The grand design docx

1



2


NỘI DUNG
1. BÍ ẨN CỦA TỒN TẠI
2. QUY TẮC CỦA ĐỊNH LUẬT
3. THỰC TẠI LÀ GÌ ?
4. CÁC LỊCH SỬ THAY THẾ
5. LÝ THUYẾT CHO MỌI THỨ
6. PHÉP CHỌN VŨ TRỤ CỦA CHÚNG TA
7. PHÉP MÀU HIỂN HIỆN
8. THIẾT KẾ VĨ ĐẠI









3



4

I


Mỗi chúng ta tồn tại, nhƣng chỉ trong một khoảng thời gian ngắn ngủi.
Và trong chốc lát ấy khám phá chỉ một mẩu nhỏ của toàn bộ vũ trụ. Thế
nhƣng con ngƣời là một giống loài biết tò mò. Ta băn khoăn, ta tìm câu trả
lời. Sống trong một vũ trụ mênh mông cứ lần lƣợt tử tế rồi tàn nhẫn, ngắm
nhìn thƣợng giới thăm thẳm bên trên, ngƣời ta vẫn thƣờng luôn băn khoăn
với một tập hợp những câu hỏi kiểu nhƣ: Làm sao ta hiểu đƣợc thế giới ta
đang sống trong đó? Vũ trụ hành xử nhƣ thế nào? Đâu là bản chất của thực
tại? Tất cả đến từ đâu? Vũ trụ có cần một đấng sáng tạo? Phần lớn chúng ta
không bỏ tất cả thời gian bận tâm tới những câu hỏi này, nhƣng hầu hết
chúng ta đều bận tâm tới chúng vào một lúc nào đó trong khoảnh thời gian
của mình.
Theo truyền thống thì tuýp những câu hỏi này là dành cho triết học,
nhƣng triết học đã chết từ lâu. Nó không theo kịp sự phát triển của khoa học,
đặc biệt là vật lý. Các nhà khoa học đã trở thành những ngƣời mang ngọn
đuốc khám phá cho sứ mệnh đi tìm tri thức. Mục đích của quyển sách này là
đƣa ra những câu trả lời đƣợc đề xuất từ những khám phá và tiến triển trong
các lý thuyết gần đây. Chúng dẫn ta tới một bức tranh vũ trụ mới rất khác
biệt về vũ trụ và chỗ của chúng ta trong đó so với vũ trụ truyền thống mà
chúng ta vẫn biết, và bức tranh đó thậm chí còn khác biệt ngay với những gì
chúng ta đã vẽ nên chỉ một hai thập kỉ trƣớc đó. Tuy nhiên, những đƣờng
phác họa cho khái niệm mới này có thể lần ngƣợc lại từ trƣớc đó gần một
thế kỉ.
Theo khái niệm truyền thống về vũ trụ, mọi đối tƣợng chuyển động theo
những quỹ đạo xác định cụ thể và có một lịch sử xác định. Chúng ta có thể
xác định vị trí chính xác của chúng tại mỗi thời điểm. Dù cho lối miêu tả này
rất thành công cho các mục đích thƣờng ngày, vào thập niên 1920 ngƣời ta
phát hiện rằng nó không thể miêu tả chính xác các hành vi có vẻ kì quặc

quan sát đƣợc trên các thực thể ở phạm vi nguyên tử và dƣới nguyên tử.
Thay vào đó là sự cần thiết phải tiếp nhận một cơ cấu vật lý mới, gọi là vật lý
lƣợng tử. Các lý thuyết lƣợng tử hóa ra vừa chính xác một cách đáng ngạc
nhiên khi đƣợc dùng để dự đoán các hiện tƣợng ở phạm vi này, đồng thời
có thể tái tạo ra những dự đoán của các lý thuyết cổ điển khi áp dụng cho
thế giới vĩ mô trong cuộc sống thƣờng ngày. Dù vậy, lý thuyết lƣợng tử và cổ
điển lại dựa trên những khái niệm rất khác nhau về thực tại vật lý.
5


Thuyết lƣợng tử có thể đƣợc trình bày theo nhiều cách khác nhau,
nhƣng cách mô tả gần với trực giác nhất đã đƣợc đề ra bởi Richard (Dick)
Feynman, một nhân vật muôn màu muôn vẻ làm việc tại Viện Công nghệ
California (California Institution of Technology – Caltech - lnd) và chơi trống
vỗ tại một con ngõ nối ra phố. Theo Feynman, một hệ không chỉ có một lịch
sử mà là mọi lịch sử khả dĩ. Trong khi đi tìm các câu trả lời, chúng ta sẽ giải
thích chi tiết cách tiếp cận của Feynman, và áp dụng nó để khám phá ý
tƣởng về một vũ trụ mà bản thân nó không có một lịch sử duy nhất, hay
thậm chí cũng không có một sự tồn tại độc lập. Đó dƣờng nhƣ là một ý
tƣởng khác biệt từ căn bản, thậm chí đối với nhiều nhà vật lý. Quả thật,
giống nhƣ nhiều ý tƣởng trong khoa học ngày nay, nó có vẻ vi phạm trực
giác chung. Nhƣng trực giác chung lại dựa trên kinh nghiệm hằng ngày của
chúng ta, không dựa trên bản thân vũ trụ nhƣ nó đƣợc phô bày qua các kì
quan công nghệ có thể cho phép chúng ta nhìn sâu vào các nguyên tử hoặc
ngoảnh ngƣợc về vũ trụ thuở xa xƣa.
Trƣớc thời của vật lý hiện đại ngƣời ta vẫn có một niềm tin tổng quát là tất
cả kiến thức của thế giới có thể đạt đƣợc từ những quan sát trực tiếp, mọi vật
tồn tại theo cách chúng hiện ra, và đƣợc nhận thức thông qua các giác quan của
chúng ta. Tuy nhiên thành công ngoạn mục của vật lý hiện đại, dựa trên những
khái niệm giống nhƣ của Feynman vốn xung đột với kinh nghiệm hằng ngày, đã

cho thấy chuyện đó không thành vấn đề. Cái nhìn ngờ nghệch về thực tại từ đó
không thể tƣơng thích với vật lý hiện đại. Để đƣơng đầu với những nghịch lý ấy
chúng ta sẽ tiếp thu một lối tiếp cận gọi là thực tại phụ thuộc mô hình luận. Nó
dựa trên ý tƣởng rằng bộ não chúng ta diễn dịch tín hiệu vào từ các cơ quan
cảm nhận bằng cách tạo ra một mô hình của thế giới. Một khi mô hình đó giải
thích thành công các hiện tƣợng, chúng ta có xu hƣớng gán cho nó, cũng nhƣ
các yếu tố và khái niệm tạo nên nó, phẩm chất của thực tại hay còn gọi là chân
lý tuyệt đối. Nhƣng có những cách khác nhau để mô hình hóa cùng một tình
huống vật lý, mỗi cách áp dụng những yếu tố và khái niệm cơ bản khác nhau.
“…Và đây triết lý của tôi”
6

Nếu hai lý thuyết vật lý hay mô hình dự đoán chính xác cùng một sự kiện, không
ai có thể nói cái nào thực hơn cái nào; thay vào đó, chúng ta tự do chọn bất kì
mô hình nào là thuận tiện nhất.
Suốt lịch sử khoa học, chúng ta đã phát hiện ra một chuỗi các lý thuyết hay
mô hình càng về sau càng tốt hơn cái có trƣớc nó, từ Plato tới thuyết cổ điển
của Newton cho tới lý thuyết lƣợng tử hiện đại. Rất tự nhiên khi xuất hiện câu
hỏi: Liệu tiến trình này có cuối cùng chạm tới điểm kết thúc, một lý thuyết tối hậu
cho vũ trụ có thể bao gộp tất cả các lực và tiên đoán mọi quan sát chúng ta có
thể thấy, hay chúng ta sẽ mãi mãi tiếp tục tìm ra những lý thuyết tốt hơn, nhƣng
không bao giờ chạm tới đƣợc một lý thuyết không thể cải tiến thêm đƣợc nữa?
Chúng ta chƣa có câu trả lời nhất định cho câu hỏi này, nhƣng hiện giờ ta đang
có một ứng viên cho lý thuyết tối thƣợng về mọi thứ, nếu có, gọi là thuyết M.
Thuyết M là mô hình duy nhất có tất cả các đặc tính mà chúng ta nghĩ lý thuyết
cuối cùng phải có, và nó sẽ là lý thuyết mà phần lớn thảo luận sau này của
chúng ta sẽ dựa trên nó.
Thuyết M không phải là lý thuyết theo lối nghĩ thông thƣờng. Nó là cả một
gia đình các lý thuyết khác nhau, mỗi cái là một cách mô tả tốt cho riêng những
quan sát trong một phạm vi các tình huống vật lý. Nó từa tựa nhƣ bản đồ. Nhƣ

vẫn thƣờng biết, ngƣời ta không thể vẽ toàn bộ bề mật trái đất trên một bản đồ
đơn lẻ. Phép chiếu Mercator thông dụng dùng cho các bản đồ thế giới luôn khiến
các khu vực phình rộng dần ra về phía bắc và nam mà lại không thể che phủ cả
cực Bắc cũng nhƣ cực Nam. Để vẽ đƣợc trọn vẹn trái đất, ngƣời ta phải dùng
một bộ các bản đồ. Mỗi cái che phủ một khu vực có giới hạn. Khi hai bản đồ
chồng lấn lên nhau, chúng sẽ chỉ tới cùng một khu vực. Thuyết M cũng tƣơng
tự. Các lý thuyết khác nhau trong gia đình thuyết M có thể trông rất khác nhau,
nhƣng chúng đều có thể coi nhƣ những khía cạnh của một lý thuyết cơ sở. Tất
cả chúng đều là các phiên bản của thuyết M và chỉ áp dụng đƣợc trong một số
phạm vi có giới hạn – ví dụ, khi các đại lƣợng cụ thể giống nhƣ năng lƣợng vẫn
còn bé. Giống nhƣ những bản đồ lấn lên nhau trong phép chiếu Mercator, khi
phạm vi của các phiên bản khác nhau này chồng lấn, chúng sẽ dự đoán cùng
một hiện tƣợng. Nhƣng cũng nhƣ việc không có bản đồ phẳng nào đủ tốt để đại
diện cho toàn bộ bề mặt trái đất, không có một lý thuyết đơn lẻ nào có thể là đại
diện tốt cho mọi quan sát trong mọi tình huống.
7



Chúng ta sẽ mô tả làm cách nào thuyết M có thể sẽ đƣa ra câu trả lời cho
tạo hóa. Theo thuyết M, vũ trụ của chúng ta không phải là vũ trụ duy nhất.
Ngƣợc lại, thuyết M dự đoán vô vàn các vũ trụ đƣợc tạo ra từ hƣ không. Sự kiến
tạo của chúng không đòi hỏi sự can thiệp của một đấng siêu nhiên hay còn gọi là
Chúa. Thay vào đó, vô vàn các vũ trụ này ló dạng một cách tự nhiên từ các định
luật vật lý. Chúng là các dự đoán của khoa học. Mỗi vũ trụ đó có nhiều lịch sử
khả dĩ và nhiều trạng thái có thể có vào những thời điểm về sau, ví dụ nhƣ vào
những lúc nhƣ hiện tại, rất lâu sau sự bắt đầu của chúng. Phần lớn những trạng
thái này là hoàn toàn khác biệt với vũ trụ chúng ta quan sát đƣợc và hoàn toàn
không thích hợp cho bất kì dạng sống nào. Chỉ một số rất ít cho phép những
sinh vật nhƣ chúng ta tồn tại. Nên chính sự hiện diện của chúng ta đã chọn ra từ

mênh mông trong số này này chỉ những vũ trụ tƣơng thích với sự tồn tại của
chúng ta. Mặc dù chúng ta bé mọn và không đáng kể so với tầm vóc vũ trụ, điều
này khiến ta thấy mình trong vai chúa tể của tạo hóa.
Để hiểu đƣợc vũ trụ ớ mức độ sâu sắc nhất, chúng ta không chỉ cần biết
cách mà nó hành xử, mà còn phải vì sao nó hành xử.
Vì sao có thứ gì đó hơn là hư không?
Vì sao chúng ta tồn tại?
Tại sao là bộ các định luật này mà không phải một tập hợp nào khác?
Đây là Câu hỏi Tối Hậu của Sự Sống, Vũ Trụ và của Mọi thứ. Chúng ta sẽ
nỗ lực trả lời những câu hỏi đó trong quyển sách này. Câu trả lời của chúng ta
sẽ không giống nhƣ trong “Cẩm nang cho người quá giang tới Ngân Hà”, đơn
giản là “42”.
Bản đồ thế giới Thực tế có thể đòi hỏi một chuỗi các thuyết chồng lấn lên
nhau để đại diện cho vũ trụ, cũng nhƣ ta cần các bản đồ gối chồng lên nhau
để đại diện cho trái đất
8


9

II

Skoll chú sói sống trong rừng Woe
Cứ bay ra là lại dọa chị Hằng
Mặt Trời kia sao cứ mãi trốn chạy
Sói Hati dòng dõi của Hridvinir
Trong thần thoại Viking, Skoll và Hati rƣợt đuổi mặt trăng và mặt trời.
Khi hai con sói chộp đƣợc một trong hai, thiên thực sẽ xuất hiện. Khi điều đó
xảy ra, con ngƣời trên mặt đất lại nháo nhào đi giải cứu mặt trăng, mặt trời
bằng cách gây ra càng nhiều tiếng động càng tốt nhằm dọa bọn sói. Cũng có

những thần thoại tƣơng tự vậy trong các nền văn hóa khác. Nhƣng sau một
thời gian ngƣời ta phải nhận ra là mặt trời hay mặt trăng rồi cũng ló dạng
khỏi thiên thực bất chấp việc họ có chạy lòng vòng vừa la hét vừa gõ vào đồ
vật hay không. Thêm một thời gian nữa ngƣời ta nhận ra là thiên thực không
xảy ra ngẫu nhiên: chúng xảy ra theo những kiểu mẫu thƣờng xuyên lặp lại
chính chúng. Trình tự này dễ thấy nhất đối với mặt trăng và đã cho phép
ngƣời Babylon cổ đại dự đoán khá chính xác các lần nguyệt thực dù họ
không nhận ra rằng đó là do trái đất đã ngăn cản ánh sáng từ mặt trời. Nhật
thực vốn khó dự đoán hơn nhiều bởi vì nó chỉ có thể thấy đƣợc trong một vệt
hẹp rộng khoảng 30 dặm trên trái đất. Tuy nhiên, một khi đã nắm bắt đƣợc,
các kiểu mẫu ấy chứng tỏ rằng thiên thực chẳng phải dựa trên những cơn
hứng tùy tiện của các đấng siêu nhiên, mà thực ra đều bị chi phối bởi các
định luật.
10


Mặc cho những thành công trong dự đoán chuyển động của các thiên
thể, phần lớn sự kiện trong tự nhiên trông không thề đoán trƣớc đối với tổ
tiên của chúng ta. Núi lửa, động đất, bão tố, dịch hại và cả cái móng chân
mọc vẹo đều có vẻ nhƣ xảy ra không có lý do rõ ràng hay không theo quy
cách nào. Vào thời cổ đại thật là hiển nhiên khi đổ cho một phe phái những
thần thể ma mãnh hay quái ác là nguyên nhân cho những vận động bạo lực
của tự nhiên. Tai họa thƣờng đƣợc giáng xuống nhƣ là dấu hiệu cho thấy ai
đó đã xúc phạm các vị thần. Ví dụ, vào khoảng năm 5600 TCN ngọn núi lửa
Mazama ở Oregon bùng nổ, mƣa đất đá và tro bụi cháy rực hàng năm trời,
và sau nhiều năm mƣa rơi nƣớc dâng đầy miệng hố mà ngày nay gọi là Hồ
Lõm. Ngƣời da đỏ Klamath ở vùng Oregon có một truyền thuyết khá ăn khớp
với các chi tiết địa kiến tạo của sự kiện nhƣng họ cho thêm một chút kịch
tính bằng cách mô tả một con ngƣời nhƣ nguồn căn của thảm họa này.
Năng lực tội lỗi của con ngƣời thật lớn đến nỗi họ luôn luôn tìm ra cách nào

đó để kết tội mình. Theo nhƣ truyền thuyết, Llao, tù trƣởng của Âm Giới phải
lòng cô con gái xinh đẹp của vị tù trƣởng Klamath. Cô khƣớc từ ông ta, và
để trả thù Llao tìm cách hủy diệt Klamath trong lửa. May mắn thay, theo
truyền thuyết, Skell, tù trƣởng của Thƣợng Giới đã rủ lòng thƣơng con ngƣời
và giao chiến với địch thủ âm giới của ông. Tới cuối cùng Llao, trọng thƣơng,
rút về bên trong ngọn Mazana, để lại một cái lỗ khổng lồ, chính là hố lõm
chứa đầy nƣớc sau này.
Thiên thực Ngƣời cổ đại chẳng biết đƣợc điều thật sự gây ra thiên
thực, nhƣng họ hẳn đã phải chú ý tới quy cách xảy ra của chúng.
11

Sự mông muội đối với các cách thức của tự nhiên dẫn những ngƣời cổ
đại tới việc chế tác ra những vị thần làm chúa tể tất cả hay từng khía cạnh
đời sống con ngƣời. Có những vị thần của tình yêu và chiến tranh; của mặt
trời, mặt trăng, và của bầu trời; thần của đại dƣơng và sông suối; thần của
mƣa và sấm chớp; và cả động đất hay núi lửa. Khi các thấy hài lòng, loài
ngƣời đƣợc đối đãi bằng thời tiết tốt lành, hòa bình và tránh đƣợc thảm họa
thiên nhiên hay bệnh tật. Khi các thần thấy mất lòng, họ giáng xuống nào
hạn hán, nào chiến tranh, dịch bệnh và chết chóc. Chính vì liên hệ giữa
nguyên nhân và hậu quả là vô hình trong mắt họ, những vị thần có vẻ bất
khả thấu hiểu, và con ngƣời lệ thuộc sự nhân từ của họ. Tuy nhiên kể từ
Thales của Miletus (khoảng 624 TCN – khoảng 546 TCN) gần 2600 năm về
trƣớc, mọi thứ bắt đầu thay đổi. Tƣ tƣởng tin rằng tự nhiên tuân theo những
nguyên tắc phi mâu thuẫn vốn có thể giải mã đƣợc đã nổi lên. Và rồi bắt đầu
cho một quá trình lâu dài nhằm thay thế cho niềm tin vào sự cai trị của các vị
thần bằng khái niệm về một vũ trụ chi phối bởi các định luật tự nhiên, và
đƣợc tạo ra theo một bản thảo mà ngày nào đó ta có thể học đƣợc cách đọc
nó.
Xét trên chiều dài lịch sử nhân loại, chất vấn khoa học là một nỗ lực còn
rất mới. Giống loài của chúng ta, Người hiểu biết (Homo sapiens), bắt nguồn

từ vùng Châu phi cận Shahara vào khoảng năm 200,000 TCN. Ngôn ngữ
viết chỉ xuất hiện từ năm 7000 TCN, là sản phẩm của những cộng đồng quây
quần quanh các mùa vụ ngũ cốc. (Một số trong các bản viết cổ nhất liên
quan tới khẩu phần bia hằng ngày cho mỗi công dân.) Những ghi chép sớm
nhất từ nền văn minh vĩ đại của Hy Lạp cổ đại có từ thế kỉ thứ chín TCN,
nhƣng đỉnh cao của nền văn minh đó, “giai đoạn cổ điển”, phải đến nhiều
trăm năm sau đó, bắt đầu trƣớc năm 500 TCN một chút. Theo Aristotle (384
TCN – 322 TCN), chính vào lúc đó Thales đã lần đầu tiên phát triển tƣ tƣởng
về một thế giới mà ta có thể hiểu đƣợc, rằng những việc phức tạp xảy ra
xung quanh ta có thể gói gọn lại thành những nguyên lý đơn giản hơn và
đƣợc giải thích mà không cần viện tới các giải thích mang tính huyền bí hay
thần thánh.
Thales đƣợc tin là đã lần đầu tiên dự đoán đúng hiện tƣợng nhật thực
vào năm 585 TCN dù cho sự chính xác của dự đoán đó cỏ vẻ nhƣ chỉ là một
cú ăn may. Ông là một nhân vật ẩn khuất không để lại ghi chép nào của
mình. Quê hƣơng của Thales là một trong những trung tâm trí tuệ của vùng
đất Ionia, định cƣ bởi những ngƣời Hy Lạp và đã vƣơn sức ảnh hƣởng của
mình từ Thổ Nhĩ Kỳ tới tận nƣớc Ý. Khoa học Ionia là một nỗ lực nổi bật bởi
niềm hứng thú trong việc lột tả những định luật cơ sở để giải thích các hiện
tƣợng tự nhiên, một cột mốc kì vĩ trong lịch sử tƣ tƣởng nhân loại. Hƣớng
tiếp cận của họ đầy lý lẽ và trong nhiều trƣờng hợp dẫn tới những kết luận
tƣơng tự một cách đáng ngạc nhiên so với các phƣơng thức tiên tiến hơn
của chúng ta ngày nay mà chúng ta tin vào. Nó đã đại diện cho một khởi đầu
12

lớn lao. Nhƣng qua hàng thế kỉ, phần nhiều khoa học Ionia đã bị lãng quên –
chỉ loay hoay đƣợc tái khám phá hoặc là tái sáng tạo, lắm lúc hơn một lần.
Theo truyền thuyết, trình bày toán học đầu tiên chúng ta ngày nay có thể
gọi là một định luật của tự nhiên đƣợc lần ngƣợc thời gian tới thời của một
ngƣời Ionia tên là Pythagoras (khoảng 580 TCN – khoảng 490 TCN), nổi

tiếng với định lý mang tên ông: bình phƣơng cạnh huyền (cạnh dài nhất) của
một tam giác vuông bằng tổng các bình phƣơng của hai cạnh còn lại.
Pythagoras còn đƣợc cho là đã phát hiện ra quan hệ số học giữa chiều dài
dây trong các nhạc cụ với các tổ hợp họa âm của âm thanh. Theo ngôn ngữ
ngày nay ta sẽ diễn tả quan hệ đó bằng phát biểu là tần số – số dao động
trong một giây – của một dây đang rung động dƣới áp lực cố định thì tỉ lệ
nghịch với chiều dài của dây. Từ góc nhìn thực tế, điều này giải thích tại sao
đàn guitar bass phải có dây dài hơn đàn guitar thƣờng. Pythagoras không
hẳn nhƣ đã thực sự khám phá ra điều này – ông cũng không phát hiện ra
định lý mang tên ông – nhƣng có bằng chứng là một vài quan hệ giữa dây và
âm vực đã đƣợc biết đến trong thời của ông. Nếu vậy, ngƣời ta có thể gọi
công thức toán học đơn giản đó là ví dụ đầu tiên của thứ mà chúng ta bây
giờ gọi là vật lý lý thuyết.



Tách biệt với định lý của Pythagoras về các dây dao động, các định luật
vật lý duy nhất đƣợc biết đến chính xác vào thời cổ đại là ba định luật đƣợc
chi tiết hóa bởi Archimedes (khoảng 287 TCN – khoảng 212 TCN), đích
thực là nhà vật lý nhất đáng kính vào thời xƣa. Theo thuật ngữ ngày nay,
định luật về đòn bẩy giải thích cho việc các lực nhỏ có thể nâng các vật có
trọng lƣợng lớn bởi vì đòn bẩy khuếch đại một lực dựa trên tỉ số giữa các
Ionia Các học giả ở Ionia nằm trong số những ngƣời đầu tiên đã giải thích các
hiện tƣợng tự nhiên bằng các định luật tự nhiên thay vì huyền thoại hay thần lý.
13

khoảng cách tính từ điểm tựa của đòn bẩy. Định luật về sự nổi phát biểu
rằng một vật nhúng vào một chất lỏng sẽ chịu một lực hƣớng lên cân bằng
với trọng lực của khối chất lỏng bị chiếm chỗ. Và định luật phản xạ xác nhận
rằng góc giữa chùm sáng tới và gƣơng bằng với góc giữa gƣơng và chùm

phản xạ. Nhƣng Archimedes đã không gọi chúng là các định luật, cũng
không giải thích chúng dựa trên quan sát và đo đạc. Thay vào đó ông coi
chúng nhƣ các định lý thuần toán học, trong một hệ thống mang tính tiên đề
giống nhƣ hệ thống mà Euclid đã tạo ra cho hình học.
Trong khi ảnh hƣởng của Ionia lan tỏa, lại xuất hiện những cá nhân
khác thấy rằng vũ trụ sở hữu một trật tự nội tại, một trật tự có thể hiểu đƣợc
thông qua quan sát và lý luận. Anaximander (khoảng 610 TCN – khoảng 546
TCN), một ngƣời bạn và cũng có thể là học trò của Thales, lập luận rằng vì
những đứa trẻ sơ sinh là bất lực, nếu con ngƣời đầu tiên bằng cách nào đó
xuất hiện trên trái đất nhƣ là một đứa trẻ sơ sinh, nó phải không thể tồn tại
đƣợc. Với ý tƣởng có thể là sự mơ hồ đầu tiên của con ngƣời về sự tiến
hóa, Anaximander lập luận, con ngƣời vì vậy phải tiến hóa từ những loài
động vật khác có con non rắn rỏi hơn. Ở Sicily, Empedocles (khoảng 490
TCN – khoảng 430 TCN) đã quan sát công dụng của một dụng cụ gọi là
clepsydra. Đôi khi dùng nhƣ vật múc, nó gồm một khối cầu với một chiếc cổ
loe rộng và một lỗ dƣới đáy cầu. Khi nhấn chìm trong nƣớc nó sẽ đầy, và
nếu nhƣ chiếc cổ loe đƣợc bít lại, món đồ này có thể đƣợc nhấc ra mà
không làm nƣớc rơi khỏi cái lỗ. Empedocles chú ý rằng khi ta bít chiếc cổ lại
trƣớc khi nhúng chìm, chiếc clepsydra sẽ không thể đầy đƣợc. Ông lập luận
rằng điều gì đó vô hình phải ngăn không cho nƣớc chui vào khối cầu qua cái
lỗ – Empedocles đã phát hiện ra thành tố vật chất mà chúng ta gọi là không
khí.
Cùng khoảng thời gian đó, ở một vùng lãnh địa Ionia ở phía bắc Hy Lạp,
Democritus (khoảng 460 TCN – khoảng 370 TCN) cũng đang suy tƣ điều gì
sẽ xảy ra khi ta bẻ hay cắt một vật thành nhiều mảnh. Ông lập luận rằng bạn
phải không thể tiếp tục quá trình này vô hạn. Thay vào đó, ông giả thuyết
rằng mọi vật, kể cả các vật sống, đƣợc tạo nên từ các hạt cơ sở không thể bị
cắt hay bẻ thành nhiều mảnh đƣợc. Ông đặt tên cho các hạt tận cùng này là
atoms (nguyên tử), từ tính từ Hy Lạp nghĩa là “không cắt đƣợc nữa”.
Democritus tin rằng mọi hiện tƣợng vật chất đều là sản phẩm của sự va

chạm của các nguyên tử. Quan điểm của ông, tạm gọi thuyết nguyên tử, cho
rằng mọi hạt di chuyển chung quanh trong không gian, và, trừ phi có xáo
động, sẽ di chuyển thẳng tiến mãi mãi. Ngày nay ý tƣởng đó đƣợc gọi là
định luật quán tính. Ý tƣởng cách mạng cho rằng chúng ta chì là những cƣ
dân bình thƣờng của vũ trụ, không phải những thực thể đặc biệt tách biệt tồn
tại ở trung tâm vũ trụ, đã đạt đƣợc nhờ Aristarchus (khoảng 310 TCN –
khoảng 230 TCN), một trong số những nhà khoa học Ionia cuối cùng. Chỉ
một trong số những tính toán của ông tồn tại, một phân tích hình học phức
tạp từ những quan sát thực tế kĩ lƣỡng ông thu đƣợc từ kích thƣớc bóng của
14

trái đất trên mặt trăng khi có nguyệt thực. Ông kết luận rằng mặt trời phải to
hơn nhiều so với trái đất. Có lẽ có cảm hứng từ ý tƣởng rằng những vật nhỏ
xíu phải chuyển động xung quanh những vật lớn xác mà không phải kiểu nào
khác, Aristarchus là ngƣời đầu tiên đã tuyên bố rằng trái đất không là trung
tâm trong hệ hành tinh của chúng ta, thay vào đó nó và các hành tinh khác
chuyển động theo quỹ đạo xoay xung quanh mặt trời lớn hơn nhiều. Nó là
một bƣớc nhỏ từ ý tƣởng trái đất chỉ là một hành tinh cho tới ý tƣởng rằng
mặt trời của chúng ta cũng không có gì đặt biệt. Aristarchus ngờ rằng đó
chính là vấn đề và ông tin rằng các ngôi sao ta thấy trên bầu trời đêm thật ra
cũng không hơn gì ngoài những mặt trời xa xăm.
Những ngƣời Ionia chỉ thuộc về một trong số nhiều trƣờng phái của triết
học Hy Lạp cổ đại, mỗi phái có những truyền thống khác nhau và thƣờng
xuyên xung đột. Không may, quan điểm về tự nhiên của những ngƣời Ionia –
rằng tự nhiên có thể đƣợc giải thích thông qua các định luật tổng quát và rút
gọn thành một tập hợp các nguyên lý – chỉ phát huy ảnh hƣởng mạnh mẽ
trong vài thề kỉ. Một lý do cho điều đó là vì các giả thuyết của Ionia thƣờng
có vẻ nhƣ không có chỗ đứng cho khái niệm ý chí tự do hay mục đích, hay ý
niệm về các vị thần có thể can thiệp vào các công việc của thế giới. Đây là
một khƣớc từ đáng kinh ngạc đã gây bất an một cách sâu sắc cho nhiều bộ

óc Hy Lạp cũng nhƣ nó vẫn còn làm đối với nhiều ngƣời ngày nay. Nhà triết
học Epirurus (341 TCN – 270 TCN), lấy làm ví dụ, đã phản đối thuyết nguyên
tử trên lập trƣờng “tốt hơn nên tuân theo những huyền thoại về các vị thần
thay vì trở thành “nô lệ” cho sự an bài của các nhà triết học tự nhiên.”
Aristole cũng khƣớc từ khái niệm nguyên tử vì ông không thể chấp nhận ý
tƣởng rằng con ngƣời lại đƣợc tổng hợp từ những vật thể vô hồn, không sự
sống. Ý tƣởng của những ngƣời Ionia về một vũ trụ không có con ngƣời làm
trung tâm là một cột mốc trong hiểu biết của chúng ta về vũ trụ, nhƣng nó là
một tƣ tƣởng rồi sẽ bị đình trệ mà không đƣợc đoái hoài, hay đƣợc chấp
nhận rộng rãi trở lại, tới tận thời của Galileo, gần hai mƣơi thế kỉ sau đó.
Dù có sáng tỏ nhƣ những phỏng đoán về tự nhiên rút ra từ đó, các tƣ
tƣởng của ngƣời Hy Lạp cổ đại sẽ không thể vƣợt qua khảo hạch để thành
khoa học có hiệu lực trong thời hiện đại. Vì một lẽ, những ngƣời Hy Lạp cổ
đại đã không sáng tạo ra các phƣơng pháp mang tính khoa học, các giả
thuyết của họ không đƣợc phát triển nhằm mục đích tìm kiếm sự xác minh từ
thực nghiệm. Do thế nếu một học giả tuyên bố một nguyên tử di chuyển theo
một đƣờng thẳng cho tới khi nó va phải một nguyên tử thứ hai và một học
giả khác tuyên bố một nguyên tử di chuyển theo đƣờng thẳng cho tới khi nó
đâm vào một quái vật ba mắt, thì cũng chẳng có cách nào khách quan đề
dàn xếp cuộc tranh luận. Cùng với đó, không có sự phân biệt rạch ròi giữa
các quy chế của con ngƣời và các định luật vật lý. Trong thế kỉ thứ năm
TCN, ta lấy làm ví dụ, Anaximaner viết rằng mọi thứ nổi lên từ một chất cơ
bản, và sẽ quay về là nó, nhằm tránh “nộp phạt và trả giá cho sự bất lƣơng
của chúng”. Và theo nhƣ nhà triết học Ionia Heraclitus (khoảng 535 TCN –
15

khoảng 475 TCN), mặt trời cƣ xử nhƣ nó vẫn vậy vì ngƣợc lại nữ thần công
lý sẽ đi triệt hạ nó. Nhiều trăm năm sau đó, những môn đồ Không Sân Si,
một trƣờng phái của các triết gia Hy Lạp nổi lên khoảng thế kỉ thứ 3 TCN, đã
rạch ròi giữa các quy chế của con ngƣời với các định luật tự nhiên, nhƣng

họ cũng gộp luôn các nhân cách mà họ coi là thuộc về vũ trụ – nhƣ sự tôn
kính Chúa và phục tùng cha mẹ – vào chung chỗ với các định luật tự nhiên.
Một cách ngƣợc ngạo giống vậy, họ thƣờng miêu tả các quá trình vật lý
trong khuôn khổ hợp pháp và tin rằng chúng cần phải đƣợc tuân phục, mặt
dù những đối tƣợng đƣợc đòi hỏi phải “tuân thủ” các định luật là không có sự
sống. Nếu bạn nghĩ khó mà bắt ngƣời ta đi đúng luật giao thông, thử tƣởng
tƣợng việc thuyết phục một thiên thạch di chuyển trên một quỹ đạo ellipse.
Truyền thống này tiếp tục ảnh hƣởng lên những bộ óc kế thừa các nhà khoa
học Hy Lạp nhiều thế kỉ tiếp theo. Vào khoảng thế kỉ thứ mƣời ba nhà triết
học Thiên Chúa sơ khai Thomas Aquinas (khoảng 1225 – 1274) đã tiếp thu
quan điểm này và dùng nó để xác nhận cho sự tồn tại của Thƣợng đế, ông
viết “ Rõ ràng rằng (các thực thể không sống) chạm tới kết thúc của mình
không phải bằng xác suất mà là bằng dự định Cho nên phải có một thực
thể cá nhân với trí tuệ mà từ đó, mọi vật đƣợc yêu cầu tới kết thúc của
chúng.” Thậm chí mãi tới thế kỉ mƣời sáu, nhà chiêm tinh học vĩ đại ngƣời
Đức Johannes Kepler (1571 – 1630) vẫn còn tin rằng các hành tinh sở hữu
nhận thức giác quan và tuân theo các định luật về chuyển động đƣợc chúng
nắm bắt bằng “tƣ duy”.
Tƣ tƣởng cho rằng các định luật phải đƣợc phục tùng có chủ ý phản
ánh sự tập trung của những ngƣời cổ đại đối với việc vì sao tự nhiên biểu
hiện nhƣ cách nó đang biểu hiện hơn là nó biểu hiện nhƣ thế nào. Aristotle
là một trong những ngƣời đề xuất hàng đầu cho cách tiếp cận này, khƣớc từ
ý tƣởng rằng khoa học chủ yếu dựa các quan sát. Các đo đạc tỉ mỉ và tín
toán toán học thƣờng gặp đủ kiểu khó khăn vào thời cổ đại. Ý tƣởng về cơ
số mƣời mà ta thấy rất tiện lợi ngày nay trong các phép toán chỉ có khoảng
từ năm 700 SCN, khi ngƣời Ấn Độ có những bƣớc tiến to lớn cho việc biến
nó thành một công cụ toán học mạnh mẽ. Các kí hiệu cho phép cộng và trừ
vẫn chƣa xuất hiện mãi tới tận thế kỉ mƣời lăm. Và dấu bằng cũng nhƣ các
đồng hồ đo đƣợc chi tiết tới từng giây cũng chƣa xuất hiện cho tới tận thế kỉ
mƣời sáu.

Aristotle, dù vậy, vẫn không coi những vấn đề trong đo đạc và tính toán
là trở ngại để phát triển một môn vật lý có thể đƣa ra các dự đoán định
lƣợng. Hơn nữa, ông thấy không cần thiết phải làm chuyện đó. Thay vào đó,
Aristotle xây dựng vật lý của ông dựa trên các nguyên lý cuốn hút ông một
cách hàn lâm. Ông che lấp sự thật mà ông cảm thấy không thu hút và tập
trung nỗ lực cho các lý do mà mọi việc xảy ra, với khá ít công sức bỏ ra để
xem chi tiết thực sự điều gì đang xảy ra. Aristotle chỉ điều chỉnh các kết luận
của mình khi sự bất đồng lồ lộ với quan sát không thể phớt lờ đƣợc. Nhƣng
những điều chỉnh đó thƣờng chỉ là những giải thích kiểu ứng biến và không
16

làm đƣợc gì hơn là chắp vá lên sự mâu thuẫn. Theo cái cung cách ấy, không
cần biết lý thuyết của ông chệch khỏi thực tế nhƣ thế nào, ông luôn có cách
để chỉnh nó lại vừa đủ để có vẻ nhƣ không còn xung đột. Ví dụ nhƣ giả
thuyết về chuyển động của ông tuyên bố rằng các vật thể rơi với một tốc độ
không đổi tỉ lệ thuận với trọng lƣợng của chúng. Để giải thích cho sự thật là
các vật thể tăng tốc khi rơi, ông sáng chế ra một nguyên lý mới – rằng các
vật thể tiến tới một cách hứng khởi hơn, thành thử sẽ tăng tốc, khi chúng
đến gần với vị trí nghỉ tự nhiên, một nguyên lý có vẻ nhƣ giống một miêu tả
đích xác cho một số ngƣời cụ thể hơn là cho các vật thể không có sự sống.
Dù các giả thuyết của Aristotle thƣờng có ít giá trị dự đoán, hƣớng tiếp cận
của ông đối với khoa học đã thống lĩnh tƣ duy phƣơng Tây cho đến gần hai
ngàn năm.
Những ngƣời Thiên Chúa giáo kế thừa Hy Lạp đã khƣớc từ ý tƣởng
rằng vũ trụ bị chi phối bởi các định luật vô tƣ. Họ cũng khƣớc từ ý tƣởng con
ngƣời không ở giữa một chỗ đƣợc đặc ân ở trong vũ trụ đó. Mặc dù thời
trung cổ không hề có lấy một hệ triết lý dễ hiểu, bối cảnh chung vẫn là vũ trụ
nhƣ một ngôi nhà búp bê của chúa, với tôn giáo là một nghiên cứu có giá trị
hơn nhiều so với các hiện tƣợng tự nhiên. Còn thực ra, năm 1277 Giám mục
Tempier của Paris, theo chỉ dụ của giáo hoàng John XXI, đã xuất bản một

danh sách 219 sai phạm hay còn gọi là những điều dị giáo mà sẽ bị kết tội.
Trong số các điều dị giáo có tƣ tƣởng về một tự nhiên tuân theo các định
luật, vì điều này xung đột với sự toàn năng của Chúa. Điều thú vị là Giáo
Hoàng John đã bị mất mạng dƣới tác dụng của lực hấp dẫn chỉ vài tháng
sau đó khi bị trần điện của mình rơi xuống đầu.


“Nếu có một điều ta đã học suốt sự trường trị của
mình, đó là sức nóng tăng”
17



Khái niệm hiện đại về các định luật tự nhiên ló dạng đầu tiên vào thế kỉ
mƣời bảy. Kepler có vẻ nhƣ là ngƣời đầu tiên hiểu đƣợc thuật ngữ này theo
tiêu chuẩn khoa học hiện đại, mặc dù nhƣ đã nói, ông vẫn còn bảo lƣu một
quan điểm duy tâm về các vật thể vật lý. Galileo (1564–1642) đã không dùng
thuật ngữ “định luật” trong phần lớn các công trình khoa học của mình. (dù
nó xuất hiện trong một số dịch bản của các công trình này). Dù có dù không
việc dùng đến từ này, Galileo đã thực sự khám phá ra rất nhiều định luật và
ủng hộ nguyên tắc quan trọng rằng quan sát là nền tảng của khoa học và
mục đích của khoa học là để nghiên cứu các quan hệ định lƣợng tồn tại giữa
các hiện tƣợng vật lý. Nhƣng ngƣời đầu tiên xây dựng một cách tƣờng tận
và năng nổ khái niệm về các định luật của tự nhiên nhƣ chúng ta hiểu ngày
nay chính là René Descartes (1596–1650). Descartes tin rằng tất cả các hiện
tƣợng vật lý phải đƣợc giải thích trong khuôn khổ sự va chạm của các khối
lƣợng di chuyển, bị chi phối bởi ba định luật – các tiền thân cho những định
luật chuyển động của Newton. Ông quả quyết rằng các định luật này luôn có
hiệu lực ở mọi nơi và mọi lúc, và khẳng định đích xác rằng sự phục tùng các
định luật này không ngụ ý rằng các thực thể đó có tƣ duy. Descartes cũng

hiểu đƣợc tầm quan trọng của cái mà ngày nay chúng ta gọi là “sơ kiện”
(điều kiện đầu - lnd). Chúng mô tà trạng thái của một hệ thống vào điểm đầu
bất kỳ khoảng thời gian nào mà ta đi tìm những dự đoán. Với một tập hợp
cho trƣớc các sơ kiện, các định luật tự nhiên xác định một hệ thống sẽ tiến
hóa nhƣ thế nào theo thời gian, nhƣng thiếu một tập hợp các sơ kiện cụ thể,
sự tiến hóa không thể đƣợc xác định. Nếu, lấy làm ví dụ, tại thời điểm zero
một con chim bồ câu ngay phía trên đầu thả rơi một vật, quỹ đạo của vật thể
đó đƣợc xác định bởi các định luật của Newton. Nhƣng kết cục sẽ rất khác
nhau tùy thuộc vào, tại thời điểm zero, con bồ câu đang ngồi yên trên sợi
cáp điện thoại hay đang bay với vận tốc 20 dặm một giờ. Để áp dụng các
định luật của vật lý, ta phải biết một hệ bắt đầu nhƣ thế nào, hoặc ít nhất
trạng thái của nó tại thời điểm xác định nào đó. (Một ngƣời có thể sử dụng
các định luật để lần theo một hệ ngƣợc về trƣớc đó theo thời gian.)
Cùng với niềm tin vừa hồi sinh về các định luật của tự nhiên các nỗ lực
mới để dàn xếp các định luật này với ý niệm về Chúa cũng bắt đầu xuất
hiện. Theo Descartes, Chúa có thể tự ý hoán đổi chân lý hay phi lý của các
tuyên bố theo luân thƣờng hay các định lý toán học, tự nhiên không làm việc
đó. Ông tin rằng Chúa thụ phong các định luật nhƣng không có sự chọn lựa
cho các định luật; thay vào đó, Chúa chọn chúng vì các định luật mà chúng
ta trải nghiệm là những định luật duy nhất có thể. Điều này có vẻ nhƣ xâm
phạm tới thẩm quyền của Chúa, nhƣng Descartes đã lách vòng qua điều đó
bằng cách tuyên bố rằng các định luật là không thể thay thế vì chúng là sự
phản ánh cho bản chất nội tại của chúa. Nếu đó là thật, ta vẫn có thể nghĩ là
Chúa có sự chọn lựa để tạo ra vô vàn các thế giới khác nhau, mỗi cái tƣơng
18

ứng với một tập hợp khác nhau các sơ kiện, nhƣng Descartes cũng từ chối
điều này. Bất luận sắp xếp của mọi thứ nhƣ thế nào tại khởi đầu của vũ trụ,
ông khẳng định, theo thời gian một thế giới tƣơng tự với thế giới của chúng
ta sẽ lại tiến hóa lên. Thêm vào đó, Descartes cảm thấy rằng, một khi Chúa

thiết đặt cho thế giới vận động, Chúa bỏ nó hoàn toàn đơn độc.
Một ý kiến tƣơng tự (với một vài ngoại lệ) đã đƣợc tiếp nhận bởi Isaac
Newton (1643 – 1727). Newton là ngƣời đã giành đƣợc sự đồng thuận rộng
rãi cho khái hiện đại của định luật khoa học với ba định luật chuyển động và
và định luật của ông về lực hấp dẫn của ông, là những thứ lý giải cho quỹ
đạo của trái đất, mặt trăng, và các hành tinh, và giải thích các hiện tƣợng đại
loại nhƣ những con triều. Một nhúm những công thức ông tạo ra, và cấu trúc
toán học tinh vi mà từ đó chúng ta chuyển hóa chúng, vẫn còn đƣợc dạy
ngày nay, và đƣợc vay mƣợn bất cứ khi nào một kiến trúc sƣ thiết kế một
tòa nhà, một kĩ sƣ thiết kế chiếc xe, hay một nhà vật lý tính toán làm cách
nào nhắm một tên lửa cho nó đáp lên sao Hỏa. Nhƣ nhà thơ Alexander Pope
từng nói:
Tự nhiên với Định luật ẩn khuất trong đêm:
Chúa bảo, Newton tồn tại! và thảy sáng bừng.
Ngày nay hầu hết các nhà khoa học sẽ nói một định luật tự nhiên là một
quy tắc dựa trên sự đều đặn quan sát đƣợc và cung cấp những dự đoán
vƣợt qua tình huống tức thời mà nó dựa trên. Ví dụ, chúng ta có lẽ vẫn chú ý
là mặt trời mọc từ hƣớng đông mỗi sáng trong đời mình, và giả sử một định
luật “Mặt trời luôn mọc ở hƣớng đông.” Đây là một tổng quát hóa vƣợt qua
những quan sát có giới hạn của chúng ta về việc mặt trời mọc và tạo ra
những dự đoán có thể kiểm tra trong tƣơng lai. Mặt khác, một phát biểu kiểu
nhƣ “Những chiếc máy tính trong văn phòng này màu đen” không là một định
luật tự nhiên bởi vì nó chỉ liên quan tới những chiếc máy tính ở trong văn
phòng và không tạo ra những dự báo tỉ nhƣ “Nếu nhƣ văn phòng của tôi
mua một chiếc máy tính mới, nó sẽ mang màu đen.”
Hiểu biết hiện đại của chúng ta về thuật ngữ “định luật của tự nhiên” là
một vấn đề mà các triết gia cãi nhau trƣờng kì, và nó là một câu hỏi tinh tế
hơn nhiều so với khi ta mới đầu nghĩ. Ví dụ, triết gia John W. Caroll so sánh
phát biểu “Tất cả các khối cầu bằng vàng đều có bán kính dƣới một dặm” với
phát biểu nhƣ “Tất cả khối cầu bằng uranium-235 đều có bán kính dƣới một

dặm.” Những quan sát của chúng ta về thế giới bảo rằng không có khối cầu
bằng vàng nào có bán kính rộng hơn một dặm, và ta có thể khá tự tin là sẽ
chẳng bao giờ có. Tuy nhiên, chúng ta cũng không có lý do gì để tin rằng
không thể có một vật nhƣ thế, thành thử phát biểu đó không đƣợc coi là một
định luật. Mặt khác, phát biểu “Tất cả khối cầu bằng uranium-235 đều có bán
kính dƣới một dặm.” có thể nghĩ nhƣ là một định luật của tự nhiên vì, theo
những gì ta biết về vật lý hạt nhân, một khi một khối cầu uranium-235 lớn lên
tới một bán kính lớn hơn khoảng sáu inch (1 “lóng” = 2,54 cm - lnd), nó sẽ tự
triệt diệt bản thân trong một vụ nổ hạt nhân. Thế nên ta có thể chắc rằng
19

những quả cầu nhƣ thế không tồn tại. (Và cũng không hay ho gì để đi làm
thứ đó!) Sự phân biệt này thành vấn về bởi vì nó minh họa rằng không phải
tất cả sự tổng quát hóa chúng ta quan sát đƣợc có thể nghĩ tới nhƣ những
định luật của tự nhiên, và rằng hầu hết các định luật của tự nhiên tồn tại nhƣ
phần nhỏ của một hệ thống phức liên kết rộng hơn của các định luật.
Trong khoa học hiện đại các định luật tự nhiên thƣờng đƣợc miêu bằng
toán học. Chúng có thể hoặc tuyệt đối hoặc xấp xỉ, nhƣng chúng phải đƣợc
quan sát là đứng vững đƣợc với không ngoại lệ – nếu nhƣ không trên toàn
vũ trụ, chí ít phải dƣới một tập hợp các điều kiện thi hành. Ví dụ, chúng ta
nay đã biết các định luật của Newton phải đƣợc hiệu chỉnh nếu các đối
tƣợng di chuyển ở những vận tốc gần vận tốc ánh sáng. Nhƣng chúng ta
vẫn coi các định luật của Newton là định luật vì chúng đứng vững, ít nhất với
một sự xấp xỉ rất tốt, trong những trƣờng hợp các tốc độ mà chúng ta gặp
phải thƣờng thấp hơn nhiều vận tốc ánh sáng.
Nếu tự nhiên tuân thủ bởi các định luật, ba câu hỏi ló dạng:
1. Đâu là nguồn gốc các định luật?
2. Có không các ngoại lệ cho các định luật, nói cách khác, phép
màu?
3. Có không chỉ một tập hợp duy nhất các định luật khả dĩ?

Những câu hỏi quan trọng này đã đƣợc truy vấn theo nhiều cách bởi
các nhà khoa học, triết học, và thần học. Câu trả lời truyền thống cho câu hỏi
đầu tiên – trả lời của Kepler, Galileo, Descartes, và Newton – là các định luật
là công trình của Chúa. Tuy nhiên, đó không khác gì hơn một định nghĩa về
chúa nhƣ là đại diện của các định luật tự nhiên. Trừ phi ai đó gán cho Chúa
một số đặc tính khác, nhƣ là Chúa trong kinh Cựu Ƣớc, vịn tới Chúa nhƣ lời
đáp lại cho câu hỏi đầu tiên chỉ là thay thế một bí ẩn này bằng bí ẩn khác.
Vậy nếu nhƣ ta để Chúa can dự tới câu hỏi đầu tiên, nút kẹt lại đến ở câu
hỏi thứ hai: Có không phép màu, hay ngoại lệ cho các định luật?
Ý kiến về câu trả lời cho câu hỏi thứ hai bị chi rẽ sâu sắc. Plato và
Aristotle, các tác gia Hy Lạp cổ đại nhiều ảnh hƣởng nhất, đoan chắc là
không thể có ngoại lệ cho các định luật. Nhƣng nếu nhƣ ta lấy quan điểm
kinh thánh, thì Chúa không chỉ tạo ra các định luật mà còn gây cuốn hút
bằng cách cầu nguyện để tạo ra ngoại lệ – hồi sinh ngƣời bệnh đang hấp
hối, hay mang kết thúc sớm cho những cơn hạn hán, hay phục hồi bóng gậy
thành môn thể thao trong Thế Vận Hội. Đối lập với quan điểm của Descartes,
hầu hết các các bộ óc Thiên Chúa giáo đều duy trì niềm tin rằng Chúa phải
có khả năng trì hoãn các định luật để thi triển phép màu. Ngay cả Newton
cũng tin vào phép màu theo một kiểu. Ông nghĩ rằng quỹ đạo của các hành
tinh phải không ổn định bởi vì hấp dẫn trọng trƣờng của một hành tinh lên
hành tinh khác sẽ gây ra xáo trộn tới các quỹ đạo và sự xáo trộn sẽ tích lũy
theo thời gian dẫn đến kết quả là các hành tinh hoặc sẽ rơi vào mặt trời hoặc
sẽ bị quăng khỏi thái dƣơng hệ. Chúa phải đang liên tục thiết đặt lại các quỹ
đạo, ông tin vậy, hay “tua lại đồng hồ thiên thể, nhằm ngăn nó xuống cấp.”
20

Tuy nhiên, hầu tƣớc Pierre-Simon de Laplace (1749 – 1827), thƣờng gọi là
Laplace, tranh luận rằng sự chệch hƣớng sẽ mang tính chu kì, ví dụ, đặc
trƣng bằng những vòng lặp, thay vì tích lũy . Hệ mặt trời do đó sẽ tự thiết đặt
lại và sẽ không cần tới sự can thiệp linh thiêng để giải thích vì sao nó vẫn tồn

tại cho đến ngày nay.
Chính Laplace là ngƣời thƣờng đƣợc xem nhƣ đã đề xƣớng thuyết tất
định khoa học: Có trạng thái của vũ trụ tại một thời điểm, một tập hợp hoàn
chỉnh các định luật sẽ trọn vẹn xác định đƣợc cả tƣơng lai và quá khứ. Điều
này loại trừ khả năng cho những phép màu hay vai trò chủ động của Chúa.
Thuyết tất định khoa học mà Laplace xây dựng là lời đáp của các nhà khoa
học hiện đại cho câu hỏi thứ hai. Nó, thực chất, là nền tảng của toàn bộ khoa
học hiện đại, và một nguyên tắc quan trọng trong suốt quyển sách này. Một
định luật khoa học sẽ không thành một định luật khoa học nếu nó chỉ đứng
vững khi một đấng siêu nhiên nào đó quyết định sẽ không can thiệp. Nhận ra
điều này, Napoleon đƣợc kể lại là đã hỏi Laplace rằng Chúa ăn khớp với
bức tranh này nhƣ thế nào, Laplace đã đáp lại: “Bệ hạ, thần vẫn chƣa cần
giả thuyết đó.”
Bởi vì ngƣời ta sống trong vũ trụ và tƣơng tác với các đối tƣợng trong
đó, thuyết tất định khoa học cũng phải đúng trên con ngƣời. Nhiều ngƣời,
ngƣợc lại, trong khi vừa chấp nhận thuyết tất định khoa học chi phối các quá
trình vật lý, vừa tạo ra một ngoại lệ cho hành vi của con ngƣời vì họ tin con
ngƣời là có ý chí tự do. Descartes, lấy làm ví dụ, để bảo tồn tƣ tƣởng về ý
chí tự do, quả quyết rằng tƣ duy con ngƣời là gì đó khác với thới giới vật lý
và không tuân theo các định luật này. Trong quan điểm của ông một ngƣời
gồm có 2 thành phần, một thân xác và một linh hồn. Thân xác không là gì
ngoài một cỗ máy bình thƣờng, nhƣng linh hồn thì nằm ngoài chủ đề của các
định luật khoa học. Descartes vốn có hứng thú đối với giải phẫu học và sinh
lý và đã liên hệ một cơ quan bé xíu ở trung tâm não bộ, gọi là tuyến tùng
nhƣ là chỗ khu trú nguyên bản của linh hồn. Tại phần tuyến đó, ông tin rằng,
tất cả ý nghĩ của chúng ta đƣợc hình thành, là giếng nguồn của ý chí tự do.


“Tôi nghĩ anh nên cặn kẽ hơn ngay đây ở bước hai”
21

Con ngƣời ta có ý chí tự do không? Nếu chúng ta có ý chí tự do, ở đâu
trên cây tiến hóa nó đã bắt đầu phát triển? Thế loài tảo lam lục hay vi khuẩn
có ý chí tự do không, hay là hành vi của chúng là tự động và nằm trong lãnh
địa của các định luật khoa học ? Phải chăng chỉ các cơ thể đa bào có ý chí
tự do, hay chỉ các loài thú có ? Ta có lẽ nghĩ một con tinh tinh đang thực
hành ý chí tự do khi nó chọn xơi một quả chuối, hay con mèo khi nó cào bấy
bộ sofa của bạn, nhƣng còn con sán có tên Caenorhabditis elegans – một
sinh vật đơn giản tạo thành từ 959 tế bào? Nó có vẻ nhƣ chẳng bao giờ suy
nghĩ, “Thật là mấy con vi khuẩn mặn mà mà mình chén bữa tối đây,” dù nó
có sự ƣu tiên cho thức ăn và sẽ hoặc chấp nhận một bữa tối kém hấp dẫn
hoặc đi bới móc ra thứ gì đó tốt hơn, phụ thuộc vào kinh nghiệm gần đây.
Phải chăng đó cũng là thực hành ý chí tự do?
Dù chúng ta cảm giác là mình có thể chọn điều mình làm, hiểu biết của
chúng ta về nền tảng phân tử của sinh học cho thấy các quá trình sinh lý
tuân thủ các quy luật vật lý và hóa học và do thế sẽ tất định nhƣ quỹ đạo của
các hành tinh. Những thí nghiệm gần đây trong thần kinh học ủng hộ quan
điểm rằng bộ não vật lý của chúng ta, vốn tuân theo các định luật đã biết của
khoa học, xác định các hành động của chúng ta, chứ không phải một thế lực
nào đó tồn tại bên ngoài những định luật này. Cho ví dụ, một nghiên cứu trên
các bệnh nhân đang trải qua giải phẫu não khi tỉnh phát hiện rằng bằng các
kích thích điện lên những vùng thích hợp của bộ não, ngƣời ta có thể tạo ra
ở bệnh nhân mong muốn để di chuyển bàn tay, cánh tay, hay chân, hay cử
động môi và nói chuyện. Thật khó mà tƣởng tƣợng làm sao ý chí tự do có
thể vận hành nếu hành vi của chúng ta đƣợc xác định bằng các định luật vật
lý, cho nên nó cho thấy chúng ta không gì hơn ngoài những cỗ máy sinh học
và rằng ý chí tự do chỉ là một ảo tƣởng.
Trong khi thừa nhận rằng hành vi của con ngƣời thực sự đƣợc xác định

bởi các định luật tự nhiên, nó có vẻ hợp lý khi kết luận rằng kết quả đƣợc
xác định theo một cách phức tạp và với rất rất nhiều biến số khiến cho nó trở
nên bất khả thi để dự đoán trong thực tế. Ví nhƣ ngƣời ta phải cần biết tới
trạng thái khởi đầu của mỗi phân tử trong hàng triệu tỉ tỉ các phân tử trong cơ
thể con ngƣời rồi giải kiểu nhƣ chừng ấy số hệ phƣơng trình. Việc ấy phải
mất vài tỉ năm, và sẽ hơi trễ để hụp xuống một khi ngƣời đối diện đang ngắm
đƣờng cho một cú đánh.
Vì nó hoàn toàn phi thực tế khi dùng các định luật vật lý nền tảng để dự
đoán hành vi con ngƣời, chúng ta tiếp nhận cái gọi là lý thuyết thực tiễn.
Trong vật lý, một lý thuyết thực tiễn là một cơ cấu đƣợc tạo ra để mô hình
hóa một số hiện tƣợng cụ thể quan sát đƣợc mà không phải miêu tả chi tiết
tất cả các quá trình cơ sở. Ví dụ, ta không thể giải chính xác các phƣơng
trình chi phối tƣơng tác hấp dẫn của mỗi nguyên tử trong cơ thể của một
ngƣời với mỗi nguyên tử của trái đất. Nhƣng tất cả vì các mục đích thực tế
22

lực hấp dẫn giữa một ngƣời và trái đất có thể đƣợc miêu tả trong khuôn khổ
chỉ một vài con số, nhƣ là tổng khối lƣợng của một ngƣời. Tƣơng tự, do
không thể giải các phƣơng trinh chi phối hành vi của các nguyên tử và phân
tử, ta đành phát triển một lý thuyết thực tiễn gọi là hóa học để cung cấp một
lý giải vừa đủ cho việc các nguyên tử và phân tử cƣ xử nhƣ thế nào trong
các phản ứng hóa học mà không phải lý giải mọi chi tiết của tƣơng tác.
Trong trƣờng hợp đối với con ngƣời, vì không thể giải các phƣơng trình xác
định hành vi của chúng ta, chúng ta dùng một lý thuyết thực tiễn là con
ngƣời có ý chí tự do. Ngành nghiên cứu về ý chí của chúng ta, và các hành
vi xuất phát từ đó, là khoa học tâm lý. Kinh tế học cũng là một lý thuyết thực
tiễn, dựa trên ý tƣởng về ý chí tự do và giả định rằng ngƣời ta sẽ đánh giá
các phƣơng thức thay thế nhau có thể có cho một hành động và chọn lấy cái
tốt nhất. Lý thuyết thực tiễn đó chỉ thành công tƣơng đối trong việc dự đoán
hành vi vì, nhƣ ta đều biết, quyết định thƣờng không duy lý hay chỉ dựa trên

sự phân tích vốn khiếm khuyết về hậu quả của lựa chọn. Đó là vì sao thế
giới luôn thành một mớ lộn xộn.
Câu hỏi thứ ba chất vấn về vấn đề liệu các định luật xác định cả vũ trụ
và hành vi của con ngƣời là duy nhất. Nếu câu trả lời của bạn cho câu hỏi
thứ nhất là Chúa tạo ra các định luật, vậy thì câu hỏi này hiểu là, Chúa có tự
do trong việc chọn lựa chúng ? Cả Plato và Aristotle đều tin, cũng nhƣ
Descartes và trễ hơn nữa là Einstein, rằng các nguyên tắc của tự nhiên tồn
tại vì một lẽ “cần thiết”, nghĩa là, đó là những quy tắc duy nhất tạo ra sự nhận
thức logic. Dựa trên niềm tin của mình về nguồn gốc của các định luật tự
nhiên theo logic, Aristotle và những ngƣời đi theo ông cảm giác rằng ngƣời
ta có thể “suy ra” các định luật đó không cần chú ý nhiều tới việc tự nhiên
thực sự hành xử nhƣ thế nào. Điều đó, cùng sự tập trung vào vì sao các đối
tƣợng tuân theo các quy tắc hơn là thực sự các quy tắc này là gì, chủ yếu
toàn dẫn ông tới những định luật định tính thƣờng sai lầm và trong mọi
trƣờng hợp không chứng tỏ sự hữu dụng cho lắm, cho dù là nó đã thống trị
tƣ duy khoa học suốt nhiều thế kỉ. Chỉ rất lâu sau đó những ngƣời nhƣ
Galileo mới dám thách thức uy thế của Aristotle và quan sát tự nhiên theo
cách thực sự của nó, thay vì điều mà “lý do” thuần khiết bảo rằng nó nên
nhƣ vậy. Quyển sách này bám rễ trên khái niệm về thuyết tất định khoa học,
ngụ ý rằng câu trả lời cho câu hỏi hai là không có phép màu, hay ngoại lệ
trong các định luật của tự nhiên. Tuy nhiên, chúng ta sẽ quay lại để chất vấn
sâu hơn câu hỏi một và hai, các vấn đề về các định luật ló dạng nhƣ thế nào
và có hay không chúng là các định luật duy nhất khả dĩ. Nhƣng trƣớc tiên, ta
sẽ đề cập đến vấn đề về thứ mà các định luật của tự nhiên miêu tả. Phần lớn
các nhà khoa học sẽ nói chúng là các phản ánh toán học của một thực tại
bên ngoài tồn tại độc lập với ngƣời quan sát nó. Nhƣng nếu chúng ta suy xét
cách thức mà chúng ta quan sát và hình thành những khái niệm về mọi thứ
chung quanh, chúng ta lại đâm đầu vào một câu hỏi, rằng chúng ta có thực
sự có lý do để tin rằng một thực tại khách quan tồn tại?
23

24

III

Cách đây vài năm hội đồng thành phố Monza, Ý, ngăn chặn việc các
chủ thú nuôi giữ cá vàng trong những chiếc chậu cá cong. Những ngƣời cổ
súy cho biện pháp này đã giải thích phần nào khi tuyên bố rằng sẽ thật tàn
nhẫn khi giữ một chú cá trong chiếc chậu với các thành chậu cong bởi vì, khi
nhìn ra, con cá sẽ có một cái nhìn méo mó về thực tại. Nhƣng làm sao ta biết
mình có một bức tranh chân thực, không biến dạng về thực tại? Có thể là
không không khi nói rằng bản thân chúng ta cũng đang ở trong một cái chậu
cá vàng lớn nào đó và tầm nhìn chúng ta bị bóp méo bởi một cái thấu kính
khổng lồ? Bức tranh về thực tại của cá vàng khác với chúng ta, nhƣng liệu ta
có thể chắc rằng nó kém thực hơn? Cái nhìn của cá vàng không giống với
chúng ta, nhƣng cá vàng vẫn có thể xây dựng các công thức khoa học chi
phối chuyển động của các đối tƣợng chúng quan sát bên ngoài chiếc chậu.
Ví dụ, do sự biến dạng, một đối tƣợng ta quan sát đang chuyển động tự do
trên một đƣờng thẳng sẽ đƣợc quan sát chuyển động theo một đƣờng cong
bởi cá vàng. Tuy là thế, cá vàng vẫn có thể xây dựng các công thức khoa
học từ hệ quy chiếu bị biến dạng của chúng và điều đó sẽ luôn đƣợc giữ
đúng và cho phép chúng dự đoán về chuyển động tƣơng lai của các đối
tƣợng bên ngoài chiếc chậu. Các định luật của chúng thì phức tạp hơn các
định luật trong hệ quy chiếu của chúng ta, nhƣng tính đơn giản chỉ là vấn đề
nếm trải. Nếu một con cá vàng có thể xây dựng một công thức nhƣ vậy,
chúng ta đáng ra vẫn phải công nhận cái nhìn của cá vàng nhƣ là một bức
tranh có hiệu lực về thực tại.
Một thí dụ nổi tiếng trong những bức tranh khác biệt nhau về thực tại là
mô hình đƣợc giới thiệu vào khoảng năm 150 bởi Ptolemy (khoảng 85-

khoảng 165) để miêu tả chuyển động của các thiên thể, Ptolemy xuất bản
công trình của mình trong một chuyên thƣ mƣời ba quyển thƣờng đƣợc biết
đến dƣới tên gọi Ả Rập của nó, Almagest. Bộ Almagest bắt đầu bằng cách
giải thích các lý do cho việc nghĩ trái đất là hình cầu, bất động và đƣợc đặt
tại trung tâm vũ trụ. Mặc cho mô hình nhật tâm của Aristarchus, các niềm tin
đó đã đƣợc giữ lấy bởi hầu hết những ngƣời Hy Lạp có học ít nhất từ thời
Aristotle, ngƣời đã tin rằng bằng những lý do huyền bí mà trái đất nên ở
25

trung tâm của vũ trụ. Trong mô hình của Ptolemy trái đất đứng yên ở trung
tâm và các hành tinh và ngôi sao di chuyển chung quanh nó theo những quỹ
đạo phức tạp liên quan tới những tạp luân, nhƣ những vòng xoay trên những
vòng xoay.

Mô hình này có vẻ tự nhiên vì ta không cảm thấy trái đất dƣới chân
mình chuyển động (trừ những khi động đất hay những khoảnh khắc sân si).
Những học vấn sau này ở châu Âu đều dựa trên các nguồn của Hy Lạp
đƣợc truyền lại, nên các tƣ tƣởng của Aristotle và Ptolemy đã trở thành nền
tảng cho phần nhiều trong tƣ duy phƣơng Tây. Mô hình về vũ trụ của
Ptolemy đã đƣợc tiếp nhận bởi nhà thờ Công Giáo và đƣợc thiết đặt thành
chủ nghĩa chính thức suốt mƣời bốn thế kỉ. Phải mãi tới năm 1543 thì một
mô hình thay thế mới đƣợc đề xuất bởi Copernicus trong quyển sách của
ông De revolutionibus orbium coelestium (Bàn về cuộc Cách mạng của các
thiên cầu), xuất bản chỉ ngay năm ông ta mất (dù ông đã làm việc với lý
thuyết này trong mấy thập kỉ).
Copernicus, nhƣ Aristarchus chừng mƣời bảy thế kỉ trƣớc, mô tả thế
giới trong đó mặt trời đứng yên và các hành tinh sắp xếp xung quanh nó trên
những quỹ đạo tròn. Dù ý tƣởng chẳng mới, sự hồi sinh của nó đã vấp phải
sự phản kháng mạnh mẽ. Mô hình Copernicus bị tuyên là nghịch với Kinh
Vũ trụ theo Ptolemy Trong cái nhìn của Ptolemy, chúng ta sống

ở trung tâm vũ trụ