Tại sao chúng ta tồn tại? | Khoa học và Khám phá

Trong màn đêm giữa muôn vàn vị sao lấp lánh, có một sự thật hiển nhiên nhưng lại vô cùng phi thường. Chúng ta đang ở đây. Chúng ta tồn tại. Chúng ta có ý thức, có khả năng đặt câu hỏi về chính sự tồn tại của mình. Nhưng sự thật này khi được xem xét dưới lăng kính của vật lý và vũ trụ học lại trở nên mong manh đến khó tin. Sự tồn tại của chúng ta không phải là một điều mặc định. Nó là kết quả của một chuỗi những sự tình cờ vũ trụ, một sự cân bằng trên lưỡi dao mong manh đến mức khiến các nhà khoa học phải sững sờ. Đây chính là cốt lõi của một trong những bí ẩn lớn nhất khoa học hiện đại, sự tinh chỉnh của vũ trụ. Mọi tương tác trong vũ trụ đều được chi phối bởi bốn lực cơ bản. Lực hạt nhân mạnh, lực hạt nhân yếu, lực điện tử và lực hấp dẫn. Sự cân bằng giữa chúng là điều kiện tiên quyết cho một vũ trụ có cấu trúc. Sự cân bằng giữa bốn lực này giống như một sàn nhạc sao hưởng. Mỗi nhạc công phải chơi đúng nốt, đúng cường độ, đúng thời điểm. Một nốt lạc điệu dù nhỏ nhất cũng đủ để phá hỏng cả bản nhạc. Câu chuyện về carbon, nguyên tố nền tảng của sự sống trên trái đất, là một trong những ví dụ hoàn mục nhất về sự tinh chỉnh. Hầu hết carbon trong vũ trụ được tạo ra trong lõi của các ngôi sao giả cỗi, thông qua một quá trình gọi là quá trình ba-anpha. Quá trình này diễn ra như sau. Hai hạt nhân heli, hạt anpha, kết hợp tạo thành beryllium-8. Beryllium-8 cực kỳ không ổn định và sẽ phân giã chỉ trong một phần nhỏ của một giây. Để tạo ra carbon, một hạt nhân heli thứ ba phải va chạm với hạt nhân beryllium-8 thoáng qua này. Vấn đề là, xác xuất để điều này xảy ra là cực kỳ thấp. Một trong những bí ẩn lớn nhất và cũng là ví dụ tinh chỉnh khó hiểu nhất là hàng số vũ trụ học, lambda. Hàng số này đại diện trong mật độ năng lượng của chân không, hay còn gọi là năng lượng tối, thứ đang khiến vũ trụ rãn nở ngày càng nhanh. Vấn đề nằm ở giá trị của nó. Các lý thuyết vật lý lượng từ dự đoán giá trị của lambda phải lớn hơn giá trị mà chúng ta quan sát được khoảng 10-120 lần. Đây được coi là sự khác biệt lớn nhất giữa lý thuyết và thực nghiệm trong toàn bộ lịch sử khoa học. Nếu lambda lớn như lý thuyết dự đoán, lực đẩy của nó sẽ cực kỳ khủng khiếp. Ngay sau vụ nổ lớn, lực đẩy này sẽ xé toạc mọi thứ, không cho vật chất có cơ hội tụ lại. Sẽ không có thiên hà, không có sao, không có gì cả. Nếu lambda có giá trị âm lớn, vũ trụ sẽ nhanh chóng sụp đổ trở lại trong một vụ co lớn. Để vũ trụ tồn tại hàng tỷ năm và cho phép các cấu trúc hình thành, giá trị của lambda phải cực kỳ nhỏ và dương, nằm trong một phạm vi hẹp đến không tường. Vũ trụ của chúng ta dường như đã chọn được một con số gần như bằng không, nhưng không hoàn toàn bằng không, một cách chính xác đến kinh ngạc. Khi nhìn vào tất cả những con số này, chúng ta đối mặt với một bức tranh đáng kinh ngạc. Vũ trụ của chúng ta dường như đang đứng trên một lưỡi dao sát bén. Chỉ cần một cú hít nhẹ sang bất kỳ hướng nào, sự tồn tại sẽ là bất khả thi. Điều này dẫn chúng ta đến câu hỏi trung tâm. Tại sao? Đối mặt với bằng chứng về một vũ trụ được tinh chỉnh, các nhà tư tưởng đã đề xuất ba hướng giải thích chính. Mỗi hướng đi mang một góc nhìn khác nhau về bản chất của thực tại. Con đường thứ nhất, nguyên lý vị nhân và sự lựa chọn quan sát. Nguyên lý vị nhân, Antropic Principle, là một ý tưởng tinh tế và thường bị hiểu lầm. Nó không nói rằng vũ trụ được tạo ra vì chúng ta, mà nó chỉ ra một sự thật logic cơ bản. Vũ trụ mà chúng ta quan sát được phải có những đặc tính cho phép sự tồn tại của người quan sát. Có hai phiên bản chính của nguyên lý này. Một, nguyên lý vị nhân yếu, Weak Antropic Principle. Đây là phiên bản ít gây tranh cãi nhất và về cơ bản là một lập luận về thiên kiến lựa chọn. Nó nói rằng, các điều kiện mà chúng ta quan sát được trong vũ trụ phải tương thích với sự tồn tại của chúng ta với tư cách là người quan sát. Để hiểu điều này, hãy dùng một phép loại suy. Giả sử bạn tỉnh dậy trong một căn phòng và thấy rằng nhiệt độ, áp suất không khí và nồng độ oxy trong phòng đều hoàn hảo để bạn sống sót. Bạn có nên ngạc nhiên không? Không hẳn, bởi vì nếu căn phòng có nhiệt độ 1.000 độ C hoặc chứa đẩy khí độc, bạn đã không thể tỉnh dậy để mà ngạc nhiên. Sự thật là bạn đang quan sát căn phòng đó đã loại bỏ tất cả các khả năng khác không cho phép bạn tồn tại. Tương tự, chúng ta không nên quá ngạc nhiên khi thấy các hàng số vật lý nằm trong phạm vi cho phép sự sống, bởi vì nếu chúng nằm ngoài phạm vi đó, sẽ không có ai ở đây để quan sát chúng. Vũ trụ có thể có vô số các vùng hoặc thời kỳ khác với các định luật vật lý khác nhau, nhưng chúng ta chỉ có thể tồn tại và quan sát ở cái góc nhỏ thần thiện với sự sống này. Đây là một phiên bản táo bạo và mang tính chiết học hơn. Nó đề xuất rằng vũ trụ phải có những đặc tính để cho phép sự sống có ý thức nảy sinh ở một giai đoạn nào đó trong lịch sử của nó. Nó không chỉ nói rằng chúng ta quan sát vũ trụ như vậy vì chúng ta ở đây, mà còn gợi ý rằng vũ trụ được cấu thành để cuối cùng sẽ có người quan sát nó. Còn đường thứ hai, đa vũ trụ và canh bạc vũ trụ. Nếu bạn tung một viên xuất sắc một lần và ra mặt sáu, bạn có thể thấy hơi may mắn. Nhưng nếu bạn có một tỷ người cùng tung xuất sắc, việc có ai đó tung được mặt sáu là điều chắc chắn. Ý tưởng về đa vũ trụ, Multiverse, áp dụng logic này cho toàn bộ vũ trụ. Giả thuyết đa vũ trụ cho rằng vũ trụ quan sát được của chúng ta không phải là duy nhất. Nó chỉ là một bong bóng trong một đại dương vô tận của các vũ trụ khác. Mỗi vũ trụ trong đa vũ trụ này có thể có các định luật vật lý, các hàng số và thậm chí cả số chiều không gian khác nhau. Nếu có một số lượng khổng lồ, thậm chí là vô hạn các vũ trụ, thì sự tinh chỉnh không còn là một bí ẩn nữa. Nó trở thành một điều tất yếu về mặt thống kê. Sẽ có vô số vũ trụ chết nơi các hàng số không phù hợp. Nhưng chỉ cần có đủ số lượng vũ trụ, sẽ có ít nhất một vũ trụ, một cách tình cờ, có đúng bộ hàng số cho thép các ngôi sao, hành tinh và sự sống hình thành. Và tất nhiên, chúng ta chỉ có thể tồn tại trong một trong những vũ trụ may mắn đó. Đây là sự kết hợp hoàn hảo giữa đa vũ trụ và nguyên lý vị nhân yếu. Đa vũ trụ cung cấp các lựa chọn và nguyên lý vị nhân giải thích tại sao chúng ta lại ở trong lựa chọn hiếm hòi này. Còn đường thứ ba, nhà thiết kế vũ trụ và mục đích tối hậu. Cho rằng, sự tinh chỉnh không phải là sự tình cờ hay kết quả của sự lựa chọn, mà là bằng chứng của thiết kế có chủ đích. Lập luận này là một trong những lập luận chiết học cổ xưa nhất về sự tồn tại của một đấng sáng tạo. Nó có sức hấp dẫn về mặt trực giác, bởi thật khó để tin rằng tất cả những sự cân bằng mong manh, những sự may mắn vũ trụ chỉ đơn thuần là ngẫu nhiên. Việc quy cho nó một mục đích, một ý định dựng như mang lại một câu trả lời thỏa đáng hơn cho câu hỏi tại sao. Ngay cả khi có một vũ trụ được tinh chỉnh hoàn hảo với các ngôi sao, hành tinh và các nguyên tố phù hợp, đó mới chỉ là sân khấu, vẫn cần có sự sống. Việc một vũ trụ có thể chứa được sự sống và việc nó thực sự có sự sống là hai vấn đề hoàn toàn khác nhau. Quá trình chuyển đổi từ hóa học phô cơ sang sinh học hữu cơ là một trong những bí ẩn sâu sắc nhất, được gọi là thuyết nguồn gốc sự sống, abiogenesis. Làm thế nào mà các phân tử đơn giản như nước, mê tan và ammoniac dưới tác động của các nguồn năng lượng như xét hoặc tia cực tím lại có thể tự lấp sáp thành các cấu trúc phức tạp, tự sao chép và cuối cùng trở thành sinh vật sống đầu tiên? Điều quan trọng cần nhấn mạnh là, giống như sự tinh chỉnh của vũ trụ, sự xuất hiện của sự sống có thể là một sự kiện cực kỳ hiếm hoi. Có thể có hàng tỷ hành tinh trong vùng ở được trong thiên hà của chúng ta, nhưng nếu bước nhảy từ hóa học sang sinh học là một rào cản gần như không thể vượt qua, thì chúng ta có thể thực sự cô đơn. Do đó, sự tồn tại của chúng ta đòi hỏi không chỉ một mà là hai sự kiện có sắc xuất cực thấp, một vũ trụ được tinh chỉnh để có sự sống và một hành tinh nơi sự sống thực sự bắt đầu. Chúng ta đã bắt đầu với một câu hỏi đơn giản và kết thúc bằng một hành trình xuyên qua những ý tưởng sâu sắc và phức tạp nhất mà nhân loại từng nghĩ ra. Có lẽ, câu trả lời cuối cùng không quan trọng bằng chính câu hỏi. Chính sự tồn tại của chúng ta, một màu vũ trụ đã tiến hóa đến mức có ý thức, cho phép vũ trụ tự nhìn lại chính mình, tự chiêm nghiệm và tự đặt câu hỏi về bản chất của nó.