đăng 21 tháng 1, 2011

Phần 1: Ý THỨC VÀ THỰC TẠI

 

Phải chấp nhận rằng ý nghĩa của Vật lý lượng tử, mặc cho mọi công trình đã được hoàn tất về nó, cũng vẫn chưa được làm sáng tỏ một cách kỹ lưỡng như những ý tưởng thiết kế lý thuyết tương đối. Mối quan hệ giữa thực tại và sự quan sát là vấn đề trung tâm.Dường như chúng ta cần một sự phân tích sâu hơn về mặt nhận thức luận của những gì tạo nên một thí nghiệm, một sự đo lường và loại ngôn ngữ được dùng để diễn đạt những kết qủa của chúng. Có phải là một thứ ngôn ngữ của vật lý cổ điển như Niels Bohr dường như đã nghĩ, hay có phải là một thứ “ngôn ngữ tự nhiên” mà ở đó mọi người trong cư xử nơi cuộc sống hàng ngày đã chạm mặt với thế giới bao gồm những đồng loại và chính họ? Tương tự như trong tóan học của Hilbert mà ở đó những tính tóan bằng những ký hiệu cụ thể hơn là những dữ liệu của một “ý thức thuần túy” nào đó đã được sử dụng như cơ sở chính yếu vượt trên lý luận .Dường như có một câu hỏi đã được gợi ý : Phải chăng điều này cho thấy sự phát triển hiện đại của toán học và vật lý học đã đi cùng hướng , chuyển động xa khỏi tính chất duy tâm và hướng đến “quan điểm hiện sinh” mà chúng ta đang quan sát trong triết học đương thời?

HERMANN WEYL, philosophy, mathematics and Natural Science.

Chương 1: NGƯỜI QUAN SÁT VÀ KẺ THAM GIA

Về nguyên lý lượng tử, không có gì quan trọng hơn điều này, rằng nó đã hủy bỏ khái niệm về một thế giới như “bàng tọa” mà người quan sát tách biệt an toàn khỏi nó bởi một tấm kính dày 20 cm. Ngay cả để quan sát những đối tượng nhỏ nhặt như một electron, họ cũng phải đập bỏ tấm kính. Họ phải đến gần. Họ phải thiết kế những thiết bị đo lường được chọn. Họ hoàn toàn quyết định nên đo vị trí hay xung lượng. Xếp đặt thiết bị để đo hạt này đã loại bỏ sự xếp đặt để đo hạt khác. Hơn nữa, sự đo lường làm thay đổi trạng thái của electron. Sau đó vũ trụ sẽ không bao giờ như cũ. Để diễn tả những gì đã xảy ra, người ta phải gạch bỏ danh từ cũ ‘ người quan sát’ và thay vào vị trí đó một danh từ mới ’người tham gia’.Trong một ý nghĩa lạ lùng nào đó thì vũ trụ là một vũ trụ được tham gia.

JOHN A. WHEELER, the Physicist’s Conception of Nature

Năm 1927, Werner Heisenberg giới thiệu Nguyên Lý Bất Định nổi tiếng của mình và khuấy động một cuộc tranh luận vẫn chưa được gỉai đáp. Trong một vài từ rút gọn, Heisenberg khẳng định rằng người quan sát làm biến đổi vật được quan sát chỉ đơn thuần bằng hành động quan sát. Ông không ám chỉ rằng nhận thức có những hiệu qủa trực tiếp lên kết qủa. Thay vào đó, ông đã đề cập đến những vấn đề đã gặp phải khi cố gắng đo lường những đại lượng trong hệ thống nguyên tử. Vì kích cỡ qúa nhỏ của các hệ nguyên tử nên không có sự quan sát nào được thực hiện trên một hệ nguyên tử duy nhất mà không làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến nó. Điều này cũng tựa như khi nói người ta không thể kiểm tra máy móc của một chiếc đồng hồ nhỏ mà không quấy nhiễu sự vận hành của nó. Kích thước nhỏ nhặt của chính hệ thống làm cho sự quan sát và đo lường trở nên khó khăn.

Khó khăn khi quan sát những hệ nguyên tử tăng lên bởi sự kiện là ánh sáng có thể tác động đến hệ. Cũng giống như ở tầm mức cuộc sống thường nhật chúng ta đã nhận ra tác động của sự quan sát. Nhìn một cái ghế hay một trang giấy in dường như là một hoạt động khá tách biệt. Sự kiện ánh sáng phản chiếu trên cái ghế và trang giấy in thực ra đang làm thay đổi chúng theo cách thức vi tế lại không trực tiếp có sẵn trong cảm nhận của chúng ta. Tuy nhiên trong những hệ vi mô, chẳng hạn như bên trong một nguyên tử, thì một quang tử thực ra đang va chạm các hạt. Không bao giờ chúng ta có thể chắc về vị trí của hạt bởi phương tiện duy nhất của chúng ta là nhìn hạt ấy và khi dội vào nó bằng những quang tử thì vị trí của nó sẽ bị thay đổi. Chúng ta như những người mù cố gắng nắm bắt một mạng nhện mỏng manh.

Các nhà Vật lý quyết định cách thức tương tác của nguyên tử một cách có hệ thống và cố gắng rút ra điều gì đó về những tính chất chưa bị biến đổi của nguyên tử ngay cả khi hệ thống đã biến đổi sau sự quan sát. Nguyên lý Bất Định của Heisenberg chỉ đơn thuần tiên đoán những hiệu ứng đa dạng, khả dĩ trên sự quan sát nguyên tử sao cho những tính chất không bị nhiễu loạn của nó được tiếp cận gần hơn.

Do đó mối liên kết nguyên thủy giữa người quan sát và vật được quan sát được khám phá bởi các nhà vật lý lượng tử có liên quan đến khó khăn về kỹ thuật đo đạc các hệ thống nguyên tử. Xuất phát từ những tìm kiếm của Heisenberg thì không nhất thiết có chỉ dấu rằng ý thức của người quan sát ảnh hưởng lên sự đo lường mà chỉ có những dụng cụ người quan sát phải dùng đến đã ảnh hưởng lên nó.Tuy nhiên, những khám phá sau này đã gợi ý cho các nhà vật lý rằng trí óc con người có thể ảnh hưởng lên vật chất.

Một trong những cuộc cách mạng chủ yếu trong địa hạt vật lý là vai trò ngày càng tăng của thuyết bất định (inderterminism) – hay sự nhận ra rằng không thể tiên đoán kết qủa của một thí nghiệm cho dù chúng ta biết được bao nhiêu thông tin về vật chất đi nữa.Trước sự ra đời của thuyết lượng tử, hầu hết các nhà vật lý tin một vũ trụ hoàn toàn nhân qủa. Trong tác phẩm ‘Philosophical Essay on Probabilities’ (1812-1820), Laplace gỉa định một luận điểm như thế, đã khẳng định:’ Như thế chúng ta phải xem xét trạng thái hiện nay của vũ trụ như là hệ qủa của những trạng thái trước của nó và là nguyên nhân của trạng thái theo sau. Gỉa dụ như vào một lúc nào đó, có một trí thông minh có thể hiểu được tất cả các lực trong tự nhiên và những tình huống lần lượt của sự vật cấu tạo nên nó……đối với trí thông minh đó không có gì là không chắc chắn và tương lai cũng như qúa khứ, sẽ hiện ngay trong mắt nó.’

Vật lý cổ điển dường như đã chứng tỏ luật nhân qủa hiện hữu trong cuộc sống hàng ngày. Mọi thứ, từ vật nặng dao động nơi lò xo cho đến chuyển động của những thiên thể, là những hệ thống tuân theo những định luật nhân qủa biểu kiến. Cho trước một trạng thái ban đầu của bất kỳ hệ thống nào, thì tất cả những trạng thái sau đó của hệ đều có thể được tiên đoán với độ chính xác cao. Thành công của vật lý học Newton gắn với sự kiện là những định luật như thế dường như tồn tại hầu hết đối với mọi hệ thống có thể cảm nhận trực tiếp bởi con người, từ trái bi-da đến các máy vi tính, từ mạng điện đến những thiên thực. Ngay cả ở những chỗ mà các tiên đoán không thực hiện được thì các nhà vật lý cổ điển vẫn gỉa định rằng hệ thống vẫn tuân theo luật nhân qủa. Do đó, nếu như ngay cả các nhà vật lý không thể hình dung một cách chính xác điểm đến cuối cùng cuả cái chai được ném xuống Đại Tây Dương, thì trí thông minh gỉa định của Laplace vẫn có thể biết được điều đó.

Tuy vậy, ở tầm mức các biến cố trong cơ học lượng tử thì không có gì, ngay cả sự tiến đến nguyên lý nhân qủa, được tìm thấy là tồn tại. Thí nghiệm nổi tiếng về 2 khe hẹp cung cấp một minh dụ rằng ,trong lý thuyết lượng tử có những khái niệm liên quan đến vật chất mà không trực tiếp đưa đến những đại lượng quan sát được. Hãy tưởng tượng một chùm hạt chuyển động với cùng một vận tốc. Nếu chùm hạt này đập vào một màn trên đó có một khe hẹp, các hạt này khi rời khỏi khe sẽ không còn chuyển động theo cùng một hướng. Chúng bị nhiễu xạ đến nỗi các hướng chuyển động bị thay đổi, tạo thành những góc khác nhau so với chùm tia ban đầu. Thế rồi, nếu các hạt được quan sát riêng lẻ khi chúng đập vào một màn ở xa khe hẹp thì chúng lại không đập vào vùng diện tích bằng khe hẹp mà rộng hơn rất nhiều. Vị trí mà các hạt riêng lẻ đập vào không thể tiên đoán được cũng như có thể tái tạo được mà chỉ có kiểu mẫu của sự phân bố là có thể xác định. Chẳng hạn như, nhà vật lý có thể có 100 hạt chờ để được phóng qua khe hẹp. Các định luật của cơ học lượng tử cho phép tiên đoán rằng 10% các hạt sẽ đập vào một vùng và 90% còn lại sẽ đập vào một vùng khác. Nếu nhà vật lý cho phép từng hạt đi qua khe hẹp thì không có cách nào để tiên đoán vùng nào mà hạt sẽ chọn để đập vào. Thật vậy, không thể tìm được điều gì để giải thích tại sao 10% này lại đập vào một vùng và 90% còn lại đập vào vùng kia. Tất cả các hạt là đồng nhất. Nói một cách chặt chẽ, không có một lý do nào để giải thích tại sao hạt này lại đập khác hạt kia. Trong một vũ trụ dường như cực kỳ nhân qủa thì thuyết bất định như thế tạo nên một quan điểm mới về thế giới mà tiếng dội của nó, có lẽ, không phải chỉ làm rung động cơ sở của nền vật lý cổ điển.

Thuyết bất định của vũ trụ cơ lượng tử chắc chắn là một trong số những thay đổi làm sửng sốt trong cách thức chúng ta nhìn thực tế xảy ra trong lĩnh vực vật lý. Nó tấn công trực giác của chúng ta. Nó hủy diệt quan niệm sai lạc của chúng ta về sự liên thông của các biến cố. Có một chút ngạc nhiên là những trụ cột của những trường phái cũ, bao gồm cả chính Einstein, đã phản đối sự phủ nhận vũ trụ nhân qủa. Trong tác phẩm Einstein và Beckett, Kuznetsov được trích dẫn với nhận xét ’ Einstein đã xuất phát từ ý tưởng là, một chuỗi những hiện tượng có thể quan sát được không xác định rõ ràng bản chất của những mối liên hệ nhân qủa giữa chúng. Như thế, bức tranh về mối liên hệ nhân qủa, ở một mức độ nào đó, được suy diễn một cách độc lập với những quan sát trực tiếp. Einstein nói về sự xây dựng tự do những khái niệm diễn tả mối quan hệ nhân qủa. Phải chăng điều này có nghĩa là những khái niệm như thế là tiên nghiệm hay chỉ mang tính khái niệm, hay những khái niệm nhân qủa đó hoàn toàn trừu tượng? Câu trả lời là Không. Mối liên kết nhân qủa của những qúa trình có thể được diễn đạt bằng nhiều cách xây dựng khác nhau, và trong ý nghĩa đó sự chọn lựa là tùy ý. Nhưng chúng phải phù hợp với quan sát và nhiệm vụ của chúng ta là chọn lọc cách thức xây dựng nào tốt nhất.’

Điều quan trọng nên biết rằng những chống đối riêng biệt của Einstein đối với lý thuyết lượng tử nhắm vào việc phơi bày sự thiếu khả năng của lý thuyết này khi cho một lời giải thích thích hợp về thực tại vật lý. Cho đến khi mất Einstein vẫn tin vào một vũ trụ nhân qủa, một loại vũ trụ không tồn tại ở tầm mức những biến cố nguyên tử.

Trong tác phẩm ‘The Human Use of Human Beings’, Norbert Wiener viết rằng không phải Heisenberg, cũng không phải Planck mà chính là Willard Gibbs, người đầu tiên đã đề nghị rằng vũ trụ có tính ngẫu nhiên (chỉ được tiên đoán trong phạm vi giới hạn thống kê) như là chống lại tính chất tất định (deterministic). Đầu thập niên 1870, Gibbs xây dựng lý thuyết về sự ngẫu nhiên. Có một xác suất vượt trội để mỗi khi bạn đụng vào trái banh bi-da theo “cùng” một hướng, với “cùng” một lực để nó sẽ phản ứng “như nhau”. Nhưng có viền ngoài của những sự cố - đó là những kỳ quặc bởi các tỳ vết ở những làn ranh cuả thực tại nhân qủa- chỉ ra tính chất ngẫu nhiên của vũ trụ. Trong một vũ trụ ngẫu nhiên, mặc dù hầu hết thời gian trái bi-da phản ứng theo cùng cách thức, nhưng cũng có cơ may là nó sẽ không phản ứng hay có phản ứng hoàn toàn không tiên đóan được. Theo ý tưởng của Gibb về tính chất ngẫu nhiên thì các nhà vật lý không còn phải đối phó với những gì luôn luôn xảy ra mà chỉ đối phó với những gì xảy ra trong phần khoảng thời gian vượt trội.

Lý thuyết lượng tử cũng đề nghị rằng cuối cùng thì mọi hệ thống đều có thể được diễn tả chỉ bằng cách thức thống kê. Tính chất nhân qủa biểu kiến của vũ trụ là do sự kiện sác xuất để xảy ra trong những hệ thống lớn hơn những hệ thống nhỏ thì gần như bằng 1. Xác suất cực kỳ cao để cho những thiên thực xảy ra vào một ngày có thể xác định nào đó là kết qủa thống kê của một số gần như là vô hạn các biến cố cơ lượng tử. Wiener khẳng định,’…trong một thế giới có tính thống kê chúng ta không còn xử lý những đại lượng và những vấn đề chỉ liên quan đến một vũ trụ, như là một toàn thể, thực và riêng biệt, mà thay vào đó nên đặt những câu hỏi có thể tìm được những câu trả lời trong một số lớn những vũ trụ tương tự. Do đó, cơ may (chance) được chấp nhận không đơn thuần như một công cụ tóan học cho vật lý mà như là một phần căn cơ của vật lý’.

Chính sự chuyển dịch từ một vũ trụ nhân qủa sang một vũ trụ thống kê đã gây nên tranh cãi nhiều nhất. Những hàm ý về thuyết bất định được hiển lộ nhiều nhất trong các bài toán, đầu tiên được phát hiện bởi nhà vật lý người Áo Erwin Schrodinger trong những năm đầu tiên của thế kỷ 20. Trong lý thuyết lượng tử, mỗi biến số chi phối ứng xử của hạt ( năng lượng,vị trí, vận tốc, momen xung lượng,..) đều được xem xét. Một khi những thí nghiệm vật lý khám phá những tính chất và những tác động của các biến số này, thì công việc song hành của nhà vật lý là thiết lập những định luật dưới dạng toán học tương ứng để mô tả những tính chất vật lý và mối quan hệ của chúng. Một khi hình thức luận tóan học được thiết lập thì ứng xử của hạt có thể được tiên đoán.

Hãy xem xét lại ví dụ ở trên về một chùm hạt đi qua khe hẹp. Một khi những tính chất khác nhau của một tóan tử tương ứng được biết, thì người ta có thể tiên đoán một kiểu hình phân bố. Schrodinger đã khai triển một phương trình toán học mô tả ứng xử này. Vì những hạt lượng tử biểu hiện tính chất bổ sung-vừa có tính chất hạt vừa có tính chất sóng- nên phương trình này được biết như là phương trình sóng của hạt.

Chính đây là nơi mà vấn nạn về thuyết bất định bước vào. Trong những tình huống nhất định phương trình sóng Schrodringer tiên đoán được ứng xử của một hạt cho trước được xem như một điểm và mô tả được hai kết qủa khả dĩ như nhau cho cùng một hạt. Trong tính toán cũng như quan sát thì không có lý do nào để gỉai thích cho sự biến đổi trong ứng xử của hạt. Do đó câu hỏi dường như bước vào trạng thái lập lờ vì ở đó không thể quyết định kết qủa nào để chọn. Lý thuyết lượng tử không đối ứng với những biến cố riêng lẻ. Cho trước một hạt riêng lẻ, hàm sóng Schrodinger không thể xác định nó sẽ đập vào nơi nào trên màn, nhưng lại có thể tiên đóan nơi mà toàn bộ hay một nhóm hạt sẽ đập vào.

Những hàm ý về thuyết bất định được minh họa một cách kịch tính hơn trong một bài tóan tưởng tượng được biết đến nhiều là bài toán “Con mèo của Schrodinger”. Gỉa thiết về bài toán ấy như sau: một con mèo bị nhốt trong một cái chuồng kín, trong đó có máy đếm hạt phóng xạ Geiger và chứa đủ chất phóng xạ để mà trong vòng một giờ có 50% cơ may một hạt nhân phân rã. Dựa vào sự phát xạ của máy đếm, một cái búa sẽ đập vỡ bình chứa khí phóng xạ. Theo hàm sóng Schrodinger thì sau một giờ hệ thống sẽ ở một dạng trong đó con mèo sống và con mèo chết sẽ “trộn lẫn” theo một tỷ lệ như nhau . Dĩ nhiên, nếu điều này được thực hiện trong thí nghiệm thì chỉ có một kết qủa khả dĩ xảy ra. Điều này dẫn Schrondinger đến với cảm gíac rằng tóan học đã tạo nên một sự mô tả thực tại có tính chất nghịch lý và không thể chấp nhận được.

Trong tác phẩm ‘Time and Quantum Theory’ (1966), J.Zimmerman đã viết,’ Những câu hỏi về những biến cố riêng lẻ, trong ngôn ngữ của lý thuyết lượng tử bảo thủ, là vô nghĩa và do dó, khi sự diễn giải được tiến hành, chúng thực sự không có ý nghĩa. Chỉ có những câu hỏi cùng với những khẳng định về một tập hợp là có ý nghĩa’. Một quan điểm về tính bất định của vũ trụ như thế có thể được trông đợi bị chống đối bởi những nhà vật lý cổ điển. Năm 1955, John von Neumann đầu tiên gợi ý rằng phương trình Schrodinger có thể sai. Ông đã đưa vào một phương trình thứ hai để tìm ra sự sai lầm đó, nhưng chính phương trình này cũng trở nên lập lờ. Và phương trình thứ ba, thứ tư,…cũng thế. Chúng tạo nên một chuỗi được biết dưới cái tên‘Tai họa về chuỗi vô hạn lùi của Von Neumann’

Bản chất bất định của những hệ nguyên tử không được hầu hết các nhà vật lý chấp nhận một cách dễ dàng. Một cách đại khái nó giống như một cái bàn bi-da trên đó một số bi phản ứng khi chúng bị tác động, một số bất động một vài phút trước khi chuyển động và một số chuyển động mà không cần phải tác động. Để khái niệm hóa một cách dễ dàng hơn cái mô tả nghịch lý về thực tại biểu hiện trong phương trình Schrodinger, hãy tưởng tượng hàm sóng như một hàm số bất kỳ trong không gian cấu hình. Đó là môt không gian ba chiều ảo được dùng cho những vấn đề khái niệm hóa. Ứng xử của hạt có thể được biểu diễn bằng một đường trong không gian cấu hình này.

Tại điểm nơi mà phương trình Schrodinger tiên liệu hai kết qủa khả dĩ như nhau thì đường này bị phân nhánh. Theo hàm sóng, điều đó có nghĩa là một hạt riêng lẻ thực hiện hai ứng xử khác nhau tại một điểm và cùng một lúc. Trong những điều kiện nào đó thì hàm sóng sẽ tiên liệu một số vô hạn những trạng thái lập lờ mà ở đó lộ trình của nó trong không gian cấu hình chẻ thành 4 kết qủa khả dĩ, 8 kết qủa khả dĩ, 16 ,…..và đến vô hạn .

Vì con mèo đang ở trong trạng thái sống-chết trộn lẫn theo tỷ lệ, cũng như một hạt thể hiện hai hay ngay cả một số vô hạn những ứng xử khả dĩ tại cùng một điểm và cùng một lúc, thì hòan toàn mâu thuẫn với kinh nghiệm của chúng ta, nên phương trình Schrodinger dường như không mô tả những biến cố nguyên tử riêng lẻ. Đã có nhiều cách diễn giải về lý thuyết lượng tử được đưa ra để giải thích cho sự lập lờ của phương trình Schrodinger.

Sự diễn giải mang tính qui ước và được chọn bởi hầu hết các nhà vật lý lượng tử được biết dưới cái tên ‘ Sự Sụp Đổ Copenhagen’. Theo quan điểm này, khi phương trình bị phân làm đôi thì một trong các đường trong không gian cấu hình sẽ đơn thuần sụp đổ. Thay vì có rất nhiều kết qủa thì phương trình thu về một kết qủa duy nhất. Những người ủng hộ trường phái Copenhagen lập luận rằng lý thuyết lượng tử có tính bất định nghiêm ngặt. Phương trình không biểu hiện thực tế mà chỉ là một thuật toán ( một phương pháp tóan ) để đưa ra những dự đóan xác suất. Chẳng hạn như, nếu thí nghiệm về con mèo của Schrondinger được thực hiện thì rõ ràng là người ta không thể kết thúc với con mèo vừa sống vừa chết trong một tỷ lệ trộn lẫn. Chỉ có một tập hợp của những con mèo sống và con mèo chết mới biểu diễn cho sự mô tả chính xác về thực tại.

Michael Audi nói rằng ’…nếu thuyết bất định được chấp nhận minh bạch thì những vấn đề triết học của việc diễn giải lý thuyết lượng tử trở nên dễ xử lý.’ Những người chống đối đưa ra lập luận rằng sự gán ghép trọng khối xác suất và sự sụp đổ một cách tùy ý cho những đường thẳng không xuất phát từ phương trình Schrodinger.Einstein và de Broglie cho rằng một thế giới hòan toàn tất định có thể được chấp nhận hơn một thế giới ngẫu nhiên và đề nghị một sự giải thích khác cho tính chất lập lờ của phương trình. Có lẽ tất cả những thông tin liên quan đến những biến cố cơ học lượng tử không được biết và một biến số chưa được khám phá hay là ‘biến số ẩn’ nào đó có thể chịu trách nhiệm cho những ứng xử biến đổi của hai hạt.Quan điểm này lần đầu tiên được đề xuất bởi Einstein năm 1935.

Trong những bản thảo ban đầu về lý thuyết lượng tử, Heisenberg nhấn mạnh rằng những đại lượng vật lý chỉ có thể được xem là thực chỉ sau khi chúng được thực sự quan sát, nghĩa là, khi chúng là những biến cố có thể mô tả được trong không-thời gian và được nhận thức. Bohr thuyết phục Heisenberg rằng lý thuyết lượng tử không có ý nghĩa khi vắng mặt lĩnh vực cổ điển. Bất kỳ một điều gì không được kiểm chứng bằng thực nghiệm, không dẫn ra những ‘hệ qủa được quan sát’ và ‘thiếu nền tảng trực giác’ đều bị ông ta đơn thuần loại bỏ khỏi địa hạt của những thực tế khách quan .

Sau khi mang lại cho lý thuyết lượng tử một hình thức luận tóan học được khai triển đầy đủ với Nguyên Lý Bất Định, Heisenberg và một số nhà vật lý khác bắt đầu đặt câu hỏi về bản chất của những thực tế vật lý hay khách quan. Như được dẫn ra trong phần mở đầu, Heisenberg đi đến kết luận rằng ‘…thực tế khách quan…..đã bốc hơi vào trong …toán học và nó[tóan học] không còn biểu hiện ứng xử của hạt cơ bản nữa mà đúng hơn nó biểu thị kiến thức của chúng ta về ứng xử đó’

Trong một nỗ lực duy trì sự tồn tại của một thực tế khách quan và vẫn giải quyết được vấn nạn về hàm sóng, nhà vật lý đoạt giải Nobel Eugene Wigner năm 1961 đã đề nghị một giải pháp thứ hai.Nếu phương trình Schrodinger không biểu thị cho thực tế, thì có lẽ chính ý thức là biến số ẩn quyết định kết qủa của một biến cố thực sự sẽ xảy ra. Wigner chỉ ra rằng nghịch lý ‘con mèo của Schrodinger’ chỉ xảy ra sau sự đưa vào nhận thức của con người những tín hiệu đo lường. Nói một cách khác, nghịch lý này chỉ xảy ra vào cái lúc mà sự quan sát của con người can thiệp vào.

Theo Wigner, mọi ý nghĩa mà cơ học lượng tử nhằm cung cấp chính là những mối liên hệ mang tính xác suất giữa những qúa trình tiếp nối của nhận thức. Ông cho rằng không thể nào có được sự mô tả những qúa trình lượng tử mà không có ‘một sự tham chiếu tường minh vào nhận thức’. Trong vấn nạn ‘con mèo của Schrondinger’ chính nhận thức của người quan sát đã can thiệp và kích khởi để một kết qủa nào đó được quan sát trong số những kết qủa khả dĩ . Wigner cũng gợi ý rằng phải có sự tìm kiếm những tác động khác mà nhận thức có thể tạo nên.

Trong tác phẩm ‘ Symmetries and Reflections’ Wigner đã phác thảo một sự mô tả tóan học khả dĩ về cái mà ông tin là nó phải xảy ra khi nhận thức tác động lên sự quan sát. Ông cho rằng,’ lập luận đã có trước về sự khác biệt trong vai trò của những dụng cụ quan sát vô tri và người quan sát với nhận thức – về sự vi phạm các định luật vật lý nơi mà nhận thức có vai trò- là hoàn toàn có sức thuyết phục một khi người ta còn chấp nhận những nguyên lý của cơ học lượng tử chính thống với toàn bộ những hệ qủa của nó. Điểm yếu của lập luận này đối với việc cung cấp một hiệu qủa riêng biệt của ý thức lên vật chất nằm ở sự nương tựa tòan bộ vào những nguyên lý đó- một sự nương tưạ rất khó để biện minh đầy đủ khi dưạ trên cơ sở của kinh nghiệm của chúng ta với bản chất phù du của các lý thuyết vật lý’

Ý tưởng về nhận thức tác động lên vật chất là một khẳng định bất bình thường đối với các nhà vật lý. Trong phương pháp cơ học và kinh nghiệm, khoa học luôn luôn cố gắng khử trừ bóng ma của nhận thức ra khỏi bất kỳ sự thiết lập về các định luật vật lý. Wigner gợi ý rằng mối quan hệ giữa nhận thức và thực tại vật lý giống như bản chất của luật nhân qủa đều cần được tái kiểm tra và đó chính là sự khởi hành triệt để từ vật lý cổ điển. Mặc dù Wigner đề nghị một mối liên hệ mới giữa người quan sát và cái được quan sát, ông ta vẫn xác nhận rằng mối dây liên lạc giữa nhận thức và thực tại ‘không thể bị loại trừ’. Vẫn có hai loại thực tại- chủ quan và khách quan.Lãnh vực cổ điển của các thực tại khách quan đơn thuần trở thành tương đối.

Nhà vật lý học ở Princeton John A.Wheeler tin rằng thuật ngữ ‘người quan sát’ nên được thay thế bằng ‘ người tham gia’. Sự thay thế này, ông ta cảm thấy rằng, đã chỉ ra một cách tường minh vai trò mới và triệt để của nhận thức trong vật lý. Thay vì phủ nhận sự tồn tại của những thực tại khách quan ông ta đã đi xa hơn với sự khẳng định rằng thực tại chủ quan và khách quan phần nào đã sinh ra lẫn nhau. Chúng là những hệ thống’ tự kích thích’ và biến thành ‘tự tham chiếu’. Ông viết’ trong một ý nghĩa lạ lùng nào đó, phải chăng vũ trụ có thể “tự trở thành” bởi sự tham gia của những kẻ đã dự phần?...tác động sống còn là sự tham gia. “ Người tham dự” là một khái niệm mới không thể bàn cãi do cơ học lượng tử mang lại. Nó đốn ngã danh từ” người quan sát” của lý thuyết cổ điển : kẻ đứng sau những tấm kính an toàn và theo dõi những gì đang xảy ra mà không dự phần vào’. Wheeler kết luận,’ nó không thể xong được, cơ học lượng tử nói vậy’

Sự gợi ý về thuật ngữ ‘ kẻ tham dự’ của Wheeler chứng tỏ bản chất huyền bí của ngành vật lý mới. Chúng ta có thể nhớ lại khẳng định của Sir James Jeans rằng tâm thức có thể là kẻ sáng tạo và cai trị của lĩnh vực vật chất. Tương tự như thế, trong một bài báo có tựa là “ Implications of Meta-Physics for Psychoenergetic Systems’ nhà vật lý Jack Sarfatti cũng xác nhận niềm tin của mình rằng cấu trúc của vật chất không thể độc lập với ý thức!

Sarfatti còn đề nghị xa hơn rằng chúng ta phải kết hợp chặt chẽ phép tính logic với những mệnh đề hai gía trị ‘đúng-sai’ để hiểu hoàn toàn lý thuyết lượng tử. Cái luận lý ‘yes-and-no’ này sẽ dẫn chúng ta đến sự biểu đạt thứ ba của cơ lượng tử : sự biểu đạt của Everett-Wheeler hay ‘đa thế giới’. Quan điểm này trình bày thế giới gần như là khoa học gỉa tưởng nhưng ngược lại với trực gíac của hầu hết các nhà vật lý. Sự biểu đạt này cho rằng vũ trụ liên tục tách ra thành một số vô cùng lớn những thực tại song song. Trong một vũ trụ như thế, chúng ta không chỉ hiện hữu trong một số vô hạn các thế giới mà những kết qủa khả dĩ của bất kỳ một biến cố nào cũng tồn tại như thế.

Trong truyện ngắn ,’ The Garden of the Forking Paths’ (Khu Vườn Rẽ Nhánh) , Jorge Luis Borges kể về một người đàn ông qúi phái, kỳ bí người Trung quốc có tên là Ts’ui Pên. Người này trong đời đã thề hai điều: viết một cuốn sách và xây một mê cung. Chỉ sau khi ông ta chết thì con cháu của ông ta mới nhận ra hai dự án này là một. Cuốn sách mà Ts’ui Pên viết có tên là The Garden of the Forking Paths ( Khu Vườn Rẽ Nhánh ) rất kỳ bí và có vẻ phi lý.Trong chương đầu tiên nhân vật chính bị giết. Ở chương thứ hai, nhân vật này sống lại. Mỗi khi mà một trong những nhân vật này đối diện với những nhân vật thay thế mình, thì người này chọn tất cả những nhân vật thay thế đồng thời.

Borges mô tả nhân vật chính sau cùng đã nhận ra cảnh mộng ảo được che dấu trong The Garden of the Forking Paths. Đó chính là sản phẩm lý thuyết về bản chất của thời gian: ‘ một bức tranh chưa đầy đủ mà không sai lạc của vũ trụ như Ts’ui Pên cảm nhận nó đang-là. Khác với Newton và Schopenhauer….[ông ta]không nghĩ thời gian là tuyệt đối và đều. Ông ta tin vào một chuỗi vô tận thời gian đang phát triển với tốc độ chóng mặt, như một mạng lưới đang trải rộng với những dòng thời gian phân kỳ, hội tụ và song song. Cái mạng thời gian này- những sợi tơ đến gần nhau, chẻ nhánh, giao cắt hoặc tách rời nhau trải qua hàng thế kỷ- đã ôm giữ mỗi khả thể.’ Như nhân vật chính giải thích, ‘ Chúng ta không hiện hữu trong hầu hết các vũ trụ đó. Anh hiện hữu trong một số vũ trụ này và tôi không có mặt ở đó mà lại ở những vũ trụ khác nơi đó không có anh. Cũng có những vũ trụ khác mà cả chúng ta đều hiện hữu. Trong thế giới này ở đó may mắn đến với tôi, anh đã đến cửa nhà tôi. Trong thế giới khác, anh đi qua khu vườn và thấy tôi đã chết. Lại trong một thế giới khác, tôi đang nói những lời này nhưng là một kẻ sai lầm, một bóng ma.’

Mặc dù tác phẩm của Borges chỉ là gỉa tưởng, nhưng ý niệm về thời gian của Ts’ui Pên lại song hành với diễn giải của Everett-Wheeler trong cơ học lượng tử. Một cách cơ bản, có ba vấn đề đang ám ảnh những diễn giải khác nhau của cơ lượng tử. Trước tiên, nỗ lực của von Neumann nhằm kiểm tra những sai lầm của phương trình Schrodinger đã gỉa định rằng nền tảng tóan học không đúng. Hàm sóng mô tả thực tại mâu thuẫn với trực giác nhưng, như ‘Tai Họa Của Chuỗi Lùi Vô Hạn’ đã tiết lộ: nền tảng toán học không bao giờ được chứng minh là sai lầm. Thứ hai, sự sụp đổ của phương trình sóng được sử dụng bởi trường phái Copenhagen đã tránh né bất kỳ sự giải thích nào cho những hiện tượng có tính xác suất như thế. Cuối cùng, những đề nghị như của Wigner đã gỉa định sự tồn tại của một thực tế vật lý mặc dù sự phát hiện của Heisenberg đã cho thấy cái định nghĩa về một thực tế vật lý như thế là không thể được.

Năm 1957 Hugh Everett cùng với John A.Wheeler đã kiểm tra lại những vấn đề trên. Sau đó, họ đưa ra sự diễn giải Everett-Wheeler về cơ học lượng tử mà không đòi hỏi sự thay đổi nào về cơ sở toán học của phương trình Schrodinger. Trong những tiền đề cơ sở, sự diễn giải này đã:

1. Chấp nhận nền tảng tóan học của phương trình Schrodinger
2. Chấp nhận rằng không một nhánh nào của phương trình Schrodinger bị sụp đổ
3. Phủ nhận sự tồn tại của một thực tại vật lý.

Gỉa thiết Everett-Wheeler chấp nhận sự diễn giải mang tính xác suất theo qui ước của lý thuyết lượng tử bằng một sự phân biệt quan trọng. Xác suất liên hệ với lý thuyết lượng tử khác biệt về mặt khái niệm và không nên lẫn lộn với khái niệm xác suất như được hiểu trong vật lý thống kê. Lý thuyết lượng tử mô tả một cách tóan học một vũ trụ mà trong đó cơ may (chance) không phải là một phép đo lường sự không hiểu biết của chúng ta về một hệ thống nhưng có tính tuyệt đối. Không thể tránh được những trạng thái như sự lập lờ của hàm sóng xảy ra. Những nhánh của hàm sóng tách ra và chia chẻ tương ứng với những xác suất của một phép đo cho trước. Cách ứng xử là phần toán học của phương trình Schrondinger. Bởi vì cơ may không phải là sự đo lường sự không hiểu biết của chúng ta về hệ thống nên những thông tin mới không thể làm chúng ta phủ nhận hay thay đổi phương trình.

Vấn đề ,dĩ nhiên, cũng là vấn đề mà những hậu duệ của Ts’ui Pên đã gặp phải. Lối diễn giải của Everett-Wheeler chấp nhận ba vấn đề mà các lối diễn giải khác đã gặp, nhưng nó thách thức trực gíac của chúng ta về thời gian. Như Bryce deWitt đã chỉ ra, Everett và Wheeler đề nghị một vũ trụ mà ‘…..thường xuyên tách ra thành một số vô cùng lớn các nhánh rẽ, tất cả sinh ra từ phép đo giống như tương tác giữa vô số các thành phần của nó. Hơn thế nữa, mỗi một chuyển dời lượng tử xảy ra trên mỗi ngôi sao, trong mỗi thiên hà, nơi mỗi góc xa xăm của vũ trụ đang tách thế giới định xứ của chúng ta trên trái đất thành vô số những bản sao của chính nó’

Khả năng của 10¹⁰⁰⁺ vũ trụ, tất cả những bản sao không hoàn chỉnh giữa chúng và tất cả không hoàn tòan nhận biết được sự hiện diện của nhau, đã mang lại những hàm ý tuyệt vời.Trong thí nghiệm của Schrodinger, đối với mỗi con mèo sống trong vũ trụ của chúng ta lại có một con chết trong vũ trụ khác. Hàm sóng làm vũ trụ tách làm hai và do đó nghịch lý đã được giải quyết. Như tai họa chuỗi vô hạn lùi của von Neumann đã hàm ý, mỗi một biến cố cơ học lượng tử trong vũ trụ của chúng ta tạo nên một chuỗi vô hạn những phép chia mà ở đó xác suất cho phép mọi hiện thực khả dĩ đều ‘tồn tại’. Trong khu vườn có nhiều nhánh rẽ như thế lời giải đáp cho vấn nạn về sự bất định có thể là: một vũ trụ trong đó mọi kết qủa khả dĩ của một thí nghiệm đã thực sự xảy ra.

Lối diễn giải này cũng có những vấn đề của nó như những lối diễn giải trước đó. Một hình thức luận toán học dẫn đến lối diễn giải của chính nó có thể không bao giờ nhận được sự ủng hộ nơi phòng thí nghiệm. Ngay cả nếu như một thí nghiệm như thế được thực hiện, giống như những thiết bị kiểm tra của von Neumann, nó cũng có thể trở nên lập lờ và lại dẫn đến tất cả những kết qủa khả dĩ. Giống như một con mèo vừa sống vừa chết theo tỷ lệ trộn lẫn, cách diễn giải của Everett-Wheeler có thể minh chứng cho chính nó và phủ bác chính nó tại cùng một điểm và đồng thời.

Tuy nhiên, khi chúng ta bắt buộc phải chấp nhận logic yes-and-no trong sự kiện eclectron vừa là sóng vừa là hạt đồng thời tại một điểm thì có lẽ chúng ta cũng nên lưu ý đến gợi ý của Wheeler (và của Safatti) về phép tính yes-and-no. Lối diễn giải của Everett-Wheeler (dù có đúng về mặt bản thể hay không) có lẽ là câu trả lời thích hợp duy nhất.

Một lần nữa lối diễn giải này mang chúng ta đến với mối liên hệ giữa nhận thức và thực tại. ‘Người tham dự’ của Wheeler ngầm gợi ý lối diễn giải về đa thế giới. Nếu cả hai kết qủa của thí nghiệm’ con mèo của Schrodinger’ đều xảy ra thì ắt hẳn một tác nhân kích khởi nào đó trong nhận thức của con người phải quyết định kết qủa nào sẽ được kinh nghiệm. Jack Sarfatti tin tưởng chính vô thức của tập thể loài người đã định đoạt hạt sẽ phân hủy hay không. Tuy nhiên, vì chúng ta không nhận thức rằng chúng ta là những kẻ tham dự trong vũ trụ lượng tử, nên ý chí tập thể sẽ không hội tụ, không mạch lạc và chính điều này đã làm những biến cố lượng tử dường như ngẫu nhiên và có tính xác suất.

Tiến xa hơn và như một tiền đề, Sarfatti cho rằng khái niệm về ‘người tham dự’ cũng có thể được dùng để giải thích cho những hiện tượng khác. Chẳng hạn trong chuyển động Brown hay là chuyển động zigzag đều đặn của những hạt trong chất lỏng hay khí, ông đề nghị rằng chính cái ý thức của người tham dự đã quyết định chuyển động của các hạt. Tính chất ngẫu nhiên của chuyển động Brown là do gỉa định về sự thiếu hội tụ của ý chí tập thể loài người. Như thế, Sarfatti gợi ý, hạt bị vùi dập trong chuyển động Brown ngẫu nhiên, đã được tạo nên bởi sự vận hành trong tiềm thức của mọi kẻ tham dự. Ông khẳng định,’ Người tham dự trong một thí nghiệm lượng tử riêng biệt trong phòng thí nghiệm vật lý có thể là người thực hiện thí nghiệm, dù là ở tầm mức sâu hơn của sự liên thông lượng tử thì nó phải bao gồm mọi hệ có sự sống. Mọi hệ thống có nhận thức, không kể đến vị trí trong không-thời gian của chúng so với những thiết bị thí nghiệm, đều đóng góp rời rạc vào cái thế (potential) lượng tử được cảm nhận bởi từng hạt trong những hạt photon hay electron’.

Sarfatti cảm nhận rằng nguyên tắc về người tham gia chịu trách nhiệm về những tài năng có vẻ xuất chúng được chứng tỏ bởi tâm lý học như Uri Geller. Nếu những tài năng như thế được xác nhận, thì những cá nhân như Geller chỉ bằng vào tác động của ý chí cũng có thể nhiều lần kiểm soát chính xác vùng đập vào của những hạt riêng lẻ trong thí nghiệm về hai khe đã đề cập ở trước. ( Sarfatti đã thực sự tham dự thí nghiệm kiểm tra khả năng của Geller. Thí nghiệm này được dẫn dắt bởi giáo sư John Hasted ở Birbeck College, University of London vào ngày 20, 21 tháng 6 năm 1974. Những người chứng kiến bao gồm giáo sư David Bohm, Tiến sĩ Ted Bastin, Arthur Koestler và Arthur C. Clarke đã quan sát Geller biểu diễn làm cong miếng kim loại và kích khởi máy đếm Geiger bằng năng lực tâm lý. Hasted và Bohm đang chuẩn bị công bố bài báo cáo chi tiết)

Quan điểm của các nhà vật lý đang thay đổi. Đã năm mươi năm kể từ ngày Heisenberg trao phó những xác nhận kỳ vĩ liên quan đến sự quan sát. Một cách chậm rãi, khối lương đồ sộ những cơ sở khoa học bắt đầu cảm nhận về cơn chấn động đầu tiên về một thời đại mới. Hàng thế kỷ đã qua, những người theo thuyết thần bí luôn xác nhận rằng vật chất và ý thức là hai phương diện khác nhau của cùng một thứ gì đó. Với những người dành trọn cuộc đời của mình để cố gắng chọc thủng những bí ẩn của vật chất, thì vật lý hiện đại đã có một thông điệp, dù không mới mẻ nhưng hóa ra lại là một sự tái khám phá quan trọng nhất mà loài người chưa từng làm. Có lẽ, sự thay đổi này sẽ được cảm nhận như một chuỗi tiếng sấm rền khi những cấu trúc cũ đổ xuống và được thay thế bằng những cấu trúc mới. Có lẽ, sự thay đổi này sẽ nhỏ nhiệm và tiệm tiến đến nỗi mà chúng ta sẽ không có nhiều cảm nhận về nó hơn những người chống Copernic trong thời đại của Galileo đã không cảm thấy trái đất đang chuyển động. Dù thế nào đi nữa, thông điệp của nền vật lý mới này là: chúng ta là những kẻ tham gia trong một vũ trụ ngày càng kỳ diệu. Chúng ta đã xuyên thủng vật chất và đã tìm thấy ở đó một ít bụi trần và cái thóang nhìn của chính chúng ta.