VŨ TRỤ： Những ＂Bức Tường Vô Hình＂ Đang Kìm Hãm Chúng Ta)

Bạn có bao giờ nghĩ, nếu cứ làm lạnh một cốc nước mãi, thì điều gì sẽ xảy ra chưa? 0 độ đóng bằng, ấm 10 độ thì lạnh hơn, ấm 100 độ thì sao, ấm 200 độ sẽ thế nào? Bạn có thể sẽ cảm thấy, chỉ cần thiết bị làm lạnh đủ mạnh, nhiệt độ có thể giảm xuống vô hạn. Nhưng vũ trụ sẽ nói cho bạn biết là không được. Đến ấm 273,15 độ, mọi thứ đột ngột dừng lại. Nhiệt độ này gọi là độ không tuyệt đối, là danh giới tử thần mà vũ trụ vạch ra cho nhiệt độ. Không có bất kỳ thứ gì có thể lạnh hơn mức này, dù chỉ tranh lạnh 0,00001 độ cũng không được. Điều này thật kỳ lạ, tại sao vũ trụ lại phải thiết lập một danh giới như vậy? Điều kỳ lạ hơn là khi bạn thực sự muốn chạm vào danh giới này, bạn sẽ phát hiện ra bạn vĩnh viễn không thể chạm tới. Các nhà khoa học đã mất hơn 100 năm để đưa nhiệt độ giảm xuống mức chỉ cao hơn, độ không tuyệt đối 1 phần 100.000 độ, nhưng vẫn không có cách nào tiến thêm một bước nữa. Không phải do công nghệ yếu kém, mà là bản thân vũ trụ không cho phép. Đây chính là câu chuyện mà chúng ta sẽ nói hôm nay. Trong vũ trụ tồn tại một loạt những bức tường vô hình, chúng quy định tốc độ nhanh nhất, nhiệt độ thấp nhất, khoảng cách ngắn nhất, thời gian nhỏ nhất. Những bức tường này không phải do con người tạo ra, mà là quy luật riêng của vũ trụ. Và điều quá dị nhất là những bức tường này bạn không những không thể vượt qua, bạn thậm chí ngay cả chạm cũng không chạm tới được. Trước tiên nói về tốc độ, 300.000 km mỗi giây, đây là tốc độ ánh sáng chạy trong môi trường chân không. Einstein đã nói vào năm 1995 rằng đây chính là giới hạn tốc độ của vũ trụ, không có bất kỳ thứ gì có thể nhanh hơn ánh sáng. Hơn 100 năm đã trôi qua, vô số thí nghiệm đã kiểm chứng kết luận này không có một ngoại lệ nào. Nhưng vấn đề là ở đây, tại sao lại là tốc độ ánh sáng? Tại sao không phải là gấp đôi tốc độ ánh sáng, gấp 10 lần tốc độ ánh sáng? Dựa vào đâu mà vũ trụ lại đặt ra một giới hạn như thế này? Để hiểu được vấn đề này, phải làm rõ một sự thật đi ngược lại trực giác trước đã. Tốc độ ánh sáng không phải là tốc độ của ánh sáng, mà là giới hạn tốc độ truyền đạt của mỗi quan hệ nhân quả. Ý là sao? Hiện tại bạn đang ngồi ở đây, bạn của bạn đang ở trên mặt trăng. Bạn muốn nói với người đó một câu, cho dù dùng phương thức nào sóng vô tuyến, lary, hay thậm chí bất kỳ công nghệ nào chưa được phát minh, câu nói này nhanh nhất cũng cần 1,3 giây mới có thể đến nơi. Không phải vì tín hiệu chạy chậm, mà là vì vũ trụ quy định giữa nguyên nhân và kết quả bắt buộc phải có một khoảng thời gian gián đoạn ngắn nhất. Nghe có vẻ như vũ trụ đang cố tình làm khó chúng ta, nhưng thực ra, quy tắc này đã bảo vệ logic của toàn bộ vũ trụ. Hãy thử tưởng tượng xem, nếu bạn có thể vượt qua tốc độ ánh sáng thì sẽ ra sao? Theo thuyết tương đối, vào khoảnh khắc tốc độ của bạn vượt qua tốc độ ánh sáng, thời gian sẽ bắt đầu chảy ngược. Bạn sẽ đi đến đích sớm hơn cả tín hiệu mà bạn đã phát ra. Nó cực đoan hơn một chút, bạn có thể nhìn thấy kết quả trước cả khi sự việc xảy ra, sau đó quay lại ngăn cản sự việc đó xảy ra. Đây chính là nghịch lý nhân quả nổi tiếng. Quả có trước nhân, nguyên nhân còn chưa xảy ra, kết quả đã xuất hiện rồi. Logic của toàn bộ vũ trụ sẽ sụp đổ hoàn toàn. Cho nên tốc độ ánh sáng không phải là một bức tường được thiết lập tùy, nó là danh giới cuối cùng để vũ trụ duy trì tính nhất quán logic của chính mình. Nhưng đây vẫn chưa phải là kết thúc. Bức tường tốc độ ánh sáng này có một điểm vô cùng hiểm độc, bạn vĩnh viễn cũng không thể chạm vào nó. Phương trình chất năng của anh X-Tank nói cho chúng ta biết, khi một vật thể có khối lượng tăng tốc, năng lượng của nó sẽ tăng lên. Tốc độ càng nhanh, năng lượng cần thiết càng nhiều. Mối quan hệ này không phải là tuyến tính, mà là cấp số mũ. Khi bạn tiến gần đến tốc độ ánh sáng, năng lượng cần thiết sẽ tiến tới vô cực. Ý là sao? Giả sử bạn có một con tàu vũ trụ, bạn muốn ra tốc cho nó đạt đến 90% tốc độ ánh sáng. Như thế này đã là rất nhanh rồi, 270.000 km mỗi giây. Nhưng để đạt được tốc độ này, năng lượng mà bạn cần đại khái tương đương với việc đem khối lượng của cả con tàu chuyển hóa hoàn toàn thành năng lượng rồi nhân lên 1,3 lần. Tiếp tục ra tốc đến 99% tốc độ ánh sáng, năng lượng cần thiết biến thành 7 lần. 99,92% thì cần 12 lần, 99,99% thì cần 70 lần. Bạn đã nhìn ra quy luật chưa? Càng tiến gần đến tốc độ ánh sáng, mỗi khi tiến lên một bước nhỏ, cái giá phải trả sẽ càng lớn. Khi bạn tiến gần vô hạn tới tốc độ ánh sáng, năng lượng cần thiết cũng tiến tới vô hạn. Trong khi năng lượng trong vũ trụ là có hạn, cho nên xét về mặt toán học, bất kỳ vật thể nào có khối lượng đều không thể đạt đến tốc độ ánh sáng. Không phải là kém một chút xíu, mà là vĩnh viễn thiếu đi một chút xíu như vậy. Đây chính là điểm quái dị đầu tiên của giới hạn vũ trụ. Nó giống như một đường tiệm cận, bạn có thể tiến lại gần vô hạn, nhưng vĩnh viễn không thể chạm tới. Được rồi, tốc độ nói xong rồi, tiếp tục nói đến nhiệt độ. Rốt cuộc nhiệt độ là gì? Bình thường chúng ta nói nóng, nói lạnh, thực chất thứ chúng ta cảm nhận được là sự chuyển động của các hạt vi mô. Không khí nóng là do các phân tử không khí đang chạy hỗn loạn một cách điên cuồng, nước lạnh là do sự chuyển động của các phân tử nước trở nên chậm đi. Nhiệt độ về bản chất chính là thước đo động năng trung bình của các hạt vi mô. Vậy vấn đề là đây, các hạt có thể hoàn toàn dừng lại không? Về mặt lý thuyết, khi tất cả các hạt đều đứng yên hoàn toàn, đến một chút xê dịch cũng không có, thì nhiệt độ chính là độ không tuyệt đối. Âm 273,15 độ C cũng gọi là không độ Kelvin. Đây là giới hạn dưới về mặt toán học của nhiệt độ bởi vì trạng thái chuyển động không thể nào ít hơn trạng thái đứng yên được nữa. Nhưng trên thực tế, vũ trụ nói là không được, bạn không thể đến được đó. Trở ngại đầu tiên là định luật ba nhiệt, động lực học. Định luật này nói rằng để làm lạnh bất kỳ hệ thống nào xuống độ không tuyệt đối sẽ cần một số lượng các bước vô hạn. Mỗi một bước đều có thể khiến nhiệt độ giảm đi một chút, nhưng cứ mỗi khi giảm đi một chút, bước tiếp theo lại càng khó khăn hơn. Điều này hoàn toàn giống hệt với vấn đề tốc độ ánh sáng. Càng gần đến giới hạn, trả giá càng lớn, vĩnh viễn thiếu đi một chút xíu như vậy. Nhưng vẫn còn một trở ngại sâu xa hơn, cơ học lượng tử. Nguyên lý bất định Heisenberg nói rằng bạn không thể nào đồng thời biết chính xác vị trí và động lượng của một hạt. Nếu như một hạt hoàn toàn đứng yên, vậy thì động lượng của nó chính xác là bằng không. Điều này có nghĩa là vị trí của nó sẽ hoàn toàn bất định, Ngược lại, nếu hạt bị giới hạn trong một không gian nào đó, ví dụ như gần một hạt nhân nguyên tử, thì nó sẽ không thể nào hoàn toàn đứng yên mà bắt buộc phải duy trì một chuyển động tối thiểu nào đó. Chuyển động này được gọi là năng lượng điểm không. Ngay cả ở độ không tuyệt đối, các hạt vẫn đang dung động. Không phải vì có nhiệt lượng, mà là vì cơ học lượng tử không cho phép nó dừng lại hoàn toàn. Hoàn toàn đứng yên đã vi phạm nguyên lý bất định. Cho nên độ không tuyệt đối không phải là lạnh đến cực hạn, mà là lạnh đến mức cơ học lượng tử, bắt đầu nói không? Ở đây có một chi tiết rất thú vị, năng lượng điểm không không phải là một khái niệm lý thuyết xa vời, nó thực sự tồn tại. Heli lỏng khi tiến gần đến độ không tuyệt đối sẽ không đông đặc thành chất rắn, bởi vì năng lượng điểm không của nguyên tử Heli quá lớn, lớn đến mức có thể ngăn cản các nguyên tử sắp xếp thành cấu trúc tinh thể. Đây chính là lý do tại sao Heli lỏng có thể luôn duy trì trạng thái lỏng, cho đến khi bạn tạo ra một áp lực khổng lồ lên nó. Vũ trụ đã thiên lập một lớp sương mù lượng tử ở dưới đáy của nhiệt độ, khiến bạn vĩnh viễn không thể chạm tới đường không độ tuyệt đối đó. Nói xong về nhanh nhất và lạnh nhất rồi, bây giờ nói đến nhỏ nhất. Bạn bẻ gãy một cây thước, lại bẻ gãy rồi lại bẻ gãy, có thể bẻ đến mức nhỏ bao nhiêu? Heo trực giác mà nói, đáng lẽ có thể bẻ vô hạn tiếp tục. 1cm, 1mm, 1mm, 1nm, không có lý do gì để dừng lại. Nhưng vũ trụ nói là có chiều dài nhỏ nhất này, gọi là chiều dài Plank, sấp xỉ khoảng 10 mũ âm 35m. Con số này nhỏ đến mức độ nào? Nếu như phóng to một hạt Pyrotonto bằng mặt trời, thì chiều dài Plank đại khái chỉ to cỡ một sợi tóc. Tại sao lại có một thứ như thế này? Điều này phải bắt đầu nói từ sự xung đột giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng. Cơ học lượng tử nói cho chúng ta biết, muốn quan sát những thứ càng nhỏ, thì càng cần máy dò có mức năng lượng cao hơn. Điều này rất dễ hiểu, giống như việc bạn muốn nhìn rõ các chi tiết càng nhỏ, thì cần ánh sáng có bước sóng càng ngắn. Bước sóng càng ngắn, năng lượng càng cao. Thuyết tương đối rộng nói cho chúng ta biết, năng lượng sẽ làm uốn cong thời không. Năng lượng càng tập trung, thời không bị uốn cong càng dữ dội. Khi năng lượng tập trung đến một mức độ nhất định, thời không sẽ bị uốn cong thành lỗ đen. Bây giờ, hãy đặt hai chuyện này lại cùng nhau. Bạn muốn quan sát ở tháng đo càng nhỏ, thì cần năng lượng càng cao. Năng lượng càng cao, thời không uốn cong càng dữ dội. Khi bạn muốn quan sát ở tháng đo nhỏ hơn chiều dài Plank, năng lượng cần thiết sẽ cao đến mức trực tiếp uốn cong vùng không gian đó thành lỗ đen. Bạn sẽ không thể nhìn thấy bất cứ thứ gì. Đây không phải là giới hạn của công nghệ, mà là một ngõ cụt về mặt nguyên lý. Bản thân không gian ở dưới mức chiều dài Plank sẽ trở nên không có ý nghĩa. Hay nói cách khác là vật lý học hiện tại của chúng ta hoàn toàn mất tác dụng ở tháng đo đó. Nơi đó có thể không phải là không gian quá nhỏ, mà là bản thân khái niệm không gian này đã không còn tồn tại nữa. Đi kèm với chiều dài Plank còn có thời gian Plank sấp xỉ khoảng 10 mũ âm 43 giây. Đây là khoảng thời gian gián đoạn ngắn nhất có ý nghĩa trong vũ trụ. Khoảng thời gian ngắn hơn, mức này không phải là quá nhanh, mà là khái niệm thời gian có thể đã bị sụp đổ rồi. Điều thú vị là lấy chiều dài Plank chia cho tốc độ ánh sáng vừa vặn bằng với thời gian Plank. Đây không phải là sự trùng hợp. Điều này chứng tỏ thời gian và không gian ở tầng cơ sở nhất là bị khóa chặt vào nhau. Cấu trúc thời không của vũ trụ có một độ hạt nhỏ nhất. Nhỏ hơn độ hạt này, bản thân thời không sẽ không còn là một bề mặt trơn nhắn liên tục nữa. Bạn có thể tưởng tượng vũ trụ như một chiếc màn hình. Nhìn từ xa, hình ảnh trên màn hình là liên tục. Nhưng khi nhìn sát vào, bạn sẽ phát hiện ra hình ảnh thực chất được tạo thành từ từng điểm ảnh một. Thang đô Plank có thể chính là kích thước, điểm ảnh của chiếc màn hình vũ trụ này. Nhỏ hơn nữa thì không còn điểm ảnh nào nhỏ hơn. Được rồi, bây giờ nói đến một điều kích thích hơn, giới hạn, mật độ lớn nhất trong vũ trụ. Bạn có thể biết rằng, vật chất là có thể bị nén lại, không khí có thể nén, nước có thể nén, thậm chí sắt thép dưới một áp lực đủ lớn cũng có thể bị nén lại. Vậy có một giới hạn nào đó mà vật chất không thể bị nén đặc hơn được nữa không? Có đấy, nhưng cách thức thực hiện của giới hạn này vượt ngoài sức tưởng tượng. Khi một ngôi sao khổng lồ có khối lượng lớn chết đi, phần lõi của nó sẽ co rút dưới lực hấp dẫn của chính nó. Nếu như khối lượng đủ lớn, sự co rút sẽ đột phá mọi lực cản đã biết. Trước tiên là đột phá áp suất suy biến electron, biến thành sao neutron. Nếu vẫn chưa đủ lớn, tiếp tục đột phá áp suất suy biến neutron, sau đó thì không còn sau đó nữa. Theo lý thuyết hiện tại của chúng ta, không có bất kỳ sức mạnh nào có thể ngăn cản sự co rút tiếp tục diễn ra. Vật chất sẽ bị nén lại thành một điểm có thể tích bằng 0, mật độ lớn vô hạng. Điểm này được gọi là điểm kỳ dị, là lõi của lỗ đen. Điều này trong toán học được gọi là phân kỳ, thông thường có nghĩa là lý thuyết đã xảy ra vấn đề. Tuyệt đại đa số các nhà vật lý học cho rằng, điểm kỳ dị không thực sự tồn tại, mà là tín hiệu cho thấy thuyết tương đối rộng đã mất tác dụng trong các điều kiện khắc nghiệt. Thường hợp có khả năng xảy ra hơn là ở một mức mật độ cực đoan nào đó, hiệu ứng lượng tử sẽ can thiệp để ngăn chặn sự co rút xa hơn. Mật độ này đại khái nằm quanh mức mật độ Plank, sấp xỉ khoảng 5 x 10 mũ, 93g trên mỗi cm khối. Con số này lớn đến mức độ nào? Đem toàn bộ vật chất của cả vũ trụ có thể quan sát được nén lại bằng một hạt nhân nguyên tử, mật độ cũng không đạt được đến con số này. Cho nên, điểm kỳ dị của lỗ đen có thể không phải là một điểm thực sự, mà là một khối những thứ mà chúng ta vẫn chưa hiểu được, bị nhốt trong một không gian cực kỳ nhỏ bé. Vũ trụ đã đặt một cánh cửa ở đó, đằng sau cánh cửa là điểm mù của vật lý học chúng ta. Nhắc đến lỗ đen, thì không thể không nhắc đến một giới hạn khác, chân trời sự kiện. Chân trời sự kiện không phải là một rào cản vật lý, bạn sẽ không va phải thứ gì cả. Nó là một cánh cửa thông tin một chiều. Bất kỳ thứ gì, bao gồm cả ánh sáng, một khi đã vượt qua danh giới này, thì vĩnh viễn không có cách nào quay trở lại. Đối với người quan sát bên ngoài, mọi thứ xảy ra bên trong chân trời sự kiện, đều là không thể biết được. Những thứ bên trong chân trời sự kiện có còn tồn tại không? Nếu như một sự việc về nguyên tắc không thể bị bất kỳ người quan sát bên ngoài nào kiểm chứng, thì sự tồn tại của nó có ý nghĩa gì không? Bức xạ Hawking càng khiến vấn đề này trở nên phức tạp hơn. Lỗ đen sẽ bốc hơi một cách chậm chạp, giải phóng ra bức xạ nhiệt. Về mặt lý thuyết, một lỗ đen cuối cùng sẽ bốc hơi hoàn toàn. Vậy thì những thông tin từng rơi vào lỗ đen đã đi đâu rồi? Theo cơ học lượng tử, thông tin không thể bị tiêu hủy, Nó nói cho chúng ta biết, ở danh giới cực hạn này của vũ trụ, những định luật vật lý cơ bản nhất của chúng ta đang đánh nhau, cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng không thể đồng thời đeo đúng. Bây giờ nói đến một giới hạn, càng nghĩ càng thấy đáng sợ nhất, danh giới của vũ trụ. Vũ trụ có thể quan sát được của chúng ta là một hình cầu có đường kính khoảng 93 tỷ năm ánh sáng. Chú ý là vũ trụ có thể quan sát được, chứ không phải toàn bộ vũ trụ. Sự tồn tại của danh giới này, không phải là vì vũ trụ đã kết thúc ở đó, mà là vì ánh sáng ở nơi xa hơn vẫn chưa kịp đi tới chỗ chúng ta. Nhưng ở đây có một hiện tượng kỳ dị, danh giới này đang lùi ra xa khỏi chúng ta với tốc độ vượt qua tốc độ ánh sáng. Đợi đã, không phải nói là không có thứ gì có thể vượt qua tốc độ ánh sáng sao. Đúng là không có thứ gì có thể vượt qua tốc độ ánh sáng ở trong không gian, nhưng bản thân không gian thì có thể. Vũ trụ đang dã nở hơn nữa, tốc độ dã nở tỷ lệ thuận với khoảng cách. Nơi có khoảng cách càng xa chúng ta thì tốc độ lùi ra xa khỏi chúng ta càng nhanh. Ở ngoài một khoảng cách nào đó, tốc độ dã nở của không gian đã vượt qua tốc độ ánh sáng. Ánh sáng ở nơi đó vĩnh viễn không thể nào truyền đến chỗ chúng ta được bởi vì ánh sáng chạy trong không gian mà bản thân không gian lại đang lùi ra xa với tốc độ nhanh hơn. Điều này có nghĩa là tồn tại một phần vũ trụ mà chúng ta vĩnh viễn không cách nào chạm tới được. Không phải là tạm thời không chạm tới được, mà là về mặt nguyên tắc vĩnh viễn không thể nào. Nơi đó có thể có các thiên hạt, có các hành tinh, thậm chí là có nền văn minh. Nhưng chúng sẽ vĩnh viễn không xuất hiện trên bầu trời của chúng ta. Chúng ta vĩnh viễn sẽ không nhận được tín hiệu của họ. Chúng ta và họ đã hoàn toàn mất kết nối về mặt quan hệ nhân quả. Điều quái dị hơn là do vũ trụ đang dã nở có gia tốc nên khu vực không thể chạm tới này đang ngày càng lớn hơn. Những thiên hạ từng nằm trong phạm vi có thể quan sát được của chúng ta đang bị đẩy ra ngoài, vĩnh viễn biến mất khỏi chân trời sự kiện. Vài trăm tỷ năm sau, ngoại trừ nhóm thiên hạ địa phương, tất cả các thiên hạ khác đều sẽ biến mất. Thinh mệnh trí tuệ lúc bấy giờ khi nhìn lên bầu trời sẽ tưởng rằng vũ trụ chỉ có một thiên hạ cô đơn, mọi thứ khác đều là hư không. Vũ trụ không chỉ thiết lập danh giới, mà còn đang không ngừng mở rộng sự cô đơn bên trong danh giới đó. Bây giờ hãy nói về giới hạn của năng lượng. Năng lượng có thể lớn vô hạn không? Về mặt lý thuyết, dường như không có giới hạn trên. Năng lượng Plung, đại khái là năng lượng mà mỗi hạt mang theo vào khoảng 2 tỷ rune, tương đương với năng lượng hóa học của một bình xăng. Mức này đã gấp hàng nghìn tỷ lần trở lên so với mức năng lượng mà chúng ta có thể đạt được bằng máy gia tốc hạt. Nhưng xét về mặt nguyên lý, không có định luật nào cấm mức năng lượng cao hơn. Tuy nhiên vũ trụ còn có một chiêu khác, nhưng vẫn còn một giới hạn cơ bản hơn. Tổng năng lượng trong vũ trụ là có hạn, hơn nữa có thể bằng không một cách chính xác. Câu nói này nghe có vẻ mâu thuẫn, để tôi giải thích một chút. Trong vũ trụ có năng lượng dương, đây chính là vật chất, bức sại, bạn và tôi. Nhưng trong vũ trụ cũng có năng lượng âm, đây là năng lượng của chương hấp dẫn. Khi một vật thể rơi xuống, động năng của nó tăng lên, nhưng thế năng hấp dẫn giảm đi. Tổng năng lượng được bảo toàn, thế năng hấp dẫn là số âm. Có một phép tính chỉ ra rằng, tất cả năng lượng dương trong vũ trụ cộng với tất cả năng lượng âm của lực hấp dẫn có thể vừa vạn bằng không. Nếu điều này là sự thật, vậy thì vũ trụ chính là một bữa trưa miễn phí đến từ hư vô tổng sổ sách bằng không, không vi phạm bất kỳ định luật bảo toàn nào. Nhưng điều này cũng có nghĩa là năng lượng của vũ trụ không thể tăng lên vô hạn. Năng lượng có thể sử dụng trong vũ trụ là có hạn, hơn nữa đang không ngừng giảm đi. Điều này dẫn đến giới hạn. Tiếp theo, entropy. Entropy là giới hạn vô tình nhất trong vũ trụ. Định luật hai nhiệt động lực học nói rằng trong bất kỳ hệ thống ký nào, entropy vĩnh viễn sẽ không giảm đi. Entropy có thể tăng lên, có thể giữ nguyên không đổi, nhưng vĩnh viễn sẽ không giảm xuống. Đây là định luật duy nhất trong tự nhiên chỉ định hướng đi cho thời gian. Entropy là gì? Nói một cách đơn giản, entropy là mức độ hỗn loạn, là mức độ đồng đều của sự phân bố năng lượng, là sự suy giảm của khả năng sinh công. Khi bạn đốt một khúc gỗ, năng lượng hóa học biến thành nhiệt lượng tỏa ra không khí xung quanh, năng lượng không biến mất, nhưng nó chuyển từ tập trung thành phân tán, từ có ích thành vô ích. Bạn không thể thu thập lại lượng nhiệt đã phân tán trong không khí để biến thành một khúc gỗ hoàn chỉnh nữa. Entropy của vũ trụ đang không ngừng tăng lên. Các ngôi sao đang bốc cháy, biến năng lượng hạt nhân tập trung thành ánh sáng và nhiệt lượng phân tán. Lỗ đen đang bốc hơi một cách chậm chạp, biến vật chất thành bức xạ lan tỏa. Tất cả các quá trình đều đang làm tăng entropy của vũ trụ, khiến năng lượng trở nên ngày càng phân tán, ngày càng vô dụng. Cuối cùng, trong một tương lai vô cùng xa xôi, vũ trụ sẽ đạt đến trạng thái cái chết nhiệt. Đến lúc đó, mọi năng lượng đều phân bố đồng, nhiệt độ ở mọi nơi đều giống nhau, tiến gần đến độ không tuyệt đối. Không có sự tranh lệch nhiệt độ, thì sẽ không có năng lượng có thể chảy đi, không có dòng chảy năng lượng, thì không thể sinh ra bất kỳ công nào, không có công thì không có bất kỳ sự thay đổi nào, không có bất kỳ sự kiện nào, không có bất kỳ thời gian nào để nói đến nữa. Đây là giới hạn cuối cùng của vũ trụ, không phải là một bức tường mà bạn đâm sầm vào, mà là một sự tĩnh lặng vô tận. Mọi cấu trúc tan biến, mọi hoạt động dừng lại, thứ còn sót lại là sự hư vô vĩnh hẳng, vừa không có ý nghĩa, cũng không phải là vô nghĩa, bởi vì đến lúc đó đã không còn bất kỳ thứ gì có thể định nghĩa được ý nghĩa nữa rồi. Đây là cái kết lạnh lẽo nhất, cũng là cái kết nóng bức nhất, bởi vì trong trạng thái cái chết nhiệt, lạnh và nóng đã không còn sự khác biệt nữa. Nhưng trước khi đi đến điểm cuối cùng này, vũ trụ vẫn còn vô số cách thức để nhắc nhở chúng ta về sự tồn tại của giới hạn, ví dụ như giới hạn của thông tin. Lượng thông tin lớn nhất có thể lưu trữ trong một khu vực là bao nhiêu? Bạn có thể cảm thấy là có thể vô hạn, chỉ cần dùng các đơn vị nhỏ hơn nhiều là được rồi. Nhưng vũ trụ nói là không được, giới hạn Beckenstein nói cho chúng ta biết. Lượng thông tin tối đa có thể lưu trữ trong một khu vực nhất định tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt của khu vực này, chứ không phải là thể tích. Điều này rất đi ngược lại trực giác, bạn cứ tưởng không gian lưu trữ của một hình cầu đáng lẽ phải liên quan đến thể tích của nó, nhưng thực tế lại liên quan đến diện tích bề mặt. Nếu như bạn cố gắng nhét một lượng thông tin vượt quá giới hạn Beckenstein vào trong một khu vực, khu vực đó sẽ sụp đổ thành lỗ đen. Diện tích bề mặt của lỗ đen vừa vặn bằng với lượng thông tin lớn nhất, mà nó có thể lưu trữ thêm một bít nữa cũng không được. Điều này dẫn đến một phỏng đoán kinh ngạc, có lẽ vũ trụ 3 chiều của chúng ta là hình chiếu thông tin trên một danh giới chiều không gian cao hơn nào đó, giống hệt như ảnh toàn ký vậy. Đây chính là nguyên lý toàn ký. Nó em chỉ rằng, không gian 3 chiều của vũ trụ có thể là một loại ảo giác, những thông tin thực sự đều được mạ hóa trên một danh giới 2 chiều xa xôi. Giới hạn còn thể hiện ở danh giới của chính bản thân toán học. Đích lý vất toàn gô đen chứng minh rằng trong bất kỳ hệ thống toán học nào đủ mạnh luôn tồn tại một số mệnh đề đúng là không thể chứng minh được bên trong hệ thống này. Toán học có giới hạn của riêng không phải vì chúng ta không đủ thông minh mà là vì bản thân logic có danh giới. Vài toán dừng của Turing chứng minh rằng không tồn tại một thuật toán vạn năng nào có thể đánh giá xem một chương trình bất kỳ liệu có dừng lại hay không. Tính toán cũng có giới hạn của nó, không phải vì máy tính không đủ nhanh mà là vì có một số vấn đề về mặt nguyên lý vốn dĩ đã không thể tính toán được. Nguyên lý bất định Heisenberg chứng minh rằng bạn không thể nào đồng thời biết chính xác vị trí và động lượng của một hạt bản thân việc đo lường có giới hạn của nó. Không phải vì máy móc không đủ chính xác mà là vì vị trí và động lượng chính xác cùng lúc về cơ bản là không hề tồn tại trong thế giới lượng tử. Bạn có phát hiện ra không? Tất cả những giới hạn này đều có một đặc điểm chung chúng không phải là trở ngại về mặt công nghệ mà là danh giới về mặt nguyên lý. Tốc độ ánh sáng không phải vì tàu vũ trụ của chúng ta không đủ nhanh là vì sự truyền đạt của mối quan hệ nhân quả có tốc độ lớn nhất. Độ không tuyệt đối không phải vì thiết bị làm lạnh của chúng ta không đủ lợi hại là vì cơ học lượng tử không cho phép các hạt đứng yên hoàn toàn. Thiều dài plăng không phải vì thước đo của chúng ta không đủ tinh việt là vì ở thang đo nhỏ hơn nữa bản thân không gian đã mất đi ý nghĩa. Thự tăng lên của entropy không phải vì hiệu suất của chúng ta không đủ cao là vì mũi tên thời gian của vũ trụ vĩnh viễn hướng tới sự hỗn loạn. Những giới hạn này đã vạch ra luật chơi của vũ trụ Trong những quy tắc này, mọi thứ đều có thể xảy ra các ngôi sao có thể sinh ra và chết đi tinh mệnh có thể tiến hóa và diệt vong nền văn minh có thể trỗi dậy và suy tàn nhưng bản thân các quy tắc là không thể vượt qua bạn có thể tiến lại gần vô hạ nhưng vĩnh viễn không thể chạm tới Vậy thì tại sao vũ trụ Có một quan điểm cho rằng những giới hạn này không phải là sự hạn chế mà là điều kiện để vũ trụ có thể tồn tại Nếu như không có giới hạn tốc độ ánh sáng Mối quan hệ nhân quả sẽ sụp đổ Việc du hành thời gian sẽ tạo ra nghịch lý Lịch sử sẽ biến thành một mớ hỗn độ Nếu như không có tính vất định lượng tử Nguyên tử sẽ sụp đổ Các electron sẽ rơi xoắn ốc vào hạt nhân nguyên tử Vật chất sẽ sụp đổ trong nháy mắt Nếu như không có định luật tăng entropy Thời gian sẽ không có phương hướng Quá khứ và tương lai không thể phân biệt được Sinh mệnh cũng không có cách nào tiến hóa Những giới hạn này không phải là khiêm khuyết của vũ trụ Mà là tiền đề để vũ trụ có thể vận hành Chúng là một bộ luật chơi tinh vi Giúp cho các cấu trúc phức tạp Có thể tồn tại Giúp cho thời gian có thể trôi đi Giúp chúng ta có thể suy nghĩ xem tại sao lại có những quy tắc này Vẫn còn một quan điểm sâu sắc hơn Có lẽ những giới hạn này là danh giới cho cách thức đặt câu hỏi của chúng ta Chứ không phải là danh giới của chính bản thân vũ trụ Khi chúng ta hỏi tốc độ nhanh nhất là bao nhiêu Chúng ta đã mặc định tốc độ là một khái niệm có ý nghĩa Nhưng trong một số trường hợp Ví dụ như trong sự vương víu lượng tử Sự liên kết giữa hai hạt là tức thời Không tồn tại bất kỳ khái niệm nào Về tốc độ truyền, đặt, shutter stop Thông tin không hề di chuyển Bởi vì không có thứ gì đang di chuyển cả Khi chúng ta hỏi chiều dài nhỏ nhất là bao nhiêu Chúng ta đã mặc định chiều dài là một khái niệm có ý nghĩa Nhưng ở dưới thang đột lăng Không gian có thể không còn liên tục nữa Việc đo lường có thể không còn ý nghĩa nữa Hỏi về chiều dài nhỏ nhất Giống hệt như hỏi phía bắc của điểm cực bắc là gì vậy Không phải câu trả lời là không Mà là bản thân câu hỏi này đã không còn ý nghĩa nữa rồi Thế nên có lẽ Khi chúng ta chạm đến những giới hạn này Vũ trụ không phải đang nói rằng bạn đã đi quá xa Mà là đang nói rằng bạn đã hỏi sai vấn đề rồi Cuối cùng, hãy để chúng ta quay trở lại Với cốc nước ở phần mở đầu Cốc nước đó không thể bị làm lạnh xuống độ không tuyệt đối Không phải vì vấn đề của công nghệ làm lạnh Mà là vì khái niệm độ không tuyệt đối này Bản thân nó đã chứa đựng sự mâu thuẫn Một hạt hoàn toàn đứng yên đã vi phạm nguyên lý bất định Cho nên độ không tuyệt đối Về mặt vật lý là không thể nào đạt được Nhưng điều này không có nghĩa là độ không tuyệt đối Không tồn tại Nó tồn tại như một giới hạn toán học Tồn tại như một điểm mà chúng ta có thể tiến lại gần vô hạn Nhưng vĩnh viễn không thể chạm tới Đây có thể chính là bí mật sâu sắc nhất của vũ trụ Giới hạn có tồn tại Nhưng vĩnh viễn không thể bị chạm tới Chúng giống như bờ bến Bên kia chỉ dẫn phương hướng Nhưng vĩnh viễn không bao giờ đến được Bạn có thể ra tốc cho tên lửa Đạt đến 99,9999999% tốc độ ánh sáng Nhưng 0,0000000 Một phần trăm còn lại đó Sẽ cần đến năng lượng của toàn bộ vũ trụ Bạn có thể đưa nhiệt độ giảm xuống mức cao hơn Độ không tuyệt đối một phần 100.000 độ Nhưng một phần 100.000 độ còn lại Đó sẽ cần một khối lượng công việc vô hạn Bạn có thể chia nhỏ thời không cho đến thang đô plăng Nhưng nhỏ hơn nữa Bản thân thời không sẽ không còn là thời không nữa Giới hạn của vũ trụ không phải là điểm cuối Mà là đường tiệm cận Chúng ta vĩnh viễn đang tiến lại gần Vĩnh viễn đang ở trên đường Vĩnh viễn thiếu đi một chút xíu như vậy Nhưng cũng chính là một chút xíu còn thiếu này Đã giúp cho hành trình có thể được tiếp tục Hãy tưởng tượng xem Nếu như chúng ta thực sự có thể đạt đến độ không tuyệt đối Đạt đến tốc độ ánh sáng Đi đến danh giới của vũ trụ Chạm vào được sự chân thực ở dưới thang đô plăng Vậy thì sau đó sẽ ra sao Còn có vấn đề gì để hỏi nữa không Còn có mục tiêu gì để theo đuổi nữa không Có lẽ vũ trụ thiết lập những giới hạn Vĩnh viễn không thể chạm tới này Không phải là để hạn chế chúng ta Mà là để cho chúng ta vĩnh viễn có một phương hướng để theo đuổi Giống như một đường tiệm cận Mặc dù vĩnh viễn sẽ không cắt với trục tọa độ Nhưng nó đã định nghĩa xu hướng di chuyển Của đường cong mang lại ý nghĩa cho đồ thị Những giới hạn đó chính là đường tiệm cận Của vũ trụ Chúng đã định nghĩa danh giới của các định luật vật lý Phách ra đường phân chia giữa Điều có thể và điều không thể Biến sự hỗn loạn thành trật tự Biến sự hư vô thành tồn tại Mỗi một lần chúng ta cố gắng tiến gần đến chúng Đều đang làm sâu sắc thêm sự hiểu biết về vũ trụ Mỗi một lần chúng ta va phải rào cản Đều đang khám phá ra những định luật vật lý mới Theo theo ý nghĩa này mà nói Những giới hạn vĩnh viễn không thể chạm tới Ngược lại chính là động lực vĩnh cửu Để chúng ta tiến lên phía trước Vũ trụ không cho phép những giới hạn thực sự Bởi vì giới hạn thực sự đồng nghĩa với điểm cuối Mà vũ trụ dường như lại không thích điểm cuối Nó thích những cuộc hành trình vô hạn hơn Những câu hỏi theo đuổi vĩnh hẳn Và một chút xíu vĩnh viễn còn thiếu đó Một chút xíu này có thể chính là lý do Để vũ trụ tồn tại Cũng có thể một chút xíu này chính là lý do Để chúng ta tồn tại Thứ sau thì chúng ta cũng chính là vũ trụ Là phương thức được dùng để hiểu rõ những giới hạn này Mà sự thấu hiểu thì vĩnh viễn sẽ không hoàn thành Giống như video này Vĩnh viễn sẽ không nói cho bạn biết câu trả lời thực sự Bởi vì câu trả lời thực sự Có thể căn bản là không hề tồn tại Thứ tồn tại chỉ là câu hỏi Chỉ là sự khám phát, chỉ là việc vĩnh viễn tiến gần đến giới hạn Như vậy là đủ rồi Đây chính là món quà tuyệt vời nhất Mà vũ trụ đã trao cho chúng ta Không phải là điểm cuối, mà là hành trình Không phải là câu trả lời, mà là câu hỏi Không phải là điểm đến, mà là sự kiếm tìm Và bản thân sự kiếm tìm đó Có thể chính là ý nghĩa cho sự tồn tại của vũ trụ