Thế giới vật chất là thực hay ảo? Cơ học lượng tử đưa ra câu trả lời gì?

Nếu một ngày bạn phát hiện ra rằng thế giới bạn đang sống dường như bị điều khiển bởi một thế lực vô danh nào đó, và cuối cùng qua điều tra bạn phát hiện ra rằng mình thực sự đang ở trong một thế giới ảo tên là "Ma trận", bạn sẽ cảm thấy thế nào?

Trên thực tế, có một nhóm nhà khoa học đang nghiên cứu chủ đề này! Suy cho cùng, dù thế giới của chúng ta có thật hay không thì từ góc độ khoa học, tất cả chúng ta đều muốn cố gắng chứng minh những điều bí ẩn. Nếu mệnh đề này được kết nối với một chủ đề có liên quan chặt chẽ với chúng ta, thì nó sẽ chứng minh liệu thế giới của chúng ta có thật hay không và từ một góc độ nào đó, nó có thể giải thích liệu chúng ta có cô đơn trong vũ trụ hay không.

Với sự phát triển của khoa học công nghệ, chúng ta hiểu biết hơn về thế giới, nhưng đồng thời cũng nảy sinh nhiều nghi ngờ, nhầm lẫn. Chúng ta thấy rằng thế giới vật chất mà chúng ta nhìn, nghe, chạm và cảm nhận không hề đơn giản và rõ ràng mà ẩn chứa nhiều điều huyền bí, bí ẩn.

Thế giới mà chúng ta đang thấy ẩn chứa nhiều điều huyền bí. (Ảnh minh họa: Zhihu).

Trong thế giới lượng tử, sự tồn tại và hành vi của người quan sát có tác động quyết định đến trạng thái và kết quả của vật thể được quan sát. Nói cách khác, cách chúng ta quan sát thế giới sẽ quyết định ở một mức độ nào đó thế giới tồn tại như thế nào. 

Năm 2003, Nickbosch Trohm, giáo sư triết học tại Đại học Oxford, đã xuất bản một bài báo có tựa đề "Chúng ta đang sống trong mô phỏng máy tính", chứng minh chi tiết rằng khả năng chúng ta sống trong một thế giới phi ảo là cực kỳ mong manh. Sau khi bài báo được xuất bản, nó đã được nhiều người công nhận.

Elon Musk từng công khai quan điểm rằng xác suất con người sống trong thế giới ảo lên tới 99%.

Liệu có phải chúng ta đang sống trong một thế giới ảo? (Ảnh minh họa: Zhihu).

Vì rất nhiều người nổi tiếng tin rằng thế giới là ảo, có cách nào để xác nhận điều đó không?

Trước khi thảo luận về vấn đề này, chúng ta phải đề cập đến một thí nghiệm phá vỡ các khái niệm truyền thống, đó là thí nghiệm giao thoa hai khe. Từ thí nghiệm này chúng ta biết rằng vật chất hành xử khác nhau khi có và không có người quan sát. Khi không có người quan sát, electron đi qua khe đôi sẽ thể hiện tính chất sóng, khi có người quan sát, electron dường như biết có người đang quan sát mình và nó sẽ thể hiện tính chất hạt khi đi qua khe đôi.

Chúng ta có thể làm một phép ẩn dụ đơn giản để minh họa tình huống này: "khi bạn quan sát hoặc sử dụng điện thoại di động, nó hoạt động giống như một chiếc điện thoại di động, nhưng khi bạn đặt nó ở một nơi mà bạn không thể nhìn thấy, nó không còn hoạt động giống như một chiếc điện thoại di động nữa". 

Hiện tượng này rất đặc biệt trong thế giới thực nhưng có thể được giải thích rõ ràng bằng các chương trình máy tính. Nhiều người từng chơi game 3D có thể biết rằng các cảnh trong game được hiển thị theo thời gian thực và không phải lúc nào cũng tồn tại ở nơi đó. Nếu chúng ta rời khỏi khu vực đó, các chế độ xem sẽ biến mất và máy tính sẽ không hiển thị lại chúng cho đến khi chúng ta quay lại đó lần nữa.

Hình ảnh trong bộ phim khoa học viễn tưởng "Ma trận". (Ảnh minh họa: Zhihu)

Ngay cả khi bạn chơi trò chơi 3D trực tuyến với bạn bè, mặc dù họ dường như ở trong cùng một thế giới, nhưng theo một nghĩa nào đó, họ không ở cùng một thế giới. Bởi vì những thứ mà máy tính của bạn hiển thị sẽ chỉ là những gì bạn nhìn thấy, còn khung cảnh mà bạn bạn nhìn thấy chính là hình ảnh được máy tính của họ hiển thị.

Bạn có cảm thấy điều này có thể phù hợp với thế giới chúng ta đang sống hiện nay không? Mỗi người trong chúng ta đều có quan điểm riêng của mình, nhưng một "hệ thống" không xác định có thể đã hiển thị cho chúng ta nhiều bức tranh khác nhau trong thời gian thực. Mặc dù chúng ta và những người xung quanh dường như ở trong cùng một thế giới nhưng phải chăng tất cả chúng ta đều đang chơi “trò chơi” của riêng mình?

Hiệu ứng quan sát này đã khiến một số nhà khoa học đưa ra một giả thuyết táo bạo và đáng ngạc nhiên: "thế giới mà chúng ta nhìn thấy có thể không có thật mà chỉ là kết quả của việc bộ não chúng ta xử lý một lượng lớn thông tin". Nói cách khác, thế giới vật chất mà chúng ta cảm nhận được có thể chỉ là một thực tế ảo được tạo thành từ mã. Giả định này cũng được một số người trong lĩnh vực công nghệ ủng hộ. Họ tin rằng với sự phát triển của công nghệ máy tính và trí tuệ nhân tạo, chúng ta có thể tạo ra những môi trường thực tế ảo ngày càng thực tế và phức tạp.

Thế giới vật chất mà chúng ta cảm nhận được có thể chỉ là một thực tế ảo. (Ảnh minh họa: Zhihu).

Nếu có một nền văn minh cực kỳ thông minh có thể tạo ra một chương trình thực tế ảo vượt qua khả năng nhận thức và trình độ công nghệ của chúng ta và đưa chúng ta vào đó, liệu chúng ta có thể phân biệt được thực tế với ảo không? Câu hỏi này nghe rất giống cốt truyện của bộ phim khoa học viễn tưởng "Ma trận". Trong phim này, con người bị điều khiển bởi một hệ thống thực tế ảo có tên "The Matrix", họ bị giam cầm trong một thế giới được tạo ra từ mật mã mà không hề biết rằng thế giới thực là một vùng đất hoang tàn được cai trị bởi máy móc.

Bộ phim này mang đến cho chúng ta một câu hỏi sâu sắc và đáng suy ngẫm: "Làm sao chúng ta có thể chắc chắn rằng mình đang sống trong một thế giới thực chứ không phải thế giới ảo"? Chúng ta có những phương pháp hoặc tiêu chuẩn nào để xác minh nhận thức và hiểu biết của mình? Chúng ta có thể tin tưởng vào các giác quan và bộ não của mình không? Không có câu trả lời đơn giản và rõ ràng cho câu hỏi này và những người khác nhau có thể có quan điểm và cách hiểu khác nhau. Nhưng chúng ta có thể khám phá vấn đề này từ góc độ khoa học và cố gắng tìm ra một số manh mối và bằng chứng. Từ góc độ khoa học, chúng ta có thể phân tích thế giới của mình với sự trợ giúp của cơ học lượng tử.

Cơ học lượng tử có thể giúp chúng ta khám phá rõ thế giới vật chất xung quanh. (Ảnh minh họa: Zhihu).

Nó tiết lộ bản chất và quy luật của các hạt và lực cơ bản nhất trong tự nhiên. Có một số hiện tượng khó hiểu và kỳ diệu trong cơ học lượng tử, chẳng hạn như nguyên lý bất định, lưỡng tính sóng-hạt, hiệu ứng quan sát, hiệu ứng vướng víu và giao thoa, v.v. Những hiện tượng này cho thấy ở cấp độ vi mô, vật chất và năng lượng không được xác định trong nhận thức truyền thống của chúng ta mà chứa đầy những xác suất và khả năng.

Những hiện tượng này có chứng tỏ chúng ta đang sống trong thế giới ảo không? Một số nhà khoa học nghĩ như vậy. Họ tin rằng những điều không chắc chắn và bí ẩn trong cơ học lượng tử có nghĩa là thế giới vật chất mà chúng ta nhìn thấy không có thật mà là một thực tế ảo bao gồm các mật mã. Họ trình bày một số lập luận để hỗ trợ quan điểm của họ. Một trong những lập luận dựa trên lý thuyết thông tin.

Lý thuyết thông tin là một lý thuyết toán học nghiên cứu về truyền tải và xử lý thông tin, nó định nghĩa các khái niệm như entropy thông tin, khối lượng thông tin và nén thông tin. Lý thuyết thông tin tin rằng bất kỳ loại thông tin nào cũng có thể được biểu diễn bằng mã nhị phân, chẳng hạn như 0 và 1.

Bất kỳ loại thông tin nào cũng có thể được biểu diễn bằng mã nhị phân. (Ảnh minh họa: Zhihu).

Loại mã này có thể được sử dụng để mô tả bất kỳ hệ thống hoặc hiện tượng vật lý nào, chẳng hạn như electron, photon, âm thanh, hình ảnh, v.v. Nếu chúng ta coi toàn bộ vũ trụ là một hệ thống thông tin khổng lồ thì nó cũng có thể được biểu diễn bằng mã nhị phân. Nói cách khác, mọi thứ tồn tại trong vũ trụ đều có thể được mã hóa bằng 0 và 1. Đối với các nền văn minh tiên tiến, đây không phải là một nhiệm vụ khó khăn.

Về câu hỏi thế giới có ảo hay không, hiện tại chưa có thí nghiệm khoa học nào chứng minh hay bác bỏ điều này. Chúng ta có thể không bao giờ chắc chắn liệu mình đang sống trong thế giới thực hay thế giới ảo. Nhưng điều này không ngăn cản chúng ta khám phá thế giới tuyệt vời này.

• Phát hiện có nước ở rất sâu trong lòng Trái đất nhờ cơ học lượng tử
• AI mới nhanh chóng giải được phương trình cực khó, giúp nhân loại hiểu hơn về thế giới vật chất quanh ta
• Khả năng sống bất tử trong thế giới ảo của con người