Chúa có đổ xúc xắc? Phần cuối Chúa có đổ xúc sắc? Phần cuối Stephen Hawking Bạn có thể quẳng tivi, nhẫn kim cương và thậm chí cả kẻ thù xấu xa của bạn vào một lỗ đen, và tất cả những gì mà lỗ đen ghi nhớ, là khối lượng và trạng thái quay của vật. Đây làđiều không thể, theo cácý tưởng về không gian vàthời gian được chấpnhận khi đó. Nhưngvào năm 1915,Einstein đã làm một cuộccách mạng với Thuyết tương đối tổngquát. Trongđó, không gianvà thời giankhôngcòn tách rời và hoàntoàn độc lập nhau. Thayvào đó, chúng chỉ khácnhau về hướng trong một thực thể duy nhất đượcgọi là không – thời gian.Không thời giannày là không phẳng, mà bị kéo cong bởi vật chất và năng lượngchứa trong nó. Để hiểu được điều này, hãy xét mộttấm thảm đàn hồi với vật nặng đặt trênnó, được biểudiễn cho ngôi sao. Vật nặngsẽ tạo thành chỗ lõm trên tấm đànhồi,vàsẽ khiến cho phần thảmgần ngôi saobị cong đichứ khôngcòn phẳng như trước.Nếu bạnlăn một viên bi trên một tấm thảm như vậy,quỹ đạo của chúng là đường cong chứ không phải đường thẳng. Vào năm1919,một đoàn thám hiểmngườiAnh đếnTây Phi để quan sát ánh sáng từ các ngôi sao ở xa,truyền qua gần Mặt trời trong thời gian nhật thực. Họ tìmthấy các bức ảnh của các ngôi sao bị lệch đi đôi chút so với vị trí thực của chúng. Điều này chỉ rarằng quỹ đạo củaánhsángtừ các ngôi sao bị bẻ cong bởi không thờigian ở gần Mặt trời. Thuyết tương đối tổng quát đượcthừa nhận. Bây giờ,hãy xét nhữngvật nặng hơn với khối lượng tập trung nhiềuhơn lên tấmthảm đànhồi. Chúng sẽ làm lõm tấm thảm nhiều hơn. Thậm chí,tại mộtgiới hạn trọng lượngvà kích thước, chúng sẽ tạo thành một cái lỗ không đáy trên tấm thảm,vớicác hạt rơi vào đó mà không thể rơi rađược. Những gìxảy ratrong không thời giantheo Thuyết tương đối tổngquát cũng tương tự. Một ngôi sao sẽ uốn cong vàlàm méo mó không thờigian gần nó càng nhiều nếu ngôi sao càngnặng và càng đặc. Nếu mộtngôisaonặng đốt hếtnhiên liệu hạt nhân củanó, lạnh đi và co lạidưới kích cỡ tới hạn, nó sẽ tạothành một lỗ khôngđáy trong không thời gianmà ngaycả ánh sáng cũng không thể thoát ra được. Nhữngvật như vậy có tên gọi là Lỗ đen, theo cách gọi của nhàvật lýngười Mỹ John Wheeler, một trongnhữngngườiđầu tiên nhậnra tầm quantrọng của chúng và những vấnđề mà chúngliên hệ. Tên gọi này có tác động mau chóng. Đối với người Mỹ,nó ngụ ý điều gì đó tối tăm và bí ẩn, trong khiđối với người Anh, có bản giao hưởng của Lỗ đen củaCalcutta. Nhưng với người Pháp, nó cómột ý nghĩa táo bạo hơn.Qua nhiềunăm, họ phủ định têngọi trou noir, vàxem nólà tục tĩu. Nhưng cũnggiống như cố gắng chống lại le weekend(cuối tuần),mộttừ tiếng Anh trong tiếng Pháp. Và cuối cùng, họ cũng phải thừa nhậnnó. Hiện nay,chúngta đã có một số quansát cho thấy sự có mặt của lỗ đen, từ các hệ thống saođôi, đến tâm của thiên hà. Vì vậy, đến giờ lỗ đen có tồn tại là một điều được chấp nhậnrộng rãi.Nhưng khácvới vị thế của chúng đối với khoahọc viễn tưởng, chúng có ýnghĩa đốivới quyết định luận. Câu trả lời nằm ở câu khẩu hiệu màtôi dánở cửa văn phòngcủa tôi: Lỗ đen vượtquátầm nhìn(BlackHoles are Outof Sight). Không chỉ khiến cho các hạt vàvàinhàdu hành vũ trụ thiếu may mắn rơi vào lỗ đenmà không thể quay trở ra được, mà thôngtin mà họ mangtheo cũng biến mấtmãi mãi, ít nhất là đối vớivũ trụ bên ngoài lỗ đen. Bạncó thể quẳng tivi, nhẫnkim cương và thậmchí cả kẻ thùxấu xa của bạn vào mộtlỗ đen, và tất cả những gì mà lỗ đen ghi nhớ, làkhối lượng và trạng tháiquay của vật. John Wheeler gọi điều này là “Lỗ đenkhôngtóc”. Đối với người Pháp,điều này chỉ làm tăngthêm sự nghi ngờ của họ. Lỗ đen được nhận ra trong các hệ thống sao đôi. Ở đó, lỗ đen được nhận ra thông qua việc thu hút vật chất từ người bạn đồng hành của mình. Cũng giốngnhư việccho rằng lỗ đen sẽ tiếptục tồn tại mãi mãi, việc mất thông tin củanó dườngnhư khôngphải là vấn đề quá lớn.Ai đó có thể nói rằng thông tin tồn tại bêntrong lỗ đen. Chỉ là khôngthể nói đượcnó trôngrasao từ bên ngoài lỗ đen. Tuynhiêntìnhhình đã thay đổi khitôi khám phá ra rằng lỗ đen khôngquá đen.Cơ học lượng tử cho phép chúngphát ra cáchạtvàcác bức xạ với tốc độ ổnđịnh. Kết quả này đếnvới tôi hoàntoàn bất ngờ, và với bất cứ ai. Nhưng bằngnhận thức, điều này là hiểnnhiên.Những gì mà chúng ta có thể nghĩ về chân khônglà không thật sự trốngrỗng,mà nhung nhúc các cặp hạt và phản hạt. Chúng xuấthiện cùngnhau tại nhiều điểm trong không gian và thời gian, chuyển độngra xa nhau,sau đó tái hợp và lại hủy nhau. Sự xuấthiện của hạt và phản hạtlà bởi vì các trường như trường mangánh sángvàhấp dẫn không thể bằng không. Điều đó (trườngbằng không.ND)có nghĩa làgiá trị của trườngsẽ vừa có mộtvị trí chính xác (tại không)vàmột tốc độ chínhxác (tại không).Điều này bị ngăn cảnbởi Nguyên lý bất định, quy địnhmộthạt không thể có đồng thời tốc độ và vị trí chính xác được. Vìvậy, tất cả các trường phảicó cái gọi là thăng giáng chân không. Vì kiểu hành xử lượng tử của tự nhiên, ta cóthể lý giảicác thăng giáng chân không này, thông quahạt vàphản hạtnhư tôi đã miêu tả. Các cặp hạt vàphảnhạt xuấthiện đốivới tấtcả cácloạihạtcơ bảnkhácnhau. Chúng đượcgọi làhạt ảo, vì chúng xuất hiện thậm chí trongcả chân không,và chúng không thể được đo đạc trực tiếp bằng các máy dò thông thường.Tuynhiên, tác động gián tiếp của nhữnghạt ảo, haycác thăng giáng chânkhôngcó thể được quan sát trong một số thínghiệm,và sự tồntại của chúngđược thừa nhận. Ở gần mộtlỗ đen,mộtthànhviên củacặp hạt – phảnhạtcó thể bị rơivào trong lỗ đen, để lại mộthạt mà không có đối tác để phân hủy. Hạt bị bỏ rơi nàycó thể rơi vào tronglỗ đen, nhưng cũng có thể đira xa lỗ đen vớikhoảng cáchlớn, nơi nó sẽ trở thành một hạtthực sự, có thể đượcđođạc bằngcác máydò hạt. Đốivới một vài người, một quãng đườngđài đi ra từ lỗ đensẽ đượcxemnhư là phát ra từ lỗ đen. Cách lý giải lỗ đen khôngquá đen này chothấy lượng bứcxạ sẽ phụ thuộc vàokích thước của lỗ đen,vàtốcđộ quay của nó.Nhưngbởivìlỗ đenkhôngcótóc, theo cụm từ củaWheeler, lượng bức xạ sẽ khôngphụ thuộc vào những gì đi vào trong lỗ đen. Sẽ không quantrọng nếu bạn ném nhữngchiếc tivi, nhẫn kimcương hay kẻ thù xấu xacủa bạn vào mộtlỗ đen.Những gì trở ra sẽ đều như nhau. Bởi vậy, tấtcả những điềunày phùhợp vớiquyết địnhluận, làtrọngtâm của bài nóichuyện này. Những gì mànó chỉ ra,là có nhiều trạng tháiban đầu, cả tivi, nhẫnkimcương, và thậm chí con người, đều tiến hóa về một trạngthái cuối, ít nhất là bên ngoài lỗ đen. Nhưngtrong bứctranhquyết định luận củaLaplace, cósự tương ứng một- một giữa trạng thái đầu vàtrạng tháicuối. Nếu bạnbiết trạng thái của vũ trụ ở mộtvài thời điểmnào đó trong quá khứ, bạn cóthể tiến đoánđượcnó trong tương lai.Tươngtự, nếu bạnbiết nó trongtương lai,bạn có thể tínhtoán được nhữnggì mà nóđã trải qua trong quákhứ.Những thànhquả củalý thuyết lượng tử trong nhữngnăm 1920 đã giảm mức độ mà bạn có thể tiên đoán xuống còn một nữa, nhưngnó vẫn là tươngứng một -một giữa các trạng thái của vũ trụ ở những thời điểm khác nhau.Nếu bạnbiết hàm sóng tạimộtthời điểm, bạn có thể tính được nó tại thời điểm bất kì. Tuy nhiên, với các lỗ đen, tình huống sẽ khác đi chút ít. Bạn sẽ kếtthúc với cùng trạng thái ở bên ngoài lỗ đen, bất cứ khinào bạnném thứ gì vàođó,khiến cho nó có cùng khối lượng. Như vậy, sẽ không có tươngứng một – một giữatrạng thái đầu vàtrạng thái cuối ở bên ngoài lỗ đen.Sẽ có tươngứngmột –một giữa trạng thái banđầu và trạng thái cuốiở cả bênngoài và bêntrong lỗ đen. Nhưng điểm mấu chốt là ở chỗ,sự phát racủa các hạt vàsự bức xạ của lỗ đen, sẽ làm cholỗ đen mấtkhối lượngvà càng ngày càng nhỏ hơn.Thậm chí, lỗ đensẽ giảm dần khối lượng đến không,và biến mất.Khi đó điều gì sẽ xảy ravới các vật bị rơi vào đó,và tất cả những người nhảy vào hoặc bị đẩy vào lỗ đen.Họ (chúng) khôngthể thoát ra được, vì sẽ khôngcó đủ khối lượng hoặc năng lượng ở tronglỗ đen để có thể gửi chúng rangoài trở lại.Họ (chúng) cóthể đi vào một thế giớikhác, nhưngsẽ không có thứ gìtạonên bất kìsự khácbiệtnào, so với việc chúng ta có đủ thận trọng để nhảy vào trong lỗ đen haykhông.Thậmchí thông tin,về những gì rơi vàotrong lỗ đen, không thể thoát lại ra ngoài khi lỗ đen biếnmất. Thông tinkhông thể bị mang đi một cách tùytiện được, giống như bạn phảitrả hóa đơn điện thoại. Thông tin đòi hỏi năng lượng để mangnó, và khôngcó đủ năng lượngđể làm điều này khilỗ đen biến mất. Tất cả những điều này có nghĩa là, thôngtin sẽ bị mất của vũ trụ củachúng ta khi lỗ đen đượchìnhthành vàbốc hơi. Sự mất mát thôngtin này sẽ cho thấy rằng chúng ta có thể tiên đoán được thậm chííthơn những gìchúng ta có thể nghĩ, dựa theo lý thuyếtlượng tử.Trong lý thuyếtnày, có lẽ bạn không thể tiên đoán với độ xác định củacả vị trívàtốc độ của mộthạt. Nhưng vẫncó một liên hệ giữa vị trí và tốc độ cóthẻ tiên đoán được. Trong trườnghợp của lỗ đen, việc tiên đoán một cách chính xácnày phụ thuộc vào các thànhphần củamột cặp hạt. Nhưng chúng ta chỉ cóthể đo đạc được các hạt đi ra khỏi lỗ đen.Không có cách nào, thậm chí về mặtnguyên lý, giúp chúngta có thể đo đạcđượccác hạt rơi vào trong lỗ đen.Vì vậy, tấtcả những gì chúng tacó thể nói, nó có thể là bất kì trạng thái nào.Điều này có nghĩa,chúng ta cóthể khôngtạo ra được các tiênđoán có độ chính xác bất kì,về các hạtthoát ratừ lỗ đen. Chúngta có thể tínhxác suất mà các hạt hoặc là có vị trí, hoặc là có vận tốc. Nhưng không có liên hệ nàogiữa vị trí và vậntốc của chỉ một hạt mà chúng ta có thể tiên đoán chính xác, vì vận tốc và vị trí sẽ phụ thuộc vào hạt kia, đivào trong lỗ đen mà chúng ta khôngthể quansát được. Như vậy, cóvẻ như Einsteincó những lo ngại khôngxác đáng khinói rằng, Chúa khôngđổ xúc sắc. Không chỉ Ngài chơi xúcsắc mà đôi khiNgài còn dấu chúngta bằng cách ném chúng vào những nơimàchúng không thể đượcnhìn thấy. Nhiều nhà khoahọc thích Einstein,theođó họ bị thu hútmột cách sâu sắc bởi quyết địnhluận. Khônggiống như Einstein,họ chấp nhận sự giảm thiểu khả năng của chúng ta về việc tiên đoán, rằng cơ học lượngtử manglại điều này. Nhưng điều đó đã đi đủ xa.Họ khôngthích sự giảm thiểu hơnnữa, với cáclỗ đen dườngnhư là giớihạn. Do đó, họ cho rằng thôngtin khôngthật sự bị mất trong các lỗ đen. Nhưng họ không tìmra một cách cơ giới nào để lấylại các thông tin đã rơi vào đó.Đó chỉ là mộthi vọng hão huyền về vũ trụ tuân theoquyết định luận theo kiểu của Laplace.Tôi cảm thấy những nhà khoahọc đó không họcnhững bài học về lịch sử. Vũ trụ không thể hành xử theo ý thức của chúngta. Nó liên tục làm chúng ta ngạcnhiên. Bạn có thể không nghĩ rằng, chẳng có vấn đề gì lắm, nếu quyết địnhluận bị phá vở ở gần lỗ đen.Chúng ta hầunhư xác định được, ít nhất là ở khoảng cáchmột vài năm ánhsáng từ một lỗ đen có kích cở tùy ý. NhưngNguyên lýbấtđịnhngụ ý rằng tại mỗimiền trong không gianđều tràn ngập những lỗ đen ảo bénhỏ, liên tục xuấthiện và biến mất.Bạn sẽ nghĩ rằng, cáchạt và thông tin có thể bị rơi vào trong những lỗ đen như vậy và biến mất. Vì những những lỗ đen ảo này là quá nhỏ, một phần củamột trămtỉ tỉ lầnnhỏ hơn hạt nhâncủa một nguyên tử, nên tốc độ mất mátthôngtin sẽ rất thấp. Đó cũng là lý do tại sao, các địnhluật khoahọclại thể hiện tínhtất định, mộtgần đúng rất hoànhảo.Nhưng trongnhữngđiều kiện cực hạn,giốngnhư trong vũ trụ sơ khai, hoặc trongnhững va chạmhạtnănglượngcao, sự mất mát thôngtin là có ý nghĩa. Điều này dẫn đến việc khôngthể tiên đoán trướcquá trìnhtiến hóa của vũ trụ. Tóm lại, tôi đangnóivề việc, vũ trụ tiến hóatheo cáchngẫu nhiên hay tuân theo quyết địnhluận.Quanđiểm cổ điễn, đượcđề xướng bởi Laplace, là những chuyển động trong tương laicủa các hạtlà hoàn toàncó thể xácđịnhđược, nếu bạn biết vị trí và vận tốccủa chúng tạimột thời điểm nào đó. Quanđiểm này phải được bổ sung, khiHeisenbergđề ra nguyên lý bất định, nói rằngbạn khôngthể biết chínhxác cả vị trí và vận tốccủa hạt. Tuy nhiên, vẫn cókhả năng tiên đoán được một liên hệ giữa vị trí và vận tốc. Nhưngthậm chí giới hạn tiên đoán này cũng biến mấtkhi kể đếnảnh hưởngcủacác lỗ đen. Sự mất mát các hạt và cả thông tin khi rơi vàotrong lỗ đencó nghĩa các hạt thoát rakhỏi lỗ đen là ngẫu nhiên.Bạn có thể tính các xác suất, nhưngbạn khôngthể có bất cứ tiên đóa chính xácnào. Như vậy, tương laicủa vũ trụ là hoàn toàn khôngxác định bởi các định luật khoa học và với trạng thái hiện tại, như Laplacenghĩ. Chúa vẫn có mộtvài mánh khóe, giấutrong tay áo củaNgài. . Chúa có đổ xúc xắc? Phần cuối Chúa có đổ xúc sắc? Phần cuối Stephen Hawking Bạn có thể quẳng tivi, nhẫn kim cương và thậm chí cả kẻ thù. nghĩa,chúng ta cóthể khôngtạo ra được các tiênđoán có độ chính xác bất kì,về các hạtthoát ratừ lỗ đen. Chúngta có thể tínhxác suất mà các hạt hoặc là có vị trí, hoặc là có vận tốc. Nhưng không có liên. đen.Không có cách nào, thậm chí về mặtnguyên lý, giúp chúngta có thể đo đạcđượccác hạt rơi vào trong lỗ đen.Vì vậy, tấtcả những gì chúng tacó thể nói, nó có thể là bất kì trạng thái nào.Điều này có