ChúngTa.com

Mũi tên thời gian và trạng thái "ở xa cân bằng"

Trong một số của tờ "Observateur” (Người quan sát mới) dành cho cuộc điều tra về các nguồn gốc, Le Pichon có viết: "Con người có khả năng phóng chiếu vào thời gian và khả năng đó chắc chắn là bắt nguồn từ nỗi âu lo hiện sinh của nó. Đó là cái nhìn đầy suy tư và khả năng phóng chiếu vào thời gian đó, theo tôi nghĩ, đã tạo nên tính độc đáo đích thực của con người. Và cũng có thể là tính độc đáo duy nhất của nó: tính độc đáo của sự gánh chịu đau khổ và cái chết. Không nghi ngờ gì nữa, đây chính là chỗ cần phải tìm kiếm sự ra đời của nghệ thuật, thơ ca, siêu hình học là những thứ mang lại cho con người khả năng siêu thăng, khả năng phóng chiếu sang thế giới bên ba, bằng cách vượt qua trình độ giản đơn, thực tại và tức thời của cuộc sống hằng ngày”.

Cuộc sống không thể được cảm nhận mà không có dự báo về tương lai: lẽ nào cây coi lại không thức dậy khi mùa xuân tới gần? Câu hỏi đó về thời gian vốn đã ám ảnh con người từ buổi bình minh của tư duy đã luôn luôn là vấn đề gây tranh luận (bằng chứng là cuộc tranh luận của Héraclite và Parménide). Và thực tế, câu hỏi này có liên hệ khăng khít với câu hỏi về tất định luận.

KarlPopper đã diễn đạt một cách rất cô đọng những khó khăn của các vấn đề đó: "Mọi sự kiện đều được gây ra bởi một sự kiện diễn ra trước nó, sao cho người ta có thể tiên đoán hoặc giải thích được mọi sự kiện[ ..]. Mặt khác lương tri trao cho con người khỏe mạnh và trưởng thành khả năng lựa chọn tự do giữa nhiều con đường hành động khôngrõ ràng."Hình ảnh đó thật là đẹp. Thực tế, chúng ta liệu có như đang ở trong một rạp chiếu bóng không? Chúng ta không biết nạn nhân cũng chẳng biết tên giết người là ai. Trái lại, người làm ra bộ phim có tất cả những thông tin đó. Phải chăng chúng ta đơn thuần chỉ là những khán giả thụ động của một thế giới tuân theo những quy luật có tính tất định?

Nếu vấn đề tất định luận không thích hợp với khoa học và liên quantới tình trạng toàn cầu của con người trên thế giới, thì những tiến bộ của khoa học lại đóng một vai trò căn bản trong cách đặt ra vấn đề đó. Chẳng hạn, vật lý học của phương Tây khác với khoa họe của TrungHoa và Ấn Độ bởi sự phát minh ra các định luật của tự nhiên. Vật lý Newton mô tả thế giới bằng các định luật mang tính tất định và có tính thuận nghịch, trong đó tương laivà quá khứ đóng vai trò như nhau, là một ví dụ thượng thặng. Sự phát minh ra các định luật của cơ học lượng tử và lý thuyết tương đối chắc chắn đã kéo theo một sự thay đổi sâu sắc đối với các định luật của cơ học cổ điển, nhưng hai đặc trưng đó, tức tính tất định và tính thuận nghịch, thì vẫn còn sống sót. Chính từ đó mà luôn luôn hiện hữu con quỷ Laplace: giả sử rằng chúng ta biết các điều kiện ban đầu, khi đó chúng ta có thể tiên đoán tương lai và trở lại quá khứ. Thế giới sẽ là một chiếc máy tự động và cũng như con người vốn là một phần của nó. Quan điểm này thật khó chấp nhận, tuy nhiên đó lại là quan niệm của Einstein và Spinoza.

Nhà triết học Jean Wahl đã viết về lịch sử tư tưởng phương Tây rằng nó rất vẻ vang nhưng bất hạnh, luôn luôn do dự giữa cái là và cái sẽ trở thành.Và nhà khoa học vĩ đại về lịch sử Trung Hoa Joseph Needham đã nói về bệnh hoang tưởng châu âu, nó do dự giữa thế giới máy tự động và thế giới do Chúa điều khiển.

Vậy quan điểm của chúng ta như thế nào? Một nhất nguyên luận làm cho chúng ta trở thành các máy tự động hay một nhị nguyên luận như của Descartes hoặc của Kant? Nhị nguyên luận này là khó chấp nhận, và giữa khoa học và triết học đã hình thành một hố sâu ngăn cách, dẫn tới một cuộc chiến tranh thực sự giữa các nền văn hóa, điều này đã được thể hiện ở các nhà triết học như Heidegger hay Rorty. Sự thù địch này đã dẫn tới hiện tượng chia cắt nền văn hóa phương Tây, một điều mà hiện nay vẫn còn tính thời sự. Nhà sinh xã hội học (sociobiologist) EdithWilson đã viết trong tác phẩm "Conscience"(ý thức) của mình như sau: "Không có vấn đề nào cấp bách hơn là vấn đề làmcho nền văn hóa khoa học và nền văn hóa nhân văn sát lại gần nhau.

Liệu thế kỷ XXI có là thế kỷ của sự dung hòa đó? Trong tác phẩm gần đây nhất "Les Cosmopolitiques" (Những nền chính trị thế giới), Isabelle Stengers đã viết: "Trong trường hợp ấy, ta chỉ cần và hoàn toàn chỉ cần nhắc lại rằng các định luật vật lý nổi tiếng khẳng định sự tương đương giữa cái trước và cái sau chỉ có thể thực hiện được - không nói ngay cả lịch sử của nhân loại và sự thực hành của các nhà vật lý - bằng những thao tác đó và chỉ một ít dụng cụ đó cũng sẽ phủ định sự tương đương đó. Như vậy, bằng cách này hay cách khác, các định luật này cũng khẳng định một thế giới mà trong đó sự phát biểu của chúng là không thể có được. Cần phải thực sự là một nhà vật lý để trao cho chúng cái thẩm quyền mà trong một lúc nào đó ta có thể phủ định, nhân danh chúng, cái mà chúng giả định trước và cái mà sinh vật có tư duy và biết ăn nói đều giả định trước".

"Cần phải là nhà vật lý". Thì tôi cũng là nhà vật lý và tôi tin rằng ngày hôm nay chúng ta đang thấy rõ dần ra một khái niệm về tự nhiên chấp nhận được đối với cả các nhà triết học và khoa học.

Thế kỷ XIX để lại cho chúng ta một di sản đầy mâu thuẫn: ngoài các định luật của tự nhiên mà tôi đã nói, còn có cả những định luật của nhiệt động học với khái niệm entrôpi. Nhiệt động học cho ta một hình ảnh hoàn toàn khác về thế giới, một hình ảnh có tính chất tiến hóa. Chúng ta hãy nhớ lại phát biểu của Clausius: "Sự tiến hóa của vũ trụ diễn ra với sự tăng của entrôpi". Entrôpi chính là mũi tên thời gian. Bên cạnh những định luật có tính thuận nghịch của động lực học, còn có những định luật bất thuận nghịch mà chúng ta thấy hiện diện ở khắp nơi (trong sự chảy của nhiệt, các hiện tượng vận chuyển, hóa học, sinh học...) và trong đó tương lai và quá khứ đóng vai trò hoàn toàn khác nhau. Thực tế, các định luật thuận nghịch của Newton chỉ đề cập tới một phần nhỏ của thế giới trong đó chúng ta sống.

Giờ đây chúng ta hãy suy nghĩ về hệ hành tinh. Các định luật Newton cho chúng ta sự mô tả tất chuyển động của các hành tinh. Nhưng để giải thích những điều xảy ra ở đó như địa chất, khí hậu, sự sống...cần phải đưa vào những định luật bao hàm cả những hiện tượng bất thuận nghịch. Thậm chí ở mức vi mô, chúng ta cũng phát hiện thấy ở khắp nơi những hiện tượng bất thuận nghịch đó. Cuối cùng chúng ta hãy nghĩ tới hiện tượng phóng xạ và các hạt cơ bản không bền. Vấn đề lưỡng nan ở đây là như sau: các hiện tượng bất thuận nghịch xuất hiện là do những phép gần đúng của chúng ta hay cần phải xem xét lại cách phát biểu các định luật của tự nhiên? Những kết quả mới đây về nhiệt động học đã khích lệ tôi khảo sát khả năng thứ hai này.

Theo nguyên lý thứ hai của nhiệt động học, các hiện tượng bất thuận nghịch tạo ra entrôpi. Ở gần cân bằng, nhiệt động học mô tả một thế giới ổn định. Nếu có thăng giáng, hệ sẽ đáp lại bằng cách quay trở lại trạng thái cân bằng được đặc trưng bởi cực trịcủa entrôpi hoặc của một thế nhiệt động khác. Nhưng một điều rất đáng ngạc nhiên là, tình huống này sẽ thay đổi một cách triệt để khi mà chúng ta ở xa trạng thái cân bằng. Những thăng giáng khi đó có thể làm nảy sinh những cấu trúc không-thời gian mới. Như vậy, các định luật tiến hóa cần phải là phi tuyến điều này dẫn chúng ta tới những cấu trúc hao tán (dissipative), tương ứng với những tổ chức mới siêu phân tử.

Trong phòng thí nghiệm, chúng ta dễ dàng tạo ra những cấu trúc đó. Chẳng hạn, đó là những phản ứng hóa học dao động trong đó hàng triệu hạt đồng thời thay đổi màu sắc hoặc những cấu trúc nổi tiếng của Turing trong đó những hợp chất hóa học được tổ chức lại thành từng mảng hoặc những hiện tượng được gọi là hỗn độn mới được quan sát gần đây trong hóa học, ở đó hai quỹ đạo cạnh nhau sẽ tách ra xa nhau theo thời gian theo quy luật hàm mũ.Tất cả những cấu trúc mới đó được tạo ra ở những điểm phân nhánh. Chính ở đây các cấu trúc trở nên không ổn định và những cấu trúc môi ra đời. Đó là sự nảy sinh ra độ phức tạp.

Chủ yếu nhờ dòng năng lượng tới từ Mặt trời mà chúng ta sống trong trạng thái ở xa cân bằng. Chúng ta được bao quanh bởi những cấu trúc được hình thành trong suất lịch sử của trái đất, dù đó là trong hóa học, địa chất học hay sinh học, và chúng ta cũng cần phải tìm kiếm nguồn gốc của chúng tại những điểm phân nhánh kế tiếp nhau. Nhưng cũng còn một khía cạnh khác nữa: tại điểm phân nhánh nói chung có nhiều khả năng. Điều đó giải thích tại sao tự nhiên là không thể tiên đoán được. Xác định khả năng nào trong số những khả năng đó sẽ được thực hiện khi ấy sẽ là một bài toán xác suất. Nghĩa là tính xác định chắc chắn đã cáo chung và tính đa tương lai xuất hiện...

Vai trò của các hiện tượng bất thuận nghịch là đặc biệt có tính kiến thiết ở cấp độ phân tử, vai trò kiến thiết này có thể là do sự xuất hiện của tương quan tầm xa. Khi đó chúng ta buộc phải từ bỏ quan niệm xem vật chất như ở trạng thái cân bằng. Tôi đã thường viết: " Những sự kế tiếp phân nhánh nêu ở trên dẫn tới một quan niệm có tính chất lịch sử về tự nhiên. Mô hình của vật lý cổ điển là hình học, mà ví dụ thượng thặng của nó là mô hình của lý thuyết tương đối rộng, giờ đây, như chúng ta thấy, ngay cả trong những khoa học "cứng" cũng xuất hiện một yếu tố trần thuật.

Những khái niệm như phân nhánh, tự tổ chức và cấu trúc hao tán ngày càng thâm nhập nhiều vào tất cả các khoa học, kể cả các khoa học nhân văn. Nói tóm lại, chúng ta đã đi tới một quan niệm khá gần với quan niệm của Stephen Jay Gould: "Để hiểu các sự kiện và những điều tiết đặc trưng cho con đường của sự sống, chúng ta cần phải vượt ra ngoài những nguyên lý của học thuyết tiến hóa, đi tới một sự khảo sát cổ sinh vật học về hành trạng ngẫu nhiên của lịch sử sự sống trên hành tinh chúng ta, trong đó chỉ có một phương án được trở thành hiện thực trong khi hàng triệu phương án khả dĩ khác đã không xảy ra.Một quan niệm như thế về lịch sử sự sống là hoàn toàn trái với những mô hình tất định luận quen thuộc của khoa học phương Tây, nhưng cũng mâu thuẫn cả với những truyền thống xã hội cũng như những hy vọng về mặt tâm lý sâu sắc nhất của văn hóa phương Tây, những hy vọng của một lịch sử đã đạt tới đỉnh cao trong con người với tư cách là một biểu hiện cao nhất của sự sống và có sứ mệnh thống trị hành tinh chúng ta".

Tất nhiên, môi khoa học đều có những đặc thù của nó. Cơ chế của những phân nhánh trong hóa học, sinh học và kinh tế là khác nhau. Nhưng làm sao chúng ta lại không ngạc nhiên trước những sự tương tự? Sự chuyển từ thời kỳ đồ đá cũ sang thời kỳ đồ đá mới diễn ra vào thời điểm mà dòng năng lượng lớn hơn từ môi trường hướng tới con người đã được xác lập, và điều đó có được là nhờ sự khai thác các tài nguyên thực vật và nhờ nghề luyện kim. Nhưng sự chuyển sang thời kỳ đồ đá mới còn kèm theo sự phân hóa rõ rệt của quan niệm về thế giới. Chẳng hạn, thời kỳ đồ đá ở TrungHoa lất khác với thời kỳ đồ đá của Châu Mỹ La tinh hay vùng Trung Đông. Sự "ở xa trạng thái cân bằng" là nguồn gốc của sự vô cùng đa dạng và phong phú của thế giới bao quanh ta. Những phân nhánh khác của xã hội được phát hiện thấy gắn liền với việc sử đụng than hoặc dầu hỏa. Vào buổi bình minh của thế kỷ XXI, chúng ta có niềm tin rằng chúng ta đang tiến gần tới một điểm phân nhánh. Trong những ví dụ đơn giản đã được nghiên cứu trong vật lý, hay trong hóa học, sự phân nhánh thường được báo trước bởi những thăng giáng rất mạnh: lẽ nào chúng ta không quan sát thấy những thăng giáng đó xung quanh chúng ta? Vậy thế kỷ XXI sẽ rẽ sang nhánh nào đây? Tương lai nào sẽ dành cho tương lai đây?

Tập hợp và một phần tử trung tâm mới

Những kết quả nhận được trong "trạng thái xa cân bằng" đã khích lệ tôi đào sâu tìm hiểu mối quan hệ, một mặt giữa các định luật tự nhiên với quan niệm tĩnh và mang tính tất định của chúng, và mặt khác, với quan niệm nhiệt động học về thế giới đang hình thành. Truyền thống chấp nhận rằng cái đang trở thành là kết quả của những phép gần đúng mà chúng ta mang lại cho các định luật thuận nghịch chính xác của cơ học cổ điển hay lượng tử khi ta áp dụng chúng cho những hệ nhiệt động tạo bởi một số lớn hạt tương tác với nhau. Như vậy là có một ngôn ngữ kép: một mặt, thế giới vi mô là thuận nghịch và, mặt khác, một cấp độ vĩ mô là không thận nghịch do những phép gần đúng của chúng ta. Quan điểm này, tức quan điểm cho rằng tính bất thuận nghịch chỉ là do những phép gần đúng của chúng ta, không làm cho tôi thỏa mãn. Do vậy chúng tôi đã tìm cách vượt qua nhịnguyên luận đó. Những tiến bộ mới đây của lý thuyết các hệ động lực và của toán học trong lĩnh vực giải tích hàm đã thực sự cho phép mở rộng các định luật của tự nhiên sao cho có thể bao hàm được cả sự phá vỡ đối xứng về thời gian cũng như khái niệm xác suất. Với điều sau, những ý tưởng về bất định và đa tương laiđã nhập cuộc, thậm chí ngay giữa lòng các khoa học của cái

Xã hội học quan tâm về những nhóm người. Sinh vật học của Darwin cũng là sinh vật học của quần thể. Trong vật lý, chúng ta cũng có thể nói hoặc bằng ngôn ngữ những hiện tượng cá thể hoặc bằng ngôn ngữ của những quần thể hay tập hợp.

Các tập hợp đã được Gibbs và Einstein đưa vào để giải thích những cơ sở động lực học của nhiệt động học. Nhưng, theo họ, những tập hợp này dược đưa vào chỉ bởi vì chúng ta không biết vị trí chính xác của các hạt tạo nên những tập hợp đó: tập hợp là kết quả của sự bất tri của chúng ta. Người ta luôn luôn chấp nhận rằng sự mô tả bằng tập hợp là tương đương với cách mô tả theo quỹ đạo, điều này thực sự là đúng đối với những hệ động lực đơn giản được mô tả trong các giáo trình cơ học. Nhưng các đồng nghiệp của chúng tôi và cả bản thân tôi nữa đã chứng tỏ rằng không phải bao giờ cũng như vậy. Vật lý của các quần thể không phải bao giờ cũng có thể quy giản về vật lý của các cá thể cô lập. Tồn tại những hệ trong đó sự mô tả bằng các tập hợp sẽ dẫn tới những thành tạo mới không thể quy giản được, tức là ở đó người ta không thể vượt qua được giai đoạn xác suất. Và như vậy người ta đi tới một cách mô tả vi mô trong đó xác suất đóng vai trò trung tâm.

Ví dụ quan trọng nhất là các hệ thống lớn gồm một số rất lớn các hạt liên tục tương tác với nhau. Đó chính xác là các hệ đã được nghiên cứu trong nhiệt động học. Chẳng hạn, không khí của gian phòng này được tạo bởi hàng tỉ tỉ phân tử liên tục va đập vào nhau. Và khi va chạm nhau như vậy, chúng tạo ra những mối tương quan bội hai, rồi bội ba giữa hai hạt. Điều này cũng gần như là sự truyền thông tin trong lòng một quần thể người. Với các tập hợp, xác suất cũng đi vào giữa lòng vật lý. Không hề có sự mâu thuẫn giữa động lực học và nhiệt động học. Sự ở "xa cân bằng", cơ sở của thế giới phức tạp mà chúng ta quan sát, có cội nguồn trong các định luật cơ bản của vật lý.

Kết luận

Như vậy, chúng ta đi từ một thế giới của những cái xác định sang một thế giới của những xác suất. Chúng ta cần phải tìm ra con đường hẹp lenlỏi giữa tất định luận gò bó và một vũ trụ được chi phối bởi ngẫu nhiên, và ngay khi đó khó có thể tiếp cận đối vôi lý trí của chúng ta. Thực tại gắn liền với cơ học cổ điển là so được với các máy tự động. Cơ học lượng tử cũng không cải thiện được tình hình đó, bởi vì, trong khuôn khổ đó, thực tại lại phụ thuộc vào những phép đo của chúng ta. Ngày hôm nay chúng ta đi tới một quan niệm khác về thực tại, đó là quan niệm về một thế giới đang xây dựng. Quan niệm này cắt đứt với hệ thống những tôn ti truyền thống của các khoa học. Các khoa học cứng nói về những cái xác định. Tuy nhiên, đó cũng thường là mô hình và mục đích tối thượng của các khoa học nhân văn. Các khoa học nhân văn như kinh tế học hay xã hội học giờ đây có thể được tham chiếu tới các mô hình khác.

Trong một vũ trụ không phải là vũ trụ của những cái xác định, chúng ta cũng phục hồi lại khái niệm giátrị. Thực ra, khái niệm giá trị có ý nghĩa gì trong một thế giới tất định? Những người cổ Hy Lạp đã để lại cho chúng ta hai tư tưởng: tư tưởng về sự có thể hiểu được tự nhiên hay như Whitehead đã viết, tư tưởng về "một hệ thống những ý niệm tổng quát vừa cần thiết, lôgic và nhất quán và tùy thuộc vào nó mà tất cả những yếu tố của kinh nghiệm của chúng ta có thể giải thích được", và tư tưởng dân chủ, được dựa trên tiền đề về sự tự do của con người, về tính sáng tạo và trách nhiệm. Chắc chắn chúng ta còn rất xa mới thực hiện được hai tư tưởng đó, nhưng, ít nhất, từ nay chúng ta có thể kết luận rằng chúng không mâu thuẫn với nhau. Tự nhiên phong phú hơn, bất ngờ hơn và phức tạp hơn bất cứ trí tưởng tượng của ai ở đầu thế kỷ XX. Chắc chắn trong suất thế kỷ tới (thế kỷXXI), chúng ta sẽ được chứng kiến một khái niệm mới về tính hợp lýtrong đó lý trí không còn gắn liền với tính xác định và xác suất cũng không còn gắn với sự bất tri nữa. Và chính trong khuôn khổ đó, tính sáng tạo của tự nhiên và tinh sáng tạo của con người có thể tìm được vị trí dành riêng cho mình.