I. Mở đầu

Tôi để ý có một kiểu hiểu lầm rất phổ biến về vật lý hiện đại. Người ta thích kể câu chuyện như thể thế giới bị chẻ đôi thành hai vương quốc thù địch: một bên là Einstein, trật tự, mạch lạc, đẹp như cơ học của một cỗ máy; một bên là lượng tử, huyền bí, kỳ quái, như một vở kịch nơi thực tại “đổi ý” mỗi khi bạn nhìn vào.
Nghe thì hấp dẫn. Nhưng về bản chất, phần lớn cái “huyền bí” đó không đến từ vật lý. Nó đến từ ngôn ngữ.
Vì chúng ta có một thói quen "rất người": hễ không hiểu thì bắt đầu nhân hoá. Hễ không mô tả được bằng trực giác thì bịa thêm một chủ thể. Thế là các câu kiểu “hạt chọn trạng thái”, “hàm sóng sụp đổ”, “vũ trụ chờ người quan sát”, “con mèo vừa sống vừa chết”… xuất hiện và sống dai hơn cả kiến thức thật. Chúng nghe có vẻ sâu, nhưng thực ra là kiểu sâu của một câu chuyện được kể bằng từ ngữ sai tầng.
Vật lý lượng tử, xét cho cùng, là một hệ thống mô tả và dự đoán. Nó dùng toán để nói về những thứ ở thang vi mô, nơi mọi tương tác đều nhạy, mọi điều kiện đều có giá. Khi ta bê các từ của đời thường, vốn được sinh ra để kể chuyện về những vật thể ổn định, rồi áp thẳng vào thang vi mô, ta tự tạo ra một bãi mìn. Và khi bước lên bãi mìn đó, ta gọi tiếng nổ là “bí ẩn”.
Bài này không nhằm làm bạn “hiểu lượng tử” theo kiểu thuộc lòng vài câu nghe khoa học. Tôi muốn làm một việc đơn giản hơn nhưng quan trọng hơn: dọn rác. Dọn lại những từ đang gây ảo giác. Dọn lại những ẩn dụ đang bị hiểu như sự thật. Dọn lại cái cách người ta biến một công cụ toán học thành một nhân vật có ý chí.
Nếu làm sạch ngôn ngữ, một sự thật khá phũ phàng sẽ lộ ra: lượng tử không kỳ quái đến vậy. Kỳ quái là cách chúng ta kể về nó. Và từ đó, thứ được gọi là “mâu thuẫn Einstein–lượng tử” cũng sẽ hiện ra đúng hình dạng của nó: phần lớn là một cuộc tranh cãi do đặt nhầm tầng, nhầm thang đo, và nhầm ngôn ngữ mô tả.
Nói cách khác, cái tôi muốn làm ở đây không phải là thuyết phục bạn tin vào một phép màu mới. Tôi chỉ muốn bạn nhìn thấy rằng đôi khi, chỉ cần đổi cách gọi tên, cả một thế giới huyền bí sẽ trở lại đúng kích thước của nó.

II. Con mèo của Schrödinger và sự hiểu sai có hệ thống

Nếu phải chọn một biểu tượng bị dùng sai nhiều nhất trong vật lý hiện đại, tôi đặt cược vào con mèo của Schrödinger. Trên mạng, đặc biệt là các cuộc tán dóc phổ thông, người ta hay lôi nó ra như một câu thần chú để chứng minh rằng lượng tử “huyền bí”: con mèo vừa sống vừa chết cùng lúc. Và vì câu đó nghe đủ lạ, đủ kịch, đủ gây ảo giác, nó được lặp lại như một sự thật.
Nhưng trớ trêu ở chỗ: nói vậy là bạn đang dùng ví dụ này theo đúng cách mà Schrödinger muốn châm biếm.
Schrödinger không dựng con mèo để bạn thấy thế giới kỳ quái. Ông dựng nó để bạn thấy ngôn ngữ của bạn đang kéo bạn vào chỗ kỳ quái. Con mèo không phải là minh hoạ cho bản chất của thực tại. Nó là một phép phản chứng, một biển báo “đến đây là ngôn ngữ bắt đầu nói bậy”.
Cái ông đang tấn công, về mặt tinh thần, là một kiểu diễn giải cẩu thả của khái niệm chồng chập. Khi người ta nói một hạt “ở nhiều trạng thái cùng lúc”, tai của người bình thường sẽ hiểu theo nghĩa đời thường: như một vật thể có thể vừa ở đây vừa ở đó, vừa thế này vừa thế kia, kiểu hai sự thật vật lý xảy ra đồng thời. Ngôn ngữ đời thường chỉ có một cơ chế để xử lý điều đó: biến nó thành huyền bí, hoặc biến nó thành một câu chuyện có ma lực.
Schrödinger nói, được, nếu các anh muốn dùng kiểu ngôn ngữ đó thì kéo nó lên thế giới vĩ mô thử xem. Ông bày ra một hệ thống: trạng thái lượng tử của một hạt kích hoạt cơ chế giết mèo. Nếu hạt “vừa thế này vừa thế kia” theo nghĩa đời thường, thì mèo sẽ rơi vào một trạng thái “vừa sống vừa chết”. Và ngay khoảnh khắc bạn thấy câu đó vô lý, bạn đã hiểu điều mà ông muốn bạn hiểu: vấn đề nằm ở cách diễn đạt.
Nói ngắn gọn, con mèo là một cách để nói rằng: nếu bạn nói chồng chập như thể đó là hai thực tại vật lý đồng thời, bạn sẽ đẻ ra những câu vô nghĩa. Cái vô nghĩa đó không phải là bản chất của lượng tử. Nó là sản phẩm phụ của một cách kể chuyện sai.
Và đây là tầng hiểu sai thứ hai, tức là tầng khiến ví dụ này trở nên độc hại trên mạng xã hội: nhiều người không chỉ hiểu sai vật lý, mà còn hiểu sai cả mục đích của phép phản chứng. Schrödinger đưa ra con mèo để cảnh báo về sự nhập nhằng, còn người ta đem con mèo đi làm biểu tượng cho chính sự nhập nhằng ấy, rồi gọi đó là “độ sâu của lượng tử”.
Thế nên nếu bạn muốn dùng ví dụ con mèo cho đúng, bạn phải dùng nó như một câu hỏi ngược: điều gì trong cách nói của mình đã khiến mình buộc phải thốt ra một câu vô lý? Và từ đó, bạn sẽ quay lại đúng thứ cần giải phẫu: không phải con mèo, mà là ngôn ngữ.

III. “Chồng chập” và khái niệm trạng thái khả thể

Có một thứ nghe rất nhỏ, nhưng ảnh hưởng của nó lan rộng như một loại độc ngôn ngữ: từ “chồng chập”. Vấn đề của “chồng chập” không phải là nó sai hoàn toàn về mặt kỹ thuật. Vấn đề là khi đi vào ngôn ngữ phổ thông, nó kích hoạt sai trực giác ngay lập tức. Nó khiến người ta tưởng rằng có hai thực tại vật lý đang cùng tồn tại theo đúng nghĩa đời sống, kiểu như một cái ghế vừa ở phòng khách vừa ở nhà bếp, hoặc một con mèo vừa sống vừa chết như một câu thần chú. Nghe xong, não người chỉ có hai phản xạ: hoặc coi đó là phép màu, hoặc coi đó là trò lừa. Trong khi thứ mà toán học đang nói tới không cần phép màu nào hết. Nếu phải gọi cho đúng, “chồng chập” trong phần lớn các cuộc tranh cãi phổ thông nên được gọi là trạng thái khả thể. Tức là một mô tả về tập những cấu hình có thể xảy ra của hệ khi nó chưa bị đặt vào một điều kiện ràng buộc cụ thể, hoặc khi ta chưa có thông tin đủ để thu hẹp mô tả xuống một cấu hình. Điểm quan trọng nằm ở chữ “mô tả”. Cái chúng ta có trong tay ở đây là một biểu diễn toán học, một công cụ dự đoán. Nó không phải một câu tuyên bố rằng thực tại đang “sống hai đời” như một nhân vật kịch. Khi bạn nói “hạt vừa ở đây vừa ở đó”, nếu bạn không khóa lại rằng đây là một cách nói tắt cho một mô hình dự đoán, bạn đã tự mở cửa cho ảo giác. Bởi vì ngôn ngữ đời thường không có chế độ “toán học”. Nó chỉ có chế độ vật thể. Nó nghe “ở đây và ở đó” là nó dựng luôn hình ảnh một vật thể làm hai việc cùng lúc. Cách gọi “trạng thái khả thể” không làm lượng tử bớt lạ, nhưng nó làm nó bớt sai. Nó buộc người nghe phải đứng đúng vị trí: đây không phải một chuyện kể về vật thể cư xử kỳ quái, mà là một chuyện kể về việc trước khi bị ràng buộc bởi điều kiện, hệ được mô tả như một tập khả dĩ. Và khi điều kiện thay đổi, tập khả dĩ ấy bị thu hẹp. Bạn có thể thấy chỉ cần đổi cách gọi, toàn bộ hướng suy nghĩ đổi theo. “Chồng chập” kéo người ta vào cảm giác hai sự thật vật lý cùng tồn tại. “Khả thể” kéo người ta về đúng bản chất: nhiều khả dĩ trong mô tả, không phải nhiều vũ trụ trong một cái hộp, trừ khi bạn đang cố ý đi theo một diễn giải cụ thể. Và đây là lý do vì sao Schrödinger phải dựng con mèo: vì ông thấy rằng nếu để ngôn ngữ trượt như vậy, người ta sẽ vô tình đưa lượng tử vào một sân chơi mà nó không thuộc về, rồi hét lên rằng nó phi lý. Thực ra thứ phi lý là cách ta dùng chữ. Nên nếu bạn muốn nói cho gọn và đúng tầng, hãy nhớ một câu: “chồng chập” là một nhãn kỹ thuật cho mô tả xác suất của các khả thể. Còn “vừa thế này vừa thế kia” chỉ là trực giác đời thường đang cố nuốt một khái niệm được sinh ra trong toán học.

IV. Quan sát là tương tác, không phải hành vi nhận thức

Trong tất cả các từ gây tai nạn cho lượng tử, “quan sát” chắc là từ gây tai nạn nhiều nhất. Bởi vì trong đời sống, quan sát nghĩa là nhìn. Nhìn nghĩa là có ý thức. Có ý thức nghĩa là con người. Và từ đó, chỉ cần trượt thêm một bước nữa là ra nguyên một rừng huyền học kiểu “ý thức tạo ra thực tại”. Nhưng trong vật lý, quan sát không phải nhìn. Nó không mang nghĩa tâm lý. Nó không cần một cái đầu biết suy nghĩ đứng phía sau. Quan sát, ở đây, là một từ rút gọn cho một chuyện rất thô: tương tác vật lý. Tương tác nghĩa là hệ không còn cô lập. Nó bị đặt vào một tập điều kiện mới. Nó trao đổi năng lượng, trao đổi thông tin, trao đổi động lượng với môi trường hoặc với thiết bị đo. Và chính cái sự trao đổi đó làm thay đổi cách ta phải mô tả hệ. Điểm mấu chốt là: bạn không cần “người”. Bạn chỉ cần “môi trường”. Một photon va vào hạt. Một phân tử khí đập vào vật. Một bề mặt tiếp xúc. Một detector. Một trường điện từ. Tất cả những thứ đó đều là quan sát theo nghĩa vật lý, bởi vì tất cả đều là những điều kiện đủ để làm hệ mất đi tính cô lập ban đầu. Tại sao người ta vẫn cứ lẫn lộn? Vì ngôn ngữ đời thường chỉ có một kiểu quan sát: nhìn thấy. Nhưng ngôn ngữ kỹ thuật thì khác: nó dùng “quan sát” để chỉ việc lấy thông tin về hệ thông qua tương tác. Và thông tin ở đây không phải là “tôi biết”, mà là “hệ đã bị ràng buộc”. Bạn có thể xem nó như thế này: trước tương tác, bạn mô tả hệ bằng một miền khả thể rộng. Sau tương tác, miền đó bị ép lại. Không phải vì bạn đã “nhìn”, mà vì điều kiện vật lý mới đã làm một số khả thể không còn duy trì được nữa, hoặc làm chúng không còn phân biệt được theo cách cũ. Ngôn ngữ phổ thông gọi đó là “quan sát”, rồi tưởng rằng có một hành động nhận thức thần kỳ đang diễn ra. Nên nếu muốn nói cho chuẩn, bạn phải thay một câu đơn giản: thay vì “khi ta quan sát thì hệ sụp”, hãy nói “khi hệ tương tác với môi trường hoặc thiết bị đo, mô tả của ta phải được cập nhật”. Bạn sẽ thấy ngay: mọi thứ bớt màu mè, bớt nhân hoá, và bớt đất cho những kẻ bán tâm linh lượng tử. Và từ đây, bạn cũng sẽ thấy vì sao việc nhét ý thức vào lượng tử là một bước trượt ngôn ngữ, không phải một kết luận khoa học. Ý thức chỉ là một hiện tượng vĩ mô đặc biệt trong thế giới đã ổn định. Nó không phải cái nút bấm cho vũ trụ vận hành. Vũ trụ không cần bạn nhìn để nó tồn tại. Nó chỉ cần tương tác để nó đổi điều kiện.

V. Không có sự lựa chọn, chỉ có động lực ổn định

Một trong những kiểu nói làm hỏng não người nghe nhanh nhất là kiểu “hệ chọn trạng thái”. Nghe rất tự nhiên, vì não người quen kể chuyện bằng chủ thể. Có ai đó làm gì đó. Có một ý chí nào đó quyết định. Nhưng đây là chỗ ngôn ngữ đang lén nhét tâm lý học vào vật lý.
Thực tại không “chọn”. Hệ vật lý không có ý chí để chọn. Nó không có mục đích để nhắm tới. Nó không ngồi cân nhắc giữa các phương án. Từ “chọn” chỉ là một cách nói tắt tiện miệng, và nếu không cẩn thận, nó biến một quá trình vật lý thành một câu chuyện có nhân vật.
Thứ đang diễn ra thực ra thô hơn nhiều: có những cấu hình ổn định và có những cấu hình không ổn định. Trong một tập điều kiện nhất định, cấu hình nào duy trì được thì tồn tại lâu. Cấu hình nào không duy trì được thì bị triệt tiêu, bị hòa vào môi trường, bị đánh tan bởi tương tác, hoặc đơn giản là không để lại dấu hiệu bền vững.
Khi bạn nhìn vào kết quả cuối cùng, bạn chỉ thấy cái còn lại. Và vì bạn chỉ thấy cái còn lại, bạn tưởng nó đã được “chọn”. Nhưng đó là một ảo giác do góc nhìn tạo ra. Bạn nhìn thấy kẻ sống sót rồi kể một câu chuyện rằng có ai đó đã lựa.
Nếu muốn nói cho đúng tầng, bạn nên thay “chọn” bằng “ổn định”. Không phải trạng thái được chọn. Mà là trạng thái đủ ổn định dưới các điều kiện đã áp đặt. Và sự ổn định này không phải đạo đức, không phải ý nghĩa, không phải số phận. Nó là một tính chất của cấu hình trong môi trường: có bền hay không, có giữ được cấu trúc hay không, có duy trì được độ tách biệt cần thiết để ta còn phân biệt nó là “một trạng thái” hay không.
Điểm này nối thẳng sang một hiểu lầm khác: người ta hay tưởng rằng lượng tử là một thứ “tự do vô hạn” rồi bị quan sát ép lại. Thực ra không có tự do vô hạn. Có một miền khả thể, và miền đó bị giới hạn bởi chính điều kiện vật lý. Khi điều kiện thay đổi, miền khả thể thay đổi. Phần còn lại là những cấu hình không bị phá ngay bởi tương tác.
Bạn có thể gọi đây là “động lực ổn định”, hay nếu muốn nói theo ngôn ngữ đời thường mà vẫn không nhân hoá, thì là “cái gì sống nổi thì nó sống”. Nhưng tuyệt đối đừng để từ “chọn” làm bạn tưởng rằng có một chủ thể nào đó đang bấm nút vận hành thực tại. Thực tại không cần một kẻ chọn. Nó chỉ cần luật ổn định và một môi trường đủ tương tác để sàng lọc.
Và đến đây, bạn sẽ thấy một điều hơi khó chịu: lượng tử không phải là nơi thực tại trở nên thần bí. Nó là nơi ngôn ngữ của ta bắt đầu lộ ra giới hạn của nó. Khi ta không còn mô tả được quá trình bằng câu chuyện có chủ thể, ta hoảng và gọi đó là “bí ẩn”. Thực ra chỉ là ta quen kể chuyện sai cách.

VI. Decoherence và sự nổi lên của thế giới cổ điển

Người ta hay nói một câu nghe rất chắc nịch: cơ học lượng tử mâu thuẫn với thuyết tương đối. Nghe như thể thực tại bị chẻ đôi thành hai bản chất đối đầu, và ít nhất một trong hai thứ phải sai. Nhưng nếu nói cho chuẩn, câu đó phải được hiểu là: hiện tại chúng ta chưa có một khung lý thuyết thống nhất để hợp nhất cơ học lượng tử với tương đối rộng, đặc biệt ở những vùng cực trị nơi vừa cần mô tả vi mô vừa cần mô tả hấp dẫn mạnh, kiểu gần kỳ dị lỗ đen hoặc giai đoạn rất sớm của vũ trụ. Đây là một khoảng trống trong năng lực mô hình hoá tại thang đo cực trị, không phải một màn “thực tại tự mâu thuẫn”.
Và chính vì ngôn ngữ phổ thông rất khoái chữ “mâu thuẫn”, nên nó tạo ra một ảo giác thứ hai: rằng lượng tử là một thế giới kỳ quái hoàn toàn khác, còn Einstein là thế giới trật tự hoàn toàn khác, rồi hai thằng đứng nhìn nhau như hai tôn giáo. Trong khi phần lớn đời sống của chúng ta, cái mà ta gọi là “Einstein” thực ra là hành vi của một thế giới đã ổn định, đã bị môi trường làm thô mạnh, tức là thế giới cổ điển. Muốn nói đoạn này cho sạch, tôi phải đưa vào một chiếc chìa khóa kỹ thuật, và đó là decoherence.
Decoherence, thường dịch là mất kết hợp lượng tử, không phải phép màu. Nó không phải một khoảnh khắc kiểu búng tay rồi lượng tử biến thành cổ điển. Nó là một quá trình vật lý rất thô: một hệ lượng tử khi tương tác với môi trường sẽ dần mất đi những tương quan pha tinh tế vốn giữ cho mô tả lượng tử còn thể hiện rõ miền khả thể của nó. Tương tác càng nhiều, càng phức tạp, càng kéo dài, thì những dấu vết pha đó càng rò rỉ vào môi trường. Và từ góc nhìn thực nghiệm của chúng ta, hệ bắt đầu cư xử như một hệ cổ điển.
Giờ tôi đưa ra một ví dụ ẩn dụ cho các bạn hiểu, vì nhiều người bị kẹt ở chỗ này nên mới thấy lượng tử “kỳ bí” rồi đem nó đối chọi với Einstein. Hãy tưởng tượng lượng tử giống như thực tại mới sinh, như một đứa trẻ. Không phải theo kiểu văn chương, mà theo đúng nghĩa nhạy điều kiện. Một đứa trẻ muốn lớn lên cần một môi trường đủ ổn định: đủ ấm, đủ bảo vệ, đủ ít nhiễu, và quan trọng là đủ đúng loại tương tác. Nếu bạn quăng nó vào hoang dã, nơi tương tác dồn dập, rủi ro chồng rủi ro, nhiễu loạn mọi phía, thì chưa chắc nó giữ được cấu trúc để mà lớn. Nó bị môi trường nghiền.
Một hệ lượng tử cũng vậy. Những hiệu ứng lượng tử đặc trưng chỉ hiện rõ khi ta tạo được điều kiện để hệ không bị môi trường phá ngay: cô lập tốt hơn, làm lạnh hơn, kiểm soát tương tác chặt hơn. Còn trong đời sống vĩ mô, môi trường luôn ồn, luôn đầy va chạm, luôn có vô số kênh tương tác, nên decoherence diễn ra cực nhanh. Kết quả là ta sống trong một thế giới đã decohere mạnh, tức là một thế giới cổ điển, ổn định, đo được, dự báo được, và vì vậy trông rất “Einstein”.
Thế nên cái gọi là “thế giới cổ điển” không phải một thế giới khác đứng đối lập với lượng tử. Nó là thứ nổi lên khi mọi thứ đã bị môi trường làm thô đủ mạnh. Nói cho thẳng, cái “trật tự” mà người ta cảm thấy khi nhìn vào tương đối hay cơ học cổ điển phần lớn là cái trật tự của những cấu trúc đã ổn định sau khi bị môi trường sàng lọc, trung bình hoá, và làm mờ đi các chi tiết vi mô.
Vậy nên nếu ai đó hỏi tại sao lượng tử không giống Einstein, tôi sẽ sửa lại câu hỏi ngay từ đầu. Không phải lượng tử không giống Einstein. Mà là: tại sao ở thang vĩ mô, các đặc tính lượng tử thường bị môi trường che khuất, khiến hành vi cổ điển nổi lên như lớp bề mặt ổn định của thực tại. Decoherence là câu trả lời kỹ thuật cho câu hỏi đó. Và khi đặt nó đúng chỗ, câu “lượng tử mâu thuẫn với tương đối” bắt đầu lộ ra phần lớn là một cách nói vội, vừa nhầm tầng mô tả, vừa nhầm ý của chữ “mâu thuẫn”.

VII. Cơ học lượng tử “mâu thuẫn” với thuyết tương đối, hiểu cho đúng ở mức phổ thông.

Tới đoạn này, tôi nói trước để khỏi bị lạc đường. Tôi đang viết ở mức phổ thông, và mục tiêu của bài này là giải phẫu ngôn ngữ, tức là dọn những cách nói đang khiến người ta hiểu sai tầng. Cho nên phần này tôi chỉ đi ở mức tổng quan nguyên lý. Tôi không triển khai vật lý lý thuyết, không đi vào cấu trúc toán học, không mở hết các nhánh tranh luận chuyên ngành. Muốn đi sâu tới đó thì phải hẹn dịp khác, vì đi một phát là thành một bài khác, thậm chí một series khác.
Bây giờ quay lại câu mà người ta hay nói: cơ học lượng tử mâu thuẫn với thuyết tương đối. Ở mức phổ thông, nếu nói cho chuẩn, câu này không nên được hiểu là hai lý thuyết đang phủ định nhau như hai hệ niềm tin. Nó nên được hiểu là: hiện tại chúng ta chưa có một khung thống nhất để hợp nhất cơ học lượng tử với tương đối rộng trong những tình huống cực trị, nơi vừa cần mô tả vi mô vừa cần mô tả hấp dẫn mạnh. Hai bộ công cụ đang làm rất tốt trên hai miền của chúng, nhưng khi bị ép phải cùng mô tả một bài toán ở biên cực đoan, cách nối chúng lại vẫn chưa sạch.
Vấn đề lớn của câu nói nằm ở chữ “mâu thuẫn”. Trong ngôn ngữ đời sống, mâu thuẫn nghĩa là một trong hai phải sai. Nó gợi ra một kiểu kết luận đạo đức hoặc tranh thắng thua. Nhưng trong ngữ cảnh này, cái đúng hơn phải là: ta có một khoảng trống trong việc xây dựng mô hình thống nhất ở thang đo cực trị. Nó là một hạn chế hiện tại của lý thuyết và thực nghiệm, chứ không phải một bằng chứng rằng thực tại “tự cãi nhau”.
Nếu đặt trong mạch bài này, thì câu “mâu thuẫn” còn kéo theo một hiểu lầm thứ hai: người ta tưởng lượng tử là một thế giới kỳ quái, còn Einstein là một thế giới trật tự, và hai thế giới đó không thể gặp nhau. Trong khi điều tôi đã chốt ở phần trước là: cái ta gọi là “cổ điển” phần lớn là hình thái ổn định nổi lên từ nền lượng tử khi hệ đã decohere mạnh. Nó không phải hai thực tại khác loài, mà là hai mức mô tả khác nhau, dưới những điều kiện khác nhau, ở những thang đo khác nhau.
Thế nên, ở mức phổ thông, tôi chỉ cần giữ cho đúng một câu này: khi người ta nói lượng tử mâu thuẫn với tương đối, điều họ đang nói đúng ra là bài toán hợp nhất hai khung mô tả chưa hoàn chỉnh ở những vùng cực trị, chứ không phải một cuộc chiến xem ai đúng ai sai. Và nếu muốn đi sâu hơn vào phần đó, tôi sẽ phải rẽ sang một con đường hoàn toàn khác, nơi không còn chỉ là ngôn ngữ nữa, mà là cả một rừng mô hình, toán học, và tranh luận lý thuyết. Hẹn dịp khác.

VIII. Hàm sóng và sai lầm của phép ẩn dụ “sụp đổ”

Tới đây thì tôi phải dọn một cái cụm từ gần như là nguồn gốc của nửa rừng huyền học lượng tử: “sụp đổ hàm sóng”.
Nghe câu này, ngôn ngữ đời thường tự động dựng ra một cảnh: có một “thứ” đang tồn tại ngoài kia tên là hàm sóng, rồi nó sụp xuống như một tòa nhà. Và vì nó “sụp” đúng lúc ta đo, người ta lại dựng tiếp một câu chuyện: chắc có một chủ thể nào đó bấm nút, hoặc ý thức con người can thiệp, hoặc vũ trụ phản ứng với việc bị nhìn. Tất cả những thứ đó đều là ảo giác sinh ra từ một ẩn dụ.
Vì hàm sóng không phải một chủ thể. Nó không phải một vật thể. Nó không phải một sinh vật. Nó là một công cụ toán học, một biểu diễn để ta dự đoán phân bố xác suất của các kết quả có thể xảy ra. Đúng hơn, nó là cách ta mã hoá thông tin mà ta có về hệ, và từ đó tính ra dự đoán.
Một công thức toán không thể “sụp đổ”. Cái duy nhất có thể “sụp” là mô tả của ta khi điều kiện thay đổi hoặc khi ta có thêm thông tin. Trước tương tác, ta có một mô hình dự đoán rộng. Sau tương tác, mô hình dự đoán được cập nhật và thường hẹp lại. Đấy là toàn bộ câu chuyện, nếu nói đúng tầng.
Cái từ “sụp đổ” chỉ là một cách nói tiện để mô tả sự cập nhật đó trong thực hành. Nó giống như việc bạn đang nghĩ xác suất trời mưa hôm nay là 50%, rồi bạn nhìn ra ngoài thấy mưa thật, thế là xác suất trong đầu bạn chuyển thành gần như 100%. Không có thứ gì ngoài trời “sụp”. Cái thay đổi là mô hình trong đầu bạn. Trong lượng tử, câu chuyện trông lạ hơn vì toán học phức hơn, và vì ta quen dùng ẩn dụ thay cho định nghĩa, nhưng bản chất vẫn là cập nhật mô tả dựa trên tương tác.
Vậy nên nếu tôi muốn viết một câu cho sạch, để ai đọc cũng không bị kéo sang huyền học, tôi sẽ viết như sau: thay vì nói “hàm sóng sụp đổ khi quan sát”, hãy nói “mô hình mô tả xác suất của ta được cập nhật khi hệ tương tác với môi trường hoặc thiết bị đo”. Câu này nghe kém điện ảnh hơn, nhưng nó đúng. Và nó chặn đứng ngay cái trượt dài từ vật lý sang thần thoại.
Đến đây bạn sẽ thấy rõ motif của bài: phần lớn “bí ẩn lượng tử” là bí ẩn do ngôn ngữ tạo ra. Ta dùng một ẩn dụ tiện miệng, rồi quên mất nó là ẩn dụ, rồi biến nó thành bản thể. Và khi đã biến mô hình thành thực tại, ta bắt đầu dựng ra chủ thể, dựng ra ý chí, dựng ra phép màu. Lượng tử không cần những thứ đó. Chỉ có người kể chuyện cần.

IX. Định danh, định nghĩa và giới hạn của ngôn ngữ

Tới đây tôi muốn gom hết những mảnh vừa dọn ở trên về đúng một chỗ: vấn đề không nằm ở lượng tử, vấn đề nằm ở cơ chế ngôn ngữ của con người. Vì ngôn ngữ của chúng ta không chỉ mô tả thế giới. Nó còn ép thế giới phải trông giống những thứ mà ngôn ngữ quen kể.
Muốn hiểu tại sao ta cứ trượt vào huyền bí, ta chỉ cần nhìn vào hai thao tác rất người: định danh và định nghĩa.
Định danh là đặt tên. Ta nhìn thấy một hiện tượng, một kết quả, một mẫu hình ổn định, và ta gọi nó. Khi đã gọi được tên, ta có cảm giác ta đã nắm được nó. Đây là bản năng, vì không gọi tên thì không giao tiếp được, không truyền đạt được, không xây được cộng đồng hiểu biết. Nhưng cái bẫy nằm ở chỗ: đặt tên tạo ra ảo giác sở hữu. Cái gì có tên thì có vẻ như đã được đóng gói xong.
Định nghĩa là bước tiếp theo. Ta gán cho cái tên đó một nội dung, một quy tắc, một câu mô tả, một hệ liên hệ. Định nghĩa giúp ta mô hình hoá và dự báo. Nó là công cụ sống còn. Nhưng đồng thời, định nghĩa cũng là thứ dễ làm ta nhầm lẫn nhất, vì nó làm ta quên rằng mình đang dùng một mô hình, không phải đang cầm thực tại trong tay.
Trong vật lý lượng tử, rất nhiều hiểu lầm nảy ra đúng ở chỗ nhầm tầng này. Ta định danh “chồng chập”, rồi định nghĩa nó bằng hình ảnh đời thường “vừa ở đây vừa ở đó”. Ta định danh “quan sát”, rồi định nghĩa nó bằng hành vi đời thường “nhìn thấy”. Ta định danh “sụp đổ hàm sóng”, rồi định nghĩa nó bằng một cảnh vật thể sụp xuống. Xong rồi ta quay lại nhìn bức tranh do chính mình dựng lên và bảo: trời ơi lượng tử kỳ quái quá.
Nhưng kỳ quái ở đây là cái gì? Là thực tại hay là câu chuyện ta kể về thực tại?
Nếu tôi muốn nói cho gọn, thì lượng tử chỉ phơi ra một sự thật khó chịu: có những tầng của thế giới mà ngôn ngữ đời thường không đủ độ phân giải để mô tả đúng. Khi thiếu độ phân giải, ngôn ngữ bù bằng nhân hoá. Nó tự động tìm một chủ thể. Nó tự động nhét ý chí. Nó tự động dựng “tâm”. Và từ đó, mọi thứ trượt sang thần thoại.
Cái tôi muốn làm trong bài này là kéo mọi thứ về đúng ranh giới: thực tại tồn tại trước khi ta gọi tên nó. Mô hình tồn tại trong đầu ta để ta dự đoán thực tại. Ngôn ngữ là cầu nối, nhưng nó không phải thực tại. Nếu ta quên điều này, ta sẽ luôn gặp cùng một vòng lặp: cứ ở nơi nào mô hình trở nên lạ, ta sẽ gọi nó là bí ẩn; cứ ở nơi nào ngôn ngữ không đủ, ta sẽ gọi nó là huyền bí.
Nên với tôi, giải pháp phổ thông không phải là nhét thêm phép màu, cũng không phải là giả vờ như lượng tử là một câu đố tâm linh. Giải pháp là khi nói, phải biết mình đang làm gì: đang định danh hay đang định nghĩa, đang mô tả mô hình hay đang mô tả thực tại, đang dùng ẩn dụ hay đang phát biểu bản thể. Chỉ cần đặt lại đúng tầng, một nửa thứ được gọi là “kiến thức lượng tử phổ thông” sẽ tự bốc hơi, vì nó vốn là sương mù ngôn ngữ.
Và có một câu chốt mà tôi giữ cho riêng mình mỗi khi thấy ai đó khoe “tôi hiểu lượng tử”: điều đáng sợ nhất không phải là mình không hiểu. Điều đáng sợ nhất là mình định nghĩa sai, rồi tin chắc rằng mình đã hiểu.