Tại sao lại có thứ gì đó thay vì không có gì? - Sean M. Caroll | Bài dịch Khoa học và triết học quan tâm đến…
Khoa học và triết học quan tâm đến việc hỏi mọi thứ như thế nào và tại sao chúng lại như vậy. Do đó, có vẻ tự nhiên khi thực hiện bước tiếp theo và hỏi tại sao mọi thứ lại tồn tại – tại sao vũ trụ tồn tại, hoặc tại sao lại có thứ gì đó chứ không phải không có gì. Các triết gia cổ đại không tập trung quá nhiều vào điều mà Heidegger gọi là “câu hỏi cơ bản của siêu hình học” trong khi Grunbaum gọi là “Câu hỏi tồn tại nguyên thủy”. Leibniz, vào thế kỷ 18, là người đầu tiên hỏi một cách rõ ràng “Tại sao lại có cái gì đó thay vì không có gì?” trong bối cảnh thảo luận về Nguyên tắc Túc lý - Principle of Sufficient Reason của ông (“không có gì là không có cơ sở hoặc lý do tại sao nó như vậy”) và để trả lời, Leibniz đã viện tới một điều mà sau này đã trở thành phổ biến: Chúa là lý do khiến vũ trụ tồn tại, nhưng sự tồn tại của Chúa là lý do của chính nó (sự tồn tại đó), vì Chúa nhất thiết phải tồn tại. (Có một điểm tương đồng với lời viện dẫn trước đó của Aristotle về một “unmoved mover”, chịu trách nhiệm tạo ra chuyển động trong vũ trụ mà bản thân nó không bị chuyển động bởi bất cứ thứ gì khác). Những nhà tư tưởng sau này ít ấn tượng hơn với lối giải thích trên: “Hume bác bỏ một cách rõ ràng ý tưởng về một hữu thể tất yếu, và cả ông lẫn Kant đều nghi ngờ rằng các công cụ trí tuệ mà chúng ta đã phát triển để hiểu thế giới trải nghiệm có thể được mở rộng một cách hợp lý để giải thích cho chính sự tồn tại. Với phong cách không thể bắt chước được, Bertrand Russell nhún vai trả lời: “Tôi nên nói rằng vũ trụ chỉ ở đó, và chỉ thế thôi,” trong khi Ludwig Wittgenstein chán chường mà rằng có một số điều mà chúng ta nên giữ im lặng: “ Điều huyền bí không phải là mọi thứ trên thế giới tồn tại như thế nào mà là nó tồn tại.” Gần đây hơn, Parfit đã lập luận về một điểm trung gian giữa kiểu quan điểm “Sự thật tàn bạo” này và kiểu ý tưởng rằng vũ trụ là cần thiết, bằng cách gợi ý rằng một hoặc nhiều đặc điểm của vũ trụ của chúng ta có thể coi chúng là đặc biệt theo một cách nào đó, ngay cả khi chúng không ngụ ý sự cần thiết.
Tính chất tự nhiên của sự thôi thúc đặt ra câu hỏi ‘tại sao vũ trụ tồn tại?’ không hàm ý rằng câu hỏi đó là tường minh hoặc có thể trả lời được. Thực tại là duy nhất - ngay cả khi theo một nghĩa nào đó có nhiều “thế giới” tồn tại, chúng ta vẫn có thể coi thực tại là tập hợp duy nhất của tất cả các thế giới như vậy. Nó có thể là những đặc thù của các cái được gọi là “có lý do tại sao” áp dụng cho các sự kiện trong thực tại chứ không phải cho toàn bộ thực tại. Trở ngại lớn cho việc giải quyết câu hỏi này là chúng ta gặp khó khăn trong việc gạt bỏ các chiến lược và giả định đã giúp ích rất nhiều cho chúng ta trong những câu hỏi ít sâu rộng hơn, trải nghiệm của chúng ta về thế giới, vốn bị giới hạn trong một phần cực kỳ nhỏ bé của thực tế, không giúp chúng ta được trang bị tốt để suy nghĩ theo những cách thích hợp về câu hỏi về sự tồn tại, ngược lại, rất khó để cưỡng lại sự cám dỗ coi vũ trụ chỉ là một…thứ khác - giống như thú ăn kiến hoặc như điện thoại thông minh - mà sự tồn tại của chúng có thể được giải thích theo những cách tương đối quen thuộc. Chúng ta dĩ nhiên nên thường xuyên cảnh giác để không quá nhấn mạnh vào những câu trả lời thông thường cho một câu hỏi đơn lẻ như vậy. Tuy nhiên, chúng ta có thể đạt được một số tiến bộ về câu hỏi “tại sao thực tại tồn tại?” bằng cách xem xét cẩn thận ý nghĩa của việc có được câu trả lời thuyết phục, và bằng cách xem xét vật lý học và vũ trụ học hiện đại đã dạy chúng ta điều gì về bản chất của vũ trụ mà chúng ta đang tồn tại trong đó và đáng buồn thay, câu trả lời hứa hẹn nhất cho đến nay là ‘sự tồn tại của vũ trụ khó có thể là thứ có lý do tại sao’.
1 .“Tại sao” nghĩa là gì?Ít nhất là từ thời Aristotle, các triết gia đã phát triển các phân loại phức tạp về các loại nguyên nhân, cách giải thích hoặc lý do khác nhau tại sao nhiều thứ khác nhau lại đúng. Đối với những mục đích hạn chế của chúng ta ở đây, chỉ cần phân biệt giữa vũ trụ hình thành như thế nào và cơ chế nào (nếu có) đã khiến nó tồn tại – gần tương ứng với nguyên nhân hiệu quả của Aristotle – và lý do tại sao (nếu có) nó tồn tại – tương ứng với nguyên nhân cuối cùng. Aristotle quan niệm các nguyên nhân cuối cùng về mặt mục đích luận đều là mục đích. Ở đây, chúng ta đang mở rộng danh mục hơn một chút để bao gồm bất kỳ điều gì đủ điều kiện làm “lý do tại sao”, hãy gọi ngắn gọn những khái niệm này là “cơ chế” và “lý do”. Đối với một số mục đích, việc chỉ ra một cơ chế có thể đủ để trả lời câu hỏi tại sao điều gì đó lại xảy ra; đối với những người khác, một loại lý do sâu sắc hơn có thể được yêu cầu phải (được) tìm thấy. “Cơ chế nào đã khiến vũ trụ tồn tại?” có thể hiểu được đây là một câu hỏi khoa học. Hãy nhớ rằng “không có thứ gì như vậy” là một câu trả lời hoàn toàn hợp lý, những nỗ lực xác định cơ chế khiến vũ trụ tồn tại ít nhất phải được dựa trên nền khoa học tốt nhất hiện nay của chúng ta và những ý tưởng từ vật lý đương đại đã có tác dụng đáng kể, từ đó ảnh hưởng đến loại câu trả lời mà chúng ta có thể mong đợi một cách hợp lý. Trong khi đó, “Lý do nào giải thích tại sao vũ trụ lại tồn tại?” hoàn toàn là một vấn đề khác, Aristotle coi những nguyên nhân cuối cùng như một phạm trù siêu hình cơ bản, một đặc điểm không thể quy giản được của kiến trúc thực tại. Vật lý hiện đại lại nhìn mọi thứ theo cách khác: Thay vì là một câu chuyện về các hiệu ứng và nguyên nhân liên quan của chúng, vũ trụ được mô tả bằng các mô hình, gọi là các định luật vật lý, liên hệ các điều kiện ở những thời điểm và địa điểm khác nhau với nhau, điển hình là bằng các phương trình vi phân, điều đó xảy ra với một loại lý do sâu sắc hơn tại sao họ lại làm như vậy, trong khi ở quan điểm thứ hai, mọi câu hỏi “tại sao” đều được trả lời dứt khoát bởi “các quy luật động lực của tự nhiên và các điều kiện ban đầu của vũ trụ”. Ý tưởng cho rằng các quy luật chỉ đơn giản mô tả các khuôn mẫu, thay vì tích cực quản lý những gì được phép, được biết đến trong văn học triết như một “sự giải thích của con người” về các quy luật tự nhiên.Tất nhiên, các nhà khoa học vẫn vui vẻ nói về những lời giải thích và lý do tại sao, ở mức độ nào đó.
Ít nhất có hai bối cảnh: khi tính đến một số trạng thái sự việc cụ thể trong bối cảnh của mộtmô tả cấp cao hơn và khi chỉ ra các nguyên tắc cơ bản như cung cấp sự giải thích các tính chất của vũ trụ hoặc động lực học của nó. Vật lý cơ bản giải thích trạng thái của sự việc bằng cách tham khảo các điều kiện ban đầu của vũ trụ, nhưng trong các lý thuyết mới nổiliên quan đến việc phân loại thô các bậc tự do vi mô, có thể tự nhiên chỉ ra rằng điều này có ý nghĩa gì đối với sự tồn tại của vũ trụ? Nếu ngôn ngữ nhân quả áp dụng vào các tình huống sự việc có thể xuất hiện một cách hữu ích ở các cấp độ cao hơn nhưng lại không có những ý nghĩa cơ bản về vật lý học, việc tìm kiếm “nguyên nhân” của vũ trụ sẽ là một nỗ lực vô nghĩa. Bằng cách xây dựng những tác động cụ thể phát sinh từ các nguyên nhân riêng lẻ của thế giới hơn là các trạng thái sự việc, những lời giải thích thường mang hình thức viện đến sự đối xứng hoặc những nguyên lý sâu sắc hơn khác: chúng ta nói rằng sự bảo toàn điện tích được giải thích bằng tính đối xứng của bất biến chuẩn trong điện từ.Tuy nhiên, vũ trụ là thứ cơ bản nhất hiện có, chúng ta có thể tưởng tượng ra những quy luật tự nhiên giải thích đầy đủ cách vũ trụ vận hành, ngay cả ở những thời điểm sớm nhất, hoặc liệu chúng ta có bị buộc phải nhìn ra bên ngoài thực tế để tìm kiếm một loại nguyên nhân nào đó hay không. Mặc dù hiện tại chúng ta không biết các định luật nhất thời của tự nhiên, nhưng những gì chúng ta hiểu về vật lý hiện nay không hàm ý bất kỳ trở ngại cần thiết nào đối với việc coi vũ trụ như một hệ thống khép kín, tuân thủ đầy đủ định luật. Trong trường hợp này, sẽ không có cái gọi là “nguyên nhân” hay “lý do tại sao” vũ trụ tồn tại, ngay cả khi những quan niệm như vậy phù hợp khi nói về lý do tại sao một chiếc cốc rơi xuống sàn hoặc tại sao những kẻ ngốc lại yêu nhau. Các ví dụ sau được nhúng trong bối cảnh giải thích lớn hơn, trong khi thực tế thì không.
Theo cách giải thích thứ hai, giải thích các đặc tính của tự nhiên bằng cách viện dẫn những nguyên tắc sâu sắc hơn, chúng ta có thể hy vọng tìm được sự mua bán. Nghĩa là, có thể có điều gì đó đặc biệt về cách vũ trụ của chúng ta tồn tại mà sau đó chúng ta có thể coi đó là lý do tại sao nó tồn tại. Có lẽ đó là vũ trụ tối thiểu có thể tưởng tượng được, hoặc vũ trụ đối xứng nhất, hay tao nhã nhất, hoặc thậm chí là vũ trụ duy nhất có thể có (có lẽ phải tuân theo một số điều kiện hợp lý). Nếu tìm ra nguyên lý nào đó như vậy, chúng ta vẫn phải lo lắng rằng câu hỏi đã được nâng lên một cấp độ: tại sao vũ trụ lại thỏa mãn tiêu chí đặc biệt này? Bản chất nổi bật của quan hệ nhân quả có thể bắt nguồn một phần từ thực tế là entropy của vũ trụ trong quá khứ rất thấp, điều này mang lại cho chúng ta đòn bẩy lớn trong việc liên kết “các nguyên nhân” trong quá khứ với “hiệu ứng” hiện tại, theo cách không sẵn sàng cho các sự kiện trong tương lai. Từ “vũ trụ” đang được chúng ta dùng ở đây để chỉ toàn bộ thực tại vật chất, không có phán xét nào được ngụ ý về việc liệu những thứ khác ngoài thực tại vật chất có thể được cho là tồn tại một cách hữu ích hay không. Định nghĩa này về vũ trụ sẽ bao gồm tất cả các nhánh của hàm sóng trong cơ học lượng tử Everettian và tất cả các phần của lý thuyết đa vũ trụ. Khi nói đến thuộc tính của vũ trụ, điều tốt nhất chúng ta có thể hỏi là liệu ví dụ đơn giản nhất hoặc đẹp nhất trong số các thực tại nhất định có thể dễ dàng để giải thích , nhưng chúng ta sẽ không khỏi thắc mắc tại sao một nguyên lý như vậy lại được coi là đã đưa vũ trụ vào sự tồn tại. Tại sao vũ trụ không nên xấu xí hay mang phong cách baroque? Sẽ khác nếu vũ trụ của chúng ta là vũ trụ duy nhất có thể xảy ra, nhưng như chúng ta sẽ thấy khả năng đó có những vấn đề riêng. Loại lo lắng này khái quát thành mối lo ngại về hồi quy có thể giải thích: đưa ra bất kỳ lý do chính đáng nào tại sao thực tế tồn tại, tại sao lý do đó lại hợp lệ? Một lựa chọn, theo Leibniz và những người khác, là chúng ta đạt đến một mức độ mà ở đó không cần phải giải thích thêm nữa, bởi vì điều gì đó nhất thiết phải đúng. Ở đầu bên kia của quang phổ, những lời giải thích có thể kết thúc bằng một sự thật tàn bạo: điều gì đó đơn giản là như vậy, không cần lý do gì thêm, mặc dù nó không nhất thiết phải như vậy. Có thể cho rằng có một lập trường ở giữa, trong đó có điều gì đó không thực sự cần thiết, nhưng vẫn đáp ứng một số nguyên tắc (có thể là sự đơn giản hoặc vẻ đẹp) đủ tiêu chuẩn để giải thích ít nhất một phần. Chúng ta nên nhận thức được tất cả những khả năng này trong khi xem xét vũ trụ của chúng ta cuối cùng có thể được giải thích như thế nào.
Với những cân nhắc này, có một danh sách các lựa chọn có thể coi là câu trả lời cho câu hỏi “Tại sao lại có thứ gì đó thay vì không có gì?”:
• Sự sáng tạo: Có cái gì đó ngoài thực tại vật chất khiến nó tồn tại và/hoặc duy trì nó. Thực thể giả định này thường được đồng nhất với Chúa trong văn học, nhưng không nhất thiết có bất kỳ mối liên hệ chặt chẽ nào với quan niệm hữu thần truyền thống về thần thánh.• Đa nguyên vũ trụ: Giống như đôi khi chúng ta có thể giải thích các sự kiện trong vũ trụ bằng cách viện đến mạng lưới nhân quả mô tả vũ trụ như một tổng thể, có lẽ những gì chúng ta nghĩ là thực tại lại là một phần của bối cảnh lớn hơn, một metaverse có thể giúp giải thích sự tồn tại và các tính chất của vũ trụ của chúng ta. (Ở đây chúng ta đang tưởng tượng một thứ gì đó sâu sắc hơn đa vũ trụ vũ trụ truyền thống, vốn chỉ là một vũ trụ trong đó các điều kiện rất khác nhau ở các vùng không thời gian khác nhau.)• Nguyên tắc: Có điều gì đó đặc biệt về thực tế, ở chỗ nó đáp ứng một số nguyên tắc cơ bản, có thể là sự đơn giản hoặc vẻ đẹp.• Tính mạch lạc: Có lẽ khái niệm “hư vô” là không mạch lạc, và khả năng thực tế không tồn tại chưa bao giờ thực sự là một lựa chọn khả thi.• Sự thật tàn bạo: bản thực tại chỉ đơn giản tồn tại theo cách nó tồn tại mà không cần giải thích gì thêm.
2. “Cái gì đó” và “Không có gì đó” nghĩa là gì?Một nơi mà khoa học đã tác động đến câu hỏi này là trong định nghĩa của chúng ta về “cái gì đó” và “không có gì”. Vào thời xa xưa, chúng ta có thể đã mô tả vũ trụ như một tập hợp các thứ (vật chất, năng lượng, trường), được phân bố trong không gian và tiến hóa theo thời gian. Khi đó chúng ta có thể phân biệt hai vấn đề:
A. Tại sao lại có thứ đó? Tại sao bên trong vũ trụ lại có thứ gì đó thay vì chỉ là không gian trống rỗng?A. Tại sao lại có không gian? Tại sao lại có thứ mà chúng ta công nhận là “vũ trụ”?
Đối với câu hỏi đầu tiên, khái niệm liên quan về “không có gì” là “không gian trống rỗng”, trong khi đối với câu hỏi thứ hai, khái niệm đó hoàn toàn là sự không tồn tại của thực tế. Rõ ràng đây là câu hỏi thứ hai mà hầu hết mọi người nghĩ đến khi hỏi tại sao lại có thứ gì đó thay vì không có gì, nhưng câu trả lời cho câu hỏi đầu tiên (dễ hình dung hơn nhiều) thường được cho là có liên quan đến câu hỏi thứ hai. Cơ học Newton cung cấp một hình thức toán học chính xác cho bức tranh này. Khi không có sự can thiệp từ bên ngoài, không gian tuyệt đối kiểu Newton là vĩnh cửu, vì các phương trình chuyển động có thể mở rộng vô tận về quá khứ hoặc tương lai. Không có bối cảnh tự nhiên nào để nói về sự sáng tạo của vũ trụ mà không viện dẫn rõ ràng sự can thiệp của thần thánh hoặc điều gì đó tương đương. (Bản thân Newton cho rằng Chúa là người tạo ra vũ trụ và duy trì sự tồn tại của nó, thậm chí đôi khi can thiệp khi thích hợp, nhưng nhu cầu về bất cứ thứ gì bên ngoài vũ trụ đã bị Laplace và các nhà tư tưởng Newton tiếp theo khác bác bỏ.) Với sự ra đời của thuyết tương đối hẹp, không gian và thời gian được kết hợp thành không thời gian, và trong thuyết tương đối rộng, không thời gian trở nên linh hoạt và phản ứng với sự hiện diện của vật chất và năng lượng. Mô hình cơ bản vẫn giữ nguyên, với một ngoại lệ quan trọng: bản thân không thời gian có thể bắt đầu hoặc kết thúc, ở một điểm kỳ dị Big Bang hoặc Big Crunch, và quả thực những mô hình đơn giản nhất của vũ trụ quan sát được của chúng ta cho thấy rằng đã từng có một điểm kỳ dị như vậy trong quá khứ. Do đó, thuyết tương đối rộng khác với không gian và thời gian tuyệt đối của Newton ở chỗ cho phép vũ trụ có sự khởi đầu, khoảnh khắc đầu tiên trong thời gian. Thật hấp dẫn khi nghĩ về điều này như một sự chuyển đổi từ không có gì sang một cái gì đó; thật hấp dẫn khi nghĩ rằng một vũ trụ bắt đầu đòi hỏi một nguyên nhân rõ ràng hơn là một vũ trụ vĩnh cửu - nếu không thì tại sao lại như vậy? nó bắt đầu? Chúng ta sẽ nói nhiều hơn về sự khôn ngoan khi đầu hàng những cám dỗ này trong phần tiếp theo.
Sự thay đổi lớn hơn đến với sự ra đời của cơ học lượng tử. Ở đây chúng ta phải đối mặt với một vấn đề là không có sự đồng thuận về bản thể học cuối cùng của cơ học lượng tử thực sự là gì; có nhiều “cách giải thích” cạnh tranh khác nhau, thực sự dẫn đến những lý thuyết vật lý riêng biệt. Điểm chung của tất cả chúng là ý tưởng về hàm sóng của một hệ thống, hàm này cung cấp cho chúng ta xác suất thu được các kết quả đo cụ thể. Trong cách tiếp cận Evererettian hoặc Đa Nguyên Vũ Trụ, hàm sóng đó là tất cả những gì có và nó chia thành các nhánh mô tả các thế giới tách biệt một cách hiệu quả khi các hệ thống con trở nên vướng víu và mất kết nối. Trong cách tiếp cận các biến ẩn chẳng hạn như lý thuyết de Broglie-Bohm, chúng tôi thừa nhận các bậc tự do bổ sung mà sự tiến triển của nó được hướng dẫn đơn giản bởi hàm sóng. Ở đây chúng ta sẽ tập trung vào bản thể luận chỉ có hàm sóng. Cơ học lượng tử phi tương đối tính không khác nhiều so với vật lý Newton, xét về khía cạnh cái gì đó so với không có gì. Có một số lượng hạt cố định và hàm sóng mô tả xác suất quan sát các giá trị cụ thể của vị trí hoặc động lượng của chúng hoặc các biến khác. Thuyết tương đối yêu cầu chúng ta chuyển sang lý thuyết trường lượng tử, một phiên bản cụ thể của cơ học lượng tử trong đó các biến cổ điển được lượng tử hóa để tạo ra một hàm sóng là một tập hợp các giá trị trường trong không gian, chứ không phải là vị trí hoặc xung lượng của từng hạt riêng lẻ. Các trạng thái được phép của lý thuyết bao gồm “chân không”, được định nghĩa là trạng thái năng lượng thấp nhất và trạng thái kích thích mô tả tập hợp các hạt. Nhưng khái niệm về chân không rất tinh tế, vì “không gian trống rỗng” không hoàn toàn giống với “không có gì ở đó”. Ngay cả ở trạng thái năng lượng thấp nhất trống rỗng, vẫn có bậc tự do của trường tại mọi điểm trong không gian, trong một cấu hình lượng tử cụ thể. Các bậc tự do này rất vướng víu với nhau và có thể được thăm dò bằng các thiết bị đo lường. Ví dụ, hiệu ứng Unruh mô tả hiện tượng mà một người quan sát được gia tốc trong chân không sẽ phát hiện ra một bể nhiệt chứa các hạt. Ấn tượng hơn nữa, định lý Reeh-Schleider chứng minh rằng bất kỳ trạng thái lượng tử tổng thể nào của hệ thống nói chung đều có thể đạt được (với độ chính xác tùy ý) bằng cách bắt đầu với chân không và tác dụng với một số toán tử giới hạn trong một vùng không gian nhỏ. Nói cách khác, vì bậc tự do của trường trong các vùng không gian khác nhau bị vướng vào chân không, nên việc thực hiện các bậc tự do trong bất kỳ vùng cụ thể nào cũng có thể tạo ra bất kỳ trạng thái lý thuyết nào có thể có một cách hiệu quả.
Cũng có thể có nhiều loại chân không trong một lý thuyết trường lượng tử: chân không thực là trạng thái năng lượng thấp nhất và chân không giả không có hạt nào bên trong nhưng có mật độ năng lượng cao hơn trong chân không thực. Do hiện tượng phá vỡ đối xứng tự phát, chân không đối xứng nhất (trong đó giá trị kỳ vọng của tất cả các trường lượng tử triệt tiêu) nói chung không phải là chân không thực sự. Sự tiến hóa vũ trụ có thể liên quan đến sự chuyển đổi từ trạng thái chân không đối xứng, không có hạt, sang tập hợp các hạt trong nền được tạo ra bởi chân không năng lượng thấp hơn. Trong một số mô hình, quá trình tiến hóa này có thể thiên về vật chất hơn phản vật chất, giúp giải thích sự bất đối xứng hiện tại trong vũ trụ được quan sát của chúng ta. Một kịch bản như vậy đã dẫn đến câu nói ngắn gọn rằng có thứ gì đó còn hơn là không có gì bởi vì “không có gì là không ổn định” , nếu chúng ta cho phép mình tự do định nghĩa “không có gì” là “trạng thái chân không giả đối xứng”. Điều này hoàn toàn không liên quan gì đến nguồn gốc của vũ trụ, và chắc chắn không liên quan gì đến lý do tại sao ngay từ đầu lại có hàm sóng lượng tử. Trong bối cảnh tạo ra thứ gì đó từ con số không, chúng ta cũng phải đối mặt với vấn đề “dao động lượng tử”. (Để thảo luận về những ý nghĩa rất khác nhau mà thuật ngữ này có thể được sử dụng.) Người ta thường nói rằng chân không lượng tử chứa đầy các hạt ảo dao động, và thậm chí những hạt này đôi khi xuất hiện trong sự tồn tại thực sự, như trong bức xạ Hawking từ lỗ đen.
Đây là một mô tả sai lầm, xuất phát từ xu hướng cho rằng các hàm sóng đại diện cho tập hợp thống kê của các hạt cổ điển, chứ không phải là các trạng thái lượng tử thực sự. Trạng thái lượng tử đơn giản là một trạng thái lượng tử, còn trạng thái chân không thực sự sẽ đứng yên, không có gì “dao động” cả. Các hạt Hawking có thể được phát ra từ lỗ đen vì trạng thái có lỗ đen không phải là trạng thái chân không và hàm sóng của trạng thái lỗ đen tiến hóa một cách tự nhiên thành trạng thái có các hạt tỏa ra khi lỗ đen co lại.
Tình huống này càng khác xa với trực giác Newton của chúng ta một cách đáng kể hơn khi chúng ta chuyển sang lực hấp dẫn lượng tử, trong đó chính không thời gian có hàm sóng. Trong trường hợp đó không có một “không thời gian” duy nhất, chỉ có những khái niệm gần đúng về không thời gian áp dụng trong một giới hạn cổ điển. Chúng ta chưa có một lý thuyết toàn diện đầy đủ về lực hấp dẫn lượng tử, nhưng tuy nhiên chúng ta có thể cố gắng đạt được tiến bộ trên cơ sở các tính chất chung của lực hấp dẫn và cơ học lượng tử riêng lẻ. Một hệ quả của lực hấp dẫn lượng tử là sự phân biệt giữa “không gian trống rỗng” và “không gian chứa đầy vật chất” bị mờ nhạt, gần như vô hình. Một ý tưởng hiện đại hấp dẫn là bản thân không thời gian có thể được định nghĩa theo sự vướng víu giữa một tập hợp các bậc tự do lượng tử trừu tượng. Hệ quả liên quan khác của lực hấp dẫn lượng tử là sự khởi đầu của vũ trụ. Về mặt cổ điển, có lý do chính đáng để tin rằng thuyết tương đối rộng bị phá vỡ ở Vụ nổ lớn, điểm kỳ dị là, nó cung cấp một ranh giới cho không thời gian trong quá khứ. (Vụ nổ lớn không phải là một điểm trong không gian, nhưng nên được coi như một bề mặt giống như không gian; người ta bị cám dỗ để nói “một khoảnh khắc trong thời gian,” ngoại trừ không thời gian là số ít nên “thời gian” không được xác định rõ ràng.). Nhưng trong một thế giới có cơ học lượng tử, sự sụp đổ của một lý thuyết cổ điển đơn giản có nghĩa là chúng ta không nên lấy giới hạn cổ điển làm mô tả chính xác về tình huống tại thời điểm đó. Điều tốt nhất chúng ta có thể nói là sự hiểu biết chưa đầy đủ hiện tại của chúng ta về lực hấp dẫn lượng tử hoàn toàn tương thích với cả khả năng vũ trụ tồn tại mãi mãi và khả năng nó có khoảnh khắc đầu tiên trong thời gian. Chúng ta sẽ xem xét cả hai khả năng một cách cẩn thận hơn trong phần tiếp theo. Để hiểu tại sao lại có thứ gì đó chứ không phải không có gì, chúng ta chắc chắn phải hiểu tại sao lại có một thế giới vật chất được mô tả bằng hàm sóng lượng tử, và chúng ta có thể phải hiểu làm thế nào một vũ trụ như vậy có thể “tồn tại”không có gì cả.
3. Câu hỏi về khả thể: Vũ trụ có thể tồn tại đơn giản không?Bây giờ chúng ta có thể chuyển sang câu hỏi thích hợp: tại sao lại có thứ gì đó thay vì không có gì? Vấn đề đầu tiên cần được giải quyết là liệu thực tại vật chất có cần một thứ gì đó bên ngoài để giải thích cho sự tồn tại của nó hay không: hoặc thứ gì đó để duy trì nó, nếu vũ trụ tồn tại vĩnh viễn, hoặc thứ gì đó khiến nó tồn tại, nếu vũ trụ có sự khởi đầu. Chúng ta có thể xem xét lần lượt từng kịch bản. Để rõ ràng hơn, hãy tưởng tượng rằng một dạng cơ học lượng tử nào đó là sự mô tả chính xác về thế giới vật chất ở cấp độ cơ bản nhất của nó. Điều đó có thể không đúng, nhưng có thể cho rằng những bài học chúng ta học được sẽ khái quát hóa cho các ontology khác. Trạng thái lượng tử |Ψ⟩ là một vectơ trong không gian Hilbert H. (Không gian Hilbert về cơ bản chỉ là một không gian vectơ có. Định lý 3A của Borde, Guth và Vilenkin chứng minh rằng các không thời gian có tốc độ giãn nở trung bình lớn hơn phải không hoàn chỉnh về mặt trắc địa trong quá khứ. Điều này đôi khi được đưa ra như một lập luận cho rằng vũ trụ có sự khởi đầu, nhưng điều đó không chính xác. Điều tầm thường là tốc độ giãn nở trung bình có thể bằng 0, giống như trong vũ trụ học nảy. Quan trọng hơn, định lý này chỉ áp dụng cho không thời gian cổ điển, nên cùng lắm nó có thể chỉ ra nơi mà phép tính gần đúng cổ điển bị phá vỡ, chứ không phải nơi vũ trụ bắt đầu. Chúng ta đặt ra toán tử Hamilton H xác định năng lượng của một trạng thái, và sau đó động lực học của lý thuyết được mô tả bởi định lý Schrodinger. Phương trình này áp dụng cho động lực học của bất kỳ hệ lượng tử cô lập nào, bao gồm các lý thuyết trường lượng tử tương đối tính và có lẽ là lực hấp dẫn lượng tử; tất cả những gì người ta phải làm là xác định đúng không gian Hilbert và Hamiltonian. (Chúng ta giả sử vũ trụ là cô lập, nếu không thì chúng ta nên gộp bất cứ thứ gì ảnh hưởng đến nó như một phần của vũ trụ.). Phương trình Schrodinger có một hệ quả sâu sắc và trực tiếp: hầu hết mọi trạng thái lượng tử đều tiến hóa vĩnh viễn về cả quá khứ lẫn tương lai. Không giống như các mô hình cổ điển như không thời gian trong thuyết tương đối rộng, có thể chạm vào các điểm kỳ dị mà quá trình tiến hóa không thể mở rộng, quá trình tiến hóa lượng tử rất đơn giản. Bất kỳ trạng thái nào cũng có thể được viết dưới dạng chồng chất của các trạng thái có năng lượng xác định (trạng thái riêng), theo đó phương trình Schro ̈dinger ngụ ý rằng độ lớn của mỗi hệ số không đổi, trong khi pha quay quanh một vận tốc cố định (ít nhất là đối với các trạng thái không phụ thuộc vào thời gian). người Hamilton). Trong không gian Hilbert, toàn bộ quá trình tiến hóa của vũ trụ chỉ đơn giản mô tả chuyển động vĩnh cửu theo một đường thẳng trong một không gian nhiều chiều nào đó mà về mặt tôpô là một hình xuyến.
Nếu thiết lập này mô tả thế giới thực thì không có sự bắt đầu cũng như kết thúc của thời gian. Điều này không có nghĩa là không có Big Bang theo nghĩa thông thường; chỉ có điều nó không phải là một điểm kỳ dị vật lý thực sự như trong thuyết tương đối tổng quát cổ điển, cũng như không đại diện cho khoảnh khắc đầu tiên của vũ trụ. Theo quan điểm vật lý, một vũ trụ như vậy sẽ hoàn toàn khép kín, tồn tại vĩnh viễn mà không cần bất kỳ nguyên nhân bên ngoài nào. Người ta vẫn có thể thắc mắc liệu một vũ trụ vĩnh cửu vô nguyên nhân có thỏa mãn về mặt trí tuệ hay không, nhưng không có trở ngại vật lý hay vũ trụ nào đối với sự tồn tại của nó. Tình huống này áp dụng cho “hầu hết” các trạng thái lượng tử, vì có một ngoại lệ: các trạng thái có năng lượng chính xác bằng không. Một phương trình dạng này phát sinh trực tiếp từ một nỗ lực đơn giản nhằm áp dụng các quy tắc lượng tử hóa chính tắc thông thường vào thuyết tương đối rộng. Ở đây không có gì đặc biệt về thủ tục lượng tử hóa; phương trình Wheeler-DeWitt chỉ đơn giản phản ánh thực tế rằng thuyết tương đối tổng quát là bất biến dưới sự tái tham số hóa của tọa độ thời gian, một đặc điểm tồn tại ngay cả trong lý thuyết cổ điển. Chúng ta không nên tưởng tượng rằng chúng ta có bất kỳ lý do chắc chắn nào để kỳ vọng rằng một phương trình dạng này phải là hệ thức cơ bản của lực hấp dẫn lượng tử; chắc chắn hợp lý rằng dạng tổng quát hơn chi phối sự tiến hóa của trạng thái lượng tử của vũ trụ, và các đối xứng của thuyết tương đối tổng quát là gần đúng và xuất hiện trong giới hạn cổ điển.
Nếu phương trình Wheeler-DeWitt đúng thì nó đặt ra cho chúng ta một thách thức trước mắt, được gọi là “bài toán thời gian”: không có tham số thời gian trong phương trình, vậy “thời gian” nghĩa là gì? Người ta có thể nghĩ rằng phương trình như vậy bị loại trừ bằng thực nghiệm, vì chúng ta trải nghiệm sự trôi qua của thời gian trong thế giới thực. Nhưng thời gian có thể xuất hiện hơn là cơ bản. (Thời gian mới nổi vẫn có thể là “thực”, giống như chất lỏng vẫn là thực ngay cả khi nó xuất hiện từ hành vi tập thể của các nguyên tử. Nói cách khác, chúng ta có thể tưởng tượng việc phân tích Hilbert thành nhân tử không gian thành tích tensor có dạng H=HC ⊗HU, trong đó HC mô tả một số hệ thống con “đồng hồ” của vũ trụ và HU mô tả mọi thứ khác. Khi đó, có thể định nghĩa các biến sao cho trạng thái giới hạn ở HU bị vướng vào đồng hồ, sao cho phần còn lại của vũ trụ dường như “tiến hóa” theo một số phương trình chuyển động mới xuất hiện. Tuy nhiên, quy trình này gặp phải một vấn đề được đánh giá thấp, được gọi là “sự mơ hồ của đồng hồ”: người ta có thể phân tích không gian Hilbert theo nhiều cách khác nhau, thu được các loại tiến hóa thời gian nổi lên khác nhau [40]. Vẫn chưa rõ sự mơ hồ này sẽ được giải quyết như thế nào, và do đó không rõ liệu bản thân phương trình Wheeler-DeWitt có thể dùng làm cơ sở cho một lý thuyết hình thành đúng đắn về lực hấp dẫn lượng tử hay không.
Vì thời gian xuất hiện trong những mô hình như vậy nên nó có thể chỉ kéo dài trong một khoảng hữu hạn, nên vũ trụ có thể không vĩnh cửu (mặc dù trong một số mô hình nó vẫn có thể như vậy). Do đó, phương trình Wheeler-DeWitt đã được sử dụng làm cơ sở cho các mô hình trong đó vũ trụ có thời điểm sớm nhất. Đôi khi, những vũ trụ như vậy được cho là “tồn tại từ hư không”. Đây là một cách diễn đạt sai lầm, vì nó ám chỉ một quá trình tạm thời bắt đầu từ hư vô và kết thúc với vũ trụ. Nhưng nếu vũ trụ không tồn tại thì không có thời gian và do đó không có các quá trình. Thay vào đó, tốt hơn là nên dành vốn từ vựng tạm thời cho phần thực tế mà thời gian thực sự tồn tại. Câu hỏi đặt ra không phải là liệu một vũ trụ có thể xuất hiện từ hư vô hay không, mà là liệu một vũ trụ có sự khởi đầu có thể được mô tả hoàn toàn bằng một tập hợp các định luật vật lý thích hợp mà không cần sự trợ giúp của bất kỳ nguyên nhân bên ngoài nào hay không. Câu trả lời là, bản thân sự tồn tại của một thời điểm sớm nhất không phải là trở ngại cho việc mô tả vũ trụ vật chất bằng những thuật ngữ hoàn toàn nhất quán và khép kín. Do đó, không có yêu cầu nào, ít nhất là về mặt vật lý, rằng sự tồn tại phải có một nguyên nhân có thể xác định được độc lập với thực tại vật lý, cho dù vũ trụ có trải dài vô tận trong thời gian hay chỉ trong một khoảng thời gian hữu hạn. Cách trình bày này hơi mang tính kỹ thuật, nhưng chúng ta có thể xây dựng một cách giải thích trực quan hơn dựa trên khái niệm bảo toàn năng lượng. Sự bảo toàn năng lượng có thể được coi là ý tưởng cho rằng năng lượng của một hệ tại một thời điểm này hoàn toàn giống như năng lượng tại thời điểm ngay trước đó và sẽ bằng năng lượng tại thời điểm ngay sau đó. Do đó, nếu năng lượng khác 0, thì thời gian phải kéo dài theo cả hai hướng – năng lượng phải “đi đâu đó” trong thời gian. Nhưng phương trình Wheeler-DeWitt mô tả một vũ trụ có tổng năng lượng chính xác bằng 0, một vũ trụ trong đó năng lượng hấp dẫn có độ lớn chính xác và ngược dấu với năng lượng của vật chất và các nguồn khác. (Điều này không thể hiện một sự tinh chỉnh tinh vi; nó đương nhiên đúng trong một vũ trụ nơi không gian bị đóng, ví dụ như một quả cầu ba chiều.) Những vũ trụ như vậy chính xác là loại mà thời gian không nhất thiết phải trôi mãi mãi – một cách hiệu quả, một vũ trụ không- vũ trụ tồn tại có cùng năng lượng (bằng 0) với vũ trụ tồn tại tuân theo phương trình Wheeler-DeWitt sự diễn đạt – và do đó có thể có sự khởi đầu. Liệu chúng ta có sống trong một vũ trụ như vậy hay không vẫn là một câu hỏi mở. Những cân nhắc khoa học này có thể bị phản đối bởi sự nhấn mạnh rằng phương trình vi phân và các quan điểm có thể mô tả những gì vũ trụ làm, nhưng chúng không giải thích được lý do tại sao nó lại làm những điều đó. Điều đó đúng về mọi mặt (tại sao lại có những phương trình này, chứ không phải một số phương trình khác? Tại sao lại là các phương trình?), nhưng đôi khi nó được mở rộng đến yêu cầu phải tồn tại một lời giải thích như vậy. Những yêu cầu kiểu này thường đề cập đến Nguyên tắc Túc Lý (PSR) của Leibniz hoặc một phiên bản hiện đại của nó: mọi thứ đều phải có lý do hoặc lời giải thích, kể cả chính vũ trụ. Để tránh sự thoái lui vô hạn, người ta có thể gợi ý rằng mặc dù bản thân vũ trụ là ngẫu nhiên (nó không nhất thiết phải tồn tại theo đúng nghĩa của nó), nhưng lời giải thích cuối cùng cho nó có thể được tìm thấy ở một thực thể tất yếu. Theo ý tưởng, những sinh vật cần thiết không yêu cầu bất kỳ lời giải thích hay nguyên nhân nào thêm.
Từ góc độ hiện đại, những lập luận kiểu này không thuyết phục lắm, vì sự biện minh cho PSR có phần lỗi thời. (Sự biện minh của Leibniz chủ yếu dựa vào quan điểm của ông về Chúa, và vẫn có mối tương quan giữa việc chấp nhận PSR và thuyết hữu thần, mặc dù đó không phải là một mối liên hệ cần thiết.) Một khi chúng ta coi các quy luật tự nhiên là mô tả các mô hình hơn là các lực nhân quả, và khái niệm nguyên nhân và kết quả phù hợp với những mô tả mới nổi ở cấp độ cao hơn về thế giới thay vì cấp độ cơ bản, PSR mất đi vẻ hào nhoáng của nó. Đôi khi nó được bảo vệ như một điều kiện tiên quyết để hiểu và nói về vũ trụ: nếu mọi thứ xảy ra mà không có lý do, làm sao chúng ta có thể hiểu được thế giới này?4 Nhưng yêu cầu rằng thế giới phải có trật tự và dễ hiểu thì yếu hơn nhiều so với yêu cầu đòi hỏi mọi việc đều có nguyên nhân hoặc lý do đằng sau nó; có một khoảng cách khá lớn giữa PSR như thường được hiểu và “bất cứ điều gì xảy ra”. Đặc biệt, đâu đó ở giữa là ý tưởng về một vũ trụ có trật tự tuân theo những khuôn mẫu khách quan, không thể phá vỡ – chính xác là loại vũ trụ được vật lý hiện đại mô tả. Một đặc tính như vậy là quá đủ để cho phép điều tra và thảo luận hợp lý về thế giới như thế nào mà không ngụ ý sự tồn tại của bất cứ thứ gì bên ngoài thế giới; như chúng ta đã thấy, không thiếu những cách để thế giới vật chất có thể vừa có trật tự vừa khép kín. Ý tưởng về một hữu thể tất yếu cũng thiếu thuyết phục; có một tài liệu thần học rộng lớn về chủ đề này, và tôi sẽ chỉ đưa ra cuộc thảo luận sơ sài nhất ở đây. Một con đường để tranh luận có lợi cho nó sẽ là một “lập luận vũ trụ học”, như được đưa ra ngắn gọn ở trên: mọi thứ đều cần có lý do và một thực thể thiết yếu cuối cùng sẽ đặt nền tảng cho những lý do đó. Nếu PSR (hoặc một giả định tương đương) không có tính cơ bản thì lập luận này sẽ mất đi giá trị vì sự tồn tại của vũ trụ sẽ không đòi hỏi một lý do theo nghĩa thông thường. Một giải pháp thay thế là “lập luận bản thể học”, do Anselm ở Canterbury tiên phong và thường xuyên đưa ra các phiên bản sửa đổi kể từ đó. Ý tưởng cơ bản là lập luận rằng chúng ta có thể hình dung ra một sinh vật hoàn hảo nhất, và tồn tại thì hoàn hảo hơn là không tồn tại, do đó sinh vật hoàn hảo nhất nhất thiết phải tồn tại [44]. Trong số nhiều sự phản đối khác nhau mà người ta có thể nêu ra, một phản đối mạnh mẽ là chỉ ra rằng chúng ta thực sự không thể hình dung được một sinh vật hoàn hảo nhất, vì khái niệm “sự hoàn hảo” không được xác định một cách chặt chẽ. Từ lâu người ta đã thừa nhận rằng các lập luận bản thể học.
4 Các nhà vũ trụ học đôi khi tưởng tượng ra các vũ trụ trong đó các sinh vật sống điển hình là “Bộ não Boltzmann”, những dao động ngẫu nhiên từ sự hỗn loạn có entropy cao xung quanh, và những mô hình như vậy thực sự có thể bị bác bỏ do tính không ổn định về nhận thức, vốnhiếm khi thuyết phục được những người hoài nghi về sự cần thiết của một sinh vật cần thiết; như Alvin Plantinga thừa nhận về bằng chứng của chính mình, nó đóng vai trò như một minh chứng cho tính nhất quán hợp lý của niềm tin vào Chúa chứ không phải là một yêu cầu để làm như vậy. Những người hoài nghi dường như có lập trường vững chắc; như Hume đã nhấn mạnh, không có sinh vật nào mà sự tồn tại của nó lại kéo theo một mâu thuẫn logic, và chúng ta không gặp khó khăn gì trong việc hình dung về những thế giới trong đó không có sinh vật nào như vậy tồn tại. Ý tưởng về một vũ trụ được tạo ra bởi một sinh vật vĩ đại hơn, vì một mục đích cụ thể nào đó hoặc có một số tính chất cụ thể, dường như thỏa mãn hơn bằng cách nào đó so với một vũ trụ tồn tại mà không có sự thật phũ phàng. (Không cần phải nói, ý tưởng của chúng ta về những lời giải thích thỏa mãn đã được rèn luyện dựa trên kinh nghiệm của chúng ta trong một phần rất nhỏ của thực tế, chứ không phải dựa trên sự tồn tại của toàn bộ thực tế; nhưng chúng ta làm việc với những gì chúng ta có.) Hơn nữa, sự hiện diện của các quy luật chẳng hạn như các quy luật tự nhiên tự nó là thứ mà chúng ta có thể muốn giải thích, ngay cả khi chỉ riêng nó cũng đủ để khiến vũ trụ trở nên dễ hiểu. Do đó, chúng ta được hoan nghênh tìm kiếm bằng chứng cho một thực thể ngoài vũ trụ như vậy bằng cách sử dụng các phương pháp khoa học và lý trí thông thường. Nhưng không có lý do logic hay thực nghiệm tại sao một thực thể như vậy phải tồn tại; vũ trụ chỉ có thể như vậy.
5. Câu hỏi về tính tự nhiên: Tại sao lại có vũ trụ đặc biệt này?Ngay cả khi vũ trụ có thể tồn tại một cách đơn giản, chúng ta vẫn có thể hỏi tại sao nó tồn tại theo cách này – điều gì giải thích các tính chất cụ thể của các quy luật tự nhiên và sự sắp xếp của các vật chất trong vũ trụ. Đây là mục tiêu lâu dài của các nhà khoa học; như Einstein đã nói một cách nổi tiếng, “Điều thực sự khiến tôi quan tâm là liệu Chúa có quyền lựa chọn nào trong việc sáng tạo ra thế giới hay không.” Cách diễn đạt này chỉ ra một tham vọng thậm chí còn sâu rộng hơn: không chỉ tiết lộ lý do tại sao vũ trụ lại như vậy, mà còn có khả năng khám phá ra rằng cách này là duy nhất, rằng vũ trụ thực sự không thể có cách nào khác. Cho dù chúng ta phân loại một khám phá tiềm năng như vậy là cung cấp lý do tại sao vũ trụ tồn tại, hay loại bỏ sự cần thiết của một lý do như vậy, thì chắc chắn nó sẽ thỏa mãn mục tiêu tìm hiểu sự tồn tại của nó. Nhìn theo giá trị bề ngoài, tham vọng này có vẻ vô vọng. Có vô số khả năng tự các hệ thống cơ lượng tử nhất quán khác với vũ trụ thực tế của chúng ta. (Về của phương trình Schro ̈dinger, những lý thuyết khác nhau này tương ứng với các tập giá trị riêng khác nhau đối với toán tử Hamilton.) Và có lẽ có vô số cách để giải thích... Chúng ta đang đề cập đến sự phân biệt mà người ta có thể rút ra giữa “có thể tưởng tượng được” và “có thể”. Loại sau có thể là một phạm trù hẹp hơn loại trước, nếu chúng ta thêm các yêu cầu bổ sung vào điều kiện khả năng, chẳng hạn như tính nhất quán về mặt logic hoặc sự phù hợp với các quy luật tự nhiên. Cả hai tiêu chí này đều không liên quan ở đây (bất kỳ tiêu chí Hamilton nào cũng dẫn đến các định luật vật lý nhất quán về mặt logic và các quy luật tự nhiên chính xác là những gì đang được quyết định). Các định luật vật lý có thể không phải là cơ học lượng tử chút nào, giả thuyết có thể là vũ trụ và các định luật tự nhiên của nó là đơn giản nhất có thể, vì chúng cũng thỏa mãn một số điều kiện khác - điều gì đó cụ thể như mô tả không thời gian bốn chiều của cơ lượng tử với các định luật vật lý địa phương, hoặc điều gì đó như rộng như sự tồn tại của những người quan sát thông minh. Thật thú vị khi suy đoán liệu các định luật vật lý chi phối thực tế mà chúng ta trải nghiệm theo một nghĩa nào đó (được chỉ định) có tinh tế tối đa hay không, ít nhất là đưa ra một số yêu cầu cơ bản. Xu hướng chung của khám phá khoa học trong vài thế kỷ qua là giải thích các hiện tượng phức tạp khác nhau bằng những khuôn khổ tương đối đơn giản và mạnh mẽ. Cơ học Newton đã thống nhất một loạt các hiện tượng trong vật lý cổ điển; Điện từ học của Maxwell cung cấp một lời giải thích duy nhất cho ánh sáng, nhiệt bức xạ, điện và từ tính; Sự tiến hóa theo thuyết Darwin đã mang đến nhiều loài đa dạng dưới sự bảo trợ của một lịch sử sự sống duy nhất trên Trái đất; Thuyết tương đối của Einstein và lý thuyết trường lượng tử hiện đại đã sử dụng sức mạnh của sự đối xứng để cung cấp một cách giải thích đơn giản về nhiều đặc điểm của các định luật vật lý; và ngày nay chúng ta biết rằng vô số hiện tượng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta có thể được coi là những biểu hiện khác nhau của chỉ một vài hạt cơ bản tương tác thông qua một số ít lực. Có lẽ xu hướng này có thể tiếp tục đến điểm cuối cùng khi chúng ta thấy rằng tất cả các định luật vật lý áp dụng cho vũ trụ của chúng ta có thể được gói gọn trong một nguyên lý cô đọng duy nhất.
Đó là một triển vọng hấp dẫn, có thể đúng hoặc không. Nhiều đặc điểm quan sát được củacả vật lý cơ bản và vũ trụ học đều có vẻ tùy tiện, từ cấu trúc quy mô lớncủa các ngôi sao và thiên hà đến khối lượng của các hạt cơ bản. Nhiều nhà vật lý bây giờ nghi ngờ rằng các định luật vật lý trong vũ trụ quan sát được của chúng ta chỉ là một trong số rất nhiều khả năng“cảnh quan” rộng lớn về những khả năng có thể thực hiện được về
mặt vật lý, mỗi trạng thái có các hạt, lực, khớp nối khác nhau…Một chiến lược khác là chỉ ra sự tồn tại của sự sống thông minh trong vũ trụ. “Nguyên tắc nhân loại” là ý tưởng cho rằng một số đặc điểm nhất định của môi trường có thể quan sát được của chúng ta được giải thích tốt nhất bằng cách nhận ra rằng mọi thứ phải diễn ra theo cách đó để cho phép sự tồn tại của cuộc sống thông minh. Có nhiều phiên bản khác nhau của loại lý luận này, phiên bản đáng chú ý nhất trong số đó sử dụng nhân học như một loại lựa chọn môi trường: đưa ra một tập hợp gồm nhiều loại điều kiện khác nhau (các vùng không gian, các nhánh của hàm sóng lượng tử hoặc các vũ trụ thực sự tách biệt) , chúng ta được đảm bảo sẽ thấy mình nằm trong tập hợp những điều kiện cho phép có sự sống thông minh. Liệu chúng ta có thể giải thích lý do tại sao chúng ta sống trong vũ trụ này, chứ không phải một loại vũ trụ nào khác, chỉ trên cơ sở nhân loại không? Có một vấn đề riêng là liệu những khả năng như vậy có thực sự được hiện thực hóa dưới dạng đa vũ trụ hay không. Đây là câu hỏi phụ thuộc vào mô hình; trong vũ trụ học lạm phát, dường như không khó để tưởng tượng rằng tất cả hoặc hầu hết khoảng trống đã được thực hiện, mặc dù vấn đề vẫn chưa được giải quyết. Cũng có thể có mối quan hệ giữa đa vũ trụ vũ trụ và nhiều thế giới của lý thuyết lượng tử Everettian và số chẵn của các chiều không gian.
Nhưng bài học là hiện nay ý tưởng cho rằng các quy luật tối thượng càng đơn giản càng tốt chỉ là một niềm hy vọng chứ không phải là điều gì đó được gợi ý bởi bằng chứng. Hơn nữa, triển vọng vẫn phải đối mặt với thách thức của việc giải thích hồi quy, vì người ta sẽ phải giải thích tại sao các quy luật cơ bản lại đơn giản đến vậy. Có một trở ngại đáng kể ở đây, ngoài khó khăn hiển nhiên trong việc hiểu những điều kiện nào thực sự cho phép sự tồn tại của sự sống. Đầu tiên, với một số tham số như khối lượng của một hạt cụ thể hoặc mật độ năng lượng trung bình của vũ trụ, sẽ có một loạt các giá trị được con người chấp nhận. Trong trường hợp không có bất kỳ cân nhắc nào khác, chúng ta dự đoán rằng tham số được đề cập sẽ trông “điển hình” trong phạm vi đó. Ví dụ, năng lượng chân không (hay hằng số vũ trụ) có độ lớn nhỏ hơn nhiều so với giá trị ban đầu mà nó có thể có, gần thang Planck của lực hấp dẫn lượng tử. Nhưng nếu nó lớn và dương, năng lượng chân không sẽ khiến không gian tăng tốc nhanh đến mức các thiên hà không thể hình thành, khiến sự sống khó tồn tại; nếu nó lớn và âm, vũ trụ sẽ co lại nhanh đến mức không có thời gian để sự sống phát triển. Lý luận như vậy đã được Weinberg sử dụng để dự đoán, trái với mong đợi của nhiều nhà vật lý lý thuyết, rằng các nhà thiên văn học cuối cùng sẽ phát hiện ra một giá trị khác cho năng lượng chân không . Một thập kỷ sau, đó chính xác là những gì họ đã làm, với giá trị quan sát được có vẻ gần như điển hình trong phạm vi cho phép. Tuy nhiên, đối với các tham số khác, kỳ vọng mang tính nhân loại này dự đoán một cái gì đó rất khác với vũ trụ thực. Một ví dụ rõ ràng là entropy thấp của vũ trụ sơ khai, nhỏ hơn nhiều bậc độ lớn so với mức cần thiết để sự sống tồn tại. Tổng quát hơn, vũ trụ dường như có nhiều thứ hơn bất kỳ tiêu chí nhân học hợp lý nào có thể hàm ý; có hơn một nghìn tỷ thiên hà, với trật tự hàng trăm tỷ ngôi sao và hành tinh trong mỗi thiên hà, không có cái nào trong số đó là cần thiết cho sự tồn tại của chúng ta ở đây. Nếu vũ trụ là đối tượng tối thiểu cho sự tồn tại của sự sống thông minh, tại sao nó không có dạng một tập hợp nguyên tử tương đối nhỏ trong không gian trống rỗng, đủ để kết hợp với nhau tạo thành một số lượng nhỏ các ngôi sao và hành tinh, trước khi cuối cùng phân tán. trở lại khoảng trống?
Việc vũ trụ của chúng ta trông không hề tối giản nhất có thể, thậm chí phụ thuộc vào sự tồn tại của sự sống, là một đòn giáng chống lại một câu trả lời đầy hứa hẹn cho câu hỏi tại sao lại có thứ gì đó thay vì không có gì: rằng mọi thế giới khả dĩ đều thực sự tồn tại, và của chúng ta chỉ đơn giản là nơi chúng ta tình cờ tìm thấy chính mình. Thật khó để biết chính xác tập hợp tất cả các thế giới có thể trông như thế nào, và thậm chí còn khó hơn để tưởng tượng việc áp dụng một thước đo lên nó để từ đó người ta có thể rút ra những dự đoán xác suất về loài người. Tuy nhiên, có vẻ hợp lý khi hầu hết các nhà quan sát thông minh sẽ thấy mình ở trong những thế giới ít hoang phí vật chất và năng lượng hơn thế giới của chúng ta, trong một phiên bản của bài toán Bộ não Boltzmann. Kết luận tạm thời an toàn nhất được rút ra là các đặc tính của vũ trụ cụ thể của chúng ta không thể chỉ quy cho thực tế là có những nhà quan sát thông minh tồn tại bên trong nó, ngay cả khi có thể có một số đặc tính cụ thể.
6. Câu hỏi Lý do: Tại sao lại có thứ gì tồn tại?Sau khi đã đặt nền móng này, cuối cùng chúng ta có thể chuyển sang câu hỏi tại sao mọi thứ lại tồn tại. Hãy xem xét năm lựa chọn đã đề cập trước đó – sáng tạo, metaverse, nguyên tắc, sự mạch lạc và sự thật phũ phàng - và đánh giá ngắn gọn từng điều trong số đó:
• Sự sáng tạo.Ý tưởng cho rằng thực tế của chúng ta được tạo ra bởi một sinh vật nào đó bên ngoài thực tế có lẽ là lời giải thích hấp dẫn nhất về mặt trực quan cho sự tồn tại của nó. Có một điều, ngay cả khi vũ trụ có thể tồn tại như một sự thật phũ phàng, thì sự tồn tại được cho là không như những gì chúng ta mong đợi; như Swinburne [66] đã nói, “Thật phi thường là lại có thứ gì đó tồn tại. Chắc chắn trạng thái tự nhiên nhất của sự việc đơn giản là không có gì cả.” “Tự nhiên” có lẽ không phải là ý tưởng phù hợp trong bối cảnh này; theo định nghĩa, bất kể thực tế là gì thì đó là điều tự nhiên. Điều được ngụ ý có lẽ là một điều gì đó mà hiệu ứng của sự không tồn tại đơn giản hoặc dễ dàng hơn sự tồn tại, và vì một lý do nào đó, điều đó được mong đợi. Một phần kỳ vọng này xuất phát từ trải nghiệm của chúng ta trong vũ trụ, ở đây mọi thứ thường cần được tạo ra và có lẽ phải được duy trì. Dù có ý thức hay không, chúng ta đều nghĩ đến một người lựa chọn thực tế ẩn dụ, người suy ngẫm về tất cả những cách khác nhau mà vũ trụ có thể đã tồn tại (có lẽ bao gồm cả việc không tồn tại) và đưa ra một lựa chọn đơn giản và tao nhã. Tương tự, đôi khi người ta cho rằng những quy luật mà chúng ta gắn nhãn “quy luật tự nhiên” là không thể giải thích được nếu không có một thực thể nào đó đảm bảo những luật đó được tuân theo, như thể độ tin cậy của những luật đó ngụ ý sự tồn tại của một cơ quan lập pháp hoặc cơ quan thực thi pháp luật. hãng. Chính kiểu lý luận trực quan và ẩn dụ này mà chúng ta nên nghi ngờ trong bối cảnh này. Những ý tưởng ăn sâu vào kinh nghiệm của chúng ta với thế giới hàng ngày có thể không áp dụng được theo bất kỳ cách hữu ích nào cho câu hỏi rất độc đáo về sự tồn tại của thực tại.Trong khi một đấng sáng tạo có thể giải thích sự tồn tại của vũ trụ của chúng ta thì chúng ta lại phải giải thích sự tồn tại của một người sáng tạo. Để tránh hiện tượng hồi quy giải thích, thật hấp dẫn khi nói rằng đấng sáng tạo giải thích sự tồn tại của chính mình, nhưng sau đó chúng ta có thể hỏi tại sao vũ trụ không thể làm được điều đó. Kết luận là việc viện dẫn một người sáng tạo không giúp chúng ta thoát khỏi nhu cầu thừa nhận một thứ gì đó đơn giản tồn tại bởi vì nó tồn tại mà không cần thêm lý do nào để chúng ta có thể khiếu nại. Và nếu đúng như vậy thì không có lý do gì mà không đưa toàn bộ hiện thực vào danh mục đó mà không cần phải tưởng tượng thêm về một đấng sáng tạo nào cả. Sự tồn tại của một đấng sáng tạo ra vũ trụ nên được đánh giá dựa trên những cơ sở thực nghiệm thông thường (nó có cung cấp một cách giải thích hữu ích về những đặc điểm quan sát được của những gì chúng ta thấy không?), chứ không phải dựa trên những lập luận tiên nghiệm về sự cần thiết của nó.
• Đa Nguyên Vũ TrụCác nhà vũ trụ học sử dụng từ “đa vũ trụ” để chỉ một thứ thực sự tầm thường hơn những gì thuật ngữ này thực sự nói lê: một không thời gian được kết nối duy nhất, nhưng với các khu vực (“vũ trụ”) được điều kiện hoá. Tất cả những điều khác đều bình đẳng, một vũ trụ cần thiết và tự giải thích sẽ là một gói tổng thể đơn giản hơn một đấng sáng tạo cần thiết và tự giải thích, người sau đó đã tạo ra vũ trụ. Nhưng đối với hầu hết những người ủng hộ chiến lược chung này, sự cần thiết dường như là một đặc tính tự nhiên hơn để gán cho một đấng sáng tạo siêu nhiên hơn là cho vũ trụ tự nhiên giống nhau cả thôi. Với tính chất ngẫu nhiên của vũ trụ chúng ta. Nhưng như chúng ta đã lập luận ở cuối Phần 3, ý tưởng về một hữu thể thiết yếu không thực sự gắn kết với nhau; không có thứ gì như vậy cả. Do đó, chúng ta phải xác định người sáng tạo là một sinh vật cần thiết, ngược lại rất khác nhau. Trong các bối cảnh khác, bao gồm cả văn bản triết học cũng như các phương tiện truyền thông đại chúng, từ này đôi khi được áp dụng cho hàm sóng phân nhánh của cơ học lượng tử Everettian. Chúng tôi nghĩ đến một điều gì đó hoành tráng hơn một chút: một tập hợp các thực tế thực sự khác biệt (không tương tác, không bắt nguồn từ một quá khứ chung, không nhất thiết phải tuân theo cùng các định luật vật lý), một trong số đó là của riêng chúng ta. Do đó, chúng tôi gắn nhãn bộ sưu tập như vậy là “metaverse”. Đa vũ trụ vũ trụ có thể cung cấp một bối cảnh trong đó lý luận nhân học trở nên phù hợp và do đó có thể giúp giải thích tại sao vùng không gian được quan sát của chúng ta lại có một số đặc tính như nó có. Liệu một metaverse có thể giải thích bằng cách nào đó tại sao vũ trụ của chúng ta lại tồn tại? Hy vọng ở đây là metaverse sẽ cung cấp một bối cảnh trong đó ngôn ngữ giải thích trở nên thích hợp, cũng như cách nói về nguyên nhân và kết quả trở nên hữu ích trong những mô tả cấp cao hơn mới xuất hiện mà chúng ta áp dụng vào môi trường hàng ngày của mình.Tuy nhiên, có một vấn đề: không giống như đa vũ trụ vũ trụ đơn giản,