Name: Sean Carroll giải thích tại sao vật lý vừa đơn giản vừa không thể giải thích được | Phỏng vấn đầy đủ (Sean Carroll explains why physics is both simple and impossible | Full Interview)
Uploaded: 2025-08-22T18:24:44.000Z
Duration: 1 h 26 min 40 s
Description: Thousands of YouTube videos with English-Chinese subtitles! Now you can learn to understand native speakers, expand your vocabulary, and improve your pronunciation...

I like to say that physics is hard because physics is easy.

Tôi thường nói rằng vật lý khó vì vật lý dễ.

By which I mean, we actually think about physics as students, you know, we took classes, we read books, and it was hard because there's all this new stuff, all these ideas, all these equations that we don't come across in our everyday lives. But the reason those ideas are hard and those equations are there, is because physicists have a technique that has been amazingly successful, which is to take all the messy world around us with all its peculiarities and specificities, and to boil it down to really, really simple systems. I'm Sean Carroll,

Ý tôi là, chúng ta thực sự suy nghĩ về vật lý như những sinh viên, biết đấy, chúng ta đã tham gia các lớp học, đọc sách, và điều đó thật khó khăn vì có quá nhiều thứ mới mẻ, quá nhiều ý tưởng, quá nhiều phương trình mà chúng ta không gặp trong cuộc sống h

I'm a physicist and philosopher at Johns Hopkins University, host of the

Tôi là một nhà vật lý và triết học tại Đại học Johns Hopkins, người dẫn chương trình của

Mindscape podcast, and also author of a bunch of books, most recently

Podcast Mindscape, và cũng là tác giả của nhiều cuốn sách, gần đây nhất là...

The Biggest Ideas in the Universe series, including

Dự án "Những ý tưởng vĩ đại nhất trong vũ trụ", bao gồm:

Spacetime in Motion and Quanta in Fields.

Không-thời gian trong chuyển động và các lượng tử trong trường.

The Biggest Ideas in Physics, with Sean Carroll.

Những ý tưởng lớn nhất trong Vật lý, với Sean Carroll.

Chương 1, Vật lý học về Tự do ý chí.

You might imagine or remember when you were taking physics courses, there were frictionless surfaces, there were pendula that rocked back and forth perfectly. We're always idealizing, we're always imagining there are no complications, and then we're putting them back in.

Bạn có thể tưởng tượng hoặc nhớ lại khi học các môn vật lý, có những bề mặt không ma sát, có những con lắc dao động qua lại một cách hoàn hảo. Chúng ta luôn lý tưởng hóa, luôn tưởng tượng rằng không có sự phức tạp, và sau đó chúng ta đưa chúng trở lại.

That's a strategy that would completely fail if you tried to do it for psychology or biology or political science, but for physics it turns out to work incredibly well. There's a joke that physicists like to tell each other, they don't like to tell it to others because it's not very funny, but the idea is that a dairy farmer wants to improve his yield, more milk out of the cows, and for some reason he approaches a physicist and says, could you look at my farm and tell me how to get more milk out of the cows? And the physicist thinks about it, and he comes back with a sheet of calculations and he says, okay, first, imagine a spherical cow.

Đó là một chiến lược sẽ hoàn toàn thất bại nếu bạn áp dụng nó cho tâm lý học, sinh học hoặc khoa học chính trị, nhưng đối với vật lý, nó lại hoạt động vô cùng hiệu quả. Có một câu chuyện cười mà các nhà vật lý thường kể cho nhau nghe, họ không thích kể ch

The idea, I know it's not that funny, but the idea is that the first thing the physicist is going to do is try to imagine a simpler situation.

Ý tưởng này, tôi biết nó không hề hài hước, nhưng ý tưởng là nhà vật lý học sẽ làm điều đầu tiên là cố gắng tưởng tượng một tình huống đơn giản hơn.

Real cows are not spherical, it would be a very different dairy farm if the cows were spherical, but you can calculate the volume of the cow and the metabolic rate of the cow much more easily if it were spherical.

Bò thật không phải là hình cầu. Nếu bò là hình cầu, trang trại chăn nuôi bò sữa sẽ hoàn toàn khác biệt. Tuy nhiên, việc tính toán thể tích của bò và tỷ lệ trao đổi chất của bò sẽ dễ dàng hơn nhiều nếu bò là hình cầu.

And the joke, of course, is that that doesn't work in dairy farming, but it works really well when you're considering a spherical universe or a spherical solar system or a spherical atom. The first really huge revolution in physics was the existence of classical mechanics, handed down by Isaac Newton and others. It took a while, Newton was building on the shoulders of giants, but before Newton there was Aristotle, and Aristotle says that things have natural places they want to be, natural ways they want to move. And Newton says something completely different. He says, if something is not acted on by a force, it's going to continue in a straight line at a constant velocity forever.

Và tất nhiên, điều đó không áp dụng được trong chăn nuôi bò sữa, nhưng nó lại hoạt động rất tốt khi bạn xem xét một vũ trụ hình cầu, một hệ mặt trời hình cầu hoặc một nguyên tử hình cầu. Cách mạng lớn đầu tiên trong vật lý là sự tồn tại của cơ học cổ điển

And if it is acted on by a force, I can tell you how it will move, I have an equation to do that. Physicists like to simplify things a great deal, but billiards, the pool game, is pretty close to being simple. It's not exactly because when you hear those balls click against each other, that sound is giving off energy and it's kind of wasteful, but in principle, if you had no friction, no sound, no air resistance, the balls bouncing around the pool table, let's also imagine there's no pockets so the balls can just bounce off the edges of the table forever, they would go forever, they wouldn't stop. The energy contained in the system remains constant, and the laws of physics, as Laplace points out, suffice it to predict exactly what the balls are going to do at every moment, given what they're doing right now.

Và nếu nó bị tác động bởi một lực, tôi có thể nói cho bạn biết nó sẽ di chuyển như thế nào, tôi có một phương trình để làm điều đó. Các nhà vật lý thích đơn giản hóa mọi thứ rất nhiều, nhưng bi-a, trò chơi bi-a, khá gần với sự đơn giản. Không phải vì khi 

So to the extent that it's okay to ignore friction and noise and things like that, not only is it true that if you imagine hitting the balls and watching them move, you could predict exactly what's going to happen on the basis of the laws of physics, if somehow you could take a snapshot later in their motion, so you know both where they are and how fast they're moving, so maybe a little clip of a movie, then the laws of physics would let you go backwards and reverse-engineer what exact configuration the balls were in.

Vì vậy, đến mức có thể bỏ qua ma sát, tiếng ồn và những yếu tố tương tự, không chỉ đúng là nếu bạn tưởng tượng đánh vào các quả bóng và quan sát chúng di chuyển, bạn có thể dự đoán chính xác điều gì sẽ xảy ra dựa trên các định luật vật lý, mà nếu bằng các

We don't perceive that in our everyday world because the world is full of noise and dissipation and air resistance and things like that, but in the pristine perfect world of imagined classical mechanics, the past and future work equally well, you can go from any one moment to any other moment.

Chúng ta không nhận thức được điều đó trong thế giới hàng ngày của mình vì thế giới đầy rẫy tiếng ồn, sự phân tán và sức cản của không khí, cùng những yếu tố tương tự. Tuy nhiên, trong thế giới lý tưởng và hoàn hảo của cơ học cổ điển được tưởng tượng, quá

It's interesting that Newton came up with the framework of classical mechanics in the 1600s, and people were very excited, physicists, mathematicians, philosophers, they didn't really have physicists at the time, they were all considered to be natural philosophers, but they worked on it, they thought about the motions of the planets and things like that, and the implications of this idea are profound for how we think about what physics is, what physics tells us, because it wasn't realized until

Thật thú vị là Newton đã đưa ra khung lý thuyết của cơ học cổ điển vào thế kỷ 17, và mọi người rất phấn khích, các nhà vật lý, nhà toán học, nhà triết học, lúc đó chưa có khái niệm về nhà vật lý học, tất cả đều được coi là nhà triết học tự nhiên, nhưng họ

Pierre-Simone Laplace over a hundred years after Newton, but the structure of classical mechanics implies that if you knew the position and velocity, not just of one particle, but of every particle in the universe, and you knew the laws of physics, and you had infinite calculational abilities, none of these are at all plausible, but we're imagining right now, then the laws of physics would determine what happens next, at the next moment, and the next moment, and infinitely far into the future, and for that matter, indefinitely far into the past.

Pierre-Simone Laplace hơn một thế kỷ sau Newton, nhưng cấu trúc của cơ học cổ điển ngụ ý rằng nếu bạn biết vị trí và vận tốc, không chỉ của một hạt, mà của mọi hạt trong vũ trụ, và bạn biết các định luật vật lý, và có khả năng tính toán vô hạn, không có đ

So you can take any one moment in the history of the universe, according to classical mechanics, and the information contained in what is going on at that moment is sufficient to fix what will happen at every other moment in history, and Laplace, who was quite imaginative about these things, put it in terms of a metaphor, he says, imagine a vast intelligence, later commentators dubbed it Laplace's demon, he didn't call it that, he was famously an atheist, he didn't like to talk about demons, but the demon, the vast intelligence, who could know everything about the universe at any one moment, Laplace says, to that vast intelligence, the past and future are an open book. You would know everything because what happens now fixes the entirety of space and time. The idea that the laws of physics fix what's going to happen, in principle, precisely and exactly, if you know what's happening right now. So this became known as the clockwork universe paradigm. The universe clicks along in perfect accord with the laws of physics forever.

Vậy, theo cơ học cổ điển, bạn có thể chọn bất kỳ khoảnh khắc nào trong lịch sử vũ trụ, và thông tin chứa đựng trong những gì đang diễn ra vào khoảnh khắc đó là đủ để xác định những gì sẽ xảy ra vào mọi khoảnh khắc khác trong lịch sử. Laplace, người rất sá

Now, this might bother you a little bit if you want to think, well, wait a minute,

Bây giờ, điều này có thể khiến bạn hơi bối rối nếu bạn nghĩ, ừm, khoan đã,

I'm a person, I'm a human being, I have the ability to make choices,

Tôi là một con người, tôi là một con người, tôi có khả năng đưa ra quyết định,

I'm not determined by the laws of physics, and both scientists and philosophers thought about that. They still don't agree on what the right way to think about it is, but the favorite way to think about it is the following.

Tôi không bị chi phối bởi các định luật vật lý, và cả các nhà khoa học lẫn triết gia đều đã suy ngẫm về điều này. Họ vẫn chưa thống nhất về cách suy nghĩ đúng đắn về vấn đề này, nhưng cách suy nghĩ được ưa chuộng nhất là như sau.

In principle, if you knew exactly everything that was going on in the universe, you could predict the future. Now, classical mechanics isn't quite right, eventually we're going to talk about quantum mechanics, so that's another thing you have to keep in mind, but to the approximation that classical mechanics is good, you are determined in what is going to happen. But guess what? You don't know all the positions of all the atoms and all the molecules that make up you. Indeed, you literally cannot know them because the memory storage capacity to know all that would be at least as big as your brain, if not bigger. If you made your brain bigger, now you just have more molecules to keep track of. It is impossible to actually have a real apostle's demon in the universe.

Nguyên tắc chung, nếu bạn biết chính xác mọi thứ đang diễn ra trong vũ trụ, bạn có thể dự đoán tương lai. Tuy nhiên, cơ học cổ điển không hoàn toàn chính xác, và cuối cùng chúng ta sẽ nói đến cơ học lượng tử, đó là một khía cạnh khác mà bạn cần lưu ý. Như

It's just a thought experiment to make vivid the implications of determinism. So philosophers have settled on what they decided to call compatibilism, in the sense that on the one hand, the deep down microscopic laws of physics are perfectly deterministic, or they're not if you're in quantum mechanics, but they're pretty deterministic anyway. But since you don't know it, you should be asking yourself, what is the best I can do? What is the best way that I can try to understand human beings given the vastly incomplete information I have? I know about my friend's personality and their predilections and their traits, but I don't know every neuron in their brain. And under those circumstances, you will model, you will think about a fellow human being or about yourself as an agent capable of making choices. Everyone does that, and that's the right thing to do because you are not Laplace's demon.

Đây chỉ là một thí nghiệm tư duy để làm rõ những hệ quả của chủ nghĩa quyết định. Vì vậy, các nhà triết học đã thống nhất gọi quan điểm này là "chủ nghĩa tương thích", theo nghĩa rằng, một mặt, các định luật vật lý vi mô sâu thẳm là hoàn toàn quyết định, 

Isaac Newton, you may have heard, was a smart fellow and one of the interesting things when you invent a whole new way of doing physics if you're right and it becomes successful, then later on people kind of take it for granted. They're like, yeah, this is how the world works or whatever. But at the time, you're still very careful, and Newton was himself super duper careful about all the assumptions that went into his theory and what their implications were and so on.

Isaac Newton, có thể bạn đã nghe nói, là một nhà khoa học tài ba. Một trong những điều thú vị khi bạn phát minh ra một cách hoàn toàn mới để nghiên cứu vật lý là nếu bạn đúng và nó trở nên thành công, thì sau này mọi người sẽ coi đó là điều hiển nhiên. Họ

One part of classical mechanics is the idea of space and time both separately existing and being absolute. There is a meaningfulness to that. There is no preferred position in the universe.

Một phần của cơ học cổ điển là khái niệm về không gian và thời gian tồn tại độc lập và tuyệt đối. Khái niệm này có ý nghĩa. Không có vị trí ưa thích nào trong vũ trụ.

You can be anywhere you want. The laws of physics work the same. There's not even a preferred velocity to the universe. This was figured out by Galileo, and Newton kind of took it on board. If you started everything moving at one mile per hour to the left, the world will look exactly the same. There's no actual frame of rest that you can measure. But there is space and there is time, and everyone agrees on what those two things mean. When I say I am one mile away from a certain other point, everyone in the universe agrees. You are one mile away. Yes, that is correct. When I snap my fingers and say at the moment I snap my fingers, a certain thing is happening in Los

Bạn có thể ở bất kỳ đâu bạn muốn. Các định luật vật lý vẫn hoạt động như nhau. Thậm chí không có một vận tốc ưa thích nào cho vũ trụ. Điều này đã được Galileo phát hiện ra, và Newton cũng đã chấp nhận điều đó. Nếu bạn bắt đầu mọi thứ di chuyển với vận tốc

Angeles, everyone agrees that indeed at that moment it's a well-defined concept to say what is happening at some point far away. Not just Los

Angeles, mọi người đều đồng ý rằng vào thời điểm đó, khái niệm về việc mô tả những gì đang xảy ra ở một nơi xa xôi là một khái niệm rõ ràng. Không chỉ Los

Angeles, but Alpha Centauri or the Andromeda Galaxy.

Angeles, nhưng Alpha Centauri hoặc Dải Ngân hà Andromeda.

Turns out those assumptions are not quite right.

Hóa ra những giả định đó không hoàn toàn chính xác.

It was a journey to get there, as it often is. It started in the 1800s with the invention of electromagnetism.

Đó là một hành trình dài để đến được đó, như thường lệ. Nó bắt đầu vào thế kỷ 19 với sự phát minh ra điện từ.

All these new phenomena that people were thinking about since Ben Franklin flew his kite and studied lightning coming down.

Tất cả những hiện tượng mới mẻ mà con người đã suy ngẫm từ khi Benjamin Franklin thả diều và nghiên cứu hiện tượng sét đánh.

It was James Clark Maxwell who put the whole story together after work by people like

Chính James Clark Maxwell là người đã tổng hợp lại toàn bộ câu chuyện sau những nghiên cứu của các nhà khoa học như...

Faraday and Ampere and so forth. And what he realized is there's two fields pervading the universe, an electric field and a magnetic field. And he wrote down some equations that these fields obey and they sort of play with each other and push around and charge particles and things like that.

Faraday và Ampère, v.v. Và điều ông nhận ra là có hai trường bao trùm vũ trụ, một trường điện và một trường từ. Ông đã ghi chép lại một số phương trình mà các trường này tuân theo, và chúng tương tác với nhau, tác động lẫn nhau, đẩy các hạt mang điện và c

People were very happy at the existence of electromagnetism.

Mọi người rất vui mừng trước sự tồn tại của điện từ.

They started thinking about what it all meant and what they realized is that the sort of way that space and time are treated in Maxwell's theory of electromagnetism is different than the way they are apparently treated in Newton's theory. In particular,

Họ bắt đầu suy ngẫm về ý nghĩa của tất cả những điều đó và nhận ra rằng cách mà không gian và thời gian được mô tả trong lý thuyết điện từ của Maxwell khác biệt so với cách chúng dường như được mô tả trong lý thuyết của Newton. Đặc biệt,

Maxwell's equations predicted a special velocity. There's no special velocity in Newtonian mechanics. Every velocity is created the same. Maxwell says there's something called the speed of light. It is the speed at which waves in the electromagnetic fields move. And naively you look at the equations and everyone measures the same value for the speed of light. It's a constant of nature. How can it possibly be the case that everyone measures the same speed for light even if they're moving with respect to each other? So for a long time, for decades, people, physicists bashed their heads against this problem. They came up with very elaborate schemes to get rid of it. And it was Einstein, Albert Einstein in his great paper in 1905 who first said you should get rid of the idea of these waves traveling through a medium. You should think of the electromagnetic waves as really being the thing that exists and when the equations tell you everyone measures the speed of light the same, that's because they do.

Các phương trình của Maxwell dự đoán một vận tốc đặc biệt. Trong cơ học Newton, không có vận tốc đặc biệt nào. Mọi vận tốc đều được tạo ra như nhau. Maxwell cho rằng có một thứ gọi là vận tốc ánh sáng. Đó là vận tốc mà các sóng trong trường điện từ di chu

Take that seriously. All you have to do is entirely rejigger your thoughts about what space and time are.

Hãy coi điều đó là nghiêm túc. Tất cả những gì bạn cần làm là hoàn toàn thay đổi cách suy nghĩ của mình về không gian và thời gian.

And in fact it wasn't until two years later when Herman Minkowski who was a mathematician who had been one of Einstein's professors said, you know, the right way to think about Einstein's theory is to say that space and time aren't separate anymore.

Và thực tế, phải đến hai năm sau, Herman Minkowski, một nhà toán học từng là một trong những giáo sư của Einstein, mới nói rằng: "Cách đúng đắn để hiểu lý thuyết của Einstein là nói rằng không gian và thời gian không còn tách biệt nữa."

To imagine there's one thing called space time and different people, different observers moving in different ways through the universe will divide it up into space and time differently. There's no objective true fact about when I snap my fingers now, what's happening light years away. That's going to depend on who's doing the observing and who's doing the measuring. It can all be explained very beautifully by imagining a single four dimensional space time instead of separate space and time. Einstein himself was not impressed by this move. Einstein was a hilarious character because he was a physicist's physicist. He was very mathematically adept.

Hãy tưởng tượng có một thứ gọi là không-thời gian, và những người khác nhau, những quan sát viên khác nhau di chuyển theo những cách khác nhau trong vũ trụ sẽ chia nó thành không gian và thời gian theo những cách khác nhau. Không có sự thật khách quan nào

Don't believe the stories that Einstein wasn't good at math in school. He was very good at it.

Đừng tin những câu chuyện cho rằng Einstein không giỏi toán khi còn đi học. Ông ấy rất giỏi môn này.

But he wasn't in it for the math. He was in it for the physics. So he learned as much math as he needed. And when Minkowski says I have some new math that unifies space and time based on Einstein's theories, Einstein himself is like

Nhưng anh ta không theo đuổi toán học vì toán học. Anh ta theo đuổi vật lý. Vì vậy, anh ta học toán vừa đủ để đáp ứng nhu cầu của mình. Và khi Minkowski nói: "Tôi có một số lý thuyết toán học mới thống nhất không gian và thời gian dựa trên lý thuyết của E

I don't need that. That's like extra mathematical nonsense. He soon changed his mind because it turns out that that move from space and time being separate to being combined is super useful going forward, including 10 years later, he would invent his general theory of relativity that include gravity into the space time story.

Tôi không cần cái đó. Đó chỉ là những thứ toán học thừa thãi. Anh ta nhanh chóng thay đổi ý kiến vì hóa ra việc chuyển từ khái niệm không gian và thời gian tách biệt sang kết hợp với nhau lại vô cùng hữu ích cho tương lai, bao gồm cả 10 năm sau, khi anh t

When Einstein put together what we now call the special theory of relativity, the idea that there's no preferred standard of rest in the universe, but also everyone thinks the speed of light is the same. All you have to do is imagine ultimately that space and time are glued together.

Khi Einstein xây dựng lý thuyết tương đối hẹp mà chúng ta hiện nay gọi là lý thuyết tương đối hẹp, ông đã đưa ra ý tưởng rằng không có hệ quy chiếu nghỉ chuẩn nào trong vũ trụ, nhưng đồng thời mọi người đều cho rằng tốc độ ánh sáng là như nhau. Tất cả nhữ

That was a radical reworking of the framework of physics.

Đó là một sự thay đổi căn bản trong khung lý thuyết của vật lý.

Newton's idea of separate space and separate time absolute and agreed upon by everyone had been there for hundreds of years. And when you do that, when you say, OK, I'm going to completely invent space and time in part because I want to match this wonderful theory we have, Maxwell's theory of electricity and magnetism, you have to go back to everything that was a success in your previous way of doing things and say, does it still work?

Ý tưởng của Newton về không gian và thời gian tách biệt, tuyệt đối và được mọi người công nhận, đã tồn tại hàng trăm năm. Và khi bạn làm điều đó, khi bạn nói, "Được rồi, tôi sẽ hoàn toàn tái tạo không gian và thời gian một phần vì tôi muốn phù hợp với lý 

The biggest success of Newtonian classical mechanics was gravity.

Thành công lớn nhất của cơ học cổ điển Newton là lực hấp dẫn.

The famous inverse square law of gravity. Newton posited that if you have two objects with two different masses, they have a gravitational force that will pull them together that diminishes as one over the square of the distance between them.

Định luật vuông nghịch của trọng lực. Newton đã đề xuất rằng nếu có hai vật thể có hai khối lượng khác nhau, chúng sẽ tác dụng lên nhau một lực hấp dẫn, và lực này sẽ giảm đi theo bình phương của khoảng cách giữa chúng.

And that simple rule, plus the framework of Newtonian mechanics is enough to match exactly what you see in the sky in terms of the planets moving around. It's enough to launch a rocket and get it to the moon.

Và quy tắc đơn giản đó, kết hợp với khung lý thuyết của cơ học Newton, đã đủ để giải thích chính xác những gì bạn quan sát được trên bầu trời về chuyển động của các hành tinh. Nó cũng đủ để phóng một tên lửa và đưa nó đến mặt trăng.

So Einstein comes along and says, well, OK, can I make a version of Newton's theory of gravity that is compatible with my new theory of special relativity? And after trying he said, no, I can't. You have to do something much more dramatic. And what he realized is that gravity is a special force of nature. You know, Maxwell talks about electricity and magnetism.

Vậy Einstein xuất hiện và nói: "Được rồi, tôi có thể tạo ra một phiên bản của lý thuyết trọng lực của Newton sao cho tương thích với lý thuyết tương đối hẹp mới của tôi không?" Sau khi thử nghiệm, ông kết luận: "Không, tôi không thể. Bạn phải làm điều gì 

If I want to know what the electric field is at one point in space, it's very easy to do. I put a positively charged particle, a negatively charged particle, they get pushed in opposite directions by the electric field. But Einstein realized that every particle reacts the same way to gravity. If I have a very heavy particle and a very light particle and I drop them, Galileo showed that they drop at exactly the same rate. They're not pushed around in a different way.

Nếu tôi muốn biết điện trường tại một điểm trong không gian là bao nhiêu, việc này rất đơn giản. Tôi đặt một hạt mang điện tích dương, một hạt mang điện tích âm, chúng sẽ bị đẩy theo hai hướng ngược nhau bởi trường điện từ. Nhưng Einstein nhận ra rằng mọi

So because of that, gravity seems to disappear if you only look at it in a tiny region of the universe. If you were in a sealed box and you were dropping things and going, oh, I have gravity here, you don't know that for sure. Maybe you're in a rocket ship and the rocket is accelerating and you're being tricked into thinking you have gravity. So

Vì vậy, trọng lực dường như biến mất nếu bạn chỉ quan sát nó trong một vùng rất nhỏ của vũ trụ. Nếu bạn ở trong một hộp kín và thả các vật thể xuống, bạn có thể nghĩ rằng mình đang cảm nhận trọng lực, nhưng bạn không thể chắc chắn điều đó. Có thể bạn đang

Einstein, because he's Einstein, he's very smart, you or I would go, huh, that's interesting. But he says, I think what that means is that gravity is not a force on top of space-time.

Einstein, vì ông là Einstein, ông rất thông minh, bạn hay tôi sẽ nghĩ, ồ, điều đó thật thú vị. Nhưng ông nói, tôi nghĩ điều đó có nghĩa là trọng lực không phải là một lực tác động lên không-thời gian.

It's a feature of space-time itself. What feature could it be? Well, my ex-professor Minkowski says that space-time has a geometry. It's one combined thing and there are equations telling me how particles move in it. Maybe that geometry is curved. Maybe it's not like a flat tabletop like Euclidean geometry. Maybe it's warped and bent and dynamical and changes in response to the existence of mass and energy and things like that. It's a good idea to have.

Đó là một đặc tính của không-thời gian. Đặc tính đó là gì? Chà, giáo sư cũ của tôi, Minkowski, cho rằng không-thời gian có một cấu trúc hình học. Đó là một thực thể thống nhất và có các phương trình mô tả cách các hạt di chuyển trong đó. Có thể hình học đ

It takes you a lot of effort and a lot of mathematical work to figure it out.

Để hiểu được điều đó, bạn cần phải bỏ ra rất nhiều công sức và thực hiện nhiều công việc tính toán phức tạp.

So ten years later, in 1915, Einstein finally completes what we call the General Theory of Relativity. And the General Theory of Relativity says space-time is a four-dimensional thing. That four-dimensional thing has a geometry. It's pushed around by matter and energy and we experience the curvature of space-time as the force of gravity. When Einstein and Minkowski figured out that space and time are both two different ways of slicing up space-time, what does that mean?

Vậy là mười năm sau, vào năm 1915, Einstein cuối cùng đã hoàn thành lý thuyết mà chúng ta gọi là Lý thuyết Tương đối Tổng quát. Và Lý thuyết Tương đối Tổng quát cho rằng không-thời gian là một thực thể bốn chiều. Thực thể bốn chiều này có một cấu trúc hìn

What does that mean in our guts? What does it visually or measurably imply? In space, there's something called the distance between two points. If you say

Điều đó có nghĩa là gì trong thực tế? Nó có ý nghĩa gì về mặt trực quan hoặc có thể đo lường được? Trong không gian, có một khái niệm gọi là khoảng cách giữa hai điểm. Nếu bạn nói

I'm here in Washington, D.C. and a friend of mine is in Los Angeles, there's a distance between those two cities. And we all agree on what that distance is because implicitly, we're imagining the shortest distance path, the straight line that connects these two points. But of course if you actually travel between these two cities, you won't exactly necessarily take that much distance because you're going to go right and left.

Tôi đang ở Washington, D.C. và một người bạn của tôi đang ở Los Angeles. Có một khoảng cách giữa hai thành phố này. Và tất cả chúng tôi đều đồng ý về khoảng cách đó vì ngầm hiểu rằng chúng tôi đang tưởng tượng con đường ngắn nhất, đường thẳng nối hai điểm

You're not going to go exactly on a straight line. So in space, we're all very, very used to the idea that different paths have different lengths even if they start and end at the same point. In special relativity, now that space and time are unified, what that means is that time is like that.

Bạn sẽ không di chuyển theo một đường thẳng hoàn toàn. Vì vậy, trong không gian, chúng ta đã rất quen với ý tưởng rằng các đường đi khác nhau có độ dài khác nhau, ngay cả khi chúng bắt đầu và kết thúc tại cùng một điểm. Trong thuyết tương đối đặc biệt, bâ

The time you personally measure on your wristwatch is very analogous to the distance that you travel moving on some path. What that means is that rather than being a universal thing that everyone agrees on, time depends on the trajectory you take through the universe. The most famous example of this is the twin paradox. You imagine two twins. They don't have to be twins, but it's more vivid if they are because you think of twins as being the same age.

Thời gian mà bạn đo trực tiếp trên đồng hồ đeo tay của mình rất tương tự như khoảng cách mà bạn di chuyển trên một quỹ đạo nào đó. Điều này có nghĩa là thời gian không phải là một khái niệm phổ quát mà mọi người đều đồng ý, mà nó phụ thuộc vào quỹ đạo mà 

One twin just doesn't move, just stays home. This is the lazy twin.

Một trong hai anh em sinh đôi không chịu di chuyển, chỉ ở nhà. Đây chính là anh em sinh đôi lười biếng.

And they get older like the rest of us all do.

Và họ cũng già đi như tất cả chúng ta.

The other twin hops in a rocket ship that moves out very close to the speed of light.

Người anh em sinh đôi còn lại nhảy lên một tàu vũ trụ di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng.

You need to move close to the speed of light to feel the effects of relativity.

Bạn cần di chuyển gần tốc độ ánh sáng để cảm nhận được tác động của thuyết tương đối.

And then comes back. And so they left at the same time.

Và rồi họ quay lại. Và thế là họ ra đi cùng lúc.

They were the same age. They come back to the same point in space and the same point in time. But the twin who traveled is now younger.

Họ cùng tuổi. Họ quay trở lại cùng một điểm trong không gian và cùng một điểm trong thời gian. Nhưng người anh em sinh đôi đã du hành giờ đây trẻ hơn.

The twin who traveled has experienced less time than the twin who stayed home. And the reason why is because they took different paths through space-time. Space and time are similar to each other, but not exactly the same. That's why in space the shortest distance path is a straight line.

Người anh em sinh đôi đã đi du hành đã trải qua ít thời gian hơn so với người anh em sinh đôi ở nhà. Và lý do là vì họ đã đi theo những con đường khác nhau trong không-thời gian. Không gian và thời gian tương tự nhau, nhưng không hoàn toàn giống nhau. Đó 

But in time, the longest time path is the straight line.

Nhưng theo thời gian, con đường dài nhất chính là đường thẳng.

The twin who stays stationary and doesn't move that's moving in a straight line through space-time. That's the one that feels more time pass before the other twin comes back.

Người anh em sinh đôi đứng yên và không di chuyển chính là người đang di chuyển theo một đường thẳng trong không-thời gian. Đó là người cảm thấy thời gian trôi qua lâu hơn trước khi người anh em sinh đôi kia quay trở lại.

When people hear this stuff about relativity and moving through space and things, what they want to say is, oh, so you're saying that time moves more slowly when you're traveling near the speed of light. No, I do not want to say that. I very much do not want to say that. What is the rate at which time moves? It is one second per second. You're being tricked by your use of the English language.

Khi mọi người nghe những điều này về thuyết tương đối và di chuyển trong không gian, điều họ muốn nói là, ồ, vậy bạn đang nói rằng thời gian trôi chậm hơn khi bạn di chuyển gần tốc độ ánh sáng. Không, tôi không muốn nói điều đó. Tôi thực sự không muốn nói

Because you move through space and it makes perfect sense to say

Bởi vì bạn di chuyển trong không gian và điều đó hoàn toàn hợp lý khi nói rằng

I'm moving at one meter per second or two meters per second or whatever.

Tôi đang di chuyển với tốc độ một mét mỗi giây hoặc hai mét mỗi giây hoặc bất kỳ tốc độ nào.

The rate at which you move is the number of distance you travel per unit time. But the amount of time you travel per unit time is always one. Now, the accumulated time along two different trajectories can be different.

Tốc độ di chuyển là số khoảng cách bạn di chuyển trong một đơn vị thời gian. Tuy nhiên, lượng thời gian bạn di chuyển trong một đơn vị thời gian luôn là một. Hiện nay, thời gian tích lũy dọc theo hai quỹ đạo khác nhau có thể khác nhau.

That's the origin of something like the twin paradox. Or when gravity comes into the game, the amount of total time you experience will be less if you're deep in a gravitational field than if you're out there in interstellar space where gravity is not that important.

Đó là nguồn gốc của hiện tượng tương tự như nghịch lý song sinh. Hoặc khi trọng lực tác động, tổng thời gian mà bạn trải nghiệm sẽ ít hơn nếu bạn ở sâu trong một trường trọng lực so với khi bạn ở ngoài không gian giữa các vì sao, nơi trọng lực không còn q

In general relativity, being a strong gravitational field is much like moving out there close to the speed of light.

Trong thuyết tương đối tổng quát, việc nằm trong một trường hấp dẫn mạnh tương tự như việc di chuyển ở gần tốc độ ánh sáng.

If you had someone stay back here on Earth, someone else go near a black hole, for example. A black hole is the strongest kind of gravitational field you can have. Don't go in to the black hole because then you can't come back out.

Nếu bạn có ai đó ở lại Trái Đất, và một người khác đến gần một lỗ đen, ví dụ như vậy. Lỗ đen là loại trường hấp dẫn mạnh nhất mà bạn có thể có. Đừng vào lỗ đen vì nếu vào, bạn sẽ không thể quay trở ra.

But if you go near it and then you come back, you will be younger than the person who just stayed behind. You will have experienced less time.

Nhưng nếu bạn đến gần nó rồi quay lại, bạn sẽ trẻ hơn người vừa ở lại. Bạn sẽ trải qua ít thời gian hơn.

Your wristwatch is still clicking at one second per second, but the accumulated amount of time is different because you have taken a different path through curved spacetime. In Interstellar, the Christopher

Đồng hồ đeo tay của bạn vẫn đang kêu tick-tock mỗi giây, nhưng tổng thời gian tích lũy lại khác nhau vì bạn đã đi theo một đường cong trong không-thời gian. Trong phim Interstellar, Christopher

Nolan movie, this is wonderfully illustrated. Kip Thorne, who is a Nobel Prize winning physicist, was the executive producer and one of the instigators of that movie. He put all of his physics knowledge in there about wormholes and black holes and gravity and time travel.

Bộ phim của Nolan thật tuyệt vời. Kip Thorne, một nhà vật lý học đoạt giải Nobel, là nhà sản xuất điều hành và một trong những người khởi xướng bộ phim này. Ông đã đưa toàn bộ kiến thức vật lý của mình về lỗ sâu, lỗ đen, trọng lực và du hành thời gian vào

Up until the very last scenes when they're in the library and everything goes haywire, all the physics in that movie is completely respectable.

Cho đến những cảnh cuối cùng khi họ ở trong thư viện và mọi thứ trở nên hỗn loạn, tất cả các quy luật vật lý trong bộ phim đó đều hoàn toàn hợp lý.

One thing that is true even in Newtonian ways of thinking about space and time or in Einsteinian ways of thinking about space and time is that these fundamental laws, as Laplace's demon shows us, work forward and backward in time. Knowing everything about the universe at one moment predicts the past as well as the future. That's because what we think of as the fundamental laws of physics do not have a directionality to time. They treat the past and future the same. But there's clearly a direction to time in the world. I remember what I was doing yesterday. I might guess what I'm going to do tomorrow, but I don't remember it in the same way. I have no photographs or memory books of the future. I was younger.

Một điều đúng ngay cả trong cách hiểu không gian và thời gian theo Newton hay theo Einstein là những định luật cơ bản này, như quỷ Laplace đã chỉ ra, hoạt động cả về phía trước và phía sau trong thời gian. Biết mọi thứ về vũ trụ tại một thời điểm có thể d

I will always be older in the future. What is going on with that?

Tôi sẽ luôn luôn già hơn trong tương lai. Điều gì đang xảy ra vậy?

And the answer is it's not the fundamental laws of physics.

Và câu trả lời là đó không phải là những định luật cơ bản của vật lý.

It's the collective behavior of many, many things in the universe that start out in a special state. It goes back to the idea of entropy from the 1800s, the idea of the disorderliness of a system, the randomness, the disorganization. And entropy increases with time. That's the famous second law of thermodynamics.

Đó là hành vi tập thể của rất nhiều, rất nhiều vật thể trong vũ trụ, bắt đầu từ một trạng thái đặc biệt. Điều này liên quan đến khái niệm entropy từ thế kỷ 19, khái niệm về sự hỗn loạn của một hệ thống, sự ngẫu nhiên, sự thiếu tổ chức. Và entropy tăng the

Why does entropy increase with time? Because there are more ways for a system to be arranged in a high-entropy configuration than a low-entropy one, by definition. And the universe started in a very special low-entropy state. Nobody knows why that is true. This is a mystery to cosmology. But the entropy of the universe was very, very low to start, and it's been increasing ever since.

Tại sao entropy tăng theo thời gian? Bởi vì có nhiều cách để một hệ thống được sắp xếp trong một trạng thái có entropy cao hơn so với trạng thái có entropy thấp, theo định nghĩa. Và vũ trụ bắt đầu từ một trạng thái có entropy rất thấp. Không ai biết tại s

And us having memories of the past but not the future, the ability to have records, the fact that we age in the same direction, this is all because entropy is increasing in one direction rather than the other.

Và việc chúng ta có ký ức về quá khứ nhưng không có tương lai, khả năng ghi chép, sự thật rằng chúng ta già đi theo cùng một hướng, tất cả đều là do entropy đang tăng lên theo một hướng chứ không phải hướng ngược lại.

I like to think if you were a physicist circa 1895, the very end of the 19th century, you would have been forgiven for thinking that we were almost there. We were almost having a complete theory of nature in our grasp. Because they had the idea of particles. The idea of an atom was a little bit sketchy to a lot of physicists in the 1800s, but they eventually caught on and they were beginning to realize that atoms were made of other particles, protons, neutrons, electrons, and so forth. And then the particles, which make up matter, are pushed around by fields, by the electric field, by the magnetic field, by the gravitational field, and so forth. So you have this sort of two-part harmony. Matter is made of particles, forces come from fields, and all the effort in the future of physics would be figuring out what are all the particles, what are all the fields, and then you'd be done. There were a couple of clouds on the horizon. One of them ended up being relativity.

Tôi thích nghĩ rằng nếu bạn là một nhà vật lý vào khoảng năm 1895, vào cuối thế kỷ 19, bạn có thể được tha thứ nếu cho rằng chúng ta đã gần như đạt được mục tiêu. Chúng ta gần như đã có một lý thuyết hoàn chỉnh về tự nhiên trong tay. Bởi vì họ đã có khái 

The fact that the symmetries of Maxwell's theory of electromagnetism were different than the symmetries of Newton's theory of classical mechanics.

Sự khác biệt giữa các tính đối xứng của lý thuyết điện từ của Maxwell và các tính đối xứng của lý thuyết cơ học cổ điển của Newton.

But the others were that there were certain properties of matter and materials that didn't quite seem to make sense. And I'm going to be ahistorical now. Let's pop forward to like 1911. They were putting together the picture of the atom that is the cartoon you've always seen, right? There's a little nucleus at the center of the atom and electrons are circling around it like planets orbiting a star. This is called the Rutherford atom model after Ernest Rutherford, who was a brilliant experimental and theoretical physicist.

Nhưng những người khác cho rằng có một số tính chất của vật chất và vật liệu không hoàn toàn hợp lý. Và bây giờ tôi sẽ nói một cách không theo trình tự lịch sử. Hãy nhảy vọt đến năm 1911. Lúc đó, người ta đang xây dựng mô hình nguyên tử mà bạn đã quen thu

And this was entertained and people liked the idea that electrons were kind of like little planets, but they instantly figured out it can't possibly be right. Because that electron orbiting the nucleus would give off electromagnetic waves.

Và ý tưởng này đã được đón nhận và mọi người thích ý tưởng rằng các electron giống như những hành tinh nhỏ, nhưng họ nhanh chóng nhận ra rằng điều đó không thể đúng. Bởi vì electron quay quanh nhân nguyên tử sẽ phát ra sóng điện từ.

It's a moving particle. Moving charged particles give off light.

Đó là một hạt chuyển động. Các hạt mang điện tích khi chuyển động sẽ phát ra ánh sáng.

All of the light you're looking at right now came from some electron in motion moving around. So you can calculate. You can say if the electron is moving around in orbit around the atomic nucleus if it gives off light it will lose energy and spiral into the nucleus.

Tất cả ánh sáng mà bạn đang nhìn thấy ngay bây giờ đều đến từ một electron đang chuyển động xung quanh. Vì vậy, bạn có thể tính toán. Bạn có thể nói rằng nếu electron đang chuyển động xung quanh hạt nhân nguyên tử và phát ra ánh sáng, nó sẽ mất năng lượng

How long should that take? And the answer is every atom in the universe, including the ones in the chair you're sitting on or even in your own body, should collapse to a point in a hundredth of a billionth of a second. So that clearly does not happen.

Điều đó sẽ mất bao lâu? Và câu trả lời là mọi nguyên tử trong vũ trụ, bao gồm cả những nguyên tử trong ghế bạn đang ngồi hoặc thậm chí trong chính cơ thể bạn, sẽ sụp đổ thành một điểm trong một phần trăm tỷ tỷ giây. Vì vậy, rõ ràng điều đó không xảy ra.

The idea that electrons are like little planets in the solar system is just wrong. And this and other things, blackbody radiation and other experimental results convinced people that there wasn't this clean division between particles and forces. They said there's aspects of light, which is supposed to be a wave, which are particle-like. Einstein said that. There are aspects of particles, like electrons, that are wavelength. Louis de Broglie following work by Niels Bohr and others said that. And this whole thing coalesces almost exactly a hundred years ago in 1925 in the theory of quantum mechanics.

Ý tưởng cho rằng electron giống như những hành tinh nhỏ trong hệ mặt trời là hoàn toàn sai lầm. Và điều này, cùng với các hiện tượng khác như bức xạ đen và các kết quả thí nghiệm khác, đã thuyết phục mọi người rằng không có sự phân chia rõ ràng giữa hạt v

And almost right at the same time two different versions of it came out.

Và gần như cùng lúc đó, hai phiên bản khác nhau của nó đã được phát hành.

Werner Heisenberg had his version called matrix mechanics.

Werner Heisenberg có phiên bản của mình được gọi là cơ học ma trận.

Erwin Schrodinger had his version called wave mechanics. They showed that they were actually mathematically equivalent. But quantum mechanics,

Erwin Schrödinger có phiên bản của mình được gọi là cơ học sóng. Họ đã chứng minh rằng hai phiên bản này thực chất là tương đương về mặt toán học. Nhưng cơ học lượng tử,

Sean Carroll giải thích tại sao vật lý vừa đơn giản vừa không thể giải thích được | Phỏng vấn đầy đủ (Sean Carroll explains why physics is both simple and impossible | Full Interview)

Subtitles ListPlay Video

Sean Carroll giải thích tại sao vật lý vừa đơn giản vừa không thể giải thích được | Phỏng vấn đầy đủ (Sean Carroll explains why physics is both simple and impossible | Full Interview)

sort

figure

basically

matter