Năm 1543, Nicolas Copernicus đã trục xuất con người ra khỏi vị trí trung tâm của hệ Mặt Trời. Kể từ đó bóng ma của ông không ngừng ám ảnh chúng ta và gây ra những tàn phá mới. Không những Trái Đất mất đi vị trí trung tâm, mà đến lượt mình Mặt Trời cũng bị đưa xuống hàng các ngôi sao bình thường trong số hàng trăm tỉ ngôi sao của dải Ngân Hà mà cũng chỉ được nằm ở vùng ngoại ô xa xăm. Dải Ngân Hà cũng nhanh chóng bị mất hút trong hàng trăm tỉ thiên hà quan sát được. Con người bị biến thành nhỏ bé khi đối diện với sự vô hạn của không gian. Sự thu nhỏ đến vô nghĩa đó của ý thức con người đã làm cho một số người rơi vào tình trạng tuyệt vọng sâu sắc. Vào thế kỉ 17, rất lâu trước khi phát hiện ra các thiên hà và sự rộng lớn bao la của vũ trụ, Pascal đã thốt lên tiếng kêu lo sợ: “Sự im lặng vĩnh cửu của không gian vô tận làm tôi kinh sợ”, và ba thế kỉ sau, người đoạt giải Nobel y học Jacques Monod cũng đồng vọng: “Con người bị lạc trong sự mênh mông thờ ơ của vũ trụ, nơi mà nó đã xuất hiện một cách ngẫu nhiên”, và Steven Weinberg, nhà vật lí đoạt giải Nobel: “Càng hiểu vũ trụ, ta càng cảm thấy nó vô nghĩa”.

Tôi không đồng tình với quan điểm tuyệt vọng này. Theo tôi, vũ trụ học hiện đại đã làm thế giới say mê trở lại. Tôi không tin rằng con người xuất hiện một cách ngẫu nhiên trong một vũ trụ hoàn toàn thờ ơ với nó. Trái lại, cả hai cộng sinh với nhau một cách chặt chẽ: sở dĩ vũ trụ rộng lớn như thế chính là để cho phép sự hiện diện của chúng ta. Vũ trụ như nó đang là, chính bởi vì con người hiện diện ở đó để quan sát nó và đặt ra các câu hỏi. Vũ trụ học hiện đại đã phát hiện ra rằng sự tồn tại của con người đã được định trước trong các tính chất của mỗi nguyên tử, mỗi ngôi sao, mỗi thiên hà của vũ trụ, và trong mỗi định luật vật lí chi phối vũ trụ. Chỉ cần các tính chất hay mỗi định luật sai khác đi một chút thôi thì chúng ta đã không tồn tại ở đây để nói về nó. Vũ trụ dường như đã được điều chỉnh một cách hoàn hảo để có thể xuất hiện người quan sát có trí tuệ, có thể hiểu được cách nó tổ chức và sự hài hòa của nó. Nhà vật lí người Mỹ Freeman Dyson khẳng định: “Đâu đó vũ trụ đã biết rằng con người sẽ xuất hiện”. Sự cộng sinh tuyệt vời giữa con người và vũ trụ này được biết đến với cái tên “nguyên lí vị nhân”. Tôi có hai nhận xét. Thứ nhất, tôi thấy rằng từ “vị nhân” không thích hợp lắm, bởi nó ngầm định vũ trụ chỉ hướng về con người. Như vậy là đã loại trừ đi tất cả những sinh vật khác, thậm chí cả sinh vật ngoài hành tinh nếu chúng tồn tại? Thực ra, vũ trụ không chỉ cộng sinh với con người mà với tất cả các dạng trí tuệ mà nó cưu mang. Thứ hai, định nghĩa tôi đưa ra cho nguyên lí vị nhân chỉ liên quan tới phiên bản gọi là “mạnh” của nó: vũ trụ hướng về một dạng ý thức. Còn một phiên bản “yếu” không giả định về một hướng nào của quá trình tiến hóa của vũ trụ. Nó đơn giản chỉ phát biểu rằng “các tính chất của vũ trụ phải thế nào đó để cho phép sự xuất hiện của con người”. Phiên bản yếu này theo tôi chỉ là một hằng đề, không có ý nghĩa gì lớn.

Làm thế nào các nhà thiên văn nhận ra sự cộng sinh chặt chẽ đó giữa con người và vũ trụ? Cần biết rằng một tính chất của vũ trụ phụ thuộc vào hai kiểu tham số. Trước hết, có những tính chất mà các bà tiên đã ban cho vào lúc chào đời, đó là các “điều kiện đầu”: bao gồm, chẳng hạn, lượng vật chất (cả phát sáng lẫn không phát sáng) và lượng năng lượng của vũ trụ, hay tốc độ dãn nở ban đầu. Sau đó là khoảng 15 hằng số trong tự nhiên gọi là các “hằng số vật lí” như hằng số hấp dẫn xác định cường độ của lực hấp dẫn, hằng số Planck xác định kích cỡ các nguyên tử, khối lượng của các hạt cơ bản hay tốc độ ánh sáng. Các con số này, như tên của chúng, đều là các hằng số thực sự, không biến đổi theo thời gian và không gian. Hậu duệ của chúng ta sau này hay những sinh vật ngoài hành tinh ở đầu kia của vũ trụ cũng sẽ đo được chính xác như thế. Chúng ta đã đo được giá trị của các hằng số này bằng thực nghiệm với độ chính xác rất cao, nhưng chúng ta không có một lí thuyết vật lí nào giải thích được tại sao chúng lại có giá trị như thế mà không phải là giá trị khác. Chẳng hạn, chúng ta không biết tại sao ánh sáng di chuyển với vận tốc 300.000kms thay vì, chẳng hạn, như 3ms.

Các con số này của tự nhiên có vai trò rất cơ bản trong việc tạo ra thực tại: vì chúng mà thế giới như ta thấy hiện nay, thay vì thế khác. Điều tưởng như đương nhiên là vũ trụ có thể sử dụng vô số các giá trị của khối lượng và kích thước để xây dựng lên vũ trụ. Chẳng hạn, các hành tinh thay vì các khối cầu với kích thước vài ngàn km có thể chỉ có kích thước li ti của một hạt bụi. Ngọn núi cao nhất trên Trái Đất đã có thể chỉ cao vài cm và con người không lớn hơn con vi trùng. Nhưng các hằng số này đã quyết định không chỉ khối lượng và kích thước của Trái Đất, mà cả các ngôi sao và các thiên hà cũng như mọi vật thể khác trong vũ trụ: độ cao của cây, những vòng lượn tinh tế của cánh hồng, hình dạng của một tác phẩm điêu khắc của Rodin, cái cổ dài của hươu cao cổ và cả dáng hình của một phụ nữ.

Các nhà vật lí thiên văn đã phát hiện ra mối liên hệ mật thiết giữa con người và vũ trụ khi họ muốn chơi trò đấng tạo hóa và tạo ra các vũ trụ. Tất nhiên, chúng ta không hi vọng tạo lại trong phòng thí nghiệm năng lượng lớn không thể tưởng tượng nổi lúc vũ trụ ra đời. Máy gia tốc hạt lớn nhất thế giới hiện nay là Large Hadron Collider (LHC) đặt tại Genève cũng chỉ có thể sản sinh ra năng lượng của vũ trụ tại thời điểm một phần ngàn tỉ giây sau Big Bang. Để tạo lại năng lượng của vụ nổ nguyên thủy với công nghệ của chúng ta hiện nay, cần phải có một máy gia tốc hạt dài khoảng hàng chục ngàn năm ánh sáng, to gần bằng dải Ngân Hà, điều này trong tương lai gần khó có thể đạt được! Không chấp nhận thất bại, các nhà khoa học đã cầu cứu sự viện trợ từ máy tính. Với nó họ đã tạo ra một loạt các vũ trụ ảo, mỗi vũ trụ có một tổ hợp các hằng số vật lí và điều kiện đầu riêng. Có vũ trụ có hằng số hấp dẫn bé hơn, vũ trụ khác có lượng vật chất lớn hơn, vũ trụ khác nữa có khối lượng của electron nặng gấp 10 lần… Câu hỏi họ đặt ra cho mỗi vũ trụ là: “Liệu chúng có dẫn đến sự xuất hiện sự sống và ý thức sau một cuộc tiến hóa kéo dài 13,7 tỉ năm hay không?” Câu trả lời thật đáng ngạc nhiên: phần rất lớn các vũ trụ mô hình đó có tổ hợp các hằng số là “không trúng”, tức là không dẫn đến sự xuất hiện sự sống lẫn ý thức - trừ vũ trụ của chúng ta có tổ hợp các hằng số là “trúng”, giống như một kiểu trúng độc đắc vậy. Đa số các vũ trụ là cằn cỗi, bởi chúng không thể sinh ra các ngôi sao nặng. Thiếu chúng các nguyên tố nặng như cacbon, viên gạch xây nên sự sống, không thể tồn tại.

Sự điều chỉnh của một số hằng số cơ bản và các điều kiện đầu có độ chính xác thật sự rất đáng kinh ngạc. Chẳng hạn, hãy xem xét điện tích của proton và electron. Proton có điện tích dương và electron có điện tích âm. Mặc dù proton nặng gần gấp 2.000 lần electron, nhưng điện tích của chúng lại có độ lớn bằng nhau với độ chính xác cực cao. Nếu điện tích giữa chúng chỉ khác biệt đôi chút, chẳng hạn như chỉ một phần trăm ngàn triệu, thì các nguyên tử tạo thành vật chất sẽ không còn trung hòa về điện nữa, các lực điện từ sẽ làm cho chúng đẩy lẫn nhau và hòn đá, cái bàn, hay cơ thể con người sẽ vỡ tan. Ở thang thiên hà hay các ngôi sao, điều kiện cân bằng về điện tích lại càng trở nên quan trọng hơn, bởi vì các thiên thể này lại càng chứa nhiều nguyên tử. Nếu điện tích của proton và electron chỉ cần sai khác nhau một phần tỉ tỉ (10-18), thì mọi thứ trong vũ trụ sẽ nổ tung: Trái Đất, Mặt Trời, các ngôi sao. Mà không có các ngôi sao, sẽ chẳng có các nguyên tố nặng, và do đó cũng chẳng có sự sống và ý thức.

Tiếp theo, ta hãy xem xét sự điều chỉnh tuyệt vời của lực điện từ so với lực hấp dẫn. Lực đầu tiên mạnh hơn rất nhiều so với lực thứ hai. Chẳng hạn, lực điện từ giữa hai proton lớn gấp 1036 lần lực hấp dẫn giữa chúng. Cường độ vô cùng yếu của lực hấp dẫn so với lực điện từ chính là nguyên nhân khiến ta có thể dùng một nam châm nâng dễ dàng một chiếc đinh ốc bất chấp lực hấp dẫn của Trái Đất kéo nó xuống. Nhưng mặc dù vô cùng yếu, lực hấp dẫn lại thống trị trong vũ trụ và chi phối chuyển động của các thiên hà, các ngôi sao và các hành tinh, do khi các vật thể càng lớn, khối lượng và lực hấp dẫn cũng tăng lên tương ứng. Đó là bởi vì lực hấp dẫn tác dụng luôn theo một chiều: nó luôn là lực hút. Với lực điện từ thì không phải như thế: hai điện tích cùng dấu sẽ đẩy nhau và ngược dấu sẽ hút nhau. Để lực điện từ có tác dụng, nhất thiết phải có điện tích. Tuy nhiên, do sự cân bằng điện tích của proton và electron, các điện tích âm và dương trong vô vàn các nguyên tử tạo nên cấu trúc của vũ trụ sẽ triệt tiêu nhau gần như hoàn toàn, điều này làm cho lực điện từ mất đi tác dụng trên những khoảng cách lớn.

Để có thể đánh giá được sự điều chỉnh cực kì chính xác tương quan giữa hai lực, ta hãy xét một vũ trụ có lực hấp dẫn mạnh hơn gấp 10 lần, tức chúng không phải là 1036 mà là 1035 lần yếu hơn lực điện từ. Vũ trụ này sẽ như thế nào? Ở đây các ngôi sao sẽ nhỏ hơn khá nhiều, bởi vì lực nén do hấp dẫn sẽ lớn hơn 10 lần. Một ngôi sao trong vũ trụ này sẽ chỉ có khối lượng bằng 10-15 lần khối lượng của Mặt Trời, cỡ 1012 tấn, tức là chỉ bằng khối lượng của một tiểu hành tinh. Đường kính của ngôi sao này sẽ chỉ khoảng 2km thay vì hàng triệu km như của Mặt Trời, và vòng đời của nó sẽ là một năm thay vì 10 tỉ năm như ngôi sao của chúng ta. Như vậy, ta có một vũ trụ mà mọi thứ bị tăng tốc về thời gian và bị giảm về kích thước. Các thiên hà sẽ chỉ nhỏ bằng một phần mười tỉ. Thay vì có đường kính 100 ngàn năm ánh sáng như Ngân Hà của chúng ta, chúng sẽ có đường kính chỉ khoảng 5 phút ánh sáng, tức là nhỏ hơn khoảng cách từ Mặt Trời tới Trái Đất. Các hành tinh sẽ gần Mặt Trời hơn 300 lần. Thay vì mất 365 ngày để quay trọn một vòng quanh ngôi sao của chúng, chúng chỉ mất 20 ngày. Các hành tinh tự quay quanh chúng, một vòng chỉ mất một giây. Ngọn núi cao nhất trên các hành tinh này sẽ chỉ cao 30cm. Các sinh vật của vũ trụ này sẽ rất bé và nặng chỉ một phần ngàn gam, tức là nhẹ hơn một con côn trùng rất nhiều. Trong các vũ trụ kiểu này, tiến hóa sinh học sẽ không đủ thời gian để dẫn tới sự sống và ý thức. Như vậy, chỉ cần bỏ đi một số 0 của số 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 - tỉ lệ giữa lực điện từ và lực hấp dẫn - là vũ trụ sẽ trở nên trống rỗng và cằn cỗi. Một lần nữa, sự chính xác của việc điều chỉnh làm ta phải kinh ngạc.

Ví dụ cuối cùng còn ấn tượng hơn nữa. Hãy xem xét mật độ ban đầu của vật chất trong vũ trụ. Vật chất gây ra lực hút hấp dẫn ngăn cản sự dãn nở của vũ trụ. Nếu mật độ ban đầu này quá cao, vũ trụ sẽ ngừng nở ra và co dần lại. Tùy theo giá trị của mật độ này mà vũ trụ sẽ tự co sập lại sau một triệu, một trăm năm, hay thậm chí là một năm. Khoảng thời gian này sẽ là quá ngắn để các ngôi sao được sinh ra và do đó cũng không có các lò luyện kim hạt nhân. Thiếu các nguyên tố nặng, sự sống sẽ không thể xuất hiện. Ngược lại, nếu mật độ ban đầu quá thấp, lực hấp dẫn sẽ không đủ để làm cho các đám mây hyđrô và hêli hình thành sau Big Bang co lại để tạo thành các ngôi sao. Không có sao, sẽ không có các nguyên tố nặng và cũng không có sự sống và ý thức! Mọi thứ đều phụ thuộc vào một sự cân bằng rất tinh tế, một độ chính xác giống như một người bắn cung cần phải bắn trúng mục tiêu 1 cm2 nằm ở rìa bên kia của vũ trụ!

Thậm chí, ngay cả khi sự điều chỉnh chi li này không ấn tượng đến mức như thế đối với các điều kiện ban đầu và các hằng số vật lí khác, thì kết luận vẫn không thay đổi: một sự thay đổi dù rất nhỏ cũng sẽ kéo theo sự cằn cỗi của vũ trụ. Như vậy, sự điều chỉnh này cực kì quan trọng đối với sự sống và ý thức ngay từ lúc ban đầu.