CHƯƠNG TÁM NHÀ THIẾT KẾ VŨ TRỤ?

Vô vàn vũ trụ có lẽ đã được làm ra một cách chắp vá và cẩu thả trong suốt khoảng thời gian dài đằng đẵng, trước khi hệ thống này bị xóa bỏ, nhiều công sức mất toi, nhiều thử nghiệm vô ích được thực hiện, và đã có sự tiến bộ tuy chậm chạp nhưng liên tục ở vô số thời kỳ trong nghệ thuật tạo ra thế giới.

- David Hume

Khi học lớp 2, cô giáo của tôi đã đưa ra một nhận xét giản dị mà tôi sẽ không bao giờ quên. Cô nói: “Chúa Trời quá yêu trái đất, tới mức Ngài đã đặt nó đúng chỗ dưới mặt trời.” Khi lên sáu, tôi đã bị sốc trước sự đơn giản và sức mạnh của luận cứ này. Nếu Chúa đặt Trái Đất quá xa Mặt Trời, thì các đại dương có thể đóng băng. Nếu Ngài đặt Trái Đất quá gần, thì các đại dương có thể đã sôi lên ùng ục. Với cô giáo tôi, điều này có nghĩa rằng Chúa không chỉ tồn tại, mà Ngài cũng nhân từ, Ngài yêu Trái Đất tới mức Ngài đã đặt nó đúng vị trí cách Mặt Trời. Điều này đã gây ra ấn tượng sâu sắc với tôi.

Ngày nay, các nhà khoa học nói rằng Trái Đất ở trong “vùng sinh sống được” trong hệ Mặt Trời, đủ xa để cho nước tồn tại ở dạng lỏng, thứ “dung môi vũ trụ” tạo ra các chất của sự sống. Nếu Trái Đất nằm xa Mặt Trời hơn, nó có thể trở nên giống như sao Hỏa, một “hoang mạc đóng băng”, một bề mặt khắc nghiệt và cằn cỗi, nơi mà nước và thậm chí cả đioxit cacbon thường cũng đông cứng. Ngay cả dưới lớp đất đá của sao Hỏa người ta cũng tìm thấy tầng băng vĩnh cửu là một lớp nước đóng băng vĩnh cửu.

Nếu Trái Đất nằm gần Mặt Trời hơn, thì nó có thể giống với sao Kim nhiều hơn, một hành tinh gần như đồng nhất với Trái Đất về kích thước nhưng được biết đến như là “hành tinh của hiệu ứng nhà kính”. Vì sao Kim quá gần Mặt Trời, và bầu khí quyển được hợp thành từ điôxít cacbon, nên năng lượng của các tia sáng Mặt Trời bị sao Kim giữ lại đã đẩy nhiệt độ lên tới 900 độ F (gần 500 độ C). Vì điều này, sao Kim là hành tinh có nhiệt độ trung bình nóng nhất trong hệ Mặt Trời. Với các trận mưa axit sulfuric, áp suất khí quyển lớn hơn áp suất khí quyển trên Trái Đất 100 lần, và nhiệt độ như thiêu như đốt, sao Kim có lẽ là hành tinh khắc nghiệt nhất trong hệ Mặt Trời, chủ yếu là do nó gần Mặt Trời hơn so với Trái Đất.

Phân tích luận cứ của cô giáo lớp 2, các nhà khoa học có thể nói rằng lời phát biểu của cô là một ví dụ của nguyên lý vị nhân, trong đó nói rằng các quy luật tự nhiên được sắp xếp sao cho có thể tồn tại sự sống và ý thức. Các quy luật này được một vài nhà thiết kế vũ trụ nào đó sắp xếp hay là do ngẫu nhiên đã là chủ đề của nhiều tranh luận, đặc biệt trong những năm gần đây, vì số lượng tìm thấy áp đảo của các “ngẫu nhiên” hay các trùng hợp làm xuất hiện sự sống và ý thức. Đối với một số người, đó là bằng chứng cho thấy một vị thần đã chủ tâm sắp xếp các quy luật tự nhiên để khai sinh ra sự sống và loài người. Tuy nhiên, đối với các nhà khoa học khác, nó có nghĩa rằng chúng ta là các sản phẩm phụ của một loạt các ngẫu nhiên may mắn. Hoặc có lẽ, nếu người ta tin vào các phân nhánh của lạm phát và thuyết M, thì một đa vũ trụ đang tồn tại.

Để đánh giá đúng sự phức tạp của các luận cứ này, trước hết hãy xem xét các trùng hợp đã tạo nên sự sống trên Trái Đất. Chúng ta sống không chỉ ngay trong phạm vi vùng sinh sống được của Mặt Trời, chúng ta cũng sống trong phạm vi một loạt các vùng sinh sống được khác. Chẳng hạn, Mặt Trăng của chúng ta có kích thước vừa đủ để ổn định quỹ đạo của Trái Đất. Nếu Mặt Trăng nhỏ hơn nhiều, ngay cả các xáo trộn nhỏ trong sự tự quay của Trái Đất sẽ dần dần tích lũy qua hàng trăm triệu năm, làm cho Trái Đất quay lắc lư và khiến khí hậu biến đổi khôn lường không phù hợp để phát sinh sự sống. Các chương trình máy tính cho thấy rằng nếu không có một Mặt Trăng lớn (bằng khoảng một phần ba kích thước Trái Đất), trục Trái Đất có thể đã dịch chuyển nhiều tới 90 độ trong một khoảng thời gian nhiều triệu năm. Vì các nhà khoa học tin rằng quá trình tạo ra ADN cần phải có khí hậu ổn định trong hàng trăm triệu năm, nên một Trái Đất ngả nghiêng theo chu kỳ trên trục của nó sẽ tạo ra các kiểu thời tiết thảm họa, ngăn chặn quá trình tạo ra ADN. May mắn thay, Mặt Trăng của chúng ta có kích thước “vừa đủ” để ổn định quỹ đạo của Trái Đất, khiến cho một thảm họa như vậy sẽ không xảy ra. (Trong khi đó, các vệ tinh của sao Hỏa không đủ lớn để ổn định sự quay quanh trục của hành tinh này. Kết quả là sao Hỏa đang dần dần tiến vào một thời kỳ bất ổn định khác. Trong quá khứ, các nhà thiên văn tin rằng sao Hỏa có thể đã lắc lư trên trục của nó nhiều tới 45 độ.)

Do các lực thủy triều nhỏ, Mặt Trăng cũng đang di chuyển ra xa khỏi Trái Đất với tốc độ khoảng 4 cm mỗi năm, trong khoảng 2 tỉ năm nữa, nó sẽ quá xa để có thể ổn định sự tự quay của Trái Đất. Điều này có thể là thảm họa cho sự sống trên Trái Đất. Hàng tỉ năm nữa, bầu trời đêm sẽ không chỉ không có trăng, mà chúng ta cũng có thể thấy một tập hợp các chòm sao hoàn toàn khác, khi Trái Đất lảo đảo trên quỹ đạo của nó. Thời tiết trên Trái Đất sẽ trở nên khôn lường, làm cho sự sống không thể phát sinh.

Nhà địa chất Peter Ward và nhà thiên văn Donald Brownlee từ Đại học Washington viết: “Không có Mặt Trăng sẽ có không ánh trăng, không có các tháng, không có tình trạng điên dở theo tuần trăng, không có chương trình Apollo, thế giới sẽ ít thi vị hơn, tăm tối và ảm đạm mỗi đêm. Không có Mặt Trăng thì cũng có nhiều khả năng là không có chim chóc, tùng bách, cá voi, bọ ba thùy, hoặc sự sống cao cấp khác để làm duyên làm dáng cho Trái Đất.” [148]

Tương tự, các mô hình máy tính về hệ Mặt Trời của chúng ta cho thấy rằng sự hiện diện của sao Mộc cũng ngẫu nhiên mang lại sự sống trên Trái Đất, vì lực hấp dẫn khổng lồ của nó giúp quăng các tiểu hành tinh vào không gian rìa ngoài của hệ. Phải mất gần 1 tỉ năm, trong “thời đại sao băng”, kéo dài từ 3,5 tỉ tới 4,5 tỉ năm trước, để “dọn sạch” các mảnh vụn của các tiểu hành tinh và sao chổi còn sót lại từ quá trình hình thành hệ Mặt Trời. Nếu sao Mộc nhỏ hơn và lực hấp dẫn của nó yếu hơn nhiều, thì hệ Mặt Trời có thể vẫn đầy các tiểu hành tinh, làm cho sự sống trên Trái Đất là không thể, vì các tiểu hành tinh lao xuống các đại dương của chúng ta và phá hủy sự sống. Vì thế, sao Mộc cũng có kích thước rất phù hợp.

Trái Đất của chúng ta cũng sống trong vùng sinh sống được của các khối hành tinh. Nếu Trái Đất nhỏ hơn một chút, lực hấp dẫn của nó sẽ yếu tới mức không thể giữ lại ôxy của mình. Hoặc nếu Trái Đất quá lớn, nó sẽ giữ lại nhiều khí độc nguyên thủy của mình, làm cho sự sống không thể phát sinh. Trái Đất có khối lượng “vừa đủ” để duy trì một thành phần khí quyển có lợi cho sự sống.

Thêm nữa, Trái Đất sống trong vùng sinh sống được ở quỹ đạo cho phép của các hành tinh. Đáng chú ý, quỹ đạo của tất cả hành tinh khác, ngoại trừ sao Diêm Vương, đều gần như là tròn, nên va chạm giữa các hành tinh hiếm xảy ra trong hệ Mặt Trời. Điều này có nghĩa là Trái Đất sẽ không đến gần bất kỳ một hành tinh khí khổng lồ nào, mà lực hấp dẫn của nó có thể dễ dàng phá bỏ quỹ đạo Trái Đất. Yếu tố này tiếp tục mang lại thuận lợi cho sự sống, vì sự sống cần hàng trăm triệu năm ổn định.

Tương tự như vậy, Trái Đất cũng tồn tại trong vùng sinh sống được của Ngân Hà: nó cách tâm Ngân Hà khoảng 2/3 bán kính Ngân Hà. Nếu hệ Mặt Trời quá gần với tâm Ngân Hà, nơi có một lỗ đen ẩn nấp, thì trường bức xạ này sẽ mạnh tới mức sự sống sẽ không thể tồn tại. Còn nếu hệ Mặt Trời cách quá xa, sẽ không đủ các nguyên tố cao hơn để tạo ra các nguyên tố cần thiết cho sự sống.

Các nhà khoa học có thể cung cấp rất nhiều ví dụ chỉ ra rằng Trái Đất nằm trong vô số các vùng sinh sống được. Hai nhà thiên văn Ward và Brownlee lập luận rằng chúng ta đang sống trong phạm vi quá nhiều các dải hẹp của các vùng sinh sống được tới mức có lẽ sự sống có trí tuệ trên trái đất là duy nhất trong Ngân Hà, thậm chí trong cả vũ trụ. Họ lập một danh sách các điều kiện ấn tượng khiến Trái Đất có lượng “vừa đủ”: các đại dương, kiến tạo mảng, hàm lượng ôxy, hàm lượng nhiệt, độ nghiêng trục quay của nó,… để tạo ra sự sống có trí tuệ. Nếu Trái Đất nằm ngoài chỉ một trong các dải rất hẹp ấy, thì chúng ta sẽ không có mặt ở đây để thảo luận về câu hỏi này.

Phải chăng Trái Đất đã được đặt vào giữa tất cả các vùng sinh sống được ấy vì tình thương của Chúa? Cũng có thể. Tuy nhiên, chúng ta có thể đi tới một kết luận không dựa trên một thần thánh nào cả. Có lẽ có hàng triệu hành tinh không có sự sống trong không gian vì chúng quá gần với Mặt Trời, hoặc quá gần với tâm thiên hà của chúng, hay các vệ tinh và “các sao Mộc” của chúng quá nhỏ. Các vùng sinh sống được của Trái Đất tồn tại không nhất thiết là do Chúa đã ban một phước lành đặc biệt cho chúng ta, nó có thể đơn giản chỉ là một sự trùng hợp, một hình mẫu hiếm hoi trong số hàng triệu hành tinh không có sự sống trong không gian vì nằm bên ngoài các vùng sinh sống được.

Nhà triết học Hy Lạp Democritus, người đưa ra giả thuyết về sự tồn tại của các nguyên tử, đã viết: “Có vô số thế giới với đủ các kích thước khác nhau. Trong đó, một số thế giới không có Mặt Trời mà cũng chẳng có Mặt Trăng. Lại có các thế giới khác có nhiều hơn một Mặt Trời và một Mặt Trăng. Khoảng cách giữa các thế giới là không đều, ở một số hướng có nhiều thế giới hơn… Chúng bị hủy diệt do va chạm với nhau. Một số thế giới không có sự sống của động vật và thực vật và không một chút hơi ẩm.” [149]

Quả thật, cho đến năm 2002 các nhà thiên văn đã khám phá ra một trăm hành tinh ngoài hệ Mặt Trời đang quay quanh các ngôi sao khác. Các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời đang được phát hiện với tần suất một hành tinh trong khoảng mỗi hai tuần. Vì các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời không phát ra bất kỳ ánh sáng nào, nên các nhà thiên văn nhận dạng chúng thông qua nhiều phương pháp gián tiếp. Tin cậy nhất là tìm kiếm sự lắc lư của ngôi sao mẹ di chuyển tới lui khi một hành tinh có kích thước cỡ như sao Mộc xoay tròn xung quanh nó. Bằng cách phân tích dịch chuyển theo hiệu ứng Doppler của ánh sáng phát ra từ ngôi sao đang lắc lư, người ta có thể tính toán tốc độ di chuyển của nó và sử dụng các định luật Newton để tính toán khối lượng của hành tinh quay quanh ngôi sao ấy.

“Bạn có thể hình dung về một ngôi sao và một hành tinh lớn như các đôi bạn nhảy, đang quay quanh nhau trong khi vẫn nắm chặt bàn tay duỗi dài của họ. Bạn nhảy nhỏ bé hơn ở phía ngoài đang chuyển động được quãng cách lớn hơn trong một vòng tròn lớn hơn, trong khi bạn nhảy to béo hơn ở phía trong chỉ di chuyển chân mình trong một vòng tròn rất nhỏ - chuyển động xoay rất nhỏ này là trạng thái ‘lắc lư’ mà chúng ta thấy ở ngôi sao,” [150] Chris McCarthy từ Viện Carnegie phát biểu. Quá trình chuyển động này chuẩn xác tới mức chúng ta có thể phát hiện các thay đổi nhỏ với vận tốc 3 m mỗi giây (bằng tốc độ đi bộ nhanh) ở một ngôi sao cách xa hàng trăm năm ánh sáng.

Các phương pháp tài tình khác đang được đề xuất để tìm thấy thêm nhiều hành tinh hơn nữa. Một cách trong số đó là tìm kiếm một hành tinh khi nó vòng qua mặt và che khuất ngôi sao mẹ, do đó làm giảm nhẹ độ sáng của ngôi sao này. Trong vòng mười lăm tới hai mươi năm nữa, NASA sẽ phóng vệ tinh không gian đo sóng giao thoa vào quỹ đạo, vệ tinh này có khả năng tìm thấy các hành tinh nhỏ hơn, cỡ Trái Đất trong khoảng không vũ trụ. (Vì độ sáng của ngôi sao mẹ lấn át hẳn hành tinh, nên vệ tinh này sẽ sử dụng hiện tượng giao thoa ánh sáng để triệt tiêu quầng sáng mãnh liệt của ngôi sao mẹ, khiến cho hành tinh cỡ Trái Đất không bị át đi.)

Cho đến nay, không có bất kỳ hành tinh ngoài hệ Mặt Trời cỡ sao Mộc nào từng được phát hiện lại giống như Trái Đất của chúng ta, và có lẽ tất cả đều là hành tinh không có sự sống. Các nhà thiên văn đã phát hiện ra chúng trong các quỹ đạo rất lệch tâm hoặc trong các quỹ đạo cực kỳ gần với ngôi sao mẹ; trong cả hai trường hợp, sẽ không thể tồn tại một hành tinh cỡ Trái Đất nằm trong vùng sinh sống được của ngôi sao. Trong các hệ Mặt Trời này, hành tinh cỡ như Sao Mộc có thể đi ngang qua vùng sinh sống được và quăng bất kỳ hành tinh nhỏ nào cỡ như Trái Đất vào khoảng không rìa ngoài của hệ, ngăn chặn sự sống như chúng ta biết hình thành.

Các quỹ đạo rất lệch tâm phổ biến trong không gian - trên thực tế, nó phổ biến tới mức khi một hệ Mặt Trời “bình thường” được phát hiện trong không gian thì nó đã trở thành tiêu điểm của báo chí trong năm 2003. Các nhà thiên văn tại Hoa Kỳ và Australia gần như đồng thời tuyên bố đã phát hiện ra một hành tinh cỡ như sao Mộc đang quay quanh ngôi sao HD70642. Điều bất thường là hành tinh này (kích thước gấp khoảng 2 lần sao Mộc) nằm trên một quỹ đạo tròn với tỉ lệ khoảng cách gần giống như tỉ lệ khoảng cách của sao Mộc đối với Mặt Trời của chúng ta. [151]

Tuy nhiên, trong tương lai các nhà thiên văn sẽ có thể lập danh lục các hệ Mặt Trời tiềm năng cho tất cả các ngôi sao gần kề chúng ta. “Chúng tôi đang khảo sát tất cả 2.000 ngôi sao gần nhất giống Mặt Trời, tất cả các ngôi sao giống Mặt Trời đều cách xa hệ tới 150 năm ánh sáng.” [152] Paul Butler từ Viện Carnegie ở Washington, người đã tham gia khám phá ra hành tinh ngoài hệ Mặt Trời đầu tiên vào năm 1995, phát biểu. “Mục tiêu kép của chúng tôi là thăm dò (một bản điều tra đầu tiên) các hàng xóm gần nhất của chúng ta trong không gian, và thu thập các dữ liệu đầu tiên trả lời câu hỏi nền tảng, là hệ Mặt Trời của chính chúng ta phổ biến hay khan hiếm tới mức nào,” ông nói.

CÁC YẾU TỐ NGẪU NHIÊN CỦA VŨ TRỤ

Để tạo ra sự sống, hành tinh của chúng ta phải tương đối ổn định trong hàng trăm triệu năm. Nhưng tạo ra được một thế giới ổn định trong hàng trăm triệu năm là vô cùng khó khăn.

Đầu tiên, ta hãy xem xét cách các nguyên tử được tạo ra, với thực tế rằng proton nhẹ hơn nơtron một chút. Điều đó nghĩa là cuối cùng các nơtron phân rã thành các proton ở trạng thái năng lượng thấp hơn. Nếu proton chỉ nặng hơn 1% thôi thì nó sẽ phân rã thành nơtron, kéo theo việc tất cả các hạt nhân sẽ trở nên không ổn định và tan rã. Các nguyên tử sẽ tan rã, khiến sự sống trở nên bất khả.

Một yếu tố ngẫu nhiên khác của vũ trụ làm cho sự sống có thể nảy sinh là do proton ổn định và không phân rã thành một phản electron. Các thực nghiệm đã chỉ ra rằng thời gian tồn tại của proton vô cùng dài, dài hơn nhiều so với thời gian tồn tại của vũ trụ. Để có thể tạo ra ADN ổn định, các proton phải ổn định trong ít nhất là hàng trăm triệu năm.

Nếu lực hạt nhân mạnh yếu hơn một chút, thì các hạt nhân đơteri sẽ tan rã, và không một nguyên tố nào của vũ trụ có thể hình thành bên trong các ngôi sao thông qua quá trình tổng hợp hạt nhân được. Nếu lực hạt nhân này mạnh hơn một chút, thì các ngôi sao sẽ đốt cháy nhiên liệu hạt nhân của chúng quá nhanh, và sự sống không thể tiến hóa.

Nếu chúng ta thay đổi cường độ của lực hạt nhân yếu, thì sự sống cũng không thể tồn tại. Các hạt nơtrino, vốn tương tác thông qua lực hạt nhân yếu, có vai trò quan trọng trong việc mang năng lượng giải phóng từ một sao siêu mới đang nổ tung ra ngoài. Năng lượng này không thể thiếu trong quá trình tạo ra các nguyên tố xếp sau sắt. Nếu lực hạt nhân yếu yếu hơn một chút, thì các hạt nơtrino sẽ không thể tương tác, nghĩa là các sao siêu mới có thể không tạo ra các nguyên tố xếp sau sắt. Nếu lực hạt nhân yếu mạnh hơn một chút, thì các hạt nơtrino có thể sẽ không hoàn toàn thoát được khỏi lõi một ngôi sao, ngăn cản sự hình thành các nguyên tố cao hơn cấu tạo nên cơ thể và thế giới của chúng ta.

Thực tế, các nhà khoa học đã tập hợp được các danh sách dài vô số những “yếu tố ngẫu nhiên vũ trụ may mắn” như vậy. Khi đọc bản danh sách đầy ấn tượng này, ta sẽ cảm thấy sốc trước số lượng các hằng số quen thuộc của vũ trụ nằm trong phạm vi một dải rất hẹp để sự sống có thể tồn tại. Nếu chỉ một yếu tố ngẫu nhiên duy nhất trong số này bị thay đổi, các ngôi sao có thể không bao giờ hình thành, vũ trụ sẽ tan tác, ADN sẽ không tồn tại, các dạng sự sống mà chúng ta biết sẽ không thể có được, Trái Đất sẽ bị lộn ngược hoặc đóng băng v.v.

Nhà thiên văn Hugh Ross, nhằm nhấn mạnh tính khác thường của tình trạng này, đã so sánh nó với hiện tượng một máy bay Boeing 747 được lắp ráp hoàn hảo bởi một trận lốc xoáy quét qua bãi phế liệu.

NGUYÊN LÝ VỊ NHÂN

Một lần nữa, mọi luận cứ đã trình bày trên đây được quy tụ dưới nguyên lý vị nhân. Người ta có thể có vài quan điểm về cách hiểu nguyên lý gây tranh cãi này. Cô giáo lớp 2 của tôi cảm thấy rằng các trùng hợp may mắn này ngụ ý phải tồn tại một bản thiết kế hoặc một kế hoạch lớn. Như nhà vật lý Freeman Dyson đã từng nói: “Như thể vũ trụ biết chúng ta sẽ tới.” Đây là một ví dụ về nguyên lý vị nhân mạnh, khi cho rằng sự tinh chỉnh của các hằng số vật lý không phải là chuyện ngẫu nhiên, mà hàm ý một bản thiết kế thuộc loại nào đó. (Nguyên lý vị nhân yếu chỉ phát biểu rằng các hằng số vật lý của vũ trụ là như vậy nên đã làm cho sự sống và ý thức có thể tồn tại.)

Nhà vật lý Don Page đã tổng kết các hình thức khác nhau của nguyên lý vị nhân được đề xuất qua nhiều năm:

nguyên lý vị nhân yếu: “Những gì chúng ta quan sát được về vũ trụ bị giới hạn bởi điều kiện chúng ta tồn tại với tư cách là những người quan sát.”

nguyên lý vị nhân trung bình: “Trong ít nhất một thế giới… của vũ trụ đa thế giới, sự sống phải phát triển.”

nguyên lý vị nhấn mạnh: “Vũ trụ phải có những tính chất để cho sự sống phát triển bên trong nó vào một lúc nào đó.”

nguyên lý vị nhân tột cùng: “Trí tuệ phải phát triển trong vũ trụ và sau đó không bao giờ tuyệt diệt.” [153]

Nhà vật lý nữ Vera Kistiakowsky tại MIT đã nghiêm túc ngả theo nguyên lý vị nhân mạnh và tuyên bố rằng đó là dấu hiệu có một Chúa Trời. Bà nói: “Trật tự cực kỳ tinh tế phơi bày dưới hiểu biết khoa học của chúng ta về thế giới vật lý đòi hỏi yếu tố thần linh.” [154] John Polkinghorne, nhà vật lý hạt đã từ bỏ vị trí của mình tại Đại học Cambridge và trở thành một tu sĩ của Giáo hội Anh cũng đồng tình với quan điểm trên. Ông viết rằng vũ trụ “không chỉ là bất kỳ thế giới cổ xưa nào, mà có tính đặc thù và được tinh chỉnh cho sự sống vì nó là sự Sáng thế của Đấng Tạo hóa, ngài mong muốn nó sẽ là như vậy.” [155] Thực ra thì chính bản thân Isaac Newton, người đã đưa ra quan niệm về các quy luật bất biến chi phối các hành tinh và các ngôi sao mà không cần có sự can thiệp thần thánh, cũng tin rằng vẻ tinh tế của các quy luật này chỉ tới sự tồn tại của Chúa.

Nhưng nhà vật lý đạt giải Nobel Steven Weinberg lại không bị thuyết phục. Ông thừa nhận sự cuốn hút của nguyên lý vị nhân: “Con người gần như không thể cưỡng lại niềm tin rằng chúng ta có mối quan hệ đặc thù nào đó với vũ trụ, rằng sự sống của con người không chỉ ít nhiều là kết quả khôi hài của một chuỗi các yếu tố ngẫu nhiên, ngược tới tận ba phút đầu tiên của vũ trụ, mà vì một lý do nào đó chúng ta là một phần không thể tách rời của vũ trụ ngay từ lúc khởi thủy.” [156] Tuy nhiên, ông kết luận rằng nguyên lý vị nhân mạnh “chả hơn vật thờ thần bí lố lăng là bao”.

Những người khác cũng ít bị thuyết phục về sức mạnh của nguyên lý vị nhân. Nhà vật lý quá cố Heinz Pagels từng có thời bị ấn tượng bởi nguyên lý vị nhân nhưng dần dần mất đi hứng thú vì nó không có sức mạnh tiên đoán. Thuyết này không thể kiểm nghiệm được, mà cũng chẳng có bất kỳ cách nào để rút ra thông tin mới từ nó. Thay vì thế, nó sinh ra một dòng bất tận các ý lặp đi lặp lại rỗng tuếch - rằng chúng ta đang ở đây vì chúng ta đang ở đây.

Guth cũng bác bỏ nguyên lý vị nhân và phát biểu rằng: “Thật khó mà tin rằng ai đó sẽ sử dụng nguyên lý vị nhân nếu anh ta có được một lời giải thích tốt hơn về một điều gì đó. Chẳng hạn, tôi chưa nghe thấy một nguyên lý vị nhân về lịch sử thế giới… Nguyên lý vị nhân là thứ mà mọi người viện đến nếu họ không thể nghĩ ra điều gì đó tốt hơn.” [157]

ĐA VŨ TRỤ

Những nhà khoa học khác, như Tôn ông Martin Rees từ Đại học Cambridge, nghĩ rằng các yếu tố ngẫu nhiên vũ trụ này là bằng chứng cho sự tồn tại của đa vũ trụ. Rees tin rằng cách duy nhất để trả lời cho thực tế ta sống trong phạm vi một dải vô cùng nhỏ của hàng trăm “trùng hợp” là công nhận sự tồn tại của hàng triệu vũ trụ song song. Trong đa vũ trụ này, phần lớn các vũ trụ là không có sự sống. Proton không ổn định. Các nguyên tử không bao giờ kết tụ. ADN không bao giờ hình thành. Vũ trụ sớm suy sụp hoặc đóng băng gần như ngay lập tức. Nhưng trong vũ trụ của chúng ta, một loạt các yếu tố ngẫu nhiên vũ trụ đã xảy ra, không nhất thiết phải là do bàn tay của Chúa mà là do luật quân bình.

Theo nghĩa nào đó, Tôn ông Martin Rees là một người cuối cùng được trông đợi sẽ thúc đẩy ý tưởng về các vũ trụ song song. Ông là nhà thiên văn hoàng gia Anh và chịu phần lớn trách nhiệm đại diện cho quan điểm chính thống về vũ trụ. Mái tóc bạch kim, vẻ ngoài đạo mạo, ăn mặc hoàn hảo, Rees có khả năng diễn thuyết lưu loát về những tuyệt tác của vũ trụ cũng như về các mối quan tâm của công chúng.

Không phải ngẫu nhiên mà ông tin rằng vũ trụ được tinh chỉnh để cho phép sự sống tồn tại. Đơn giản là có quá nhiều yếu tố ngẫu nhiên để vũ trụ của chúng ta nằm trong một dải hẹp khiến sự sống có thể tồn tại. “Sự tinh chỉnh chi phối sự tồn tại của chúng ta có thể chỉ là một trùng hợp,” [158] Rees viết. “Tôi đã từng nghĩ như vậy. Nhưng giờ thì quan điểm đó dường như quá hạn hẹp… Một khi chúng ta chấp nhận điều này, thì nhiều đặc điểm hiển nhiên khác nhau của vũ trụ - những thứ mà một số nhà thần học từng viện dẫn làm bằng chứng cho Thượng Đế hoặc một bản thiết kế vũ trụ - sẽ không gây ra ngạc nhiên.”

Rees cố gắng củng cố lập luận của mình bằng cách định lượng một số khái niệm. Ông tuyên bố rằng vũ trụ dường như bị chi phối bằng sáu tham số, mỗi tham số đều có thể được đo đạc và tinh chỉnh. Sáu tham số này phải thỏa mãn các điều kiện thích hợp cho sự sống, nếu không chúng sẽ tạo ra các vũ trụ không có sự sống.

Thứ nhất là tham số Epsilon (ε), bằng 0,007, là lượng hyđrô tương đối chuyển hóa thành hêli thông qua hợp hạch trong vụ nổ lớn. Nếu con số này là 0,006 thay vì là 0,007 thì sẽ làm yếu lực hạt nhân, và các proton và nơtron sẽ không ràng buộc với nhau. Đơteri (với một proton và một nơtron, không thể hình thành, do đó các nguyên tố nặng sẽ không bao giờ được tạo ra trong các ngôi sao, các nguyên tử trong cơ thể chúng ta đã không thể hình thành, và toàn thể vũ trụ có thể đã tan rã thành hyđrô. Thậm chí một suy giảm nhỏ trong lực hạt nhân có thể tạo ra sự mất ổn định trong bảng tuần hoàn các nguyên tố, do đó sẽ có ít hơn các nguyên tố ổn định mà từ đó tạo sự sống.

Nếu Epsilon là 0,008 thì sự hợp hạch có thể diễn ra nhanh tới mức hyđrô sẽ không thể còn lại sau vụ nổ lớn, và ngày nay sẽ không có các ngôi sao cung cấp năng lượng cho các hành tinh. Hoặc hai proton có lẽ sẽ bị ràng buộc với nhau, cũng làm cho quá trình hợp hạch trong các ngôi sao là không thể. Rees chỉ ra rằng Fred Hoyle đã nhận ra ngay cả một sự thay đổi nhỏ bằng 4% trong lực hạt nhân có thể làm cho cacbon không thể hình thành trong các ngôi sao, khiến các nguyên tố cao hơn (và tiếp đó là sự sống) không thể tạo ra [159] . Theo Hoyle nếu người ta thay đổi lực hạt nhân một chút, thì berili sẽ không ổn định tới mức nó không bao giờ có thể là một “cầu nối” để tạo nên các nguyên tử cacbon.

Thứ hai là tham số N, bằng 10³⁶, bằng cường độ của lực điện chia cho cường độ của lực hấp dẫn, cho thấy lực hấp dẫn yếu tới mức nào. Nếu lực hấp dẫn thậm chí còn yếu hơn, thì các ngôi sao không thể ngưng tụ để tạo ra nhiệt độ rất lớn cần thiết cho hợp hạch. Do đó, các ngôi sao sẽ không tỏa sáng, và các hành tinh sẽ chìm ngập trong tăm tối giá lạnh.

Nhưng giả sử lực hấp dẫn mạnh hơn một chút, thì các ngôi sao sẽ bị đốt nóng quá nhanh, và chúng sẽ đốt cháy hết nhiên liệu nhanh tới mức sự sống không bao giờ có thể bắt đầu. Ngoài ra, một lực hấp dẫn mạnh hơn sẽ có nghĩa là các thiên hà sẽ hình thành sớm hơn và sẽ khá nhỏ. Các ngôi sao sẽ được dồn lại dày đặc hơn, gây ra các va chạm thảm họa giữa các ngôi sao và các hành tinh khác nhau.

Thứ ba là tham số omega (⍵), mật độ tương đối của vũ trụ. Nếu omega quá nhỏ, thì vũ trụ có thể đã dãn nở và nguội đi quá nhanh. Nhưng nếu omega quá lớn, thì vũ trụ có thể đã suy sụp trước khi sự sống có thể bắt đầu. Rees viết: “Tại thời điểm một giây sau vụ nổ lớn, omega không thể khác 1 quá một phần triệu tỉ (1/10¹⁵) để bây giờ, sau 10 tỉ năm, vũ trụ vẫn còn có thể dãn nở với một giá trị omega chắc chắn không vượt quá 1 quá xa.” [160]

Thứ tư là tham số lambda (λ), hằng số vũ trụ, xác định gia tốc của vũ trụ. Nếu nó chỉ lớn hơn nữa vài lần, thì lực phản hấp dẫn mà nó tạo ra sẽ thổi vũ trụ tan tác, khiến vũ trụ đóng băng sâu ngay lập tức, làm cho sự sống không thể phát sinh. Nhưng nếu hằng số vũ trụ là âm, thì vũ trụ có thể sẽ co lại mãnh liệt, quá sớm khiến cho sự sống không kịp hình thành. Nói cách khác, hằng số vũ trụ, như omega, cũng phải nằm trong phạm vi một dải hẹp nhất định để làm cho sự sống có thể nảy sinh.

Thứ năm là tham số Q, biên độ của các bất thường trong nền vi sóng vũ trụ, bằng 10⁻⁵. Nếu tham số này nhỏ hơn một chút, thì vũ trụ sẽ là cực kỳ đồng nhất, một khối không sự sống của khí và bụi, và sẽ không bao giờ kết tụ thành các ngôi sao và các thiên hà như ngày nay. Vũ trụ sẽ tối tăm, đồng nhất, không đặc thù và không sự sống. Nếu Q lớn hơn, thì vật chất sẽ kết tụ sớm hơn trong lịch sử vũ trụ thành các cấu trúc siêu thiên hà khổng lồ. “Các khối vật chất lớn này có thể kết tụ thành các lỗ đen khổng lồ,” [161] Rees nói. Các lỗ đen sẽ nặng hơn cả một quần thiên hà. Bất kể ngôi sao nào có thể hình thành trong các cụm khí khổng lồ này sẽ bị nén chặt tới mức các hệ hành tinh sẽ không thể phát sinh.

Cuối cùng là tham số D, số lượng chiều không gian. Do tâm huyết với thuyết M, các nhà vật lý đã trở lại với câu hỏi rằng sự sống có thể tồn tại trong các chiều bậc cao hơn hoặc thấp hơn hay không. Nếu không gian là một chiều, thì sự sống có lẽ không thể tồn tại vì vũ trụ quá giản đơn. Thông thường, khi các nhà vật lý cố gắng áp dụng thuyết lượng tử vào các vũ trụ một chiều, thì thấy rằng các hạt đi xuyên qua nhau mà không có tương tác. Vì vậy, các vũ trụ có thể đang tồn tại trong một chiều không thể hỗ trợ sự sống và các hạt không thể “dính” với nhau để tạo thành các vật thể ngày càng phức tạp.

Trong hai chiều không gian, chúng ta cũng có trở ngại vì các dạng sống chắc sẽ tan rã. Hãy tưởng tượng một loài sinh vật bằng phẳng hai chiều, được gọi là những người Vùng đất phẳng, sinh sống trên một mặt bàn. Hãy tưởng tượng họ đang thử ăn. Thức ăn di chuyển kéo dài từ miệng tới hậu môn sẽ xẻ họ ra làm đôi, và cơ thể họ sẽ rời ra. Vì vậy, thật khó mà tưởng tượng nổi làm cách nào một người Vùng đất phẳng có thể tồn tại như một sinh vật phức tạp mà không bị phân rã hoặc chia thành các mảnh tách biệt.

Một luận cứ sinh học khác chỉ ra rằng trí tuệ không thể tồn tại trong ít hơn ba chiều. Bộ não của chúng ta bao gồm hàng tỉ các tế bào thần kinh chồng lấn được kết nối bằng một mạng điện rộng lớn. Nếu vũ trụ là một hoặc hai chiều, thì sẽ khó xây dựng các mạng lưới thần kinh phức tạp, đặc biệt là nếu chúng đoản mạch do đặt chồng lên nhau. Trong các chiều thấp hơn, số lượng các mạch logic phức tạp và các tế bào thần kinh trong một diện tích nhỏ sẽ bị giới hạn. Chẳng hạn, bộ não của bản thân chúng ta bao gồm khoảng 100 tỉ tế bào thần kinh, cũng nhiều xấp xỉ số lượng sao trong Ngân Hà, với mỗi tế bào thần kinh nối với khoảng 10.000 tế bào thần kinh khác. Độ phức tạp như vậy sẽ khó lặp lại trong các chiều thấp hơn.

Trong bốn chiều không gian, một vấn đề khác nảy sinh: các hành tinh không ổn định trên quỹ đạo xung quanh Mặt Trời. Định luật bình phương nghịch đảo của Newton sẽ được thay thế bằng một định luật lập phương nghịch đảo, và vào năm 1917, Paul Ehrenfest, một đồng nghiệp thân thiết của Einstein, đã suy đoán vật lý ở các chiều khác có thể giống như cái gì. Ông đã phân tích phương trình Poisson-Laplace (chi phối chuyển động của các hành tinh cũng như các điện tích trong các nguyên tử) và thấy rằng các quỹ đạo không hề ổn định trong bốn chiều không gian hoặc cao hơn. Vì các electron trong nguyên tử cũng như các hành tinh trải qua các va chạm ngẫu nhiên, nên các nguyên tử và các hệ Mặt Trời có lẽ không thể tồn tại trong các chiều cao hơn. Nói cách khác, ba chiều là đặc thù.

Đối với Rees, nguyên lý vị nhân là một trong những luận cứ thuyết phục nhất cho đa vũ trụ. Nếu sự tồn tại của các vùng sinh sống được đối với Trái Đất ngụ ý có các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời, thì tương tự sự tồn tại của các vùng sinh sống được đối với vũ trụ ngụ ý có các vũ trụ song song. Rees bình luận, “Nếu có một tủ đầy quần áo, bạn sẽ không ngạc nhiên khi tìm thấy một bộ phù hợp. Nếu có nhiều vũ trụ, mỗi vũ trụ được chi phối bởi một tập hợp các tham số khác nhau, sẽ có một nơi tồn tại tập hợp tham số đặc trưng phù hợp cho sự sống. Chúng ta đang ở trong vũ trụ đó.” [162] Nói cách khác, vũ trụ của chúng ta tồn tại là vì luật quân bình trên nhiều vũ trụ trong một đa vũ trụ, chứ không phải do một bản thiết kế lớn.

Weinberg dường như đồng ý về điểm này. Trên thực tế, Weinberg thấy ý tưởng về một đa vũ trụ hợp lý về mặt tri thức. Ông không bao giờ thích ý tưởng thời gian đột nhiên tồn tại từ thời điểm vụ nổ lớn, và thời gian không thể tồn tại trước đó. Trong một đa vũ trụ, chúng ta mãi mãi luôn có sự tạo ra vũ trụ.

Có một lý do lạ thường khác giải thích tại sao Rees thích ý tưởng đa vũ trụ. Ông thấy rằng vũ trụ có chứa một lượng nhỏ “sự xấu xí”. Chẳng hạn, quỹ đạo của Trái Đất là hơi elip. Nếu nó là hình cầu hoàn hảo, thì người ta có thể biện luận, như các nhà thần học đã làm, rằng nó là một sản phẩm phụ của sự can thiệp thánh thần. Nhưng không phải thế, nó chỉ ra một lượng ngẫu nhiên nào đó trong phạm vi khá hẹp của dải sinh sống được. Tương tự, hằng số vũ trụ không hoàn toàn bằng không mà rất nhỏ, chỉ ra rằng vũ trụ của chúng ta “không đặc thù hơn những gì mà sự hiện diện của chúng ta đòi hỏi”. Điều này hoàn toàn nhất quán với việc vũ trụ của chúng ta tình cờ được sinh ra bởi sự ngẫu nhiên.

TIẾN HÓA CỦA VŨ TRỤ

Là một nhà thiên văn hơn là một nhà triết học, Rees nói rằng điểm mấu chốt là tất cả các thuyết này phải được kiểm chứng. Thực ra, chính vì điều này mà ông ủng hộ ý tưởng đa vũ trụ hơn các thuyết thần bí khác. Ông tin rằng thuyết đa vũ trụ có thể được kiểm chứng trong vòng hai mươi năm tới.

Ngày nay, một biến thể của ý tưởng đa vũ trụ thực sự có thể kiểm nghiệm. Nhà vật lý Lee Smolin thậm chí còn đi xa hơn Rees và giả định rằng vũ trụ đã trải qua “sự tiến hóa”, tương tự như sự tiến hóa Darwin, để cuối cùng dẫn tới vũ trụ như của chúng ta. Chẳng hạn, trong thuyết lạm phát hỗn độn, các hằng số vật lý của các vũ trụ “con” hơi khác với của vũ trụ mẹ. Nếu vũ trụ có thể nảy chồi từ các lỗ đen, như một vài nhà vật lý học vẫn tin, thì các vũ trụ thống trị đa vũ trụ là những vũ trụ có nhiều lỗ đen nhất. Điều này có nghĩa là, giống như động vật, các vũ trụ sinh ra nhiều “con” nhất cuối cùng chiếm ưu thế để lan truyền “thông tin di truyền” của chúng - các hằng số vật lý của tự nhiên. Nếu điều đó là đúng thì vũ trụ của chúng ta có thể đã có một lượng vô hạn các vũ trụ tổ tiên trong quá khứ, và vũ trụ của chúng ta là một sản phẩm của hàng nghìn tỉ năm chọn lọc tự nhiên. Nói cách khác, vũ trụ của chúng ta là con cháu của những vũ trụ thích hợp nhất còn sống sót, có nghĩa là nó là con của các vũ trụ có số lượng các lỗ đen nhiều nhất.

Mặc dù tiến hóa Darwin trong các vũ trụ là một ý tưởng kỳ lạ và mới mẻ, nhưng Smolin tin rằng nó có thể được kiểm tra đơn giản bằng cách đếm số lượng lỗ đen. Vũ trụ của chúng ta phải lý tưởng nhất cho việc tạo ra các lỗ đen. (Tuy nhiên, người ta vẫn phải chứng minh rằng các vũ trụ với nhiều lỗ đen nhất là những vũ trụ thuận lợi cho sự sống, giống như vũ trụ của chúng ta.)

Vì ý tưởng này có thể kiểm chứng, nên có thể xem xét các phản ví dụ. Chẳng hạn, có lẽ có thể chỉ ra, bằng cách điều chỉnh theo giả thuyết các thông số vật lý của vũ trụ, rằng các lỗ đen được sản xuất dễ dàng nhất trong các vũ trụ không có sự sống. Người ta có thể chỉ ra rằng một vũ trụ với một lực hạt nhân mạnh hơn nhiều có các ngôi sao cháy hết cực nhanh, tạo ra lượng lớn các sao siêu mới mà sau đó suy sụp thành các lỗ đen. Trong một vũ trụ như vậy, lực hạt nhân có giá trị lớn hơn nghĩa là cuộc đời của các ngôi sao ngắn hơn, vì thế sự sống không kịp bắt đầu. Nhưng vũ trụ này cũng có thể có nhiều lỗ đen hơn, do đó bác bỏ ý tưởng của Smolin. Ưu điểm của ý tưởng này là nó có thể được kiểm tra, tái tạo, hoặc chứng minh là sai (dấu hiệu tiêu chuẩn của bất kỳ thuyết khoa học thực sự nào). Thời gian sẽ cho biết nó có đứng vững hay không.

Mặc dù bất kỳ thuyết nào liên quan tới các lỗ giun, các siêu dây và các chiều bậc cao hơn đều vượt quá khả năng thực nghiệm hiện tại của chúng ta, nhưng các thử nghiệm mới đang được tiến hành hoặc đang được lên kế hoạch có thể xác định được tính đúng đắn của chúng. Chúng ta đang ở giữa một cuộc cách mạng khoa học thực nghiệm, với toàn bộ năng lực của các vệ tinh, các kính viễn vọng không gian, các thiết bị đo sóng hấp dẫn, và các tia laser đang được sử dụng để trả lời các câu hỏi này. Kết quả phong phú từ các thực nghiệm này có thể trả lời gãy gọn một số câu hỏi bí ẩn nhất trong vũ trụ học.