Tóm lược trong năm phút
Nghịch lý ông nội là câu đố nổi tiếng nhất về du hành thời gian. Hãy tưởng tượng bạn quay về quá khứ và giết ông nội mình trước khi ông có con. Khi đó bố hoặc mẹ bạn không ra đời, và bạn cũng không. Nhưng nếu bạn chưa từng được sinh ra thì bạn đã không thể thực hiện chuyến đi, nên ông nội vẫn sống, và rốt cuộc bạn vẫn ra đời. Câu chuyện tự triệt tiêu chính nó.
Nạn nhân không nhất thiết là ông nội. Đó có thể là cha mẹ, bà cố hay bất kỳ tổ tiên nào. Điều quan trọng là hành động của người du hành xóa sổ chính người du hành. Vì vậy, câu đố này thực chất nói về nguyên nhân và kết quả: một nguyên nhân (chuyến đi) tạo ra một kết quả (cái chết) làm biến mất nguyên nhân đó.
Các nhà vật lý và triết học dùng nghịch lý này như một phép thử. Nếu cỗ máy thời gian có thể tồn tại, vũ trụ cần những quy tắc nào để không ai phá vỡ được nó? Trang này nằm trong chuyên đề Lịch sử khoa học viễn tưởng, và thuộc cùng họ với Các nghịch lý du hành thời gian.
Câu đố vận hành thế nào, từng bước một
- Bạn có một cỗ máy đưa mình ngược về quá khứ.
- Bạn đến trước khi ông nội có con và giết ông.
- Không có ông, bố hoặc mẹ bạn không ra đời, nên bạn cũng không ra đời.
- Không có bạn, không ai dùng cỗ máy, nên không ai đến được quá khứ.
- Không có kẻ giết người, ông nội vẫn sống, và ta quay lại bước đầu tiên.
Mỗi bước đều suy ra từ bước trước, nhưng kết thúc lại mâu thuẫn với khởi đầu. Một vũ trụ nhất quán về logic không thể chứa cả hai phiên bản cùng lúc. Vì thế, một điều gì đó trong giả định phải nhường chỗ: cỗ máy, quyền tự do lựa chọn để ra tay, hoặc quan niệm đơn giản của ta rằng chỉ có một dòng thời gian cố định.
Ý tưởng này đến từ đâu
Những câu chuyện về việc thay đổi quá khứ có từ lâu trước khi nghịch lý có tên gọi. Tiểu thuyết tiếng Pháp Le Voyageur imprudent (1943) của René Barjavel thường được nhắc đến như phiên bản xuất bản đầu tiên của bài toán ông nội, và câu đố này lan rộng qua các tạp chí giấy bột gỗ (pulp) trong những thập niên sau đó. Năm 1976, triết gia David Lewis công bố một bài báo cẩn trọng, "The Paradoxes of Time Travel", dùng nhân vật Tim và ông nội của anh để cho thấy logic vận hành ra sao. Lewis lập luận rằng du hành thời gian không bất khả về mặt logic, và nghịch lý chỉ có vẻ không thể giải vì ta dùng từ "có thể" theo hai nghĩa khác nhau.
Khoa học thực sự nói gì
Trước hết là những điều đã được xác lập. Du hành về tương lai có thật, dù ở quy mô rất nhỏ. Đồng hồ chạy chậm hơn đôi chút khi di chuyển nhanh và trong trường hấp dẫn mạnh hơn, và các phi hành gia trên Trạm Vũ trụ Quốc tế khi trở về trẻ hơn người dưới mặt đất một phần rất nhỏ của giây. Chưa ai từng gửi bất cứ thứ gì ngược về quá khứ.
Du hành ngược thời gian là câu hỏi của thuyết tương đối rộng. Một số nghiệm toán học của phương trình Einstein chứa các đường cong thời gian khép kín, tức những quỹ đạo xuyên không-thời gian rồi vòng về điểm xuất phát. Kurt Gödel tìm ra một nghiệm như vậy vào năm 1949 cho một vũ trụ đang quay. Năm 1988, Michael Morris, Kip Thorne và Ulvi Yurtsever chỉ ra trên giấy cách một hố sâu (lỗ giun) có thể đi qua được có thể biến thành cỗ máy thời gian. Đây là các nghiệm trên giấy. Không ai biết vũ trụ thật có cho phép chúng hay không, và phần lớn cần đến vật chất kỳ lạ với những tính chất ta chưa từng quan sát.
Năm 1992, Stephen Hawking đề xuất giả thuyết bảo vệ trình tự thời gian: các định luật vật lý có thể luôn ngăn một cỗ máy thời gian hình thành. Đó là một giả thuyết, chưa phải kết quả đã được chứng minh, và vẫn còn tranh luận.
Những lối thoát chính
1. Tự nhất quán. Nhà vật lý người Nga Igor Novikov cho rằng các sự kiện trong một vòng lặp thời gian phải khớp với nhau. Nếu bạn quay về, bạn vốn đã là một phần của quá khứ, nên súng của bạn bị kẹt, bạn bắn trượt, hoặc bạn gặp nhầm ông nội của người khác. Năm 1991, Fernando Echeverria, Gunnar Klinkhammer và Kip Thorne xem xét một quả bi-a được gửi qua vòng lặp thời gian. Họ thấy các phương trình có kết quả nhất quán thay vì vô nghiệm, dù đôi khi có hơn một kết quả.
2. Các thế giới rẽ nhánh. Năm 1991, David Deutsch xây dựng một mô hình lượng tử về du hành thời gian, trong đó người du hành đáp xuống một nhánh khác của thực tại. Ông nội chết ở nhánh đó, nhưng nhánh của chính bạn không bị ảnh hưởng, nên không có mâu thuẫn nào xuất hiện. Cách này chỉ hiệu quả nếu quan điểm đa thế giới của cơ học lượng tử là đúng, mà đó là một cách diễn giải, chưa phải sự thật đã ngã ngũ.
3. Chuyện "có thể" nghĩa là gì. Câu trả lời của Lewis: Tim có kỹ năng, có súng và có cơ hội, nên theo một nghĩa thì anh có thể giết ông nội. Nhưng quá khứ là thế nào thì là thế đó, ông nội đã sống sót để có con, nên theo nghĩa khác thì Tim không thể. Cả hai phát biểu đều đúng cùng lúc, và không có mâu thuẫn nào suy ra.
4. Không có cỗ máy. Nếu không thể chế tạo cỗ máy thời gian, nghịch lý sẽ không bao giờ xuất hiện. Đó chính là hệ quả của việc bảo vệ trình tự thời gian.
Năm 2014, một nhóm nhà vật lý dùng các photon để mô phỏng một trong những mô hình này, mô hình của Deutsch. Thí nghiệm kiểm tra phần toán của một dòng thời gian có vòng lặp, chứ không phải bản thân việc du hành thời gian.
Nghịch lý này xuất hiện trong hư cấu ra sao
Trước hết là sách. The Door into Summer (1957) của Robert A. Heinlein đưa nhân vật chính đi lại giữa năm 1970 và năm 2000 và để anh tác động lên quá khứ. Truyện ngắn "—All You Zombies—" (1959) của Heinlein đi đến thái cực khác và dựng nên một vòng khép kín không có nguyên nhân bên ngoài, đó là một câu đố khác, được bàn trong bài Nghịch lý bootstrap. The End of Eternity (1955) của Isaac Asimov hình dung một tổ chức chỉnh sửa lịch sử và phải tính cái giá của mỗi thay đổi. Le Voyageur imprudent của Barjavel là ví dụ kinh điển ban đầu của chính bài toán ông nội.
Trên màn ảnh, Back to the Future (1985) xoay quanh một người du hành đe dọa sự tồn tại của chính mình khi can thiệp vào cách cha mẹ anh gặp nhau, còn The Terminator (1984) xoay quanh nỗ lực loại bỏ một thủ lĩnh tương lai bằng cách giết mẹ của ông.
Các tác giả coi nghịch lý này là động cơ kịch tính và thường chọn một lối thoát: quá khứ cố định, quá khứ có thể thay đổi, hoặc các dòng thời gian rẽ nhánh.
Những hiểu lầm thường gặp
- "Nó chứng minh du hành thời gian là bất khả." Không phải vậy. Nó chỉ cho thấy một cỗ máy thời gian sẽ cần những quy tắc, chẳng hạn lịch sử nhất quán hoặc thế giới rẽ nhánh. Các quy tắc đó có đúng hay không vẫn là câu hỏi mở.
- "Nó chỉ nói về ông nội." Ông nội chỉ là quy ước. Các trang tiếng Nhật thường dùng cha hoặc mẹ (親殺しのパラドックス), và logic vẫn y hệt.
- "Các nhà vật lý đã giải xong bằng vũ trụ song song." Thế giới rẽ nhánh chỉ là một đề xuất trong số nhiều đề xuất, và phụ thuộc vào một cách diễn giải cụ thể của cơ học lượng tử.
- "Nó giống nghịch lý bootstrap." Hai nghịch lý là họ hàng. Trong nghịch lý ông nội, vòng lặp tự hủy. Trong vòng lặp bootstrap, vòng lặp tự duy trì, còn một vật thể hay một mẩu thông tin thì không có nguồn gốc.
- "Các nhà khoa học đang chế tạo cỗ máy thời gian." Không có chuyện đó. Các thí nghiệm và bài báo đều nói về mô hình, toán học và mô phỏng.
Đọc tiếp
- Các nghịch lý du hành thời gian: toàn bộ họ các câu đố, để bạn thấy nghịch lý này nằm ở đâu.
- Nghịch lý bootstrap: một vòng lặp không có điểm bắt đầu, vấn đề ngược lại với vòng lặp tự hủy.
- The Door into Summer: cuốn tiểu thuyết kinh điển mà hành động của người du hành trong quá khứ quyết định tương lai của anh.
- Lịch sử khoa học viễn tưởng: truyện du hành thời gian đã phát triển từ tạp chí pulp đến khoa học viễn tưởng hiện đại như thế nào.
