinh Dịch e rằngchỉ làm giảm giátrị của Kinh Dịch, thayvì nâng nó lênmột tầm cao hơncủa nhận thức. Đã có một giáo sư vật lý Việt Namthực hiện mộtcông trình toán họchoá KinhDịch rất công phu (3) , nhưng công trìnhnày không để lại một ấn tượng nào đủ lớn trongcộng đồngkhoa học Việt namcũngnhư thế giới. Có lẽ vì nó không đủ sức thuyết phục. Hai, giả sử toánhọc hoávà logichoá KinhDịch hoặc Tử vi thành công, tôi e rằng hệ thống dữ kiện banđầu củanó không đủ để khắcphục được “Hiệu ứng con bướm” –hiện tượngbất định và hỗnđộn của các hệ thống phức tạp trong Tự nhiênvà xã hội. Chẳng hạn, có trường hợphai chị emsinh đôi cùngtrứng, vàtất nhiên là cùng năm cùng tháng cùngngàycùng giờ và cùng nơi sinh. Vậy mà số phận lại khác nhau một trời một vực. Một người thì liên tụcgặp maymắn, một ngườithì gặphết rủi ro này đếnrủi ro khác.Phải chăng sự khácbiệt vô cùnglớn này xuất phát từ một khác biệt vô cùng nhỏ nào đó trong dữ kiện banđầu (lúc sinhra đời) của hai chị emnày? Nếunhậnđịnh này đúng thì có nghĩa là“hiệu ứng con bướm”và bản chất hỗnđộn cũngtác độngngaycả trong khoa họcchiêm tinh! Vì thế khoa học chiêm tinh cũng chỉ đúng với những “hệ” đơn giản và ngắn hạn, vàsẽ “hỗn độn” với những“hệ” phức tạp và lâu dài! Vậycó cách nào bổ sung cho hệ thốngdữ kiện ban đầu của các khoahọc Đông phươngcổ truyền hay không?Nhưngdù có bổ sungđến mấy đi chăng nữa, như đã nói ở các phần trên, sẽ chẳng baogiờ có một hệ thốngdữ kiệnban đầu tuyệt đốichính xác – bản chất bất định của các phép đo dữ kiện ban đầu. Điều đó có nghĩa là “hiệu ứngcon bướm” và bảnchất hỗn độn là khôngthể khắc phục được đối với bất kỳ hệ phức tạp nào, dù là Tây phươnghay Đông phương! Nhưng tại saovẫncó những tiên tri đúng đếnmức làmmọi người phải kinh ngạc, như tiên tri củaTrạng TrìnhNguyễn BỉnhKhiêm, NostraDamus,hay gần đây hơn làNicolas Tesla,…? Có lẽ các nhà tiên tri này chỉ dựa một phầnnào vào nhữngmô hình logic tất định(Tây phươnghoặc Đôngphương) để đưa ra những tiên tri kỳ lạ của họ, mà chủ yếu dựa trêntrực giác đặc biệt – một thứ “Donde Dieu”(một ân huệ của Trời). Sự thật có đúng như vậy không? Điều này vẫn là một ẩn số lớn củachiêmtinh học mà khoahọc ngày nay chưa thể giải mã, và cũngvượt quáphạm vithảo luận của bài viếtnày. 7* Kết: Xét chocùng thì “Hiệu ứngcon bướm” và bản chất hỗn độn của Tự nhiêncũng đã được kinh nghiệm dân giantruyền tụngtừ lâu. Đó là câu ngạn ngữ “Sai một ly đi một dặm”! . của EdwardLorenznăm 1961. MatthewTrump chobiết: Thuật ngữ Hiệu ứng con bướm ra đời chính từ khoa học dự báo thời tiết: Một cái vỗ cánh của một con bướm ở một nơi nào đó trên trái đất có thể dẫn tới một. độncũng được áp dụngtrong y khoađể nghiên cứu bệnh động kinh, …và vô số ứngdụng khác nữa. 6* Vài vấn đáp trên chủ đề hiệu ứng con bướm và hỗn độn: 1/ Có người thắc mắc, xét cho cùng thì Poincaré. đủ để khắcphục được Hiệu ứng con bướm –hiện tượngbất định và hỗnđộn của các hệ thống phức tạp trong Tự nhiênvà xã hội. Chẳng hạn, có trường hợphai chị emsinh đôi cùngtrứng, vàtất nhiên là cùng