Mô hình khoa học mới: Ý thức là một trạng thái của vật chất

Giáo sư Max Tegmark cho rằng, vật chất ngoài các thể tồn tại là thể rắn, thể lỏng, thể khí thì nó còn một thể tồn tại khác, đó là ý thức. Nghĩa là, ý thức là một dạng của tồn tại vật chất.

Có nhiều thí nghiệm và phát hiện đã chứng minh rằng ý thức con người không chỉ đơn giản là sự phản ánh hiện thực khách quan vào bộ não con người. Trước đây, bài viết “vật chất và ý thức là một thể thống nhất” đã phân tích quan điểm của các nhà vật lý học xuất sắc của thế kỷ 20 như David Bohm, Ken Wilber, William Tiller và các thí nghiệm khoa học hết sức thực tại về sự thống nhất giữa vật chất và ý thức.

Những thí nghiệm chứng minh sự tồn tại độc lập và có thể tác động lên vật chất của ý thức cho đến nay vẫn chưa được mô hình hóa và lý thuyết hóa. Năm 2014, nhà khoa học tại Viện công nghệ Massachusetts (MIT), Hoa Kỳ, đã đưa ra quan điểm mới: ý thức là một dạng tồn tại của vật chất.

Vượt qua cái khung hạn chế của nhận thức

Có một cuộc cách mạng âm thầm trong giới vật lý lý thuyết. Do cái khung nhận thức đã được đóng sẵn, các nhà vật lý không sẵn sàng để thảo luận về các vấn đề liên quan đến ý thức, họ coi rằng đó là chủ đề của những kẻ rỗi việc và vô tích sự. Thật vậy, chỉ cần đề cập đến chữ cái đầu tiên của từ “ý thức” là sự nghiệp của họ có thể gặp rắc rối.

Cuối cùng thì mọi việc đã bắt đầu thay đổi nhờ các phát hiện trong vật lý lượng tử và lý thuyết thông tin, nó như một đám cháy lan rộng trong cộng đồng vật lý lý thuyết.

Và, mặc dù bài toán về ý thức vẫn còn xa mới được giải quyết, nhưng cuối cùng nó đã được hình thành theo phương pháp toán học dưới dạng một tập hợp các bài toán giúp các nhà nghiên cứu có thể hiểu, khám phá và thảo luận.

Giáo sư Max Tegmark, nhà vật lý lý thuyết tại Viện công nghệ Massachusetts (MIT), Hoa Kỳ, đã diễn giải cách hình thành các bài toán này theo cơ chế lượng tử và lý thuyết thông tin. Ông mong muốn tìm hiểu ý thức sao cho đặt ra được câu hỏi chính xác về bản chất của thực tại, để tiến trình khoa học thực nghiệm có thể làm rõ trong tương lai. Báo cáo khoa học của Max Tegmark đã được trình bày tại tạp chí Chaos, Solitons & Fractals, ông cũng có bài thuyết trình TED về vấn đề này.

Mô hình toán học mới: ý thức là một trạng thái của vật chất

Phương pháp Tegmark tiếp cận như sau: ông cho rằng ý thức con người là một trạng thái của vật chất, ví dụ như chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí.

“Tôi đoán rằng ý thức có thể được hiểu như một trạng thái khác của vật chất. Cũng giống như có nhiều loại chất lỏng, có nhiều loại ý thức”, ông nói.

Tegmark cho thấy những đặc tính riêng biệt của ý thức có thể nảy sinh từ các quy tắc vật lý chi phối vũ trụ của chúng ta. Và ông giải thích làm thế nào các tính chất này cho phép các nhà vật lý luận giải về các điều kiện phát sinh ý thức và làm thế nào khai thác nó để hiểu rõ hơn tại sao thế giới xung quanh chúng ta lại xuất hiện như thế.

Điều thú vị là cách tiếp cận mới đối với ý thức đến từ bên ngoài cộng đồng vật lý, chủ yếu từ các nhà thần kinh học như Giulio Tononi tại Đại học Wisconsin ở Madison.

Năm 2008, Tononi đã đề xuất rằng một hệ thống mô phỏng ý thức phải có hai đặc điểm cụ thể.

• Tính thông tin, hệ thống phải có khả năng lưu trữ và xử lý một lượng lớn thông tin. Nói cách khác, ý thức cơ bản là một hiện tượng của thông tin.
• Tính tích hợp: thông tin này phải được tích hợp trong một thể thống nhất không thể chia thành các phần độc lập. Điều đó phản ánh rằng mỗi phần tức thời (instance) của ý thức là một thể thống nhất không thể bị phân ly thành các thành phần riêng biệt.

Cả 2 đặc điểm này có thể được xác định theo phương pháp toán học, giúp Tononi tạo nên lý thuyết thông tin tích hợp (Integrated Information Theory – IIT).

Lý thuyết thông tin truyền thống được sử dụng trong lĩnh vực truyền thông, công nghệ thông tin, vốn để đo lường, mã hóa, truyền dẫn và khôi phục thông tin (tiếng nói, chữ viết, âm thanh, hình ảnh…) dưới dạng xác suất thống kê và các bit nhị phân. Lý thuyết thông tin tích hợp của Tononi mô phỏng và biểu diễn các trải nghiệm giác quan (ý thức) dưới dạng các đại lượng vật lý và định nghĩa mô hình hệ thống vật lý cho các loại ý thức khác nhau.

Lý thuyết thông tin tích hợp của Tononi cho phép các nhà vật lí như Tegmark lần đầu tiên có thể suy luận về chúng. Ông bắt đầu bằng cách vạch ra những đặc tính cơ bản mà một hệ thống ý thức phải có:

• Tegmark cho rằng ý thức là một hiện tượng của thông tin, vì vậy ông xác định một hệ thống ý thức phải có khả năng lưu giữ trong ký ức và truy xuất nó một cách hiệu quả.
• Nó cũng phải có khả năng để xử lý dữ liệu, giống như một máy tính nhưng linh hoạt hơn và mạnh hơn so với các máy tính bằng công nghệ bán dẫn mà chúng ta đã quen thuộc.
• Tegmark mượn cụm từ “computronium” để mô tả loại vật chất (matter) có thể đáp ứng khả năng tính toán này và chỉ ra những khía cạnh khác cho thấy các máy tính ngày nay kém hơn các giới hạn tính toán lý thuyết ở mức 10³⁸. Rõ ràng, có rất nhiều điều mà các hệ thống máy tính ngày nay cần phải cải tiến để đạt đến hiệu năng của một hệ thống ý thức.
• Tiếp theo, Tegmark thảo luận về khái niệm “perceptronium”, được định nghĩa như một vật chất tổng quát nhất, thứ có sự tự ý thức một cách chủ quan. Vật chất này không chỉ có khả năng lưu trữ và xử lý thông tin mà còn có thể tạo thành một thể thống nhất, không phân chia được. Nó cũng đòi hỏi một trạng thái độc lập nhất định, mà trong đó động lực thông tin được xác định từ bên trong chứ không phải bên ngoài.
• Cuối cùng, Tegmark sử dụng cách suy nghĩ mới này: ý thức như một thấu kính – qua đó nghiên cứu một trong những bài toán cơ bản của cơ học lượng tử gọi là bài toán thừa số hóa lượng tử.

Bài toán này phát sinh vì cơ học lượng tử, mô tả toàn bộ vũ trụ bằng cách sử dụng 3 thực thể toán học: 1) toán tử Hamilton mô tả toàn bộ năng lượng của hệ thống; 2) ma trận mật độ mô tả mối quan hệ giữa tất cả các trạng thái lượng tử trong hệ thống; 3) phương trình của Schrodinger mô tả những thứ này thay đổi theo thời gian như thế nào.

Khi toàn bộ vũ trụ được mô tả trong những thuật ngữ lượng tử này, có vô số đáp số toán học (solutions) bao gồm tất cả các kết quả cơ học lượng tử, và rất nhiều, thậm chí là các khả năng kỳ lạ khác.

Bài toán cần được tiếp tục hoàn thiện

Vấn đề là tại sao chúng ta đang nhận thức vũ trụ như một thế giới bán cổ điển, ba chiều rất quen thuộc? Khi nhìn vào một ly nước đá, chúng ta nhận thức thấy phần chất lỏng và các khối đá rắn là những vật thể độc lập mặc dù chúng được liên kết mật thiết như một phần của cùng một hệ thống. Điều này xảy ra như thế nào? Trong các kết quả có thể xảy ra, tại sao chúng ta lại nhận thức được đáp số này?

Tegmark không có câu trả lời. Nhưng điều thú vị về cách tiếp cận của ông là bài toán được xây dựng bằng cách sử dụng ngôn ngữ của cơ học lượng tử, nó cho phép người ta sử dụng các lý luận khoa học chi tiết để giải quyết bài toán. Và kết quả là nó tạo ra nhiều loại bài toán mới mà các nhà vật lý sẽ cần phải phân loại chi tiết hơn.

Lấy ví dụ, ý tưởng rằng thông tin trong một hệ thống ý thức phải được thống nhất. Điều đó có nghĩa là hệ thống phải chứa mã sửa lỗi cho phép tối đa một nửa thông tin bị lỗi có thể được khôi phục từ một nửa thông tin còn lại.

Tegmark chỉ ra rằng bất kỳ thông tin nào được lưu trữ trong một mạng đặc biệt gọi là mạng nơ-ron Hopfield có khả năng điều chỉnh lỗi này một cách tự động. Tuy nhiên, ông tính rằng mạng nơ-ron Hopfield có kích thước tương tự bộ não con người với 10¹¹ tế bào thần kinh (khoảng 100 tỷ tế bào), chỉ có thể lưu trữ xấp xỉ 37 bit thông tin (2³⁷ = 137 tỷ).

“Điều này khiến ta có một nghịch lý: vì sao nội dung thông tin trong ý thức quá khứ của chúng ta dường như lớn hơn 37 bit?”, Tegmark hỏi.

Đó là một câu hỏi mà nhiều nhà khoa học có thể sẽ suy nghĩ kỹ hơn. Đối với Tegmark, nghịch lý này cho thấy công thức toán học về ý thức thiếu một thành phần quan trọng. Ông nói: “Điều này hàm ý mạnh mẽ rằng nguyên tắc tích hợp phải được bổ sung bằng ít nhất một nguyên tắc phụ.” Ông cũng đề xuất người đọc có thể bổ sung cho những nghiên cứu của ông.

Bổ sung cho nghiên cứu của Mark Tegmark

Mark Tegmark cho rằng bài toán mô hình hóa ý thức của mình đang thiếu một nguyên tắc phụ khiến ông không giải thích được vì sao bộ não với chỉ với 10¹¹ tế bào thần kinh lại có thể lưu trữ được lượng thông tin ý thức quá khứ rất lớn, lớn hơn 37 bit thông tin rất nhiều.

Tuy nhiên, Mark Tegmark chưa đột phá các quan niệm cũ để nhận thức rằng ý thức tồn tại độc lập với bộ não người. Đây là vấn đề mấu chốt trong việc nghiên cứu nguồn gốc và hoạt động của ý thức, điều mà hầu hết các nhà khoa học hiện nay không dám thừa nhận. Tuy vậy, hiện đã có khá nhiều nhà khoa học trên thế giới công nhận ý thức không nằm trong não bộ mà tồn tại độc lập và có kết nối với não bộ của con người. Dưới đây là một số ví dụ:

Alexander Batthyany, Giáo sư ngành tâm lý học lý thuyết và triết học tâm thần ở Liechtenstein, Giáo sư tại khoa Khoa học nhận thức của trường Đại Học Viên (Áo), sau khi nghiên cứu hàng ngàn trải nghiệm cận tử, ông đi đến kết luận rằng ý thức—bao gồm nhận thức về cái tôi, sự tưởng tượng ra các hình ảnh phức tạp, và trạng thái minh mẫn—đôi lúc có thể tồn tại lâu hơn hoạt động của não bộ, ngay cả khi sóng điện não là một đường bằng phẳng. Điều này cũng đồng nghĩa với việc ý thức tồn tại độc lập với não bộ.

Trong cuốn sách “Một tâm trí – One Mind”, Tiến sĩ Larry Dossey, Bệnh viện Dallas, Hoa Kỳ chứng minh rằng tâm trí (ý thức) của chúng ta không chỉ giới hạn trong bộ não hay cơ thể như chúng ta vẫn thường được dạy, mà nó còn mở rộng vô hạn ra bên ngoài. Cái tâm trí rộng lớn hơn này dường như không có giới hạn về thời gian, nên nó bất tử và trường tồn vĩnh viễn. Nó cũng là một nguồn trí tuệ và sáng tạo lớn lao.

Henry P. Stapp, nhà vật lý lý thuyết tại Đại học California ở Berkeley, sau một thời gian dài làm việc với một số nhà sáng lập cơ học lượng tử đã phát biểu rằng sự tồn tại của linh hồn là vẫn phù hợp với các quy luật vật lý. Chữ “linh hồn” đề cập đến một nhân cách độc lập với bộ não hoặc phần còn lại của cơ thể con người và vẫn có thể tồn tại sau khi người ta chết đi, cũng chính là ý thức của con người. Trong nghiên cứu “Khả năng tương thích của lý thuyết vật lý đương đại với sự sống sau khi chết”, ông viết: “Người ta nghi ngờ mạnh mẽ về sự tồn tại của sự sống sau cái chết, bởi họ tin rằng nó không phù hợp với các định luật vật lý, sự nghi ngờ này là vô căn cứ”.

Tiến sĩ Dirk K.F. Meijer của Đại học Groningen ở Hà Lan, đưa ra giả thuyết rằng ý thức nằm trong một trường xung quanh não bộ, “có cấu trúc toàn ảnh” (holographic), một “không gian tinh thần thu nhận thông tin”, “miền siêu nhận thức,” và là một “không gian bộ nhớ toàn cầu của mỗi cá nhân”. Dirk cho rằng trường ý thức này trao đổi thông tin với não thông qua một số phương pháp ví dụ như rối lượng tử (quantum entanglement). Ông cũng đưa ra giả thuyết rằng trường ý thức nằm trong một không gian khác: “Việc chúng ta không thể trực tiếp nhận thức được dạng thông tin này là vì, theo truyền thống, nó được cho là nằm trong một trường không gian thứ tư ẩn… không thể quan sát trong thế giới 3 chiều của chúng ta, nhưng có thể biểu diễn bằng toán học.”

Như vậy, nếu ý thức tồn tại độc lập và chỉ kết nối với não bộ, thậm chí nằm ở không gian khác và có khả năng lưu trữ thông tin vô hạn thì rõ ràng năng lực của ý thức là lớn hơn não bộ rất nhiều,  khi đó khả năng lưu trữ thông tin của ý thức cũng có thể là cực lớn, không chỉ là 37 bit thông tin như Mark Tegmark còn băn khoăn.

Nhưng rõ ràng, nghiên cứu táo bạo của Mark Tegmark với quan điểm cho rằng ý thức là một dạng tồn tại vật chất cũng là điều hết sức đáng khích lệ. Liệu một cuộc cách mạng trong vật lý lý thuyết tương tự như cuộc cách mạng vật lý lượng tử có đang diễn ra ở đầu thế kỷ 21 này hay không?

Toàn văn báo cáo khoa học của Tegmark được trình bày ở đây.

Theo medium.com
Thiện Tâm tổng hợp