Khoa học thế kỷ XXI: Vượt ra ngoài quy giản luận

I - Những đặc điểm chung của các cuộc cách mạng trong lịch sử khoa học

Chúng ta đã bước vào thế kỷ XXI, thế kỷ được chờ đợi sẽ xuất hiện cuộc cách mạng khoa học mới.

Cuộc cách mạng khoa học lần thứ ba này sẽ là như thế nào? Phải chăng trước hết nó cũng sẽ là một cuộc cách mạng về vật lý học với sự phá vỡ khuôn mẫu (paradigm) hiện đang tồn tại (lý thuyết lượng tử và lý thuyết tương đối), giống như trước đây, trong cuộc cách mạng khoa học lần thứ nhất (thế kỷ XVII), trước hết là sự hình thành "vật lý học mới" (cơ học Galilei - Newton, lý thuyết hấp dẫn Newton) mà ngày nay chúng ta gọi là vật lý học cổ điển. Và trong cuộc cách mạng khoa học lần thứ hai (phần tư thế kỷ XX), cái khuôn mẫu đó bị thay thế với sự xuất hiện của lý thuyết tương đối và lý thuyết lượng tử ?

Hay nó sẽ là một cuộc cách mạng trong sinh học với sự khám phá nguồn gốc của sự sống và, còn hơn thế, nguồn gốc của ý thức, cuộc cách mạng này sẽ xuất hiện không theo cái cách mà sinh học phân tử đã ra đời (sự hiểu biết về sự sống ở mức phân tử) - sự sống được giải thích không trên cơ sở các nguyên lý vật lý ?

Hay nó sẽ là một sự thay đổi cơ bản trong cách tiếp cận các vấn đề tự nhiên (và xã hội), và do đó sự hình thành một cái nhìn (vision) mới về thế giới do kết quả của những khám phá có tính chất cách mạng được chờ đợi như nói trên, hoặc từ đòi hỏi giải quyết những vấn đề đang đặt ra mà cách tiếp cận đang thống trị (quy giản luận, như sẽ nói) đã tỏ ra có những giới hạn?

Từ hai cuộc cách mạng khoa học đã diễn ra, có những đặc điểm chung nào mà chúng ta có thể đưa vào đó xem như là chuẩn cứ để xem xét khả năng xuất hiện của cuộc cách mạng khoa học mới?

Các chuẩn cứ đó, theo chúng tôi, có thể là như sau:

1- Trước hết là những khám phá lớn, có tính chất cách mạng, làm xuất hiện một khuôn mẫu mới hay là thay thế khuôn mẫu cũ.

Trong cuộc cách mạng lần thứ nhất, đã có những khám phá lớn như cơ học Galilei- Newton, các định luật Kepler về chuyển động của các hành tinh, những phát hiện bất ngờ về bầu trời với kính thiên văn của Galilei, sự bắt đầu của toán học hiện đại trong đó có phép tính vi tích phân, và định luật hấp dẫn phổ biến. Những khám phá này đã dẫn đầu sự xuất hiện "vật lý học mới" (một khuôn mẫu trong lịch sử vật lý học) - vật lý học cổ điển hay vật lý học Newton).

Trong cuộc cách mạng lần thứ hai, khuôn mẫu vật lý học cổ điển đã được thay thế bằng một khuôn mẫu khác - vật lý học hiện đại, hình thành từ một loạt khám phá lớn như cấu trúc của nguyên tử (1911) và các cấu trúc sâu hơn sau đó, lý thuyết tương đối hẹp (1905), lý thuyết tương đối rộng (1916), cơ học lượng tử (hình thành sau một loạt khám phá bắt đầu từ khái niệm lượng từ của Planck năm 1900 cho đến cơ học ma trận của Heisenherg và cơ học sóng của Sehrodinger thời gian 1925-1926), sự tiến hóa của vũ trụ (1929)...

2- Gắn liền với các khám phá có tính chất cách mạng là sự hình thành những cách tiếp cận mới đối với các vấn đề của tự nhiên.

Trong cuộc cách mạng lần thứ nhất, đó là phương pháp thực nghiệm quan sát và thí nghiệm do Galilei sáng lập - phương pháp đã tạo ra bản chất của khoa học hiện đại (khoa học từ Galilei cho đến ngày nay), và việc sử dụng toán học như một công cụ vừa để mô tả vừa để tìm hiểu tự nhiên Galilei, 1623: "Thiên nhiên được viết bằng ngôn ngữ toán học".

Trong cuộc cách mạng lần thứ hai, bên cạnh phương pháp thực nghiệm luôn luôn giữ vị trí trung tâm trong nghiên cứu khoa học, những khám phá có tính chất cách mạng có được nhờ đã sử dụng những công cụ toán học mà trước đó chúng được nói đến chỉ như là một lĩnh vực thuần túy toán học: hình học phi Euclid trong lý thuyết tương đối rộng, đại số học không giao hoán (các ma trận) trong cơ học lượng tử, lý thuyết nhóm trong việc biểu thị sự đối xứng của tự nhiên (đặc biệt là tính đối xứng của các định luật vật lý).

3. Từ các khám phá và những cách tiếp cận mới, đã xuất hiện một cái nhìn mới về thế giới

Trong cuộc cách mạng lần thứ nhất, theo một sự đánh giá đã có thay đổi từ các quan điểm dựa trên một vũ trụ tĩnh trong đó trái đất là trung tâm sang một quan điểm mới trong đó sự chuyển động giữ vai trò chủ yếu, đối lập ngay cả với những bằng chứng hiển hiện từ giác quan... Con người bỏ lại đằng sau nó nền văn minh dã thống trị qua rất nhiều thế kỷ, để bước sang một nền văn minh có thể nói là hiện đại.

Sự phát triển của khoa học từ cuộc cách mạng khoa học thế kỷ XVII

Cho đến cuối thế kỷ XIX đã dẫn đến sự hình thành những quan niệm cơ bản để tự nhiên tưởng chừng như không thể lay chuyển được, mà trong cuộc cách mạng sau đó, nó đã bị thay thế cùng với khuôn mẫu trong đó nó ngự trị các quan niệm đó, theo J. Bronowski, có thể nêu dưới dạng các nguyên lý sau đây:

Thứ nhất là sự cho rằng tự nhiên diễn ra theo một dây chuyền chặt chẽ của các biến cố từ nguyên nhân đến hậu quả, cấu hình của các nguyên nhân vào một thời điểm nào đó hoàn toàn xác định các biến cố trong thời điểm tiếp theo, và cứ như thế mãi. Đó là nguyên lý tất định, nhân quả, nó không cho có bất định trong tự nhiên. Bất định mà ta nhận thấy được chỉ là phản ánh của sự không hiểu biết, nếu có được sự hiểu biết đầy đủ thì luôn luôn có thể tiên đoán tương lai một cách chính xác. Như Pierre Sim Laplace đã phát biểu, nếu cho biết vị trí và tốc độ vào thời điểm hiện tại có thể tất cả các nguyên tử trong vũ trụ thì chúng ta sẽ có thể dự báo được vị trí và tốc độ của chúng vào bất kỳ thời điểm nào sau đó. Như vậy, chúng ta có thể tiên đoán mà không có một độ bất định bé nhất nào về số phận của toàn bộ vũ trụ, các phân tử và các con người của nó, các tinh vân và các quốc gia của nó, từ nay cho đến vô cùng vô tận. Đương nhiên chúng ta còn có thể làm nhiều hơn thế, vì chúng ta có thể đi ngược lại thời gian như là đi xuôi theo thời gian và dựng lại quá khứ cũng vô cùng vô tận.

Thứ hai, là một tinh thần khoa học chính xác, gắn bó với nguyên lý về tính tất định. Đó là nguyên lý định lượng, theo đó khoa học là do các sự vật và thiết lập những hệ thức chính xác giũa các kết quả đo. Theo Lord Rayleigh, ý tưởng của chúng ta chỉ rõ ràng khì nó trở thành định lượng và chỉ những gì có thể đó được mới có thể là đối tượng của sự thảo luận khoa học, do đó, chính xác, và có thể thực sự được coi là kiến thức. Theo quan niệm này thì tự nhiên cuối cùng phải được mô tả bằng những con số - những tọa độ trong không gian, những thời điểm của các biến cố và những hệ số mô tả các tính chất vật lý. Sự phát triển của kiến thức về tự nhiên là trên cơ sở xử lý các mối quan hệ giữa các con số đó.

Thứ ba là quan niệm về sự chuyển của tự nhiên từ trạng thái này sang trạng thái khác' được xem là liên tục. Quan niệm này - được gọi là nguyên lý liên tục thể hiện sự nhận biết của giác quan về sự diễn biến dần dần của các chuyển động trong tự nhiên. Các chuyển động có thể là đột ngột chớp nhoáng. Thí dụ như sét đánh, núi lửa phun... song sự đột ngột hay chớp nhoáng, theo cách suy nghĩ khoa học về thời gian, chỉ là bề ngoài. Các quá trình của tự nhiên, theo quan niệm của khoa học thế kỷ XIX diễn ra từ thời điểm này sang thời điểm khác theo cách giữa hai thời điểm có một thời điểm khác, trung gian, và giữa hai vị trí có một vị trí trung gian. Đối với bất kỳ quá trình nào của tự nhiên, ta cũng có thể chia nó ra thành những phần nhỏ hơn, sự chia này có thể tiến hành mãi mãi, các quá trình của tự nhiên là vô cùng tinh nhỏ và liên tục.

Thứ tư, với các nguyên lý nêu trên, nhà khoa học của thế kỷ XIX nhìn vào bản thân mình không như là một người mà chỉ như là một dụng cụ, không có định kiến, không có tình cảm và phần nào là hơn con người. Tự nhiên thể hiện ra như là một bộ máy khổng lồ không có nhân tính, chạy theo cách không thể bị nhiễu loạn mà người quan sát - con người - chỉ có thể hé nhìn một cách thụ động. Nhà khoa học không phát minh, anh ta nhìn. Anh ta không sử dụng trí tưởng tượng mà là sự quan sát của mình. Dù coi mình là một dụng cụ, anh ta không thừa nhận có một tương tác nào đó giữa cái dụng cụ đặc biệt ấy với các hiện tượng được quan sát. Đó là nội dung của một quan niệm, một nguyên lý, đã chi phối tư duy khoa học thế kỷ XIX: nguyên lý phi cá tính con người (principle ofimpersonality).

Nói tóm lại, theo Bronowski, "Nhà khoa học thế kỷ mười chia cắt rời bản thân khỏi nghệ thuật mang trí tưởng tượng và sáng tạo. Tất định, đo, liên tục và phi nhân tính là những phần của một cái nhìn: cái nhìn của khoa học xa rời những bất định và những căng thẳng của xã hội hàng ngày".

Trong cuộc cách mạng khoa học thế kỷ XX, quan niệm về tất định đã bị phá bỏ do sự xuất hiện của cơ học lượng tử theo đó các kết quả đã luôn luôn gắn liền với những xác suất nhất định và ta không thể đó được đồng thời một cách chính xác tùy ý hai đại lượng liên hợp (hai đại lượng có quan hệ với nhau, thí dụ như tọa độ và tốc độ của một hạt) đã được ấn định bởi hệ thức bất định Heisenberg.

Quan niệm về định lượng tuy vẫn còn tồn tại song địa vị thống trị của nó trong sự suy nghĩ của các nhà khoa học đã giảm đi và người ta đã quan tâm nhiều hơn đến các quan hệ không nhất thiết là định lượng: các quan hệ logic và cấu trúc của các quan hệ đó (nhờ sự phát triển của lý thuyết tập hợp và phương pháp tiên đề trong toán học). Quan niệm về liên tục rõ ràng là phải thay đổi do sự khám phá ra lượng từ gắn liền với sự tồn tại một hằng số cơ bản (hằng số Planck) luôn luôn có mặt trong các quá trình trong thế giới bên trong của vật chất.

Quan niệm về sự tách rời giữa con người và thế giới mà nó quan sát (nguyên lý phi nhân tính) đã không còn đúng nữa khi lý thuyết tương đối chỉ ra sự phụ thuộc của kết quả đo vào tốc độ chuyển động của người đo và đặc biệt là hệ thức bất định trong lý thuyết lượng tử như đã nói.

Những thay đổi như vậy đã làm xuất hiện những khái niệm cơ bản mới. Theo Bronowski, đó là bất định và may rủi (chance), cấu trúc, gián đoạn và thao tác (operation), hoặc theo Auger, đó là gián đoạn, cấu trúc và thông tin.

Sự thay đổi cái nhìn về thế giới do kết quả của các khám phá có tích chất cách mạng là tất yếu vì ở đây đã có sự thay đổi về khuôn mẫu. Theo lập luận trong lý thuyết về cách mạng khoa học của Kuhn, sự thay đổi khuôn mẫu dẫn đến sự thay đổi của thế giới mà các nhà nghiên cứu đà "nhìn" nó vì "vị trí" nhìn đã thay đổi. Nói cách khác, sau cách mạng khoa học, nhà khoa học đứng trước một thế giới khác. Nhà khoa học và cả những người khác đều hiểu biết về thế giới không phải theo từng phần của nó mà là trên toàn bộ. Sự thay đổi sự hiểu biết về thế giới khi thay đổi khuôn mẫu là sự thay đổi trên toàn bộ. Những người đã sống và làm việc" với khuôn mẫu Ptolemy khi từ bỏ sự hiểu biết về Trái Đất đứng yên với Mặt trời, Mặt Trăng, Sao Kim, Sao Hỏa... quay xung quanh nó thì cũng từ bỏ cái nhìn cũ về tất cả các thiên thể và về thế giới (hệ địa tâm). Tương tụ, khi người ta từ bỏ khuôn mẫu vật lý Newton, người ta cũng bỏ đi cả các quan niệm tưởng chừng như bất di bất dịch gắn liền với khuôn mẫu đó: tất định, liên tục… và thế giới mà người ta nhìn thấy là một thế giới trong đó các quá trình diễn ra được mô tả bằng các khái mềm bất định và gián đoạn, các kết quả quan sát không phải là độc lập đối với con người...

II - Có thể nói gì về cuộc cách mạng khoa học (sự dịch chuyển khuôn mẫu khoa học) đang được chờ đợi?

Chúng ta đã nói đến các yếu tố có thể lấy làm chuẩn cứ để xem xét sự xuất hiện của những cuộc cách mạng khoa học. Các yếu tố đó và mối quan hệ tổng quát giữa chúng có thể tóm tắt trong sơ đồ sau đây: Cuộc cách mạng khoa học (sự thay đổi hay dịch chuyển khuôn mẫu đã được cộng đồng khoa học chấp nhận) đang được chờ đợi nhìn chung cũng sẽ diễn ra như trong sơ đồ trên. Song để "dự báo" cuộc cách mạng đó, sơ đồ này chỉ có thể áp dụng một phần với sự đổi chiều của các mũi tên như chúng tôi sẽ nói dưới đây.

Chúng ta không thể bắt đầu từ các khám phá lớn (mà sau này, khi cuộc cách mạng khoa học đã diễn ra, sẽ được gọi là "có tính chất cách mạng") vì theo lời nhà vật lý Mỹ V.Weisskopf - Giám đốc Trung tâm nghiên cứu hạt nhân Châu Âu, “lớn có nghĩa là không thể dự báo được" !

Lấy thí dụ trong lĩnh vực vật lý học, nơi mà những người làm việc ở đây đang chờ đợi một cuộc cách mạng mới trong lĩnh vực của họ, và nếu như lịch sử lại lặp lại, thì từ đây sẽ lại mở ra một chương mới trong lịch sử của toàn bộ khoa học. Hiện nay, vật lý học đã dựng được một bức tranh tuyệt đẹp về cấu trúc của vật chất - Mô hình chuẩn (Standard Model): toàn bộ thế giới vật chất được quy về 6 hạt lepton (electron, muyon, tau và 3 nơtrino tương ứng), 6 hạt quark (lên, xuống, lạ, duyên, đáy, đỉnh cùng với các màu đỏ rực, lam của chúng) và các hạt mang các lực cơ bản (điện từ và yếu, đã được thống nhất thành lực điện yếu: phôtôn, 3 bôdôn trung gian, các bôdôn Higgs, mạnh: 8 gluon), tất cả các hạt này đã được chứng minh bằng thực nghiệm là có tồn tại, trừ các hạt Higgs vào đầu năm 2001 đã có những chứng cớ đầu tiên song còn phải được tiếp tục kiểm chứng.

Vấn đề hiện đang được tiếp tục nghiên cứu là vượt ra ngoài mô hình chuẩn, nghĩa là làm thế nào thống nhất được lực điện - yếu với lực mạnh để đi đến lý thuyết thống nhất lớn và còn hơn thế, thống nhất được các lực này với cả lực hấp dẫn nữa để đi đến Lý thuyết Mọi sự vật (Theory of Everything)! Phương hướng thực hiện tham vọng này theo nhiều nhà nghiên cứu là lý thuyết siêu dây sử dụng 9 chiều không gian, song những người khác lại không nghĩ như vậy, họ tỏ ra ít lạc quan hơn căn cứ vào sự thăng trầm của lý thuyết này trong hai chục năm vừa qua. Ai đúng, ai sai? Điều này, theo Maddox , phải chờ được chứng minh trong 50 năm tới! (Chi tiết về mô hình chuẩn và lý thuyết siêu dây)

Theo sơ đồ giới thiệu ở trên, nếu như các "khám phá lớn" là không thể thấy trước dược thì công việc "dự báo" của chúng ta cần phải bắt đầu một cách khác - từ những "đỉnh" khác trong tam giác đã vẽ, cụ thể là bắt đầu từ "cái nhìn mới" hay là "những cách tiếp cận mới" như trong sơ đồ sau đây:

Trong sơ đồ ta cũng chỉ ra khu vực của những khám phá "đáng chú ý” hiện đã đạt được mà một phần có thể sẽ phát triển thành những khám phá "có tính chất cách mạng". Chính các khám phá "đáng chú ý" này và những cách tiếp cận được sử dụng cho chúng đang gợi lên một cái nhìn mới về thế giới mà các nhà khoa học đang cố suy đoán (speculate). Ngoài ra, trong các vấn đề được xem xét, các vấn đề xã hội (trước hết là kinh tê) có thể sẽ có một vị trí không kém phần quan trọng.

Cách "dự báo" trên đây thể hiện sự suy nghĩ "tự nhiên" của các nhà nghiên cứu về tương lai của khoa học. Nó đã được Tạp chí "Nature" khuyến khích với chuyên đề "Paths to unforeseeable science & technology" (Như con đường đi đến khoa học & công nghệ không thể nhìn thấy trước được) tập trung vào khoa học cơ bản ở tuyến đầu của những nghiên cứu có thể dẫn đến những công nghệ không chờ đợi và những công nghệ "phiêu lưu có thể dẫn đến những khám phá cơ bản không thể tiên đoán được. Những tác giả được mời viết dược tự do suy đoán (freedom to speculate), không bị cản trở bởi những người xét duyệt của Tạp chí.

Thực tế, trong khoảng ba thập kỷ gần đây, đã có không ít ý kiến tranh cãi về một sự thay đổi khả dĩ khuôn mẫu hiện nay của khoa học - sự xuất hiện của một cuộc cách mạng khoa học thực sự. Những cuộc thảo luận về vấn đề "Tự tổ chức" ở Trung tâm Văn hóa Quốc tế Cérisy-la-salle năm 1981 hay về "Hỗn độn và trật tự" ở Đại học Stanford không lâu sau đó với sự tham dự của những đại diện ưu tú của cộng đồng nghiên cứu thế giới như những người được giải Nobel Kenneth Arrow và Iiya Prigogine đã cho thấy đã đến lúc không thể bỏ qua vấn đề "khuôn mẫu mới" đang xuất hiện, ở đây đang hình thành những lý thuyết trong đó thế giới bắt đầu được nhận thức với những công cụ khái niệm được biểu thị bằng những từ như "hỗn độn kẻ tổ chức" (désordre organỉsateur), "sự phức tạp", "cái phức tạp", "tính phức tạp" hay "phức tính" (compiexité), "(sự) tự tổ chức" (auto-organisation) hay "hỗn loạn" (chaos) (xem giới thiệu của Pessis-pasternak: Faut-il bruler Descartes? - Có nên đất sách của Descartes hay không? 1991, trích đăng: Xem thêm bình luận của Godet: Vive Descartes? Descartes muôn năm?

Dalmedico, trong bài "L'image fin de sìecle" des sciences" (Hình ảnh "cuối thế kỷ" của các khoa học) đầu năm 2000 đã nhắc lại danh mục những luận đề đã trở thành quen thuộc xung quanh "khuôn mẫu mới" do Claude Allègre đưa ra như sau:

Các quan hệ nhân quả đã thay đổi: "thế giới là phi tuyến" và cái nhỏ nhặt (le détail) có thể gây ra tai biến (catastrophe).

Cái phức tạp phải chăng có thể phân chia thành những đơn vị sơ cấp hay chỉ có cách tiếp cận toàn cục (hay tổng thể) (l'approche globale) mới là cách tiếp cận thích đáng.

Vật lý học của hiện tượng đống cát hay giọt nước đã vạch ra bản chất sâu xa của diễn biến của vật chất mà vật lý nguyên tử không giúp chúng ta thấy được.

Quy giản luận (réductìonnisme) đã đạt tới các giới hạn và sự kết thúc của nó đã được loan báo.

Lôgic của lập luận khoa học mà người ta tin là bất di bất dịch và gắn liền với tên tuổi của Galilei và Newton cần được bổ sung bằng một quan điểm lịch sử đã được vận dụng trong các khoa học về sự sống, trái đất và xã hội.

Hình ảnh "Cuối thế kỷ” đó của khoa học đã được vẽ ra là trên cơ sở các khoa học về hỗn loạn và hỗn độn đang phát triển trong đó người ta nghiên cứu những hiện tượng không bền vững, không có trật tự hoặc chảy rối (turbuience) (trong thủy khí động học) và đang được bổ sung bằng những khoa học xuất hiện muộn hơn như khoa học về hỗn hợp nghiên cứu các môi trường không có trật tự (hạt nhỏ, compôdit...). Các khoa học mới này có liên quan đến các bộ môn đã hoàn toàn xác định như toán học, cơ học chất lỏng và chất khí, vật lý học, các khoa học kỹ thuật (sciences de l'ingénieur), kinh tế học, sinh học quần thể... đồng thời còn tạo ra những lĩnh vực giao lưu của các bộ môn đó với một cách tiếp cận mới. Đặc điểm chính của các lĩnh vực này, theo Dalmedieo, là sự xóa nhòa một loạt ranh giới: ranh giới giữa cái trật tự và cái hỗn độn, ranh giới giữa cái ngẫu nhiên và cái không ngẫu nhiên, ranh giới giữa cái tất định và cái không tất định, ranh giới giữa cái đơn giản và cái phức tạp, ranh giới giữa cái bền vững và cái không bền vững, ranh giới giữa cái cục bộ và cái toàn cục (cái tổng thể), ranh giới giữa cái cơ bản và cái ứng dụng...

Danh mục các vấn đề mà việc giải quyết chúng có thể làm xuất hiện khuôn mẫu mới như Allègre đã kể ra và các khoa học mới "đáng kể" ở đó có thể sẽ có những khám phá "có tính chất cách mạng" như Dalmedico đã phác họa có thể là một cái khung khá đầy đủ hiện nay giúp chúng ta phân định các vấn đề khi tìm hiểu về khả năng của một cuộc cách mạng khoa họe mới.

Với mục đích minh họa, báo cáo của chứng tôi sẽ dừng lại ở vấn đề những giới hạn đang được xem xét của quy giản luận và, có liên quan với vấn đề này, những cách tiếp cận trong đó sự phức tạp có một vai trò cơ bản. Sự lựa chọn "để minh họa" này sẽ dựa trên chuyên đề "Beyond Reductionism" (Vượt ra ngoài quy giản luận) trên tạp chí "Scienee" số ra ngày 2/4/1999.

III - Quy giản luận: những giới hạn đang xuất hiện

Quy giản luận, trong triết học là quan điểm cho rằng các thực thể (entities) thuộc một loại nào đó là những tập hợp hay tổ hợp của những thực thể thuộc một loại đơn giản hơn hay cơ sở hơn, hoặc các biểu thị (expressions) chỉ các thực thể như vậy là có thể xác định được theo các biểu thị chỉ các thực thể cơ sở hơn.

Quy giản luận hướng vào việc suy ra cái cao hay mức tổ chức trên (ý thức, cái sống) từ cái thấp hay mức tổ chức dưới (hóa - lý). Nó biểu hiện một khía cạnh của chủ nghĩa duy vật - học thuyết về vật chất mà mục đích là giải thích nguyên lý sản sinh ra các sự vật, một họe thuyết về sự thống nhất muốn tính đến sự khác nhau và sự đa dạng bằng cách đặt sự thống nhất đó vào một thục thể mà mọi hình dạng và mọi tính chất có thể thấy được của nó là những biến đổi.

Có thể đặt quy giản luận dưới sự bảo trợ của Descartes, người đã coi các vật sống là những chiếc máy có thể mô tả được bằng hình thể và chuyển động, quan điểm dành vai trò tuyệt đối cho các phương pháp phân tích và phân chia (l'emploi exclusif de méthodes di analyse et de décomposition): các tính chất của cái toàn bộ phải được suy ra từ các tính chất của các bộ phận của nó, các sinh vật là có thể giải thích được từ các yếu tố cấu thành của nó.

Trong khoa học, có thể định nghĩa quy giản luận cụ thể hơn: "Sự cố gắng hay sự biện hộ cho sự cố gắng nhằm đơn giản hóa các phương pháp nghiên cứu, sự phân tích các quan hệ nhân quả, hay sự phát biểu các giả thuyết lý thuyết và định luật, bằng cách cho rằng các phương pháp, nguyên nhân hay định luật thích hợp để giải thích một dải hay loại hiện tượng cũng là thích hợp đối vời dải hay loại hiện tượng khác mà bề ngoài là khác nhau. Nó hàm ý một sự đồng nhất hay tương quan hoàn toàn theo một kiểu nào đó giữa hai loại hay dải hiện tượng được xem xét".

Cùng với sự đơn giản được xem là có thể đạt được, quy giản luận còn hướng vào việc tìm kiếm sự thống nhất, thực hiện tham vọng to lớn quy (rút gọn - reduce) tất cả các khoa học về một mối - xây dựng một bức tranh thống nhất của khoa học: khoa học thống nhất (ưnifleđ scienee). Theo các nhà thực chứng thuộc nhóm Vieuna, bắt đầu từ Otto Neurath trong thời gian giữa hai cuộc Chiến tranh thế giới, khối thống nhất đầy đủ các ý tưởng khoa học cần phải là một hệ thống toàn diện, gần như hình học Eưehd, bao gồm các định lý khoa học dựa trên một tập hợp duy nhất các tiên đề tổng quát, các định đề và các mệnh đề sơ cấp và có thể áp dụng dược cho mọi loại hiện tượng tự nhiên. Tham vọng đáng được ca ngợi và dường như chính đáng này sau đó đã gặp phải những vướng mắc không lường trước, thí dụ như một lý thuyết thỏa đáng về tiến hóa hữu cơ thể nào cũng phải có một thứ nguyên lịch sử không thể rút gọn được (quy giản được).

Quay trở lại với ý tưởng cốt yếu cửa quy giản luận "suy ra cái cao từ cái thấp" hay "đơn giản hóa sự phát biểu các định luật". Để bắt đầu, ta hãy xét lĩnh vực vật lý học.

Trong hơn ba thế kỷ vừa qua, dưới sự hướng dẫn của tư tưởng quy giản luận, vật lý học đã đạt được những thành tựu kỳ diệu. Ta có thể tìm thấy trong cuộc cách mạng khoa học lần thứ nhất những thí dụ đơn giản về "quy giản" (rút gọn) trong đó chỉ cần sử dụng suy diễn logic toán: định luật rơi tự do của Galilei và các định luật của Kepler về chuyển động của các hành tinh đã được suy ra từ những cơ sở tổng quát của "vật lý học mới" - cơ học Gahlei- Newton và định luật hấp dẫn phổ biến.

Như Dalmedico đã vạch rõ, toàn bộ quá trình phát triển của khoa học hiện đại đã diễn ra theo chương trình quy giản. Sau Lavoisier ( cuối thế kỷ XVIII), hóa học đã có tham vọng đưa (réduire - còn có nghĩa là rút gọn quy về) sự khác nhau của các vật thể về những tổ hợp của một số rất hạn chế các nguyên tử. Tiếp đó, các nhà vật lý đã nâng chương trình này lên thành chuẩn mực và mặc dầu gặp rất nhiều khó khăn, họ cũng đã tìm ra cách khắc phục bằng cách lặp đi lặp lại cách tiến hành: vật lý nguyên tử, rồi đến vật lý hạt nhân, tiếp theo đó là vật lý hạt.

Thời đại anh hùng (ngôn từ trong của vật lý học đã nổi lên từ chương trình quy giản đó là vật lý học thế kỷ XX. Trong thời kỳ này các khám phá thu được trong cuộc tấn công vào thế giới bên trong của vật chất là những chứng cớ đầy sức thuyết phục của tư tưởng quy giản luận. Các nhà vật lý đã bước qua ba cái ngưỡng cửa để đi vào thế giới bên trong của vật chất, bắt đầu từ H.Becquerel phát hiện ra hiện tượng phóng xạ năm 1896 và J.J. Thomson tìm ra hạt electron năm 1897. Qua mỗi ngưỡng cửa, thế giới vật chất phức tạp lại có thể hiểu được một cách đơn giản hơn nhờ đã phát hiện ra những thành phần cấu tạo đơn giản hơn với số lượng ít hơn.

Hạt electron được phát hiện lúc đầu trong tia catôt sau đó đã tìm thấy chỗ đứng của nó trong nguyên tử từ các thí nghiệm của E. Rutherford năm 1911: mỗi nguyên tử là một hệ hành tinh tí hon với các electron nhẹ quay xung quanh một cái lõi gọi là hạt nhân ở đó tập trung phần lớn khối lượng của nguyên tử. Nguyên tử loại này khác nguyên tử loại kia chỉ ở số lượng electron và giá trị khối lượng của hạt nhân cấu tạo nên nguyên tử. Qua ngưỡng cửa này trong cuộc hành trình di vào thế giới vô cùng nhỏ, toàn bộ thế giới vật chất, trước đó được mô tả bằng rất nhiều loại nguyên tử khác nhau, đã được rút về (quy về) chỉ hai thành phần cấu tạo cơ bản: electron và hạt nhân.

Song hạt nhân của nguyên tử thuộc nguyên tố này lại khác hạt nhân của nguyên tố này thuộc nguyên tố khác mà số lượng các loại nguyên tố thì rất nhiều. Vì vậy, theo cách suy nghĩ giải thích cái phức tạp bằng một số ít thành phần cấu tạo đơn giản hơn, các nhà vật lý đã cố gắng tìm xem cấu trúc của các hạt nhân là như thế nào. Cấu trúc đó quả thật tồn tại và rất đơn giản. Với việc khám phá ra nguồn bởi J.Chadwick năm 1932, tất cả các hạt nhân khác nhau rốt cuộc được chỉ rõ là bao gồm chỉ từ hai loại hạt: protron và notoron. Hạt nhân của nguyên tử này khác hạt nhân của nguyên tử khác là ở số notron, còn số proton mang điện dương thì luôn luôn bằng số electron mang điện âm để bảo đảm tính trung hòa điện của toàn nguyên tử. Như vậy là con người lại bước qua một ngưỡng cửa mới tiến sâu vào thế giới bên trong của vật chất. Thắng lợi của cách suy nghĩ "giải thích cái phức tạp bằng một số ít thành phần đơn giản hơn" - quy giản luận - thật là rực rỡ: toàn bộ thế giới vật chất vô cùng phức tạp xung quanh ta được dựng nên chỉ từ ba viên gạch cơ sở - ba hạt cơ bản: electron, proton và notoron (không kể hạt phôtôn - hạt ánh sáng - xuất hiện trong lý thuyết lượng tử ánh sáng của Einstein năm 1905 sau này sẽ được xếp vào chỗ của các hạt mang các lực (tương tác) kết hợp các hạt vật chất).

Những nghiên cứu sau đó trong vật lý hạt lại dẫn đến việc khám phá ra rất nhiều hạt cơ bản mới. Song với rất nhiều cố gắng của các nhà lý thuyết cũng như thực nghiệm, hiện nay người ta đã đạt được sự mô tả đầy đủ và đơn giản toàn bộ thế giới vật chất với Mô hình chuẩn bao gồm hai họ hạt lepton và quark và một số hạt truyền tương tác (gần như hoàn toàn được chứng minh bằng thực nghiệm) như đã giới thiệu ở mục trước.

Sự phát triển tiếp tục của vật lý hạt là vượt ra ngoài Mô hình chuẩn, tìm cách thống nhất lực điện - yếu với lực mạnh (Lý thuyết thống nhất lớn) và gộp thêm cả lực hấp dẫn nữa (Lý thuyết mọi sự vật). Sự vượt ra ngoài này phải chăng sẽ đòi hỏi một sự vượt ra ngoài quy giản luận ? Việc này, theo sự suy nghĩ của nhiều người, có lẽ không cần thiết. Lý thuyết thống nhất lớn dường như đang ở trước mắt, và lý thuyết mọi sự vật thì cũng đã có ứng viên rất sáng giá của nó - lý thuyết siêu dây. Tất cả đều là sự tiếp tục của "vật lý học theo phong cách cổ truyền của nó" (ngôn từ của J. Brockman, chủ biên của "The Thua Culture"- Nền văn hóa thứ ba.

Song một số nhà vật lý khác mà số lượng đang tăng lên không nghĩ như vậy. Lấy thí dụ A.J. Leggett, trong bài viết cho tập sách tôn vinh nhà vật lý David Bohm nhân dịp ông 70 tuổi (Bohm là người đã mở ra một dòng nghiên cứu mới nhằm thay đổi cách giải thích chính thống cơ học lượng tử đứng đầu là Niels Bom, xem giới thiệu khái quát trong, nhà vật lý này đã có nhận xét về quy giản luận như sau: "Trên phương diện lịch sử định kiến quy giản (reductionist prejudice) đương nhiên là đã thành công rực rỡ. Diễn biến của các chất khí đã được phân tích theo các phân tử cấu thành, diễn biến của phân tử thì thẻo các nguyên tử, diễn biến của các nguyên tử thì theo các nuclon [tên chung của proton và notoron] và các electron cấu tạo nên chúng, diễn biến của các nuclon theo các quark... Tuy nhiên, tình trạng này không phải là tình trạng mà ta có thể xem a priori [một cách tiên nghiệm] như là hoàn toàn hiển nhiên, một nhà khoa học trên Sao Hỏa, không bị chi phối bởi 300 năm của khoa học quy giản (reductionist science), có thể sẽ thấy nó là một đặc điểm khá đặc biệt trong sự hiểu biết hiện nay của chúng ta về thế giới. Trong bất kể trường hợp nào, sự kiện giả thiết quy giản luận tỏ ra đúng (hoặc ở tỉ lệ nào đó không tỏ ra rõ ràng là không áp dụng được) đối với các đặc điểm khá thô của hình thức luận lượng tử được phản ánh trong tính toán về các tương quan một hạt và hai hạt xét đến cùng không có gì rõ ràng là nó tiếp tục đúng đối với những đặc điểm tinh tế hơn nhiều của hình thức luận đã dẫn đến nghịch lý đo lường sự ngoại suy hình thức luận cơ học lượng tử tới quy mô thế giới vĩ mô dẫn đến sự hoàn toàn không tương hợp với bức tranh thế giôi diễn ra hàng ngày xung quanh ta. Định kiến nói rằng sẽ không hề xảy ra sự thất bại như vậy chắc chắn là giả thiết đơn giản nhất và (không phải là đối với nghịch lý đo lường) hay nhất, song chúng ta không có bảo đảm a priori là tự nhiên sẽ tiếp tụclàm chúng ta vui vẻ với diễn biến đơn giản như đã làm trong quá khứ.

Một tác giả khác đã bàn về vấn đề giới hạn của quy giản luận có thể dẫn là P.Davies trong cuốn "The Third Culturel” đã nói ở trên. Theo ông, từ các thành tựu của vật lý hạt (chúng tôi đã giới thiệu sơ lược ở trên), "Chúng ta hiện đã tiến rất gần đến chỗ nhận ra những viên gạch cơ bản từ đó xây dựng nên thế giới. Con đường quy giản luận này là cực kỳ quan trọng và đã có ảnh hưởng hết sức to lớn đến sự suy nghĩ của các nhà vật lý, song đó chỉ là một phần của câu chuyện. Nói rằng thế giới được xây dựng nên từ một tập hợp những hạt nào đó có những vai trò tương tác nào đó là một việc. Song để giải thích những vấn đề như nguồn gốc của sự sống, nguồn gốc của ý thức - những vấn đề về những hệ phức tạp cao độ - đó lại là một việc hoàn toàn khác. Để nói về sự phức tạp, chúng ta cần thấy rằng có những hệ mà diễn biến của nó chỉ có thể hiểu được bằng cách xem xét những khía cạnh tập thể và tổ chức thay vì những phần cấu thành cá thể. Ta không thể giải thích diễn biến của những hệ gọi là phức tạp thích nghi (adaptive cnmplex systems) theo cách quy giản thuần túy và hy vọng phát triển từ đó. Đó là những hệ giống như các cơ thể sinh vật đáp ứng và thích nghi với môi trường của nó.

Theo Davies, có hai con đường để nghiên cứu thế giới: con đường quy giản và con đường tổng hợp. Trong khoa học về sự phức tạp, cần phải thấy là có con đường thứ hai này. Phức tạp (complexity) không phải chỉ là rắc rối (complication), không phải chỉ là một số lớn các hệ đơn giản ghép nối với nhau. Những hệ phức tạp thực sự có các định luật và các nguyên lý riêng của nó và logic bên trong của nó. Trong vài thập kỷ tới, vật lý học sẽ phát triển hướng vào sự phức tạp. Một trong những câu hỏi then chốt của vật lý học - Chương trình quy giản có thề hoàn thành được không ? Stephen Hawking, trong bài phát biểu nổi tiếng năm 1979 khi ông nhận chức Giáo sư Lucas, đã nói rằng cái ngày kết thúc, có thể đã nhìn thấy ở vật lý lý thuyết tức là có thể đã nhìn thấy sự kết thúc của chương trình quy giản.

Chuyển sang linh vực sinh học mà Davies đã đề cập khi ông bàn về sự hạn chế của quy giản luận xuất phát từ các thành tựu của vật lý hạt. Cho tới nay, các nhà sinh học vẫn tin tưởng rất mạnh mẽ vào quy giản luận, và bất ký đề xuất nào của các nhà vật lý rằng ta có thể tách ra khỏi con đường quy giản luận chặt chẽ đều có thể bị các nhà sinh học mắng mỏ. Theo Davies, điều này có thể là do các nhà sinh học vẫn còn cảm thấy có cái gì đó không an toàn trong các giáo điều của họ, trong khi các nhà vật lý đã có một nền tảng an toàn trong ba trăm năm cho các vấn đề của mình và họ có thể yên tâm hơn khi suy đoán về các hệ phức tạp.

Trước Davies, nhà sinh học lý thuyết R.Rosen, trong cuốn sách tôn vinh David Bohm, đã có ý kiến tương tự khi ông bàn đến mối liên quan giữa vật lý học và sinh học. Theo ông, sự nhận thức đã trở thành bình thường tới mức nếu phát biểu lên thì gần như là tầm thường rằng moi quan hệ giữa vật lý học và sinh học là mối quan hệ giữa cái chung và cái riêng (mà ông gọi là quy giản luận dưới dạng yếu) thật ra là sai lầm.

Thứ nhất, hiện tại, ngay trong thời đại của “sinh học phân tử", không có một dây chuyền suy luận duy nhất nào dẫn một điều quan trọng nào đó trong vật lý học đến một điều quan trọng nào đó trong sinh học mặc dầu đã có sự nỗ lực của một số người rất khéo léo trong một số thập kỷ.

Thứ hai, trong mọi cuộc đời đầu trực tiếp giữa vật lý học phổ biến (universal physics) và sinh học đặc thù (special biology), chính vật lý học cần phải rút lui.

Rosen đã đưa ra những lập luận chứng minh rằng cái nền tảng trên đó vật lý lý thuyết đã phát triển trong ba thế kỷ vừa qua, trên một số phương diện quan trọng, là quá hẹp, và, còn ở xa đặc tính "phổ biến”, nền tảng khái niệm của lĩnh vực mà ngày nay chúng ta gọi là vật lý lý thuyết còn là rất đặc thù, còn rất xa khả năng tính đến các hiện tượng hữu cơ. Như vậy, chính vật lý học là một lĩnh vực đặc thù chứ không phải sinh học, vật lý học không nuốt được sinh học như các nhà quy giản luận đã tin tưởng, mà sinh học buộc vật lý học phải biến đổi bản thân mình!

Trong sinh học, ở những lĩnh vực cột trụ là sinh học tiến hóa và sinh học thần kinh, ý tưởng vượt ra ngoài quy giản luận đã được bàn cãi bởi nhiều nhà sinh học có tiếng.

Để làm thí dụ, ta hãy xét vấn đề tiến hóa. Cần nhắc lại rằng vào thời kỳ của Darwin, cách thức chính xác kế thừa các đặc tính là điều còn chưa biết. Bản thân Darwin thì tin rằng một số đặc tính mà sinh vật có được là do sự thay đổi của môi trường và có thể chuyển cho các con cháu. Năm 1900, những nghiên cứu của Mendel khoảng năm chục năm trước đó được đưa ra ánh sáng, và gien, mặc dầu bản chất chính xác của nó lúc đó vân chưa biết, đã có được vai trò trung tâm trong "sự tổng hợp hiện đại" Mendel và Darwin. Sự tổng hợp này, một sự dung hòa di truyền học với quan điểm chọn lọc tự nhiên của Darwin, đã được thực hiện vào đầu những năm 1930 và sau đó ít năm lại được tăng cường thêm với đóng góp của nhiều nhà nghiên cứu và chúng ta có cái gọi là "khuôn mẫu tân Darwin". Tuy nhiên, giữa các nhà sinh học tiến hóa, vẫn chưa có sự thống nhất ý kiến. Cuộc tranh cãi xoay quanh vấn đề cơ chế của sự hình thành loài (speciation): chọn lọc tự nhiên hoạt động ở mức gien, mức sinh vật hay mức loài, hay ở cả ba mức, và còn có vai trò tương đối của các nhân tố khác như thiên tai hay không?

Sự xuất hiện của các sự kiện đã dần dần làm mất đi sự rõ ràng của học thuyết tân Darwin. Như J.Staune và E. de Roman đã viết trong bài mở đầu cuốn sách "L'homme face à la science" (Con người trước khoa học) tập hợp các bài phát biểu tại Hội thảo quốc tế "Seience pour demain" (Khoa học cho ngày mai) tại Đại học Sorbonne, "Cái cây hùng vĩ của học thuyết Darwin dần dần đã được trồng thêm nhiều bụi cây mà những lý thuyết này, dù ghép lại với nhau, không thể giải thích được tổng thể sự tiến hóa". Các ông đã nhắc lại ý kiến của một số nhà khoa học tham dự Hội thảo, thí dụ như M.P. Schutzenberger: các định luật vật lý - hóa học luôn luôn không thể giải thích được sự sản sinh ra cái sống và các tính chất phức tạp của nó. Ngẫu nhiên là chưa đủ, cả chọn lọc tự nhiên nữa cũng không đủ để giải thích được cái đó", hoặc B.Goodwin, người luôn luôn chống lại quan điểm quy giản của các nhà Darwin cực đoan (thí dụ như R.Dawkins), rằng cần phải có một quan điểm "tổng thể" hơn về sự sống, quan điểm này tính đến các cơ thể chứ không phải chỉ các gien.

Nói tóm lại, cho dù là quy giản luận vẫn tiếp tục phát huy sức mạnh của nó trong những lĩnh vực nào đó, thí dụ như vật lý hạt (không nói những suy đoán rằng ở đây đã có sự gần tới giới hạn), thực tế đã xuất hiện những vấn đề mà cách tiếp cận quy giản ít nhất cũng cần phải được bổ sung bằng những cách tiếp cận khác. Những cách tiếp cận khác với cái nhìn mới về thế giới đi liền với chúng là như thế nào, hay nói đúng hơn, sẽ là như thế nào (vì những kết quả đã đạt được mới chỉ là "đáng chú ý"), vấn đề này có thể xem xét ở lĩnh vực hiện đang hứa hẹn sẽ có những khám phá "có tính chất cách mạng": khoa học về sự [cái, tính] phức tạp.

IV - Vượt ra ngoài quy giản luận: nghiên cứu sự phức tạp

Khái niệm "phức tạp" (complexity) mà tùy theo từng trường hợp có thể gọi cụ thể hơn là sự phức tạp, cái phức tạp hay tính phức tạp (hay phức tính) hiện chưa có được định nghĩa thống nhất. Trong chuyên đề "Vượt ra ngoài quy giản luận" đã nhắc đến ở trên, các chủ biên, trong khi dành cho các tác giả được mời viết được định nghĩa khái niệm này tùy theo lĩnh vực của họ, cũng đã đưa ra định nghĩa riêng của mình, cụ thể là "hệ phức tạp" (complex system) được hiểu là "hệ mà các tính chất của nó không được giải thích hoàn toàn bằng một sự hiểu biết về các bộ phận thành phần của nó". Định nghĩa này là một sự từ bỏ quy giản luận, nó hàm chứa sự cần thiết phải tính đến đồng thời các mức tổ chức khác nhau của vật chất - nguyên tử, phân tử, trung mô (mésoscopique), vĩ mô - không một mức nào trong số đó là cơ bản hơn các mức khác, và có thể, bằng "rút gọn", cho biết các tính chất của các mức khác.

Murray Gell-  mann , một trong ba nhà vật lý hạt lớn nhất của thế kỷ XX ) giải Nobel về vật lý năm 1969, người đã mang lại vinh quang cho tư tưởng quy giản luận với lý  thuy ết quark đã tạo nên Mô hình chuẩn, đã nhìn thấy sau vật lý hạt, phức tạp là một vấn đề lớn của khoa học. Năm 1984, ông đã đóng góp vào việc thành lập Viện Santa Fe (Santa Fe Institute) tập họp các nhà toán học,  khoa học máy tính, vật lý học, hóa học,  sinh học thần kinh, miễn dịch học, sinh học tiến hóa, sinh thái học, khảo cổ học, ngôn ngữ học, kinh tế học,  khoa học chính trị, sử học... ở đây người ta nhấn mạnh đến sự tương tác giữa những người nghiên cứu thuộc những lĩnh vực khác nhau và mọi người đều "có thể tự do suy nghĩ và trò chuyện, điều ràng buộc duy nhất chỉ là phải phù hợp với thực tế", theo đúng lời ông trong tập sách "The Third Culture”,(Nền văn hóa thứ ba).

Ông đã viết về suy nghĩ của ông về thế giới như sau: “Tôi cố tìm hiểu cái dây chuyền các quan hệ liên kết các định luật vật lý cơ bản chi phối mọi vật chất trong vũ trụ với diễn biến của các phần cấu thành (fabric) phức tạp phong phú chúng ta thấy xung quanh ta mà chúng ta là một bộ phận.

“Một cách để làm cho việc đó có thể xử lý được là nhìn vào thế giới trên quan điểm thông tin. Khi chúng ta làm như vậy, chúng ta sẽ thấy rằng mẫu hình (pattern) cơ sở là một sự phức tạp nổi lên từ những quy luật rất đơn giản, trật tự ban đầu và các động tác may rủi (operation of chance), cứ bản của vật lý học là các quy luật đơn giản đó

“Có những đại lượng khác nhau được gọil à “phức tạp”. Trong mỗi trường hợp, sự phức tạp của một sự vật (a thing) là phụ htuộc bối cảnh – nói cái thực hiện sự mô tả. Đặc biệt có một đại lượng mà tôi nghĩ là rất xứng đáng dành cho một cái tên – tôi gọi là “tính phức tạp hiệu dụng”. Một đại lượng có liên quan, mà tôi gọi là "[tính] phức tạp tiềm năng", cũng rất quan trọng. Chưa một đại lượng nào được xác định với sự chặt chẽ của toán học và đó là công việc tôi đang tiến hành. Một số đại lượng khác mà người ta gọi là “phức tạp” cũng đáng được thảo luận.

Nói đến “cái phức tạp” không có nghĩa là bỏ đi "cái đơn giản". Do đó, theo Gell-Mann, điều mà tôi muốn nói là đối tượng bao gồm sự nghiên cứu về tính đơn giản, tính phức tạp của các loại khác nhau, và những hệ thích nghi phức tạp với một sự xem xét nào đó cả các hệ không thích nghi phức tạp”.

Như vậy plectics là sự nghiên cứu về sự đơn giản và sự phức tạp. Nó bao gồm những cố gắng khác nhau định nghĩa sự phức sự phức tạp, sự nghiên cứu về các vai trò của đơn giản, phức tạp và thông tin cổ điển và lượng tử trong lịch sử củ vũ trụ, vật lý học của thông tin, sự nghiên cứu về động lực học phi tuyến, bao gồm lý  thuy ết hỗn loạn, các vật hút lạ và sự tự đồng dạng trong các hệ không thích nghi phức tạp trong khoa học vật lý, sự nghiên cứu về những hệ thích nghi phức tạp bao gồm sự tiến hóa hóa học tiền  sinh học, sự tiến hóa sinh học, diễn biến của các sinh vật cá thể, sự hoạt động của các hệ sinh thái, sự vận hành của các hệ miễn dịch của các động vật có vú, sự học hỏi và tư duy, sự tiến hóa của các ngôn ngữ con người, sự hưng vong của các nền văn hóa con người, diễn biến của các thị trường, sự vận hành của các máy tính được thiết kế hoặc được lập trình để phát triển các chiến 1ượe để, thí dụ, chơi cờ hay giải quyết các vấn đề.

Báo cáo của chúng tôi không nhằm giới thiệu sự nghiên cứu về phức tạp mà nêu lên vấn đề này chỉ với mục đích lưu ý một xu hướng phát triển có thể góp Phần đáng kể làm dịch chuyển khuôn mẫu của khoa học hiện nay. Để minh họa, chúng ta hãy điểm qua một vài bài trong chuyên đề "Vượt ra ngoài quy giản luận" đã nói.

N. Goldenfeld và L.P. Kadanoff đã nói đến một số bài học đơn giản có thể rút ra từ những nghiên cứu đã có về sự phức tạp. Các nghiên cứu này không đưa ra những định luật vật lý mới nào cả, song chúng cung cấp một số bài học về cái cách tiếp cận thích hợp đối với các hệ phức tạp.

Phức tạp, theo các tác giả, có nghĩa là ta có cấu trúc với những biến đổi (variations). Một sinh vật sống chẳng hạn là phúc tạp vì nó có nhiều bộ phận hoạt động khác nhau, mỗi bộ phận hình thành do những biến đổi khi thực hiện cùng một mã di truyền. Nhìn vào dại dương hay bầu trời, ta thấy có một xu hướng tự nhiên nào đó về tạo thành cấu trúc trong thế giới vật chất. Hỗn loạn là hiện tượng cũng rất hay gặp. Hỗn loạn là sự phụ thuộc nhạy cảm của một kết quả cuối cùng vào các điều kiện ban đầu dẫn đến kết quả đó. Trong một thế giới hỗn loạn, ta khó có thể tiên đoán biến đổi nào sẽ xuất hiện tại một chỗ đã cho và vào một lúc đã cho. Sai số và bất định thường gia tăng theo thời gian theo kiểu hàm mũ.

Thế giới phức tạp là rất đáng quan tâm vì nó được cấu trúc hóa cao độ. Thế giới hỗn loạn là rất đáng quan tâm vì ta không biết sắp tới nó sẽ là như thế nào. Song thế giới cũng chứa những diễn biến đều đặn (regularities). Thí dụ như thời tiết thì rất phức tạp, song mùa đông bao giờ cũng kế tiếp mùa hạ, nghĩa là sự thay đổi của các mùa là có thế tiên đoán được. Thế giới của chúng ta vừa phức tạp vừa hỗn loạn. Do đó, bài học sơ đẳng là như sau: "Tự nhiên có thể sản sinh ra những cấu trúc phức tạp ngay trong những tình trạng đơn giản, và có thể tuân theo những định luật đơn giản ngay trong những tình trạng phức tạp".

Goldenfeld và Kadanoff cũng bàn đến triển vọng của lĩnh vực nghiên cứu về phức tạp. Trong vài năm trước mắt, lĩnh vực này sẽ phát triển trong phạm vi động lực học thống kê và nhằm tiến đến hiểu biết tốt hơn về các hệ vật lý kinh tế, xã hội và đặc biệt là các hệ sinh học. Khi khoa học chuyển sang cái phức tạp, cách nhìn nhận của nó sẽ hoàn toàn khác so với những cách nhìn nhận quen biết trước đây trong vật lý học. Cho tới hiện nay, vật lý học đi tìm các định luật cơ bản đúng với mọi lúc và ở mọi chỗ). Song mỗi hệ phức tạp lại có cái khác của nó và dường như không có những định luật tổng quát cho cái phức tạp. Như vậy, ta cần phải tìm ra "những bài học" (chứ không phải các định luật) mà với sự nhận thức và sự hiểu biết, có thể học được trong một hệ và áp dụng cho hệ khác. Có thể là các nghiên cứu trong vật lý học sẽ trở nên mang tính kinh nghiệm con người nhiều hơn. Như vậy, các tác giả chúng tôi đang dẫn, đã đi đến dự báo sự hình thành một cách tiếp cận mới - hoàn toàn mới đối với vật lý học - vượt ra ngoài khuôn mẫu hiện nay của khoa học.

C.Koch và G.Laurent đã bàn về não, hệ thống phức tạp nhất trong vũ trụ: 1,5 kilôgam chất nhũn, những nếp cuộn xoắn, khoảng 100 tỉ nơron thành phần, hàng nghìn tỉ (trillions) chỗ nối, nhiều nghìn km dây nối! Sự phức tạp của hệ thống này đã được xem xét trên bốn phương diện: chức năng, lịch sử tiến hóa, cấu trúc và lập mã. Câu hỏi đặt ra là: Sự phức tạp của não có quan hệ với lý do tồn tại của nó như thế nào? Sự việc nào có một chức năng là bảo vệ cá thể (hay dòng dõi của nó) trong hệ sinh thái riêng của nó và bảo đảm sự lan truyền của hệ gien của nó là sự khác biệt quan trọng nhất so với những hệ vật lý lớn khác, thí dụ như các thiên hà với hàng chục hay hàng trăm tỉ ngôi sao. Não thì có "mục đích", còn các kết tụ sao thì chỉ có sự tồn tại không thôi. Phải chăng điều này giải thích vì sao não lại phức tạp đến như vậy? Ta hãy xét xem não hoạt động như thế nào. Não ý thức thông qua nhiều thể thức khác nhau bằng cách trích ra những mẫu hình cần thiết (relevant patterns) (hình dạng, âm thanh, mùi vị… ) từ một môi trường ồn, không dừng (không từng và thường là không thể tiên đoán được. Não kiểm soát và điều phối chuyển động của các vật khớp nôi (tứ chi) cũng như các vật phụ thuộc mềm (rưỡi), tạo ra trí nhớ với thời gian tồn tại có thể lớn hơn rất nhiều thời gian sống của các phân tử giữ trí nhớ đó, và xây dựng nên những mô hình ẩn hay hiện về thế giới và động thái của chúng. Trên tất cả, não kiểm soát hành vi, các hệ quả của sự kiểm soát đó có thể là sinh sản, hình thành loài và tiến hóa. Bất kỳ một việc gì não thực hiện (thí dụ như nhận ra mùi) đều bao gồm nhiều thao tác nơron chưa hiểu được, thường được gọi là các "tính toán" (computations). Tính chất phức tạp của não chẳng làm ai phải ngạc nhiên vì rõ ràng là não có thể giải quyết được những nhiệm vụ phức tạp và nhiều mặt.

Mọi người đều nhất trí rằng não chính là biểu hiện của những hệ thích nghi phức tạp và não của Albert Enistein thì phức tạp hơn não của một con ruồi, song tính [độ] phức tạp của hệ thần kinh vẫn còn khó xác định một cách định lượng hay có ý nghĩa. Não của một con ong chẳng hạn, với khoảng một triệu nơron và những vi mạch rối ren khủng khiếp, có thể kiểm soát những hành vi rất tinh tế. Tỉ số (về khối lượng) não cơ thể của cá mập và cá đuối rất gần với cùng tỉ số đó của các động vật có vú và lớn hơn nhiều so với cá nhiều xương, các động vật lưỡng cư hay các loài bò sát. Kích thước của vỏ não mới ở cá voi có răng chuẩn hóa theo kích thước cơ thể của nó nằm cùng hàng với các loại linh trưởng và trên tất cả các loài có vú khác. Nếu lấy sự phức tạp ra mà xét thì các loại não này sẽ xếp thứ tự như thế nào đây ?

Bất kỳ một khái niệm thực tế nào về tính phức tạp của não đều cần phải chứa đựng: thứ nhất, tính phi tuyến cao độ, không dừng (không tĩnh) và bản chất thích nghi của các yếu tố nơron, và, thứ hai, mẫu hình không đồng đều và song song của các chỗ nối mà "trọng sổ' của chúng có thể dao động theo thời gian theo những cách có ý nghĩa về hành vi. Hiện nay thì điều hiển nhiên nhất có thể nói về chức năng của não trên phương diện "hệ phức tạp" có lẽ là sự tiếp tục áp dụng quy giản luận và nguyên tử hóa (chia nhỏ), tự thân chúng, sẽ ít có khả năng dẫn đến sự hiểu biết cơ bản. Mỗi bộ não là một tấm áo cà sa với những miếng chắp và cực kỳ không đồng đều. Để hiểu về chức năng của mỗi bộ phận của chiếc áo đó, ta cần phải có kiến thức chính xác về các phần cấu thành của nó và cả bối cảnh trong đó bộ phận ấy hoạt động.

Còn về ý thức và kinh nghiệm chủ quan thì như thế nào? Các tác giả đã nhắc đến công trình của G. Tononi và G.M. Edelman năm 1998 theo đó các hiện tượng này cũng có liên quan đến sự phức tạp của hệ thần kinh. Song chỉ có thời gian mới cho chúng ta biết có phải là ý thức xuất hiện từ não "phức tạp" hay không và, nếu đúng như vậy thì nó xuất hiện như thế nào. Khám phá về điều này sẽ là một khám phá lớn và vì vậy không thể dự báo được.

Cuối cùng, trước khi kết thúc mục này, chúng tôi dẫn thêm một bài nữa cũng trong chuyên đề đã nói - bài của W.B. Arthur, một thành viên của Viện San ta Fe,"Phức tạp và kinh tế".

Để bắt đầu, tác giả đã đề cập khái quát vấn đề nghiên cứu về sự phức tạp "những hệ với hàng loạt yếu tố thích nghi với hay phản ứng lại mẫu hình mà các yếu tố đó tạo ra". Các yếu tố đó có thể là các ô (cells) trong máy tự động, các tôn trong thủy tinh hoặc các tế bào trong một hệ miễn dịch, và chúng có thể phản ứng với các trạng thái của các ô lân cận, hoặc các mô men từ địa phương, hoặc nồng độ các tế bào B và T. Các yếu tố và các mẫu hình chúng đáp ứng ha đổi ừ bô cảnh này sang bôi cảnh khác. Song chúng cùng tạo ra. Thời gian tham gia vào đây một cách tự nhiên qua các quá trình điều hành và từ ấy đổi, khi kết tụ thay đổi, các yếu lại phản ứng lại. Do ngăn cản đạt tới một trạng thái tiệm cận hay cân bằng nào đó, các hệ phức tạp là những hệ trong quá trình không ngừng tiến hóa và mở ra theo thời gian.

Những hệ như nói trên xuất hiện một cách tự nhiên trong nền kinh tế. Các tác nhân kinh tế, là ngân hàng, người tiêu dùng, các hãng hay các nhà đầu tư, không ngừng điều chỉnh các nước đi thị trường, các quyết định mua, các giá cả và các dự báo cho tới tình trạng mà các nước đi, các quyết định, các giá cả hay các dự báo đó cùng nhau tạo ra. Song, không giống như các tôn trong thủy tinh sớm luôn luôn phản ứng theo một cách đơn giản với từ trường địa phương của chúng, các yếu tố kinh tế (các tác nhân con người) phản ứng lại một cách có chiến lược và có dự báo bằng cách xem xét các kết quả có thể đạt được do các hành vi mà chúng thực hiện. Tình hình này đã đưa thêm một lớp rắc rối cho kinh tế học không có trong các khoa học tự nhiên.

Lý thuyết kinh tế quy ước không nghiên cứu sự mở ra của các mẫu hình mà các tác nhân của nó đã tạo ra, mà đơn giản hóa các câu hỏi của nó để tìm ra những nghiệm giải tích. Nó đặt ra các câu hỏi, thí dụ như các yếu tố hành vi (các hành động, các chiến lược, các chờ đợi) nào là nhất quán với các mẫu hình kết tự mà các yếu tố hành vi này cùng nhau tạo ra. Kinh tế học quy ước chỉ chú ý đến các mẫu hình nhất quán, các mẫu hình không gây ra một phản ứng tiếp tục nào. Các nhà kinh tế học ở viện San ta Fe, Stanford, MIT, Chicago và các cơ sở nghiên cứu khác hiện đang tìm cách mở rộng: cách tiếp cận cần bằng trên đây với sự chuyển sang câu hỏi: các hành động, các chiến lược hay các chờ đợi có thể phản ứng nói chung như thế nào với các mẫu hình kết tụ mà chúng tạo ra. Kết quả sẽ không phải là một sự bổ sung thêm cho lý thuyết kinh tế tiêu chuẩn' mà là một lý thuyết ở mức ngoài cân bằng, tổng quát hơn: kinh tế học [về sự] phức tạp (complexity economies).

Loại các hệ thống nói trên sẽ đặc biệt hấp dẫn nếu chúng có chứa những yếu tố phi tuyến dưới dạng các phản hồi dương. Trong kinh tế học, phản hồi dương xuất hiện từ thu nhập tiếp tục tăng lên. Điều này trái với tinh tế học tiêu chuẩn giả định thu nhập giảm dần đề bảo đảm đạt tới cân bằng duy nhất và có thể tiên đoán được. Một khi chúng ta đã chấp nhận quan điểm phức tạp với sự nhấn mạnh vào sự tạo thành các cấu trúc chữ không phải hiện trạng đã cho thì các vấn đề về tiên đoán trong kinh tế sẽ khác đi. Thí dụ như sẽ không còn áp dụng được nữa giả định là các tác.nhân đều có thể thấy trước ở chừng mực nào đó mô hình nào là đúng đắn và mọi người đều "biết" là mọi người đều biết sử dụng mô hình đó. Vấn đề đang được nghiên cứu là điều gì sẽ xảy ra khi mà các mô hình dự báo là không rõ ràng và phải được hình thành một cách cá thể bởi các tác nhân không biết những chờ đợi của những người khác theo ý riêng của họ.

Sau hai thế kỷ nghiên cứu các mẫu hình Linh cân bằng không chú ý đến những điều chỉnh tiếp tục về hành vi, các nhà kinh tế học đang bắt đầu nghiên cứu sự nổi lên của các cấu trúc và sự mở' ra của các mẫu hình trong nền kinh tế. Kinh khóc phức tạp không phải là một sự ghép thêm tạm thời vào lý thuyết kinh tế tĩnh mà là một lý thuyết tổng quát hơn, một lý thuyết ở mức ngoai cân bằng. Cách tiếp cận của nó đang ảnh hưởng đến mọi bộ môn của kinh tế học: lý thuyết trò chơi, lý thuyết tiền tệ và tài chính, học hỏi (laearning) trong kinh tế, lịch sử kinh tế, sự tiến hóa của các mạng lưới thương mại, sự ơn định của nền kinh tế, chính trị. Nó giúp chúng ta hiểu các hiện tượng như sự bất ổn định thị trưởng, sự xuất hiện các độc quyền, sự tồn tại dai dẳng của nạn nghèo, sự hiểu biết này sẽ giúp chúng ta giải quyết các hiện tượng đó. Nó nhắc nhở người ta rằng các chính sách sẽ thành công tốt( dẹp hơn nếu như các chính sách đó ảnh hưởng đến các quá trình hình thành các cấu trúc kinh tế chứ không phải là ép buộc để có các kết quả tĩnh.

Từ góc độ ngoài cân bằng, các mẫu hình kinh tế đôi. khi cũng rơi vào các trường hợp cân bằng thuần nhất của kinh tế học tiêu chuẩn. Song thường thì chúng luôn luôn thay đổi, có diễn biến không ngừng đổi mới và có những hiện tượng nổi lên. Sự phức tạp do đó vẽ ta một nền kinh tế không phải là tất định, không phải là không thể tiên đoán dược và cũng không có tính cơ giới, mà là một quá trình phụ thuộc, hữu cơ và luôn luôn tiến hóa.

V - Kết luận

Có nhiều luận đề được bàn cãi xung quanh vấn đề sự chuyển dịch của khuôn mẫu khoa học - một cuộc cách mạng khoa học thực sự có thể diễn ra trong thế kỷ XXI. Mặc dầu hướng vào sự quan tâm chung về khả năng của một cuộc cách mạng khoa học mới, chúng tôi chỉ có thể, trong báo cáo này, giới hạn sự tìm hiểu của mình ở một luận đề, tuy không quá hẹp, song rõ ràng chỉ là một phần của một tổng thể rộng lớn hơn rất nhiều. Những kết luận có thể rút ra, do đó, nếu không phải là ít chắc chắn, thì chắc chắn cũng sẽ là còn thiếu một độ sâu nào đó.

Sự nghiên cứu về "sự phức tạp", mặc dầu được đề cập chỉ ở một vài lĩnh vực và các lĩnh vực đó chỉ được nói đến một cách sơ lược, đã gây một ấn tượng khá mạnh là nhiều vấn đề quan trọng mà con người đang quan tâm (sự xuất hiện của ý thức từ não) sẽ chỉ được giải quyết trên cơ sở những cách tiếp cận mới không quy giản, có tính tổng thể hay toàn cục. Những cách tiếp cận mới vượt ra ngoài quy giản luận còn có thể là cơ sở của một sự phát triển mới của những lý thuyết tiêu chuẩn, thí dụ như lý thuyết kinh tế cân bằng, với những kết quả hết sức quan trọng (sự gia tăng không giới hạn của thu nhập).

Cùng với những cách tiếp cận mới đang được áp dụng và phát triển, đã xuất hiện những cái nhìn mới về thế giới. Do sự hạn chế của phạm vi được xét trong báo cáo, chúng tôi không thể nói một cách tổng quát về cái nhìn mới đang hình thành. Để có một ý niệm nào đó về vấn đề này, bài học sơ đẳng mà Goldenfeid và Kadanoff đã đưa ra có thể có một giá trị tổng quát nào đó, chúng tôi nhắc lại như sau: " Tự nhiên có thể sản sinh ra những cấu trúc phức tạp ngay trong những tình trạng đơn giản, và có thể tuân theo những định luật đơn giản ngay trong những tình trạng phức tạp".

Đây không chỉ là một bài học rút ra từ sự nghiên cứu (vẫn chỉ là bước đầu) về sự phức tạp mà có lẽ là một cái nhìn mới về thế giới hoặc ít nhất cũng một mặt nào đó trong cái nhìn mới tổng quát về thế giới.

Kết luận của Goldenfeld và Kadanoff (được rút ra từ sự xem xét các vấn đề vật lý) "Những nghiên cứu trong vật lý học có thể sẽ trở nên mang tính kinh nghiệm con người nhiều hơn" có lẽ cũng có tính tổng quát. Nó có thể là đúng đối với sự nghiên cứu khoa học nói chung và thể hiện mối quan hệ không thể tách rời giữa con người và thế giới mà nó quan sát.

Những cách tiếp cận mới đang được phát triển và những cái nhìn mới đang hình thành sẽ là một sự hướng dẫn quan trọng mà từ những kết quả "đáng chú ý" đã đạt được có thể sẽ xuất hiện những khám phá "lớn", những khám phá sẽ được gọi là “có tính chất cách mạng” khi mà cuộc cách mạng khoa học mới hoàn tất. Điều này chắc chắn sẽ xảy ra nhưng cái thời điểm xảy ra sẽ không thể nói trước được cho dù ta dành cho nó cả thế kỷ XXI này.