10 lí thuyết khoa học có thể bạn chưa biết ppsx

10 lí thuyết khoa học có
thể bạn chưa biết
John Gribbin (Đại học Sussex)
Nhà vật lí Richard Feynman chứng minhmọi lộ trình ‘gián tiếp’ đềugiao
thoa với nhau,để lại duynhất mộtlộ trìnhcó giá trị - lộ trình nhanh nhất.
1. Nguyên lí tác dụng tối thiểu
Đây làmột cáchnói chua ngoa rằng tự nhiên là lười biếng. Mọi thứ diễn ra
theo con đườngđòi hỏi sự nỗ lực ít nhất, đó là nguyêndo vì sao, trong số những
nguyêndo khác,ánhsángtruyền đi theođường thẳng. Thật vậy, các hạt, vàánh
sáng,truyền đitheo những con đường đòi hỏi thời gian ítnhất. Điều này giải thích
tại saomột tia sáng xiên góc bẻ cong về phía vuông góc khinó đi từ không khí vào
thủy tinh,trong đó nó chuyểnđộng chậm đi (điều này làmgiảm lượng thủy tinh
mà nó phải điqua). Nguyên tắc trên đặc biệt quan trọngtrong thuyết lượngtử.
Thoạtnhìn, thuyết lượng tử dường như ngụ ý rằng một hạtnhư mộtelectron có
thể đitheo bất cứ lộ trình nào từ A đến B, cho dù lộ trình đó là đi đến sao Hỏarồi
trở về. Điều này sẽ khiến người ta khôngthể điều khiển các thứ như máy vi tính,
chúng phụ thuộc vào việc các electron dễ nghelời. Nhưng nhà vật lí vĩ đại Richard
Feynmanđã chứngminh rằngmọi lộ trình ‘gián tiếp’ đều giao thoavới nhau,để lại
duy nhất mộtlộ trìnhcó giá trị - lộ trình nhanh nhất.
Memetics là thuật ngữ doRichardDawkins đặt ra để mô tả ‘các bảnsao văn
hóa’ saochép và lantruyền thông tinsinh học.
2. Memetics
Hễ khinào chúng ta saochép thói quen, kĩ năng, chuyện kể haybất kìloại
thông tin nào khác từ người sang người, là chúng ta đang xử lí các mem.Thuật ngữ
do RichardDawkinsđặt ra để mô tả ‘các bản saovăn hóa’ saochép và lan truyền
thông tin sinh học. Con người saochép các mem, bao gồm các ý tưởngvà kĩ năng,
quasự bắt chước vàgiảngdạy;nhưngchúngđã thayđổi,bấtngờ hoặc cómụcđích,
sao chonền văn hóa pháttriển. Điều này phản ánh cách thứccác loài tiếnhóa dưới
dạng biến dị gen. Giống như các gen,một số memlà thànhcông, trong khimột số
khác thì không.Thật hiểnnhiên vì sao một số memđược nhân rộng– vì chúngcó
ích, hoặcthỏa mãntrí thẩm mĩ, giống như cácgiai điệu. Nhưng mộtsố vẫn nhân

rộng dẫu cho chúng chẳng thể hiện lợi ích nào rõ ràng– thí dụ như các virusmáy
tính.
3. Lí thuyết trường lượng tử
Tất cả chúng ta đã quen thuộc với khái niệmtừ trường, vùng không gian
xungquanh một namchâm trong nó sức ảnhhưởng của nó đượcnhận ra. Cách
thức các trường hành xử được mô tả bởi lí thuyếttrường. Nhà vậtlí người
Scotland JamesClerk Maxwellđã thiếtlập cácphương trìnhmô tả điện trườngvà
từ trường, và Einstein đã thiết lậpcác phươngtrình mô tả trường hấp dẫn. Nhưng
trong thế kỉ 20, các nhà vậtlí đã nhậnra các ‘trường’ thật ragồmcác hạtđang
chuyển động trong không gian: các ‘lượng tử’ của trường.Khi hai hạt tích điện tác
dụnglực lên nhau, chúnglàm như thế bằng cách tráo đổi các photon, lượngtử của
trường điện từ. Lí thuyết trường lượng tử thu được (điện động lực học lượngtử,
hay QED) giảithích mọi thứ về hành trạng của cácnguyêntử cấu thành nên thế
giới của chúngta.
Arrhenius đề xuất rằng sự sống đã đượcmang tớitrái đất bởi nhữngbào tử
trôi nổi trongvũ trụ,một quan điểm ông gọi làthuyết tha sinh, nghĩa là ‘gieomầm
mọinơi’.
4. Học thuyết tha sinh
Có phải toàn bộ sự sốngtrên trái đất đã bắt nguồntừ loại vi khuẩn do những
người ngoàihànhtinh để lại sau một chuyến picnic haykhông?Nghe thìcóvẻ
gượng gạo, nhưngđó là một quan điểm đượcxem xét nghiêmtúcbởi nhà thiên
văn học‘cà chớn’ ThomasGold. Ôngđang xây dựngtrên một đề xuất của nhà khoa
học ngườiThụyĐiển SvanteArrhenius cách đây một thế kỉ. Arrhenius đề xuất
rằng sự sống đã được mangtới Trái đất bởi những bào tử trôi nổi trong vũ trụ,
một quanđiểm ônggọi là thuyết tha sinh, nghĩa là‘gieomầm mọi nơi’. Một biến
thể của ýtưởng này là quanđiểm cho rằng các bào tử được gửi đi cócân nhắc bởi
một nền văn minh ngoài hành tinh – ‘tha sinhchủ động’.Và rồi có đề xuất củaGold
rằng những người ngoài hành tinh đã từng đi qua Trái đấtcách đây hàng tỉ năm
trướcvà đã dừng chânđể ăn tối.Khùng quá ư? Có lẽ. Nhưng có một người đã từng
xem xét ý tưởng tha sinhmột cách nghiêm túc là FrancisCrick, mộttrong hai

người khám phá ra cấu trúcchuỗi xoắn kép củaADN.
Nếu bạn có niềm tin đủ mạnh, thì hầu như mọi thứ đều có thể có một hiệu
ứng trấn an.
5. Hiệu ứng Trấn an
Nếu aiđó đưacho bạn một viên thuốc và bảo nósẽ chữa hết chứngnhức đầu
của bạn, và tình hình sức khỏe của bạn đượccải thiện, mặc dù viên thuốcđó chẳng
chứa gì ngoài bột phấn cả, thì bạn đã trải qua hiệu ứng trấnan. Nếubạn có niềm tin
đủ mạnh, thì hầunhư mọithứ đều cóthể có một hiệu ứng trấnan.
Hiệu ứngtrấn an giải thích tại saomột số phép chữa bệnh như phép chữavi
lượng đòng cân có tácdụng đối với nhiềungười –đơn giản vìcác bệnh nhân tin
rằng chúng sẽ có tác dụng.Các kiểm tra khoa học dưới nhữngđiều kiệncóđiều
khiểncho thấy hiệu ứngtrấn an có thể cải thiện bằng cách đưa cho mọi người
những viên thuốc to hơn,trao cho họ nhữngviên thuốcmàu hồng thaycho màu
trắng, và bởi sự thâm niêncủa người bác sĩ kêtoa thuốc.
Cho đến thế kỉ 20, đa số thuốc uống hoàn toàn là vôdụng,nhưng có chủ ý
hoặc không cóchủ ý,hiệu ứng trấn an đã được khai thác đến mức trọn vẹn nhất,
đặc biệt khi điều trị cho cácbệnh nhân giàu có.
Không aibiết cái gì làmcho Trái đất đóngbăng, nhưng một khi điều đó xảy
ra, thì bề mặt trắng xóa sáng bóngcủa băng làm phản xạ nhiệt và duytrì thời tiết
‘quả cầu tuyết’
6. Quả cầu tuyết Trái đất
Tronghàngtriệu năm trời, hơn 635triệunăm trước,Trái đất đã bị bao phủ
trong băng giá. Lúc ấy, đa phần đất liền co cụm xungquanh xích đạo, nhưng các
sông băng để lại vết tích chúng trên đá kể cả ở xích đạo. Không aibiết cái gì làm
cho Trái đất đóng băng, nhưngmột khi điều đó xảy ra, thì bề mặt trắngxóa sáng
bóng của bănglàm phản xạ nhiệt và duytrì thờitiết ‘quả cầu tuyết’, cho đến khi
CO
2
do cácnúi lửa giải phóng ragây ra mộthiệu ứng nhà kínhđủ mạnh để làm tan
chảybăng hà. Nếu bănggiá đã từng baophù toànbộ hành tinh, thì sự sốngcó lẽ đã

từng bị diệt vong. Nhưngcóbằng chứng những vũngnước bùnlầy vẫntồn tại
trong thời kì này, và các dạng sốngnguyên thủy nhưng khỏe mạnhđã sống sót
trong các vũngbùn ấy. Khi Trái đất tan băng, sự sống đã bùngphát trên khắp hành
tinh trongmột cơnbùng nổ tiến hóa. Chúng ta có lẽ cósự tồntại của mìnhtrước sự
kiệnquả cầu tuyết Trái đất này.
Những người chủ trươngý tưởng Trái đất hiếmchỉ rõmột chuỗi tình huống
cho phép nềnvăn minh của chúng ta xuất hiện, mặc dù điều đó đòi hỏi gần bốn tỉ
năm tiến hóa.
7. Trái đất hiếm
Sự sống trongvũ trụ có lẽ làphổ biến, nhưng sự sống thông minh có lẽ là
hiếm. Nhữngngười chủ trương ý tưởngTráiđấthiếm chỉ rõ một chuỗi tình huống
cho phép nềnvăn minh của chúng ta xuất hiện, mặc dù điều đó đòi hỏi gần bốn tỉ
năm tiến hóa.Mặt trời là một ngôi sao tương đối ổn định, nên cho phép sự sống
tiến hóa đều đặn trong suốt thờigian đó. Mộc tinhkhổng lồ bảo vệ chúngta trước
các sao chổi. Lực hút hấp dẫn củamặt trăng lớn của chúngta ngăn không cho Trái
đất lắc lư và nghiêng thêm nữa, gây ra các điều kiện cựcđộ về khí hậu. VàTrái đất
có mộttừ trường mạnh khác thường, che chắn chúngta khỏi các bứcxạ nguyhại.
Sự kết hợp những điều kiện này và các đặc điểmkhác thườngkhác của hành tinh
chúng ta cấuthành nên một chuỗi trùnghợp ngẫu nhiên khó xảy rađến mức một
số nhà thiên văn học nghĩ rằng chúng ta có lẽ là dạng sống thông minhduy nhất
trong vũ trụ.
Một số nhà vũ trụ học nghĩ rằngvũ trụ của chúngta là mộttrong một cặp vũ
trụ ba chiều, phân cách nhaubởi mộtkhoảng cách nhỏ xíu (nhỏ chưa tới đường
kính củamột nguyên tử) trong mộtchiềubổ sung.
8. Vũ trụ song song
Đây làý tưởng điên rồ.Một số nhàvũ trụ họcnghĩ rằng vũ trụ củachúng ta
là một trong một cặpvũ trụ ba chiều, phân cách nhau bởi mộtkhoảng cách nhỏ xíu
(nhỏ chưa tới đường kính của mộtnguyêntử) trongmột chiều bổ sung. Mỗiđiểm
trong không gian là một cánh cửa dẫnsang vũ trụ kia,nhưng hai vũ trụ đang dần
dần táchra xa nhau.Tuy nhiên, hàng tỉ năm nữatínhtừ bây giờ, một lực kiểu lò xo

sẽ hút chúngtrở lại với nhau trong mộtva chạm phát sinhra những lượng lớn
nhiệt vàánh sáng– một vụ nổ lớn.Hai vũ trụ khi đó sẽ nảy raxa nhauvà toàn bộ
quá trìnhsẽ lặp lại. Đây là lựa chọnthay thế hàngđầu cho lí thuyết Big Bang,và nó
khẳng định rằng vũ trụ vốntự khaisinh ra nó.
9. Sự vướng víu
Khi haiđối tượng lượngtử, thí dụ các electron hay photon (hạt ánhsáng)
tiếp xúcvới nhau, chúngtrở nênvị ‘vướng víu’ theo mộtý nghĩa lượngtử. Điềunày
có nghĩalà mãi mãi sauđó, cái xảy ra với mộttrong haiđối tượng sẽ ảnh hưởng
đến đốitượng kiangay tứcthời, cho dùchúng ở cách xa nhaubao nhiêu. Nếu một
hạt bị nắm, thìhạt kia sẽ co giật.Ý tưởng này đưamột số người đến chỗ hi vọng
rằng sự vướng víu có thể dùng cho sự truyền thông nhanh-hơn-ánh-sáng. Khó
khănlà, mặc dù bạnbiết từ việc quan sát mộthạt rằnghạt kia đã bị kích thích,
nhưng bạn không biết nó đã bị kíchthích như thế nào.Nhưng nếu thông tinđó
được gửi tới chúngta bằng phươngtiện thôngthường,thì chúng ta có thể giải
thích sự co giật đó – nghĩa là sự kích thích lượng tử có thể dùngđể gửiđi những tin
nhắnmã hóa không thể bẻ khóa được.
10. Vũ trụ hữu hạn
Nếu vũ trụ làhữu hạn, thì nóhình dạngcủa nó có thể giống như một cái
bánh rándạng vòng. Và nếu đúnglà trườnghợp đó, nếu bạn nhìn vào cái vòngđó
từ mộtphía, bạn sẽ thấy chính những thiên hà bạn có thể nhìn thấy bằngcách nhìn
vào phía bênkia của vòng.Một hìnhdạng phức tạp hơn sẽ là hìnhkhối trongđó
các mặt đối nhaunối lại với nhau.Nếu bạncóthể đi qua mặt ‘nắp’,bạn sẽ trở lại
trong khối qua mặt ‘đáy’. Mộtsố trò chơi máytính đơngiản hoạt độngtheo kiểu
như thế này. Các quan sát chothấy vũ trụ của chúngta không có dạng hình học
đơn giản như vậy. Nhưng nó có thể cóhình dạnggiống như một khối mười hai mặt
nhiều chiều.