Trong năm phút: nghịch lý du hành thời gian là gì
Nghịch lý du hành thời gian là câu đố xuất hiện khi ai đó quay về quá khứ và dường như phá vỡ chuỗi sự kiện đã đưa họ đến đó. Ý tưởng này không hề mới. H. G. Wells xuất bản Cỗ máy thời gian (The Time Machine) năm 1895, và từ đó các nhà văn cứ loay hoay với chuyện nhân quả. Trang này thuộc chủ đề Lịch sử khoa học viễn tưởng của chúng tôi.
Có ba câu đố quan trọng nhất. Nghịch lý ông nội hỏi điều gì xảy ra nếu bạn ngăn chính mình ra đời. Nghịch lý bootstrap hỏi một thứ không có khởi đầu thì từ đâu mà có. Hiệu ứng cánh bướm hỏi một thay đổi nhỏ trong quá khứ có thể lan xa đến đâu. Mỗi câu đố thử thách một quy tắc mà ta vẫn mặc nhiên chấp nhận: nguyên nhân đến trước kết quả, và kết quả nào cũng có nguyên nhân.
Du hành về quá khứ chưa từng được chứng minh là khả thi. Dù vậy, các câu đố này vẫn hữu ích, vì chúng buộc nhà vật lý lẫn người kể chuyện phải nói rõ “thay đổi” lịch sử nghĩa là gì.
Nghịch lý ông nội: xóa sổ chính mình
Nghịch lý ông nội là nghịch lý được biết đến nhiều nhất. Hãy tưởng tượng bạn quay về và ngăn ông nội mình có con. Khi đó bố hoặc mẹ bạn không ra đời, và bạn cũng vậy. Nhưng nếu bạn chưa từng ra đời thì bạn không thể quay về để ngăn ông. Câu chuyện tự cắn đuôi mình: bạn chỉ làm được nếu bạn không thể làm.
Đây là vấn đề về tính nhất quán. Một quá khứ đã bị thay đổi và một hiện tại vẫn nhớ quá khứ cũ không thể cùng đúng trong một dòng lịch sử. Vì thế nó trở thành phép thử chuẩn cho mọi ý tưởng du hành thời gian. Nếu một lý thuyết cho phép chuyến đi, nó phải giải thích được chuyện gì xảy ra ở điểm này.
Có hai hướng trả lời chính. Một cho rằng quá khứ thực ra không thể bị thay đổi, vì luôn có điều gì đó cản đường. Hướng kia cho rằng thay đổi quá khứ sẽ mở ra một nhánh lịch sử mới, còn thế giới ban đầu của bạn vẫn như cũ. Cả hai đều được nhắc lại ở phần sau.
Nghịch lý bootstrap: những thứ không có khởi đầu
Nghịch lý bootstrap hoàn toàn không có mâu thuẫn nào trong lịch sử, và chính điều đó khiến nó kỳ lạ hơn. Hình dung một nhà soạn nhạc mang bản nhạc cũ quay về quá khứ và đưa cho chính mình thời trẻ. Người trẻ chép lại, xuất bản, nổi tiếng, rồi về già lại mang chính bản nhạc đó quay về. Vậy ai đã viết bản nhạc? Bản nhạc tồn tại, nhưng chưa từng được sáng tác.
Cái tên bắt nguồn từ thành ngữ tiếng Anh về việc tự nhấc mình lên bằng dây giày của chính mình, điều không thể làm được. Vật thể hay thông tin nằm trong một vòng khép kín dường như tự nâng mình vào cõi tồn tại. Một “người anh em” gần gũi là nghịch lý định mệnh (predestination paradox), trong đó chính chuyến đi về quá khứ lại là nguyên nhân của các sự kiện dẫn đến chuyến đi. Không có gì bị phá vỡ, nhưng không ai chỉ ra được vòng lặp bắt đầu từ đâu.
Hiệu ứng cánh bướm: thay đổi nhỏ, hệ quả lớn
Nói chặt chẽ thì hiệu ứng cánh bướm không phải là nghịch lý. Nó là một nhận định về độ nhạy. Nhà khí tượng học Edward Lorenz phát hiện rằng trong một hệ phức tạp như thời tiết, một khác biệt rất nhỏ ban đầu có thể lớn dần thành khác biệt lớn về sau. Cụm từ này trở nên phổ biến vào thập niên 1970.
Áp dụng vào du hành thời gian, điều đó có nghĩa là chỉ cần giẫm chết một con côn trùng hay nói một câu cũng có thể thay đổi cả tương lai. Truyện ngắn “A Sound of Thunder” (1952) của Ray Bradbury dùng chính ý tưởng này: một thợ săn trong chuyến đi về thời khủng long đã giẫm chết một con bướm, và hiện tại anh trở về đã đổi khác theo những cách nhỏ mà đáng lo. Bài viết về hiệu ứng cánh bướm của chúng tôi giải thích sự khác nhau giữa cách hiểu khoa học và cách dùng trong truyện.
Câu hỏi sâu xa hơn là bao nhiêu phần lịch sử đã cố định và bao nhiêu phần là ngẫu nhiên. Không ai làm được thí nghiệm này, nên ý tưởng này hợp làm công cụ kể chuyện hơn là công cụ dự đoán.
Truyện né các nghịch lý như thế nào
Các nhà văn dùng bốn mô hình chính. Trong quá khứ cố định, mọi việc bạn làm vốn đã là một phần của lịch sử, nên hành động của bạn tạo ra chính thế giới mà bạn xuất thân. Trong dòng thời gian phân nhánh, thay đổi quá khứ tạo ra một nhánh mới, còn thế giới ban đầu của bạn vẫn như cũ. Trong mô hình viết lại, hiện tại đổi ngay tức khắc và chỉ phiên bản mới còn lại. Trong mô hình người quan sát, bạn có thể ghé thăm quá khứ nhưng không chạm vào được thứ gì.
Biết một câu chuyện dùng mô hình nào sẽ giúp bạn đọc hiểu hơn. Truyện quá khứ cố định thường nói về số phận và sự chấp nhận, còn truyện viết lại thường nói về trách nhiệm với điều mình đã thay đổi. Nhiều phim và sách pha trộn các mô hình, và những tác phẩm hay nhất giữ được luật chơi riêng của mình nhất quán từ đầu đến cuối.
Tìm ra chỗ một câu chuyện tự phá luật của nó là cách luyện tư duy nhân quả khá thú vị.
Khoa học thật nói gì
Hãy bắt đầu từ những gì đã đo được. Thời gian không trôi với cùng một nhịp ở mọi nơi. Thuyết tương đối cho biết đồng hồ chuyển động nhanh, hoặc nằm sâu hơn trong trường hấp dẫn, chạy chậm hơn đồng hồ khác. Đồng hồ trên vệ tinh GPS phải được hiệu chỉnh vì điều này mỗi ngày, tổng cộng khoảng 38 micro giây. Vậy nên việc tiến tới tương lai với tốc độ khác là có thật, dù hiệu ứng rất nhỏ.
Du hành về quá khứ thì khác hẳn. Chưa ai quan sát được điều đó. Về lý thuyết, thuyết tương đối rộng cho phép một số nghiệm có đường cong thời gian khép kín (closed timelike curves), tức những lộ trình xuyên không-thời gian vòng lại một thời điểm sớm hơn. Nhà toán học Kurt Gödel mô tả một nghiệm như vậy trong một vũ trụ quay vào năm 1949. Năm 1988, Michael Morris, Kip Thorne và Ulvi Yurtsever lập luận rằng một lỗ giun có thể đi qua được, về nguyên tắc, có thể biến thành cỗ máy thời gian. Đây là những khả năng toán học. Không có gì cho thấy vũ trụ của ta chứa những cấu trúc như vậy, và chúng có thể cần đến vật chất ngoại lai mà chưa ai tìm thấy.
Các nhà vật lý đã đề xuất vài lối thoát khỏi các nghịch lý. Nhà vật lý người Nga Igor Novikov cùng cộng sự phát triển nguyên lý tự nhất quán: chỉ những lịch sử không mâu thuẫn mới có thể xảy ra. Nếu bạn cố ngăn ông nội, luôn có điều gì đó cản lại, và quá khứ bạn ghé thăm chính là quá khứ đã dẫn đến bạn. Năm 1991, David Deutsch dùng cơ học lượng tử để gợi ý rằng thay đổi quá khứ sẽ dẫn đến một nhánh lịch sử khác. Năm 1992, Stephen Hawking đưa ra giả thuyết bảo vệ trình tự thời gian (chronology protection conjecture), cho rằng các định luật vật lý có thể luôn ngăn cỗ máy thời gian hình thành. Chưa ý tưởng nào trong số này được xác nhận.
Vì vậy hãy tách bạch ba tầng: sự thật đã đo được (đồng hồ chạy với nhịp khác nhau), khả năng toán học (đường cong thời gian khép kín) và thí nghiệm tưởng tượng (nghịch lý ông nội).
Chúng xuất hiện ở đâu trong tiểu thuyết
Robert A. Heinlein viết một số truyện vòng lặp thời gian có ảnh hưởng nhất. “By His Bootstraps” (1941) kể về một người đàn ông gặp nhiều phiên bản của chính mình trong cùng một vòng lặp. Lưu ý tiết lộ nội dung: câu tiếp theo sẽ tiết lộ cú twist của một truyện ngắn. “—All You Zombies—” (1959) nói về một người hóa ra là cả gia đình của chính mình, và đến nay vẫn là ví dụ tiêu chuẩn về nghịch lý bootstrap.
Tiểu thuyết The Door into Summer (1957) của Heinlein là điểm khởi đầu dễ đọc hơn. Nhân vật chính, kỹ sư Dan Davis, bị phản bội, ngủ đông khoảng ba mươi năm, rồi sau đó dùng cỗ máy thời gian để sửa lại mọi chuyện. Du hành thời gian ở đây chạy theo những quy tắc gọn gàng, nên đọc với các nghịch lý trong đầu sẽ cho bạn thấy tác giả khép các vòng lặp ở đâu.
“A Sound of Thunder” (1952) của Bradbury là truyện kinh điển về hiệu ứng cánh bướm. Trong điện ảnh, Back to the Future đùa với việc thay đổi cách bố mẹ một người gặp nhau, còn The Terminator chơi với vòng lặp trong đó con người và vật từ tương lai gây ra sự kiện ở quá khứ. Cả hai chỉ được nhắc tên.
Những hiểu lầm thường gặp
“Nghịch lý chứng minh du hành thời gian là bất khả thi.” Chúng chỉ cho thấy khó làm cho du hành thời gian nhất quán. Những ý tưởng như nguyên lý tự nhất quán cố gắng gỡ bỏ mâu thuẫn. Du hành về quá khứ chưa được chứng minh là khả thi, cũng chưa được chứng minh là bất khả thi.
“Hiệu ứng cánh bướm nghĩa là thay đổi nào cũng tạo khác biệt khổng lồ.” Ý tưởng gốc là những khác biệt nhỏ có thể lớn dần trong hệ phức tạp, chứ không phải lúc nào cũng vậy.
“Nghịch lý bootstrap tự mâu thuẫn.” Lịch sử vẫn nhất quán. Câu đố chỉ nằm ở chỗ không ai giải thích được vật thể hay ý tưởng đó bắt đầu từ đâu.
“Thay đổi quá khứ sẽ viết lại ký ức của bạn ngay lập tức.” Đó là quy ước kể chuyện, không phải điều vật lý mô tả.
Đọc tiếp
Với mâu thuẫn kinh điển, hãy đọc Nghịch lý ông nội. Với những thứ không có nguồn gốc, hãy thử Nghịch lý bootstrap. Để hiểu vì sao nguyên nhân nhỏ có thể lớn dần, xem Hiệu ứng cánh bướm. Còn nếu bạn muốn thưởng thức ý tưởng này như một câu chuyện, hãy bắt đầu với The Door into Summer, một tiểu thuyết du hành thời gian có quy tắc gọn gàng.
