Khoa học đương đại và Phật giáo

Basic idea of emptiness in Buddhism

(c) Nguyễn Hoàng Hải, 2022 Viện Trần Nhân Tông Đại học Quốc gia Hà Nội http://user.hus.edu.vn/nguyenhoanghai Email: nhhai@vnu.edu.vn

Tính không trong khoa học hiện đại

2

1

Four noble truths

The principle of dependent origination

1. All things and events come into being only as the result of the interaction between

1. The truth of suffering (dukkha). Suffering is an innate characteristic of existence in the

various causes and conditions (the law of causality).

realm of the cycle of death and rebirth (samsara).

2. All things and events can be understood as the idea that many parts compose a whole

2. The truth of the origin of suffering. The origin of suffering is the fundamental ignorances:

and the wholeness depends upon the parts.

1. of the law of causality.

2. of the law of ultimate nature of reality.

3. All things and events arise solely as a result of the mere coming together of many factors which make them up. Therefore there is nothing that has any independent and intrinsic identity of its own.

3. The truth of the cessation of suffering to reach nirvana. Liberation is to directly realize the

emptiness of all phenomena.

4. The truth of the path of the cessation of suffering. The path is the middle path (dharma).

❖ Everything is changing: motion, vibration, interaction. Because of interconnectedness of things and events, they can not be permanent or eternal, they do not have independent and intrinsic properties.

4

3

Chân đế và tục đế

The emptiness of everything

❖ Phật giáo thừa nhận có hai loại chân lí: chân đế và tục đế. Chân đế (chân lí tuyệt đối) là thực tại khách quan. Tục đế (chân lí tương đối) là thế giới mà con người ghi nhận thông qua các giác quan. Hai loại chân lí này có sự tương đồng nhưng có các dị biệt.

❖ Buddhism is not nihilistic. All things and events do exist but their existence can not be considered as independent, autonomous, intrinsic reality. It is the emptiness in Buddhism.

❖ In the physical world, there is a fundamental disparity between the way we perceive

❖ Tục đế luôn gán cho các sự vật và hiện tượng một bản ngã riêng biệt, thường hằng, bất biến. Nhưng từ nguyên lí nhân quả, sự gán ghép như vậy là không phù hợp.

the world, including our own existence in it, and the way things actually are:

1. Entities possess self-enclosed, definable, discrete and enduring reality.

❖ Do mọi sự vật và hiện tượng đều nằm trong mối liên hệ nhân duyên (nguyên lí duyên khởi) cùng với sự vận động liên tục của chúng nên không có sự vật nào có một bản tính độc lập, bất biến, vĩnh cửu. Chúng không có bản ngã.

❖ Triết học Marx Lenin, chân đế là thực tại khách quan còn tục đế là hình ảnh của

−

2. Things and events are devoid of objective, independent existence. There is no self with an intrinsic, absolute properties nor independent, permanent, autonomous identity.

thực tại khách quan được mang lại trong ý thức.

5

6

Tính không

❖ Nguyên lí duyên khởi (dependent origination), sự liên hệ phổ biến

(interconnectedness) và tính không (emptiness) là các nguyên lí tương đương nhau trong Phật giáo. Khi nói đến duyên khởi, sự liên hệ phổ biến là nói đến tính không và ngược lại.

Ý thức

❖ Tính không (emptiness) khác với trống không (void) và khác với hư không

(nothingness), cho rằng mọi sự vật và hiện tượng không có thuộc tính nội tại (intrinsic), độc lập, bất biến, vĩnh cửu. Phật giáo không phải là tôn giáo của hư không. Chân đế trong Phật giáo là nhìn thấy tam pháp ấn của mọi sự vật và hiện tượng.

7

8

Ý thức là gì?

Vật chất

❖ Triết học Marx—Lenin:

❖ Triết học Marx—Lenin:

1. Ý thức là sự phản ánh thế giới vật chất khách quan vào bộ óc con người và có sự cải

biến và sáng tạo. Ý thức là hình ảnh chủ quan về thế giới khách quan.

2. Vật chất và ý thức có mối quan biện chứng.

1. Vật chất là thực tại khách quan được đem lại cho con người trong cảm giác, được cảm giác của chúng ta chép lại, chụp lại, phản ánh, và tồn tại không lệ thuộc vào cảm giác.

2. Thuộc tính của vật chất là vận động. Các dạng vận động: chuyển động, dao

động, tương tác. Mức độ vận động được đo bằng năng lượng.

❖ Ý thức là sản phẩm của bộ não nhằm giúp cơ thể phán đoán thành công các sự kiện diễn ra trong tương lai để cơ thể thích nghi tốt nhất với môi trường. Bộ não là cái máy phán đoán với kết quả của sự phán đoán là ý thức.

3. Vật chất và năng lượng có thể chuyển hoá cho nhau theo công thức

E = mc2

nên có thể coi vật chất là năng lượng và ngược lại.

❖ Ý thức không cần phản ánh hết thế giới bên ngoài, không cần phản ánh đúng thế giới bên ngoài, nó chỉ cần phản ánh phù hợp nhất với thế giới bên ngoài. Đó là vì con người là sản phẩm của chọn lọc tự nhiên theo nguyên tắc “sự tồn tại của cái phù hợp nhất”.

10

9

Thuộc tính của ý thức

Tiến hoá và thần kinh

❖ Ý thức là sự phản ánh thế giới vật chất khách quan vào bộ óc con người và có sự cải

biến và sáng tạo.

❖ Lí thuyết tiến hóa: đặc tính của thế hệ này được di truyền cho thế hệ khác thông qua các gen. Tác nhân tiến hóa là chọn lọc tự nhiên. Chọn lọc tự nhiên: strugle for life, survival of the fittest.

1. Bộ não cải biến, sáng tạo như thế nào? (Triết học Marx Lenin)

−

2. Tại sao bộ não lại giải thích như thể thực tại gồm các sự vật và hiện tượng có

−

bản tính nội tại, độc lập, bất biến, vĩnh cửu? (Phật giáo)

❖ Khoa học thần kinh: ý thức là mô hình về thực tại, được bộ não xây dựng dựa trên các tín hiệu điện đến từ các giác quan thông qua quá trình giả định kiểm tra để ý thức có thể phán đoán tốt nhất thực tại.

❖ Để trả lời các câu hỏi trên chúng ta cần đến sự trợ giúp của khoa học thần kinh và lí

❖ Ý thức không cần phản ánh đầy đủ thực tại, không cần phản ánh chính xác thực tại,

thuyết tiến hoá.

mà chỉ cần phản ánh vừa đủ để cá thể tồn tại.

12

11

Lát cắt thực tại

Phổ điện từ của một số sinh vật

❖ Thế giới bên ngoài chỉ có vật chất và năng lượng, hoàn toàn không có màu sắc, âm thanh, mùi vị, nóng lạnh. Tất cả cảm nhận về thực tại là bộ não mang lại cho chúng ta để chúng ta có ý thức về thực tại. Ý thức là một “mô hình” về thực tại.

❖ Thực tại vô cùng đa dạng và rộng lớn nên các sinh vật tự chọn cho mình những lát

Sinh vật Phổ điện từ So với người Nhện Tử ngoại và lục Khác Ong Tử ngoại, lam, vàng Khác Các loài cá Chỉ nhìn thấy 2 màu Kém hơn Rắn Một số màu và hồng ngoại Khác Các loài chim 5—7 màu Hơn

cắt nhất định để xây dựng mô hình bên trong.

❖ Lát cắt thực tại của các sinh vật là khác nhau, của các cá thể khác nhau là khác

Họ mèo, chó 2 màu nhưng yếu Kém hơn Chuột Tử ngoại, lục, lam Khác

nhau.

14

13

Mực, bạch tuộc Lam Kém hơn Linh trưởng Giống như người Giống nhau

Các giác quan con người

Phép đo

❖ Dù có năm giác quan nhưng các tế bào thần kinh thu nhận tín hiệu thông qua 4 cách

Giác quan Kích thích Cường độ

❖ Phép đo là quá trình so sánh một tính chất nào đó của sự vật hoặc hiện tượng so với hệ thống tiêu chuẩn đã được thừa nhận. VD đo chiều dài của vật thể so với mét trong hệ SI.

1. Chuyển đổi tín hiệu hoá học thành tín hiệu

điện: vị giác, khứu giác.

Vị giác Hoá chất (lỏng) Nồng độ

2. Chuyển đổi tín hiệu nhiệt thành tín hiệu

điện: xúc giác.

Khứu giác Hoá chất (khí) Nồng độ

❖ Để thực hiện phép đo, người ta cần tương tác với vật cần đo. Trong thế giới cổ điển sự tương tác này không ảnh hưởng đến phép đo nhưng trong thế giới lượng tử sự tương tác này thay đổi trạng thái của vật cần đo nên phép đo là một vấn đề của cơ học lượng tử.

3. Chuyển đổi tín hiệu ứng suất cơ học thành

tín hiệu điện: xúc giác.

Thính giác Âm thanh Độ lớn âm

❖ Về cơ bản, trong các phép đo khoa học, con người thường đưa về vùng khả kiến để

4. Chuyển đổi tín hiệu quang học thành tín

Xúc giác Nhiệt, ứng suất Nhiệt độ, áp suất

có thể quan sát bằng thị giác.

hiệu điện: thị giác.

15

Thị giác Ánh sáng Độ sáng

Giả thuyết và thử sai

Lí thuyết khoa học

❖ Ý thức là mô hình mà bộ não xây dựng giải thích về thế giới bên ngoài nhằm giúp

cho cá thể thích nghi được môi trường xung quanh.

❖ Kiểm chứng thực nghiệm (empirical verification) bằng quan sát hoặc thực nghiệm khẳng định hay phủ định tính đúng đắn của của một giả thuyết là công việc cơ bản trong khoa học.

❖ Nếu khẳng định, giả thuyết đó tiếp tục được sử dụng và dần được chấp nhận như là các

định luật.

❖ Lí thuyết khoa học cũng là mô hình mà bộ não xây dựng về thế giới bên ngoài nhằm giúp cho các giả thuyết của lí thuyết đó thích nghi được với các kiểm chứng thực nghiệm.

❖ Lí thuyết khoa học có thể gồm nhiều lí thuyết thành phần. Như vậy mô hình của mô hình tạo nên một trật tự thứ bậc trong khoa học. Mô hình cao nhất chính là ý thức.

❖ Nếu phủ định, thì kiểm chứng thực nghiệm đó là một kì dị. Kì dị lúc nào cũng xuất hiện trong khoa học. Thông thường, cùng thời gian, các kiểm chứng thực nghiệm sẽ dần loại bỏ các kì dụ.

❖ Mỗi mô hình đều có hệ hình (paradigm), là khung nền cơ bản mà các nhà khoa học

❖ Khi kì dị được tích tụ thì làm xuất hiện khủng hoảng. Nếu khủng hoảng không được giải

đều thừa nhận. Nếu hệ hình bị lật đổ thì mô hình bị lật đổ theo.

quyết, các giả thuyết mới xuất hiện mà thành công thì dẫn đến cách mạng khoa học.

17

18

Thiết bị khoa học

Các thông tin về mắt người

❖ Thiết bị khoa học là thiết bị giúp con người

thực hiện phép đo. Với các đối tượng đo đạc rất nhỏ, rất lớn, rất xa, tín hiệu rất yếu thì các giác quan tự nhiên không thể thực hiện được. Chúng ta cần đến thiết bị khoa học.

❖ Thiết bị khoa học để khuếch đại năng lực quan sát. Các lực được quy đổi về lực điện từ. Các bước sóng được quy đổi về vùng khả kiến. Thực nghiệm là chuyển đổi tất cả các loại tương tác được quy về ánh sáng khả kiến với độ lớn, độ mạnh phù hợp với thị giác con người.

20

Quy về khả kiến

LIGO

❖ Sóng hấp dẫn được Einstein tiên đoán vào năm 1915 nhưng phải đến năm 2016 người ta mới có thể thu được sóng hấp dẫn đến từ sự va chạm của hai hố đen cách Trái Đất 1,3 tỉ năm ánh sáng.

❖ Về bản chất, các phép đo là quá trình chuyển đổi các tương tác khác nhau về tương tác điện từ. Tương tác hạt nhân mạnh, hạt nhân yếu, hấp dẫn đều được các máy đo dịch chuyển về tương tác điện từ.

❖ Sóng hấp dẫn là sự co giãn của không gian.

m, nhỏ

❖ Dịch chuyển về vùng khả kiến, khuếch đại cường độ yếu, giảm cường độ mạnh,

Nhưng sự co giãn này rất nhỏ, cỡ 10−18 hơn 1000 lần đường kính của proton.

tăng độ phân giải… để phù hợp với thị giác của con người.

❖ Khả kiến: bước sóng 400 700 nm, độ sáng

cd/m2, độ phân giải 10 Mpx.

−

10−6 − 106

❖ Người ta phải xây dựng LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) để khuếch đại tín hiệu và dịch chuyển về vùng khả kiến để chúng ta có thể quan sát.

21

22

NGC 628 do Hubble và Webb (2022)

Có vụ nổ lớn không?

❖ Ảnh thu được từ kính viễn vọng không gian James Webb tháng 7/2022 cho thấy có rất nhiều thiên hà nhỏ, mịn và già.

❖ Theo lí thuyết vụ nổ lớn, càng gần thời điểm khởi đầu của vũ trụ, càng có ít các thiên hà vì các thiên hà cần thời gian để hình thành và phát triển. Quan sát cho thấy số lượng thiên hà trẻ lớn hơn 100.000 lần tính toán.

❖ Các thiên hà trẻ hình thành sẽ hợp nhất với

nhau để tạo các thiên hà lớn hơn. Quan sát cho thấy số lượng hợp nhất nhỏ hơn 10 lần tính toán.

Một trong những bức ảnh đầu tiên của JWST so với Hubble.

23

24

Vị trí của nguyên lí nhân quả

❖ Nếu bộ não là cái máy phán đoán thì nó phán đoán cái gì? Bộ não phán đoán

nguyên lí nhân quả mà thế giới bên ngoài tuân theo. Nguyên lí nhân quả gồm hai thành phần: quy luật và điều kiện biên. Để phán đoán được thế giới thì cần biết được quy luật mà thế giới vận hành cùng các điều kiện biên của nó.

Nguyên lí nhân quả

❖ Quy luật là “nhân” và điều kiện biên là “duyên” trong Phật giáo. Nguyên lí nhân

quả chính là lí thuyết nhân duyên, một lí thuyết cơ bản của Phật giáo.

❖ Việc phán đoán có thể được thực hiện nhờ sử dụng lí tính, một khả năng của ý thức và sử dụng cảm tính, một khả năng của vô thức. Trong khoa học, các hoạt động của lí tính như quy nạp, diễn dịch là hiệu quả nhưng nhiều trường hợp trực giác có vai trò quan trọng.

25

26

Hume và nguyên lí nhân quả

Triết học Marx và nguyên lí nhân quả

❖ David Hume cho rằng nguyên lí nhân quả là sự kì vọng của ý thức về hiện tượng mà ta gọi là nguyên nhân và hiện tượng mà ta gọi là kết quả. Nguyên lí nhân quả không phải là bản chất của thực tại. VD về rung chuông và cho ăn trong thí nghiệm con chó của I. Pavlov hoặc môn chiêm tinh học và mê tín.

❖ Nguyên nhân là sự tác động lẫn nhau giữa các mặt trong cùng một sự vật hoặc giữa các sự vật với nhau gây ra một hoặc hơn một sự biến đổi nhất định. Kết quả là sự biến đổi xuất hiện do sự tác động lẫn nhau của các mặt trong một sự vật hoặc giữa các sự vật với nhau.

❖ Các giác quan tiếp nhận tri thức từ các giác quan, từ đó ý thức tìm các các mẫu

❖ Một quả có thể đến từ nhiều nhân, một nhân có thể có nhiều quả. Đến lượt mình

hình (pattern) của các sự kiện, là sự đều đặn (regularity) của các sự kiện, và giải thích rằng đó là nguyên lí nhân quả.

quả lại là nhân của hiện tượng khác. Nhân quyết định quả, quả ảnh hưởng lại nhân. Giữa chúng có mối quan hệ biện chứng.

Vật lí và nguyên lí nhân quả

Nón ánh sáng nhân quả

❖ Sự kiện A ở vùng không gian này (nhân) ảnh hưởng đến sự kiện B ở vùng không khác (quả) thông qua

các tương tác và xảy ra theo tiến trình thời gian.

Tương lai

❖ Bất kì sự kiện A nào cũng ảnh hưởng đến sự kiện B khác và ngược lại sự kiện A là kết quả của các sự

kiện khác trước đó. Từ đó tạo nên các phản ứng dây chuyền nhân quả không ngừng nghỉ.

Thời gian

❖ Sự kiện A tác dụng lên sự kiện B thì luôn có sự phản tác dụng từ B trở lại A.

c

❖ Với một thời gian hữu hạn, nếu không có tương tác thì A và B không thể có ảnh hưởng đến nhau.

Điều này được gọi là tính định xứ (locality).

❖ Nếu có tương tác thì tương tác đó chỉ có thể truyền với tốc độ tối đa là tốc độ ánh sáng theo nguyên lí

tương đối Einstein.

❖ Do thời gian trôi theo một chiều thì A phải xuất hiện trước B. Nhân có trước quả. Nhân ở quá khứ,

Quá khứ

quả ở tương lai.

29

30

Không gian

Nhân quả và vấn đề liên quan

Ngẫu nhiên do thiếu thông tin

❖ “Nguyên lí nhân quả” là nguyên lí cơ bản, không được hình thành từ các nguyên lí khác?

❖ Ngẫu nhiên có thể đến từ hai yếu tố: bản thân các quy luật và sự thiếu vắng thông tin của

điều kiện biên.

❖ Nguyên lí nhân quả thừa nhận tính định xứ của hiện tượng. Một hiện tượng ở không gian này không thể ảnh

hưởng đến hiện tượng ở rất xa nó.

❖ Thiếu thông tin điều kiện biên

• Tùy thuộc vào lượng thông tin mà chúng ta biết về quy luật và các điều kiện biên mà

❖ Nguyên lí nhân quả thừa nhận sự bất thuận nghịch của thời gian. Nguyên nhân luôn có trước kết quả. Như vậy, nhân quả và thời gian có liên hệ chặt chẽ. Sự bất đối xứng của thời gian quá khứ-tương lai gây ra sự bất đối xứng của nhân-quả.

chúng ta có thể đoán được tính chính xác với một xác suất nhất định.

❖ Nguyên lí nhân quả thừa nhận sự tương tác giữa nhân và quả. Sự tương tác này chỉ thuộc một trong 4 tương

tác cơ bản của vật lí.

• Thông thường, mô hình càng phức tạp, nhiều điều kiện biên thì xác suất để phán đoán chính xác sẽ thấp. Các nhà khoa học theo quy giản luận thường đơn giản hóa mô hình.

❖ Nguyên lí nhân quả dẫn đến tất yếu, còn gọi là quyết định luận (determinism), phủ nhận sự tồn tại của ngẫu

nhiên và cho rằng ngẫu nhiên chỉ là sự thiếu thông tin của nhân duyên.

• Trong phần lớn các mô hình vật lí, các phương trình là tuyến tính, các kết quả là xác

❖ Chuỗi nhân quả không giới hạn trong không thời gian nào mà có thể tác động lên toàn vũ trụ một cách nhận

định. Tuy nhiên với các hệ phức hợp, các phương trình là phi tuyến, các kết quả có tính ngẫu nhiên rất cao.

biết được hoặc không thể nhận biết được. Có tồn tại một thông tin về nhân quả (karma) hay không?

32

Ngẫu nhiên do bản chất

❖ Cơ học lượng tử giải thích thế giới vi mô, thế giới của nguyên tử và nội nguyên tử xuất hiện tính xác suất ở mức độ cơ bản nhất. Có hai trường phái giải thích cơ học lượng tử, chấp nhận và phủ nhận tính ngẫu nhiên.

Thời gian

❖ Trường phái Copenhagen, được coi là chính thống, thừa nhận tính ngẫu nhiên của thực tại ở mức độ cơ bản nhất, thừa nhận các thuộc tính mâu thuẫn nhau của các vật thể vi mô, thừa nhận vai trò quan trọng của chủ quan trong thực nghiệm.

❖ Trường phái biến số ẩn, đa thế giới, sóng dẫn hướng,… không thừa nhận tính ngẫu nhiên và đưa ra nhiều ý tưởng để chứng minh sự ngẫu nhiên là do thiếu thông tin ở các điều kiện biên.

33

34

Quan niệm thông thường

Quan niệm khoa học

❖ Aristotles: thời gian là phép đo sự đổi thay, mang tính tương đối.

❖ Quan niệm thường thức của con người về không gian và thời gian

❖ Newton: thời gian là phép đo sự đổi thay, mang tính tuyệt đối, khách quan.

❖ Einstein:

1. Là các thực tại khách quan để đo lường sự thay đổi.

1. Không thời gian là một, là các chiều.

−

2. Độc lập với các sự vật và hiện tượng xảy ra trong chúng.

2. Có khởi đầu, bị co giãn, uốn cong.

3. Liên tục, thường hằng, bất biến.

3. Có tính thuận nghịch, block universe, không phân biệt được quá khứ, hiện tại và tương lai.

4. Không gian có tính thuận nghịch, thời gian có tính bất thuận nghịch. Chúng ta

❖ Thời gian bị bẻ gãy thành các mảnh nhỏ.

gọi là mũi tên thời gian.

❖ Sự bất thuận nghịch của thời gian là do đâu?

35

36

Tương lai

Thời gian

Vật lí hiện đại

Hiện tại

Tương lai

Quá khứ

c

Không gian

Thời gian của mọi sự vật và hiện tượng là đồng nhất.

❖ Không—thời gian bị lượng tử hoá.

1. Khoảng cách Planck:

.

lP = ℏG/c3 = 1.6 × 10−35 m

Quá khứ

2. Thời gian Planck:

.

A

tP = ℏG/c5 = 5.4 × 10−44 s

B

❖ Không—thời gian ở kích thước vi mô có tính bất định, có tính chồng chất. Đó là sự

nhoè và chồng chất của quá khứ, hiện tại và tương lai.

Thời gian của A không bao giờ đồng nhất với thời gian của B.

37

38

Thời gian là gì?

❖ Rất nhiều thứ có thể được dùng để đo thời gian: nếp nhăn trên khóe mắt, vòng tròn của một thân cây, sự mòn của một vật dụng,… Độ chính xác của các phép đo không cao. Có nhiều thứ được dùng để đo thời gian nhưng đồng hồ là hiệu quả nhất.

❖ Thời gian có một tính chất quan trọng, sự bất thuận nghịch giữa quá khứ và tương

lai. Thời gian luôn trôi theo một chiều, không bao giờ trôi ngược.

Tương đối hẹp

Tương đối rộng

❖ Trong tự nhiên có gì cũng bất thuận nghịch như thế?

40

Nguồn gốc của thời gian

Thời gian

❖ Tính chất bất thuận nghịch của thời gian đến từ đâu thì đó là nguồn gốc của thời

gian.

❖ Mũi tên nhiệt động học: entropy của  một hệ kín luôn tăng.

❖ Trong vật lí có hai phương trình, duy nhất hai phương trình có tính bất thuận nghịch

1. Định luật thứ hai nhiệt động học:

, với entropy

.

ΔS ≥ 0

S = k log W

❖ Mũi tên tâm lí học: thời gian tăng cùng với sự tăng của entropy. Trong quá khứ entropy sẽ rất nhỏ (giả thuyết về quá khứ). Đó là một căn cứ để chúng ta tin vào lí thuyết về vụ nổ lớn xảy ra cách đây 13,7 tỉ năm, lúc đó entropy của vũ trụ là rất nhỏ.

2. Giao hoán tử của toạ độ và vận tốc khác không:

.

[x, p] = xp − px ≥ ℏ/2

❖ Trong quá trình tiến hoá, các sinh vật nhận thấy entropy luôn

tăng nên đồng nhất thời gian với sự tăng của entropy.

❖ Alain Connes cho rằng thời gian vĩ mô từ nhiệt động học và thời gian vi mô từ sự

không giao hoán là hai mặt của một hiện tượng.

❖ Đó chính là nguyên nhân làm bất đối xứng dương/âm của thời

gian. Sự bất đối xứng của thời gian do bộ não tạo ra?

❖ Phần đông các nhà khoa học gán thời gian với entropy.

42

41

Các định luật nhiệt động học

W = 1, S = 0

❖ Định luật thứ nhất: năng lượng của một hệ kín được bảo toàn. Đây là định luật

W = 4, S = 0.6

tuyệt đối, áp dụng cho các hệ vật lí từ cổ điển đến lượng tử. Tuy nhiên định luật này không thể mô tả tiến trình phát triển của hệ theo thời gian.

W = 6, S = 0.8

❖ Định luật thứ hai: entropy của một hệ kín luôn không giảm. Đây là định luật mang tính thống kê xác suất chứ không phải là một định luật tuyệt đối. Định luật này cho phép mô tả tiến trình phát triển của hệ theo thời gian.

W = 4, S = 0.6

❖ 1850 Rudolf Clausius đưa ra khái niệm entropy áp dụng cho hệ nhiệt động đặc

Sau đó Ludwig Boltzmann đưa ra công thức vi

S = Q/T .

W = 1, S = 0

trưng cho độ mất trật tự: mô:

.

S = k log W

. Tổng số trạng thái vi mô: W = 16 . Xác suất để các hạt ở một bên là: p = 2/16 . Xác suất để mỗi bên có hai hạt là: p = 6/16 . Xác suất để một bên có 1 hạt là:

p = 8/16

44

43

Thời gian là gì?

Đồng hồ là gì?

❖ Là một thành phần tạo nên không—thời gian, là chiều trong không—thời gian nên là một biến thuận nghịch. Các phương trình của cơ học lượng tử và lí thuyết tương đối là bất biến đối với các phép hoán đảo thời gian.

❖ Bị lượng tử hoá chứ không phải là một đại lượng liên tục.

❖ Đồng hồ là máy đo thời gian. Thời gian gắn với entropy nên đồng hồ là máy đo dòng entropy. Đồng hồ đo bằng tín hiệu lặp đi lặp lại mà nó phát ra mà ta gọi là tiếng “tích”. Đồng hồ càng phát nhiều tiếng tích trong một giây, đồng hồ đó càng chính xác. Đồng hồ càng chính xác, càng tốn năng lượng và entropy mà nó tạo ra càng lớn.

❖ Để chế tạo một đồng hồ có độ chính xác vô hạn

❖ Nếu thời gian là sự đo dòng entropy, mà entropy là đại lượng vĩ mô nên cần phải xem xét thời gian ở vi mô có tồn tại hay không? Cơ học lượng tử là lí thuyết giải thích thế giới vi mô nên thời gian phải gắn với hệ lượng tử.

thì cần tạo ra một entropy vô hạn. Điều đó là vô lí nên chắc chắn đồng hồ chỉ có thể có một độ chính xác nhất định. [Phys. Rev. X 7, 031022, 2017]

❖ Chiếc đồng hồ lí tưởng là chiếc đồng hồ tốn ít

❖ Mỗi người có một thời gian riêng hoàn toàn khác nhau. Do đó khái niệm hiện tại của người này không có nghĩa với người khác. Các phát biểu về hiện tại chỉ phù hợp với một gần đúng nào đó.

The New Science of Clocks Prompts Questions About the Nature of Time | Quanta Magazine

24/08/2022, 16:34

năng lượng nhất để tạo ra tiếng tích. Đó là chiếc đồng hồ bé nhất.

The greater a clock’s accuracy, the more energy it dissipates and the more entropy it produces in

the course of ticking.

45

46

“A clock is a flow meter for entropy,” said Milburn.

They found that an ideal clock — one that ticks with perfect periodicity — would burn an

infinite amount of energy and produce infinite entropy, which isn’t possible. Thus, the accuracy

of clocks is fundamentally limited.

Indeed, in their paper, Erker and company studied the accuracy of the simplest clock they could

think of: a quantum system consisting of three atoms. A “hot” atom connects to a heat source, a

“cold” atom couples to the surrounding environment, and a third atom that’s linked to both of

t h e o r e ti c a l p h y s i c s

the others “ticks” by undergoing excitations and decays. Energy enters the system from the

heat source, driving the ticks, and entropy is produced when waste energy gets released into the

environment.

Đồng hồ bé nhất

Hệ phức hợp

t h e r m o d y n a m ic s

ti m e

❖ Ý thức chỉ xuất hiện ở các sinh vật phức tạp, được coi là hệ phức hợp (complex system).

❖ Nguyên tử 1 được nối với nguồn nóng, nguyên tử 2 nối với

A ll t o p i c s

Hệ phức hợp có các tính chất

nguồn lạnh, nguyên tử 3 khi bị kích thích và phân rã tạo tiếng “tích”.

1. Đột sinh (emergence) ra một số tính chất của hệ không thể chỉ suy ra từ tính chất của

các cấu thành.

The New Science of Clocks Prompts Questions About the Nature of Time | Quanta Magazine

24/08/2022, 16:34

2. Tính phi tuyến.

❖ Hiếm khi photon ở nguồn lạnh kích thích nguyên tử 2 và khi nguyên tử phân rã kết hợp với nguyên tử 3 phân rã sẽ kích thích nguyên tử 1. Đồng hồ không phát ra tiếng “tích”.

3. Trật tự tự phát, tự tổ chức.

❖ Khi đồng hồ phát tín hiệu đều đặn hơn thì hệ tạo ra nhiều

4. Thích nghi.

entropy hơn. Entropy ở đây được đo bằng sự phân tán năng lượng đều cho các nguyên tử.

https://www.quantamagazine.org/the-new-science-of-clocks-prompts-questions-about-the-nature-of-time-20210831/

Page 4 of 8

5. Cạnh tranh.

6. Phản hồi.

❖ Entropy tỉ lệ nghịch với thông tin theo C. Shannon nên sự hữu hạn về lượng entropy tạo ra sẽ tạo nên sự giới hạn về thông tin. Thông tin về thời gian đã trải qua.

48

47

Samuel Velasco/Quanta Magazine

The researchers calculated that the ticks of this three-atom clock become more regular the more

entropy the clock produces. This relationship between clock accuracy and entropy “intuitively

made sense to us,” Huber said, in light of the known connection between entropy and

information.

In precise terms, entropy is a measure of the number of possible arrangements that a system of

particles can be in. These possibilities grow when energy is spread more evenly among more

particles, which is why entropy rises as energy disperses. Moreover, in his 1948 paper that

founded information theory, the American mathematician Claude Shannon showed that entropy

also inversely tracks with information: The less information you have about, say, a data set, the

higher its entropy, since there are more possible states the data can be in.

“There’s this deep connection between entropy and information,” Huber said, and so any limit

on a clock’s entropy production should naturally correspond to a limit of information —

including, he said, “information about the time that has passed.”

In another paper published in Physical Review X earlier this year, the theorists expanded on their

three-atom clock model by adding complexity — essentially extra hot and cold atoms connected

to the ticking atom. They showed that this additional complexity enables a clock to concentrate

the probability of a tick happening into narrower and narrower windows of time, thereby

increasing the regularity and accuracy of the clock.

In short, it’s the irreversible rise of entropy that makes timekeeping possible, while both

periodicity and complexity enhance clock performance. But until 2019, it wasn’t clear how to

https://www.quantamagazine.org/the-new-science-of-clocks-prompts-questions-about-the-nature-of-time-20210831/

Page 5 of 8