Giới thiệu
Tóm tắt sách The Grand Design – 2010 (Thiết kế vĩ đại) cung cấp những kiến thức về quá trình phát triển của loài người và cách chúng ta dùng khoa học để giải thích quá trình ấy, cũng như là các sự vật và sự việc trên trái đất. Từ những lý thuyết nền tảng của Newton và Einstein đến kiến thức cơ học lượng tử, chúng ta sẽ biết rằng mình đã đến gần hơn thế nào với bí mật lớn nhất của cuộc sống.
Cuốn sách phù hợp với
- Những nhà phân tích triết học;
- Những nhà khoa học nghiên cứu các vấn đề kì lạ của vật lý và thiên văn học;
- Những người hứng thú với các ẩn số của cuộc sống.
Tác giả cuốn sách này là
Stephen Hawking, một trong những nhà khoa học vĩ đại nhất của thế giới. Ông đã từng nhận được rất nhiều giải thưởng, điển hình là Huân chương Tự do của Tổng thống. Trong 30 năm tại đại học Cambridge, Stephen vừa tham gia giảng dạy như một giáo sư toán học, vừa nghiên cứu rất nhiều giả thuyết khoa học. Đồng thời, ông cũng là cha đẻ của một số cuốn sách nổi tiếng như Lược sử thời gian hay Vũ trụ trong vỏ hạt dẻ.
Leonard Mlodinow, nhà vật lý học tại viện Công nghệ California, đồng thời là chuyên gia lý thuyết lượng tử nổi tiếng. Bên cạnh đó, ông còn được biết đến như tác giả của cuốn sách bán chạy nhất: Khôn ngoan không lại với giời và Lược sử thời gian.
Chương 1. Giá trị lớn nhất cuốn sách mang lại: Kiến thức về cuộc sống, vũ trụ và tất cả mọi thứ.
Chúng ta có thể tự hào rằng, loài người đã có những bước tiến vượt bậc về kiến thức vật lý trong một vài thiên niên kỷ vừa qua. Một nhà “khoa học” trong thời kì đồ đồng sẽ cho rằng những “vị thần” là nhân vật đã khai sinh và vận hành thế giới.
Có thể nói, tri thức hiện tại của con người đã vượt xa quan điểm đó rất nhiều. Chúng ta không chỉ biết cách mà vũ trụ hình thành mà còn dự đoán được rằng nó sẽ kết thúc như thế nào. Bên cạnh đó, ở giữa hai thái cực bắt đầu và kết thúc ấy, loài người còn hiểu cách mà thế giới xung quanh vận hành. Có thể là do sự tương tác giữa những bộ phận lớn của vũ trụ như các vì sao hay thiên hà, hoặc có thể do sự chuyển động của các nguyên tử tí hon, các nhà khoa học vẫn đang không ngừng tìm kiếm câu trả lời.
Cuốn sách sẽ tóm tắt giúp bạn đọc quá trình phát triển của khoa học, đồng thời giải thích cách mà con người tìm hiểu kiến thức cũng như cung cấp cái nhìn cơ bản về những vấn đề đang được nghiên cứu.
Trong những chương tiếp theo, bạn đọc sẽ được tìm hiểu:
- Tại sao không có gì gọi là “tự do lý trí”;
- Tại sao “hiện thực” của chúng ta không phải là duy nhất;
- Tại sao việc chúng ta có mặt trên trái đất lại là một may mắn diệu kì.
Chương 2. Những câu hỏi về thế giới xung quanh đã chuyển niềm tin của con người từ thần thoại sang khoa học
Tò mò là một trong những tính cách điển hình của con người. Chỉ cần còn tồn tại, chúng ta sẽ không ngừng băn khoăn: Tại sao mình lại ở đây? Có “đấng tối cao” nào tạo ra chúng ta không? Có phải con người là duy nhất trong vũ trụ không?
Mặc dù con người đã thắc mắc những vấn đề này từ rất lâu, nhưng chỉ đến gần đây chúng ta mới sử dụng khoa học để tìm hiểu nó. Thời xưa, con người luôn “vịn” vào thần thánh để giải thích các hiện tượng tự nhiên, thần mặt trời, thần mưa bão, thậm chí là thần động đất và núi lửa. Vì vậy, khi bất lực trước thiên nhiên khắc nghiệt, chúng ta lại nỗ lực tìm cách cúng tế để làm hài lòng các “Chúa thượng”. Bởi lẽ con người cho rằng, nếu phải hứng chịu hạn hán, lũ lụt hay bất kì thiên tai nào thì đều là chúng ta đã đắc tội với với các vị thần.
Sau đó, những nhà triết học vĩ đại người Hy Lạp như Aristotle, Archimedes và Thales đã đánh thức con người khỏi những niềm tin vô lý ấy. Họ đã cống hiến hết mình để tìm hiểu những câu hỏi lớn nhất về vũ trụ huyền bí, và dần dần tìm ra cách thực tế và logic hơn để giải thích nó, hoàn toàn tách biệt với thần thánh.
Mặc dù những người như Archimedes ngày nay không được công nhận là một nhà khoa học, nhưng ông chính là người đã quan sát và nghiên cứu một cách kĩ lưỡng các hiện tượng xung quanh. Nhờ đó ông đã tìm ra định luật đòn bẩy, giúp con người giải thích tại sao một vật nhỏ bé lại có thể nâng một vật có trọng lượng lớn hơn nhiều. Hướng suy nghĩ này sau đó tiếp tục được kế thừa và phát triển, dần trở thành phương pháp khoa học, một hệ thống kiểm nghiệm các giả thuyết bằng thí nghiệm, sự đo đạc và quan sát cẩn thận, logic.
Trong thế kỉ thứ XVI và XVII, những học giả như Galileo, Johannes Kepler và Rene Descartes là những người đầu tiên đứng ra ủng hộ phương pháp nghiên cứu khoa học. Ngoài ra, Newton cũng sử dụng phương pháp này để tìm ra định luật hấp dẫn và chuyển động, giúp con người hiểu được sự dịch chuyển của các hành tinh và vì sao. Sau đó, tất cả các nhà vật lý đều dùng khoa học để giải thích các hiện tượng. Điều đó khiến con người dần tin vào thuyết khoa học quyết định, rằng tất cả cả hiện tượng thiên nhiên, thậm chí là những quyết định của con người đều có thể được giải thích bằng khoa học.
Chương 3. Từ rất lâu các nhà khoa học đã tranh cãi rằng liệu con người có tự do lý trí hay chúng ta buộc phải theo thuyết khoa học quyết định.
Đọc đến đây, có thể bạn sẽ nghĩ rằng: “Nếu ngay cả quyết định của con người cũng có thể giải thích bằng khoa học, thì chẳng lẽ chúng ta không có tự do lý trí?”
Các nhà khoa học đã tranh cãi về vấn đề này rất lâu. Về phía những người ủng hộ tự do lí trí như nhà triết học Rene Descartes, họ không tin rằng con người chỉ xuất hiện như một quy luật tất yếu của tự nhiên, như thể chúng ta là những con robot hành động theo một lập trình sẵn có. Descartes nhìn ra sự khác biệt rõ ràng giữa cơ thể, phần có thể tìm hiểu bằng khoa học và tâm hồn con người, phần mà không lý thuyết nào có thể giải thích được.
Descartes đưa ra một ví dụ rất thuyết phục, nhưng đồng thời nó cũng dấy lên rất nhiều tranh cãi giữa tự do lý trí và thuyết khoa học quyết định.
Nếu con người có tự do lý trí, thì tất cả các loài vật có vú khác đều có. Vậy thì nó xuất hiện lúc nào trong suốt quá trình tiến hóa của chúng ta? Tự do lý trí có phải là một cơ quan đa bào, liệu vi khuẩn có đặc điểm này không? Làm thế nào để chúng ta phân biệt được các sinh vật sống thuận theo những quy luật khoa học và các sinh vật có tự do lý trí?
Câu trả lời rất đơn giản, có thể nói hai sinh vật trên không có gì khác nhau. Bởi lẽ, chúng ta thường nghĩ “tự do lý trí” là được làm theo ý muốn của mình, tuy nhiên thực tế các ý muốn đó hoàn toàn có thể giải thích bằng các quy luật vật lý và hóa học.
Những tiến bộ trong ngành thần kinh học đã giúp các nhà kha học tìm ra quy luật đằng sau mỗi lời nói và hành động của con người. Vì vậy, giống như mọi tế bào trong cơ thể, mọi hành động của chúng ta hiện nay để có thể dùng cơ chế sinh học để giải thích.
Chương 4. Không có một “thực tế” nào độc lập với các nghiên cứu.
Bạn nghĩ một con cá sống trong chiếc bể kính để ở phòng khách sẽ nhìn thế giới với hình ảnh thế nào? Đây chính là vấn đề được các nhà chức trách ở thành phố Monza, Ý quan tâm. Năm 2004, lãnh đạo thành phố đã ban lệnh cấm sản xuất các loại bể cá khắc hình bởi họ cho rằng, việc “bóp méo” hình ảnh của thế giới xung quanh với loài cá là một hành vi ác độc.
Nhưng điều này chỉ thực sự có ý nghĩa khi con người đảm bảo được rằng “hiện thực” của chính mìnhkhông hề bị điều gì đó khác bóp méo. Hoặc ít nhất, có một “hiện thực” đủ chính xác để tin tưởng.
Thực tế, những gì ta thấy chỉ là từ quan điểm của cá nhân. Nói cách khác, “thực tế” mà ta vẫn tin chỉ là một bức tranh mà não bộ tự vẽ lên dựa trên những thông tin và các giác quan chuyển về.
Nếu bạn nhìn thấy một cái cây, đó là do giác mạc của bạn bắt được những tia sáng từ một vật thể giống cái cây, từ đó não bộ xây dựng nên hình ảnh một cái cây.
Bạn tin vào suy nghĩ của mình bởi lẽ hầu hết mọi người đều có những giác quan đem lại cảm nhận tương tự, cuối cùng nó tạo ra những luật lệ khoa học được mặc định là chính xác.
Với quan điểm như trên, có thể nói rằng hiện thực đối với những chú cá sống trong bể kính khắc hình vẫn chính xác. Bởi lẽ, trong thời gian sống ở đó, chúng đã tự đặt ra cho mình những quy tắc trong thế giới của riêng chúng. Mặc dù những quy tắc đó sẽ khác với của con người do những đường khắc uốn lượn trong bể, nhưng nó vẫn là một “hiện thực” đúng đắn với loài cá.
Vì vậy, có thể nói hiện thực của bạn không đúng đắn và đáng tin hơn bất kì loài sinh vật sống nào khác. Mặc dù mọi người nhìn sự vật theo các quan điểm khác nhau, nhưng họ đều tạo nên những quy luật khoa học phản ánh một cách chính xác những gì họ trải qua.
Chương 5. Một chân lý “kiểu mẫu” phải đơn giản và nhất quán, phù hợp với hiện thực và có thể dự đoán trước được tương lai.
Mặc dù mọi vật đều có mối liên quan đến nhau, nhưng điều đó không đồng nghĩa rằng chúng ta buộc phải công nhận những lí thuyết lỗi thời và lệch lạc. Một chân lý “đúng chuẩn” thường có bốn đặc điểm sau:
Đầu tiên, nó phải đơn giản.
Mặc dù yếu tố này mang tính chủ quan của mỗi người, nhưng các nhà khoa học đều đồng ý rằng một chân lý đơn giản sẽ khiến mọi thứ phức tạp trở nên đơn giản hơn rất nhiều. Điều này đặc biệt đúng với công thức E=MC2 nổi tiếng của Einstein. Bên cạnh đó, nhà khoa học vĩ đại này cũng khuyên các chuyên gia hãy đi tìm kiếm những chân lý “đơn giản nhất có thể, nhưng không được phép đơn giản hơn”.
Tiếp theo, một chân lý tốt không được phụ thuộc vào quá nhiều yếu tố ngẫu nhiên.
Một giả thuyết không thể coi là đúng đắn nếu nó cần quá nhiều yếu tố khác để chứng minh mức độ đáng tin của mình. Ví dụ, các nhà thiên văn học cổ đại tin rằng mọi vật đều xoay quanh Trái Đất theo một quỹ đạo hoàn hảo . Khi có nhiều tranh cãi hợp lý về quan điểm này xuất hiện, họ phải bảo vệ nó bằng rất nhiều yếu tố khác. Nhà toán học người là Lã mã và nhà thiên văn học Ptolemy cho rằng mỗi hành tinh đều tự xoay theo quỹ đạo nhỏ của riêng nó đểu ủng hộ quan điểm trên. Tuy nhiên, cuối cùng chính nó đã chứng minh quan điểm cũ hoàn toàn sai lầm.
Thứ ba, một chân lý tốt phải giải thích được các sự vật tồn tại trên trái đất.
Học thuyết ánh sáng của Newton là một ví dụ điển hình. Định luật cho rằng ánh sáng được tạo nên bởi các tiểu thế nhỏ, đồng thời giải thích tại sao ánh sáng lại bị khúc xạ khi gặp nước. Nhưng nó lại không giải thích được tại sao ánh sáng lại có dạng những hình tròn đồng tâm khi nó phản chiếu giữa hai mặt phẳng. Vì không giải thích được nên giả thuyết này không được coi là một quy luật khoa học.
Cuối cùng, một chân lý tốt phải phần nào dự đoán được tương lai.
Chương 6. Bằng cách miêu tả tự nhiên với quy mô hạ nguyên tử, thuyết lượng tử mang đến cho con người một cách nhìn hoàn toàn khác về thế giới.
Con người chỉ biết đến những gì có thể nhìn bằng mắt thường bởi chúng dễ hiểu, dễ giải thích. Nhưng nếu chúng ta có thể nhìn vạn vật với quy mô hạ nguyên tử, cũng chính là quy mô giải thích của thuyết lượng tử, mọi thứ sẽ không đơn giản như ta vẫn tưởng.
Được nghiên cứu vào năm 1926 bởi nhà vật lý học người Đức Werner Heisenberg, nguyên lý bất định được coi là một trong những nguyên lý quan trọng nhất của cơ học lượng tử. Heisenberg tin rằng không thể đo đạc một cách chính xác đồng thời cả vị trí và vận tốc của vật thể.
Ngoài ra, thuyết lượng tử cho rằng con người không thể quan sát điều gì đó một cách thụ động và khách quan. Khi bắt đầu quan sát một sự vật, chúng ta đang vô tình tác động đến nó. Ví dụ, khi mở tủ lạnh để xem, không chỉ làm thay đổi nhiệt độ, chúng ta còn dẫn ánh sáng vào bên trong. Mặc dù nguồn sáng ấy không làm ảnh hưởng đến các vật có kích thước lớn như táo, nhưng các vật nhỏ hơn sẽ chịu tác động khá lớn. Vì vậy, những tác động mà ánh sáng gây ra có thể gây khó khăn cho việc nghiên cứu ở mức độ lượng tử.
Chương 7. Các nhà khoa học vẫn đang tranh cãi về một thuyết hợp nhất tất cả mọi thứ, mặc dù thuyết M là một nghiên cứu không tồi.
Ngày nay, chúng ta có rất nhiều học thuyết giải thích nguyên lý hoạt động của những thứ như trọng lực hay lượng tử. Tuy nhiên, những học thuyết đơn lẻ như vậy không thực sự tương thích với nhau, điển hình là thuyết lượng tử và thuyết tương đối.
Các nhà khoa học đã nỗ lực không ngừng với những công trình nghiên cứu như Thuyết hợp nhất (Grand Unified Theory – GUT), thứ có thể liên kết 3 trong 4 nguồn năng lượng của tự nhiên – năng lượng nguyên tử yếu, năng lượng nguyên tử mạnh, lực hút nam châm. Năng lượng quan trọng cuối cùng là trọng lực. Mặc dù các chuyên gia đã rất nỗ lực, nhưng những thí nghiệm vẫn chứng minh điều ngược lại với giả thuyết đặt ra.
Tuy nhiên, cuối cùng vẫn còn thuyết M có khả năng trở thành một học thuyết hợp nhất. Không giống các học thuyết truyền thống, thuyết M thực tế là một tổ hợp các học thuyết đơn lẻ làm nên một bức tranh tổng thể. Có thể so sánh thuyết M với một tập bản đồ, nó gồm những phần địa hình nhỏ được thể hiện chi tiết, và khi tổng hợp tất cả các phần đó ta có một cuốn bản đồ hoàn chỉnh miêu tả được toàn bộ khu vực.
Ngoài ra, thuyết M còn cho rằng có rất nhiều vũ trụ khác nhau. Chương tiếp theo sẽ chứng minh rằng việc có một vũ trụ đủ điều kiện để sống là một điều may mắn lớn lao.
Chương 8. Vũ trụ vẫn đang tiếp tục mở rộng và loài người đã vô cùng may mắn để có xuất hiện và phát triển tại đây.
Sự hiện diện của con người trong vũ trụ luôn là một chủ đề gây tranh cãi, tương tự như sự xuất hiện của chính bản thân vũ trụ. Qua nhiều thế kỉ, vấn đề này đi theo hai luồng ý kiến: một là từ những người tin rằng vũ trụ vẫn luôn tồn tại, một phía tin rằng nó là thành quả của “Chúa trời”.
Chỉ đến khoảng thời gian gần đây, khoa học mới vừa có thể giải thích được sự ra đời và phát triển của vũ trụ, vừa tôn trọng các quy luật tự nhiên.
Vào năm 1929, một phi hành gia người Mỹ tên là Edwin Hubble phát hiện ra rằng hầu hết các thiên hà đều đang di chuyển ra xa Trái đất với vận tốc tăng dần. Từ đó có thể rút ra kết luận rằng: Vũ trụ đang tiếp tục mở rộng. Thực tế, có một thời điểm tất cả các vật thể và năng lượng tập trung ở một khu vực nhỏ với mật độ dày đặc và nền nhiệt khắc nghiệt, và các nhà khoa học tin rằng đó chính là “hình hài” của vũ trụ trước vụ nổ Big Bang, vụ nổ đã “khởi động” vũ trụ.
Sau vụ nổ ấy, thật may mắn khi Trái đất lại trở thành một hành tinh có sự sống bởi lẽ nó ở một khoảng cách hợp lý so với mặt trời và tránh được các thiên thạch nguy hiểm. Nhờ vậy, nguồn nước làm nên phần lớp bề mặt của Trái đất không bị đóng băng hay quá nóng. Tuy nhiên, có rất nhiều người lại tin rằng đây không phải là may mắn ngẫu nhiên, đó là một món quà từ Thượng Đế. Tuy nhiên, giả thuyết đó cũng dấy lên rất nhiều câu hỏi, rằng Thượng Đế là ai và ai là người tạo ra Thượng Đế?
Với những nhà khoa học, phi hành gia và tất cả những ai tin vào khoa học, không có một bàn tay thần bí nào tạo ra sự sống mà đó là sự kết hợp của rất nhiều yếu tố khác nhau.
Kết luận
Trong hàng ngàn năm, con người luôn tin rằng Chúa là người tạo ra tất cả sự vật. Tuy nhiên, vũ trụ được vận hành theo những quy luật vật lý. Những quy luật ấy có thể giải thích tất cả những thay đổi của vũ trụ. Đồng thời, con người có thể tìm ra những quy luật ấy thông qua sự phát triển vượt trội của khoa học.
Tóm tắt sách The Grand Design
Dịch từ Blinkist
