Các hằng số cơ bản của tự nhiên dường như được điều chỉnh hoàn hảo để cho phép sự sống tồn tại. Nếu chúng chỉ khác một chút, chúng ta sẽ không ở đây. Với sự thật hiện sinh nghiêm trọng này, chúng ta buộc phải đặt ra một câu hỏi: Tại sao?
Các định luật vật lý của chúng ta chứa một số tham số có giá trị mà chúng ta không thể dự đoán chỉ dựa trên lý thuyết. Chúng được gọi là các hằng số cơ bản. Chúng ta chỉ có thể đi ra ngoài và đo các giá trị của chúng rồi đưa các giá trị đó vào các phương trình của mình để vật lý hoạt động. Tổng cộng, có khoảng hai chục con số như vậy. Chúng thể hiện các sự kiện cơ bản như tốc độ ánh sáng, cường độ của bốn lực cơ bản và khối lượng của các hạt cơ bản.
Điều đặc biệt đáng lo ngại về những con số này là chúng có vẻ được chế tạo cẩn thận như thế nào. Nếu bất kỳ con số nào khác biệt, ngay cả một lượng nhỏ, vũ trụ của chúng ta sẽ bị thay đổi hoàn toàn. Ví dụ, lực hấp dẫn mạnh hơn sẽ khiến các ngôi sao cháy nhanh hơn, ngăn cản sự phát triển của các hệ mặt trời và các hành tinh có sự sống như Trái đất. Nếu tốc độ ánh sáng nhanh hơn hoặc electron nặng hơn, các ngôi sao thậm chí sẽ không hình thành ngay từ đầu. Nếu hằng số Planck khác đi, vũ trụ sẽ hoàn toàn không thể nhận ra được.
Có vẻ như chúng ta đang sống trên bờ vực thẳm, nơi mà chỉ có sự kết hợp hẹp nhất của các giá trị cho các hằng số cơ bản mới cho phép sự sống, và đặc biệt là sự sống có ý thức, phát sinh.
Đây chính là cốt lõi của lập luận tinh chỉnh: rằng vũ trụ dường như ủng hộ sự tồn tại của sự sống. Vậy tại sao chúng ta lại ở đây?
Một câu trả lời đơn giản là hãy kết thúc dòng suy nghĩ ngay tại đó. Các hằng số là như vậy vì nếu chúng khác nhau, chúng ta sẽ không ở đây để quan sát chúng. Đây được gọi là lập luận nhân học: Sự sống tồn tại vì nếu không, sự sống sẽ không thể tồn tại.
Nhiều nhà vật lý và triết học coi lập luận này không thỏa đáng. Mặc dù nó trả lời được câu hỏi, nhưng chúng ta dường như có cảm giác khó chịu rằng câu chuyện còn nhiều điều hơn thế nữa.
Một khả năng khác là có nhiều hơn một vũ trụ — rằng chúng ta đang sống trong một đa vũ trụ, với mỗi vũ trụ khác nhau "lấy mẫu" các giá trị khác nhau của các hằng số. Có một số ý tưởng cực kỳ giả thuyết trong vật lý có thể dẫn đến đa vũ trụ. Một là thông qua khái niệm lạm phát vĩnh cửu, trong đó vũ trụ rất sơ khai không bao giờ kết thúc giai đoạn giãn nở nhanh chóng và các phần khác nhau của đa vũ trụ tổng thể "bị kẹp chặt" để tạo ra các vũ trụ bong bóng của riêng chúng.
Một con đường khác dẫn đến đa vũ trụ đến từ lý thuyết dây, trong đó các chiều không gian bổ sung có thể tự xoắn lại theo vô số cách chóng mặt. Mỗi sự sắp xếp có thể sẽ dẫn đến các giá trị mới của các hằng số vật lý, và thậm chí là các định luật vật lý hoàn toàn mới. Phạm vi các kết hợp có thể được gọi là cảnh quan, với vũ trụ của chúng ta bao gồm một điểm trong cảnh quan đó.
Trong những ý tưởng lấy cảm hứng từ đa vũ trụ này, có vô số vũ trụ "ở ngoài kia" không hỗ trợ sự sống — nhưng vũ trụ này thì có, vì vậy chúng ta ở đây. Vào cuối ngày, đó vẫn là lập luận của loài người, nhưng ít nhất thì nó cũng giải thích được cách các giá trị khác nhau của các hằng số có thể được nhận ra.
Nhưng có vấn đề với cả hai ý tưởng này. Quan trọng là, cả hai đều là giả thuyết và không được hỗ trợ bởi bất kỳ bằng chứng nào có sẵn. Chúng ta không biết lạm phát thông thường hoạt động như thế nào và liệu lạm phát vĩnh cửu có khả thi hay không. Ngoài ra, các nhà lý thuyết dây không thể tạo ra mối liên hệ giữa một sự sắp xếp cụ thể của các chiều không gian bổ sung và vật lý mà nó tạo ra, nghĩa là chúng ta thậm chí không thể đưa ra các dự đoán có thể kiểm chứng được.
Các câu chuyện liên quan:
—Làm sao chúng ta biết các hằng số cơ bản là hằng số? Chúng ta không biết.
—Tại sao lực hấp dẫn lại yếu như vậy? Câu trả lời có thể nằm ở chính bản chất của không-thời gian
—Chúng ta có thể du hành đến các vũ trụ song song không?
Hơn nữa, lạm phát vĩnh cửu và lý thuyết dây chứa các hằng số riêng của chúng mà các lần lặp lại khác nhau của đa vũ trụ không "khám phá". Ví dụ, lý thuyết dây giả định một số lượng nhất định các chiều không gian bổ sung — một con số không được chính lý thuyết này dự đoán. Và lạm phát vĩnh cửu đòi hỏi bất kỳ số lượng thông số bổ sung, chưa biết nào để làm cho nó hoạt động.
Vì vậy, bất kể thế nào, chúng ta vẫn chưa thể thoát khỏi một số dạng hằng số cơ bản, hoặc một số dạng kiến thức về vũ trụ mà chúng ta không thể giải thích từ chính các lý thuyết của mình. Tôi cho rằng chúng ta chỉ cần tiếp tục đào sâu.
Các định luật vật lý của chúng ta chứa một số tham số có giá trị mà chúng ta không thể dự đoán chỉ dựa trên lý thuyết. Chúng được gọi là các hằng số cơ bản. Chúng ta chỉ có thể đi ra ngoài và đo các giá trị của chúng rồi đưa các giá trị đó vào các phương trình của mình để vật lý hoạt động. Tổng cộng, có khoảng hai chục con số như vậy. Chúng thể hiện các sự kiện cơ bản như tốc độ ánh sáng, cường độ của bốn lực cơ bản và khối lượng của các hạt cơ bản.
Điều đặc biệt đáng lo ngại về những con số này là chúng có vẻ được chế tạo cẩn thận như thế nào. Nếu bất kỳ con số nào khác biệt, ngay cả một lượng nhỏ, vũ trụ của chúng ta sẽ bị thay đổi hoàn toàn. Ví dụ, lực hấp dẫn mạnh hơn sẽ khiến các ngôi sao cháy nhanh hơn, ngăn cản sự phát triển của các hệ mặt trời và các hành tinh có sự sống như Trái đất. Nếu tốc độ ánh sáng nhanh hơn hoặc electron nặng hơn, các ngôi sao thậm chí sẽ không hình thành ngay từ đầu. Nếu hằng số Planck khác đi, vũ trụ sẽ hoàn toàn không thể nhận ra được.
Có vẻ như chúng ta đang sống trên bờ vực thẳm, nơi mà chỉ có sự kết hợp hẹp nhất của các giá trị cho các hằng số cơ bản mới cho phép sự sống, và đặc biệt là sự sống có ý thức, phát sinh.
Đây chính là cốt lõi của lập luận tinh chỉnh: rằng vũ trụ dường như ủng hộ sự tồn tại của sự sống. Vậy tại sao chúng ta lại ở đây?
Một câu trả lời đơn giản là hãy kết thúc dòng suy nghĩ ngay tại đó. Các hằng số là như vậy vì nếu chúng khác nhau, chúng ta sẽ không ở đây để quan sát chúng. Đây được gọi là lập luận nhân học: Sự sống tồn tại vì nếu không, sự sống sẽ không thể tồn tại.
Nhiều nhà vật lý và triết học coi lập luận này không thỏa đáng. Mặc dù nó trả lời được câu hỏi, nhưng chúng ta dường như có cảm giác khó chịu rằng câu chuyện còn nhiều điều hơn thế nữa.
Một khả năng khác là có nhiều hơn một vũ trụ — rằng chúng ta đang sống trong một đa vũ trụ, với mỗi vũ trụ khác nhau "lấy mẫu" các giá trị khác nhau của các hằng số. Có một số ý tưởng cực kỳ giả thuyết trong vật lý có thể dẫn đến đa vũ trụ. Một là thông qua khái niệm lạm phát vĩnh cửu, trong đó vũ trụ rất sơ khai không bao giờ kết thúc giai đoạn giãn nở nhanh chóng và các phần khác nhau của đa vũ trụ tổng thể "bị kẹp chặt" để tạo ra các vũ trụ bong bóng của riêng chúng.
Một con đường khác dẫn đến đa vũ trụ đến từ lý thuyết dây, trong đó các chiều không gian bổ sung có thể tự xoắn lại theo vô số cách chóng mặt. Mỗi sự sắp xếp có thể sẽ dẫn đến các giá trị mới của các hằng số vật lý, và thậm chí là các định luật vật lý hoàn toàn mới. Phạm vi các kết hợp có thể được gọi là cảnh quan, với vũ trụ của chúng ta bao gồm một điểm trong cảnh quan đó.
Trong những ý tưởng lấy cảm hứng từ đa vũ trụ này, có vô số vũ trụ "ở ngoài kia" không hỗ trợ sự sống — nhưng vũ trụ này thì có, vì vậy chúng ta ở đây. Vào cuối ngày, đó vẫn là lập luận của loài người, nhưng ít nhất thì nó cũng giải thích được cách các giá trị khác nhau của các hằng số có thể được nhận ra.
Nhưng có vấn đề với cả hai ý tưởng này. Quan trọng là, cả hai đều là giả thuyết và không được hỗ trợ bởi bất kỳ bằng chứng nào có sẵn. Chúng ta không biết lạm phát thông thường hoạt động như thế nào và liệu lạm phát vĩnh cửu có khả thi hay không. Ngoài ra, các nhà lý thuyết dây không thể tạo ra mối liên hệ giữa một sự sắp xếp cụ thể của các chiều không gian bổ sung và vật lý mà nó tạo ra, nghĩa là chúng ta thậm chí không thể đưa ra các dự đoán có thể kiểm chứng được.
Các câu chuyện liên quan:
—Làm sao chúng ta biết các hằng số cơ bản là hằng số? Chúng ta không biết.
—Tại sao lực hấp dẫn lại yếu như vậy? Câu trả lời có thể nằm ở chính bản chất của không-thời gian
—Chúng ta có thể du hành đến các vũ trụ song song không?
Hơn nữa, lạm phát vĩnh cửu và lý thuyết dây chứa các hằng số riêng của chúng mà các lần lặp lại khác nhau của đa vũ trụ không "khám phá". Ví dụ, lý thuyết dây giả định một số lượng nhất định các chiều không gian bổ sung — một con số không được chính lý thuyết này dự đoán. Và lạm phát vĩnh cửu đòi hỏi bất kỳ số lượng thông số bổ sung, chưa biết nào để làm cho nó hoạt động.
Vì vậy, bất kể thế nào, chúng ta vẫn chưa thể thoát khỏi một số dạng hằng số cơ bản, hoặc một số dạng kiến thức về vũ trụ mà chúng ta không thể giải thích từ chính các lý thuyết của mình. Tôi cho rằng chúng ta chỉ cần tiếp tục đào sâu.
