Đại Chúng

“Chính qua cuộc đấu tranh nhằm thống nhất một cách hợp lý cái đa dạng mà đã đạt được những thành công lớn nhất, dù rằng chính ý đồ đó có thể gây ra những nguy cơ lớn nhất để trở thành con mồi của ảo vọng”.

                                                                                                                               Albert Einstein

“Người nhìn thấy cái đa dạng mà không thấy cái đồng nhất thì cứ trôi lăn trong cõi chết”.

                                                                                                                                       Upanishad       

Charles Schwab

“Nếu toán học quắc thước, ngạo nghễ và hùng vĩ như những kim tự tháp Ai Cập thì vật lý học uyển chuyển, lúc điềm tĩnh lúc cuồn cuộn dâng trào như dòng sông Nin và chúng hợp thành một quang cảnh hiện thực khách quan vô cùng sinh động, vừa sáng lạn, vừa kỳ bí, được tạo dựng bởi thiên nhiên hoang dã và sự cộng tác sáng tạo của lý trí loài người”.

Thầy Cãi

“Đôi lúc cuộc sống thật khắc nghiệt, rắn như thép đã tôi. Nó có những lúc ảm đạm và đau đớn. Như bất cứ một dòng chảy nào của một con sông, cuộc sống có những lúc khô cạn và những khi triều cường. Cũng như sự thay đổi theo chu kỳ từ trước đến nay của các mùa, cuộc sống có cái ấm áp dễ chịu của những mùa hè và cái rét buốt của những mùa đông…Nhưng chúng ta có thể tự nâng mình lên khỏi nỗi chán chường và tuyệt vọng, vươn đến sự vui vẻ của hy vọng và biến đổi các thung lũng hoang vắng, tăm tối thành những lối đi chan hoà ánh nắng của sự thanh bình sâu lắng”.
 MARTIN LUTHER KING 

"Sai lầm lớn nhất của Anhxtanh là tin theo quan niệm coi thời gian như vật chất, có thể co giãn được và hòa quyện vào không gian được. Do đó nếu ngày nay học thuyết tương đối trở thành cơ sở chủ yếu cho nhận thức vật lý học về Vũ Trụ, thì tương lai nó chỉ còn là một huyền thoại của một thời ảo mộng. Có thể coi không gian và thời gian quan hệ khăng khít như hình với bóng, như thể xác với linh hồn, nhưng phải được phân biệt dứt khoát với điều kiện tiên quyết: không có hình thì không có bóng, không có thể xác thì tuyệt đối không có linh hồn".
NTT

"Tất cả mọi điều trên thế giới này đều được hy vọng làm nên".  

Chẳng còn cách nào khác là phải quay lại với biểu diễn . Lý do thứ nhất là vì nó được xây dựng trên cơ sở lập luận khá “rõ ràng và sáng sủa”. Thứ hai là vì nó được xác lập một cách chắc chắn và chính xác về mặt toán học. Thứ ba là như chúng ta đã trình bày, nó đã giải quyết được một cách hoàn toàn tự nhiên, không một chút mắc mứu cái mâu thuẫn huyền bí nảy sinh ra từ thí nghiệm Maikenxơ - Moocly. Lý do thứ tự là vì nó thỏa mãn một cách không chê vào đâu được hai đòi hỏi cơ bản, có ý nghĩa sống còn đối với quan niệm của chúng ta (và cũng là đối với quan sát thực tiễn của vật lý học). Đó là khi v nhỏ hơn nhiều so với c thì nguyên lý quán tính của Galilê vẫn đúng (thậm chí là hoàn toàn đúng) và vận tốc c đúng là cực đại tuyệt đối trong Vũ Trụ, bởi vì một khi v=c thì L’ biến mất hay cũng có nghĩa là một lượng vật chất trở thành Hư Vô, gây ra sự “xâm phạm thô bạo” đối với nguyên lý bảo toàn Không Gian. Lý do thứ năm là vì điều vô cùng sảng khoái này: không những hình 6 đã phơi bày ra một cách trực quan hiện tượng quang sai (là hiện tượng hướng truyền của một tia sáng trên hệ chuyển động O’ bị lệch đi còn có thể xây dựng công thức toán học để tính giá trị góc lệch ấy. Nếu gọi góc lệnh ấy là  thì đưa vào thuyết tương đối hẹp của Anhxtanh, người ta rút ra được:

              

Nếu tính theo biểu diễn thì trước hết, hình 6 cho chúng ta biết:

              

Từ đó:    

Vì:          

Và:          v << c

Nên:       

Theo lượng giác thì:

              

Nhớ rằng vì  v << c  nên:

              

Và:         

Hay:       

Cuối cùng, chúng ta thu được:

              

Chúng ta cho rằng bản thân biểu diễn , sau khi được xây dựng, cũng trở thành một hiện tượng của tự nhiên đòi hỏi phải nhận thức nó. Nếu thế thì biểu diễn phải không có mâu thuẫn nội tại nào cả và do đó cái mâu thuẫn nội tại mà chúng ta gán cho nó là do chính chúng ta đã sai lầm trong nhận định, tự tạo ra để làm khổ mình. Xem xét kỹ lại, té ra chúng ta sai ở chỗ từ yêu cầu đúng đắn ban đầu:

nghĩa là chỉ cấm L_o không được lớn hơn ct thôi, thì sau đó, chúng ta lại lấy trường hợp cụ thể khi L_o=ct áp đặt cho mọi trường hợp khác của biểu diễn , nghĩa là coi vận tốc truyền sáng từ O’ ra xung quanh là bất biến trên mọi phương chiều mà thực ra là không bất biến nếu quan sát từ O. Tương tự như vậy, đối với quan sát ở O’, vì không biết hệ O’ chuyển động (trường hợp v=0) nên cũng tưởng rằng vận tốc truyền sáng từ O’ ra xung quanh là cực đại bất biến theo mọi phương chiều nhưng thực ra lại không phải như vậy, nghĩa là cũng chỉ có điều kiện:

Một người quan sát không thể cùng lúc quan sát hiện tượng từ O và O’, nghĩa là không thể thấy L_o và L’ cùng một lúc. Biểu diễn chỉ là sự thỏa thuận, hợp sức xây dựng của hai quan sát sau khi quan sát, nghiên cứu từ những số liệu đo đạc được hoặc suy lý từ kết quả định tính thu lượm được. Để tìm hiểu sâu hơn, chúng ta có thể viết lại biểu thức như sau:

và nhớ rằng  (trong trường hợp ) là những lượng không bất biến có thể nhỏ hơn nhưng không bao giờ được vượt quá giá trị ct.

Trước hết, chúng ta thấy rằng thành phần trong dấu ngoặc đơn ở vế trái của biểu diễn chỉ lệ thuộc vào và v mà không lệ thuộc vào t (nghĩa là bất biến đối với thời gian). Nó chính là biểu diễn chặt chẽ bằng toán học về sự thỏa hiệp giữa phép tổng hợp vận tốc theo cơ học cổ điển và giới hạn cực đại c không thể vượt qua đối với mọi chuyển động trong Vũ Trụ.

Bây giờ, chúng ta lại phải bàn luận đến vấn đề thời gian, thứ mà cùng với không gian, loài người đã hình dung đi hình dung lại, tranh luận miệt mài từ cổ chí kim và ngày nay tính huyền bí của chúng hầu như vẫn còn nguyên, thậm chí là “nhờ” thuyết tương đối của Anhxtanh mà còn huyền bí hơn nữa.

Một đặc tính thuộc hàng cơ bản nhất của giới sinh vật và có thể dùng nó để phân biệt với giới vô tri vô giác, đó là sự chủ động tương tác, trao đổi chất với môi trường thiên nhiên để duy trì sự sống của chúng một cách tích cực. Không phải bỗng dưng mà giới sinh vật có đặc tính ấy. Nguồn gốc sâu xa của sự tích cực duy trì sự sống ở giới sinh vật chính là nguyên lý vận động cân bằng: tất cả vật thể, hệ thống, môi trường và cả bản thân Vũ Trụ đều ở trạng thái vận động cân bằng nội tại và tự động duy trì sự cân bằng động ấy bằng cách tương tác với môi trường chứa nó, thường xuyên trao đổi vật chất với môi trường ấy. Một khi có nguy cơ vận động nội tại mất cân bằng, bất cứ thực thể nào cũng lập tức tự biến đổi và bị biến đổi tương tác, biến đổi quá trình trao đổi vật chất giữa nó với môi trường một cách phù hợp, theo hướng bảo đảm sự cân bằng động nội tại không bị vi phạm. Có thể nói một thực thể biến đổi, chuyển động trong môi trường chứa nó chính là sự thể hiện đồng thời hai mặt: vận động nội tại cân bằng và vận động mất cân bằng của nó đối với môi trường. Trong trường hợp gặp “tai biến” bất ngờ, môi trường bị biến đổi đột ngột, nếu vật thể không kịp biến chuyển vận động theo làm cho vận động nội tại của nó trở nên mất cân bằng không thể khôi phục so với điều kiện, hoàn cảnh của môi trường mới, nó sẽ chấm dứt tồn tại (bị tan vỡ, biến chất hoàn toàn chẳng hạn).

Khi môi trường thiên nhiên hoang dã chuyển biến đến một điều kiện, hoàn cảnh gọi là chín muồi nào đấy đối với sự sống thì sự sống xuất hiện. Sự sống xuất hiện trong điều kiện thuận lợi sẽ phát triển nhanh chóng về lực lượng làm biến đổi môi trường và đến một giới hạn nào đó thì dẫn đến “khủng hoảng” thiếu đối tượng tương tác, thiếu chất trao đổi đối với những thực thể sống đã định hình phương thức tương tác và trao đổi chất ấy. Trong số những thực thể sống ấy, một số không chịu nổi sẽ chết đi, một số chuyển biến dần sang một cách thức tương tác và trao đổi mới và đồng thời như thế cũng tạo nên sự “giải phóng” môi trường cho số còn lại tiếp tục lối sống cũ. Trong môi trường sống hữu hạn, quá trình đó cũng chính là quá trình mở rộng một cách tương đối môi trường sống, đáp ứng sự phát triển của lực lượng sống để rồi môi trường sống lại bị thu hẹp tương đối, và cứ thế, trở thành cốt lõi của quá trình có tính chu kỳ, lặp lại theo thời gian trong suốt lịch sử tồn tại của giới sinh vật.

Quá trình “đi tìm lẽ sống” đầu tiên nói trên đã là tiền đề làm xuất hiện cảm giác sinh vật để có thể phân biệt, lựa chọn giữa lợi và hại, cũng như từ đó xuất hiện nhưng biểu hiện đặc thù khác ở giới sinh vật như: tích cực duy trì sự sống bản thân, ít hay nhiều đều có biểu hiện chủ động thích nghi và tiến hóa để chủ động thích nghi hơn nữa, cạnh tranh để sinh tồn.

Cơ sở tự nhiên cho cảm giác sinh hoạt xuất hiện và tồn tại chỉ có thể là dựa trên nguyên lý tác động - phản ứng. Quá trình tiến hóa thích nghi ở giới sinh vật sẽ làm cho cảm giác sinh học ngày càng tinh vi, ngày càng hoàn thiện. Trên cơ sở cảm giác nói chung mà xuất hiện các loại cảm giác tương đối đặc thù để đáp ứng đầy đủ cho lối sống tích cực thích nghi, tìm kiếm miếng ăn, né tránh kẻ thù… của các giống loài sinh vật. Tùy theo cấu tạo sinh học cũng như lối sống ở mỗi giống loài mà một hay một vài loại cảm giác được ưu tiên lựa chọn và được tăng cường nổi trội. Có thể phân loại và liệt kê các loại cảm giác đó là, cảm giác nhìn thấy, cảm giác nghe thấy, cảm giác ngửi thấy, cảm giác nếm thấy, cảm giác sờ thấy, cảm ứng thấy (nhận biết thông tin bằng sóng siêu âm, bằng từ trường, điện trường, điện từ trường, bằng cảm biến nhiệt…).

Có thể nói cảm giác được môi trường thiên nhiên để lựa chọn thích nghi nhằm duy trì sống còn, cải thiện cuộc sống, tăng cường khả năng tồn tại là yêu cầu cơ bản số một của mọi thực thể sinh vật, của mọi giống loài sinh vật. Từ cảm giác, sự lặp đi lặp lại của cùng một cảm giác, sự lưu lại cảm giác trong một khoảng thời gian nhất định tại đâu đó trong vận động nội tại của thực thể sống, mà đối với động vật bậc cao là tập trung ở cơ quan thần kinh trung ương, hình thành nên những thứ như cảm giác hồi ức, bản năng, phản xạ vô điều kiện, phản xạ có điều kiện, kinh nghiệm… Thành quả cao nhất hình thành trong suốt quá trình cảm giác và tăng cường cảm giác nhằm nâng cao khả năng thích nghi cũng như khả năng đấu tranh sinh tồn, chính là sự suy nghĩ – tư duy trừu tượng.

Khi một giống loài động vật đã được trang bị tư duy, trở thành loài người, thì quan sát (cảm giác nhìn thấy thông qua cơ quan cảm thụ ánh sáng gọi là thị giác và hệ thần kinh thị giác) cũng trở thành loại cảm giác tối quan trọng không những đối với cuộc sống luôn phải cử động, di dời vị trí, mà còn đối với lối sống chủ động, tích cực nhận biết hiện thực khách quan nhằm mục đích cuối cùng, xét ra thì cũng là sống còn.

Quan sát được chính là khả năng phân biệt được vạn vật - hiện tượng trong hiện thực khách quan nhờ vào hai biểu hiện cơ bản của chúng là hình dạng (quảng tính, tính không gian) và sự biến chuyển (tính vận động). Nhờ có tư duy mà quan sát ở loài người được tăng cường mạnh mẽ, không những làm cho quan sát trực giác sẵn có trở nên sâu sắc hơn, chính xác hơn, mở rộng hơn mà còn làm xuất hiện một loại hình quan sát mới, cũng cực kỳ quan trọng trong nhận thức tự nhiên, đó là quan sát trong tưởng tượng trên cơ sở kiến thức sẵn có và suy tư.

Từ xa xưa, loài người đã cảm nhận được sự không đều đặn của những sự biến đổi khác nhau trong hiện thực khách quan có những sự vật xuất hiện “sớm” hơn, có những sự vật xuất hiện “muộn” hơn, có những quá trình biến chuyển “chập chạp” hơn, duy trì “lâu hơn, thì cũng có những quá trình biến chuyển “nhanh chóng” hơn, “mau” kết thúc hơn. Thuở ban sơ ấy, loài người còn cảm nhận được những biến đổi có vẻ lặp lại, như trăng khuyết rồi tròn, tròn rồi khuyết, những biến đổi có tính xoay vần như sự chuyển mùa Xuân - Hạ - Thu - Đông. Tuy nhiên, còn một loại biến đổi bao trùm lên tất cả vạn vật - hiện tượng, đó là có một thứ gì đó “trôi” đi như ngày đêm kế tiếp nhau trôi đi, trở thành cái gọi là “hôm qua”, là  “quá khứ”, làm cho mọi giống loài sinh vật, không biết vì sao, mang một định mệnh không cưỡng được, đó là sinh ra - lớn lên - già đi và “qua đời”. Quá trình sống du cư, săn bắt hái lượm cũng như sau này là quá trình sống chăn nuôi, trồng trọt theo mùa màng, đã tự nhiên nảy sinh trong lòng nó sự đòi hỏi giải so sánh được sự lâu - mau, nhanh - chậm, sớm - muộn của những biến đổi trong thiên nhiên với nhau để xác định được sự xuất hiện cũng như khoảng tồn tại lâu - mau của những trạng thái thời tiết khí hậu khác nhau, tất yếu dẫn loài người không những đến với ý niệm về thời gian, nêu ra khái niệm thời gian mà còn dẫn đến những qui ước để định lượng thời gian.

Như vậy, qui ước đơn vị thời gian và định lượng thời gian dựa trên một vận động vật chất làm chuẩn mốc là hành động hoàn toàn tự nhiên của loài người, là tất yếu khách quan đối với loài người, khi bước vào tìm hiểu, nhận thức sự biến đổi, nghĩa là sự vận động, tương tác, chuyển hóa lẫn nhau của vạn vật - hiện tượng. Có thể thấy thời gian là biểu hiện cơ bản nhất của vận động vật chất. Nhận thức Tự Nhiên Tồn Tại chủ yếu là các quá trình tương tác và chuyển hóa lẫn nhau của vật chất trong khắp Vũ Trụ. Đó cũng là vấn đề mà vật lý học đã khám phá ra được không trực tiếp thì cũng gián tiếp hiện diện thời gian. Dù là tương đối thì thời gian cũng là một tồn tại và sự tồn tại của nó chính là sự kết hợp giữa vận động có tính khách quan và qui ước có tính chủ quan của quan sát, nhận thức ở loài người (thực ra ở nhiều giống loài sinh vật khác nhau cũng có những biểu hiện cảm biết về thời gian, nhưng tạm gọi là bản năng, mù quáng).

Cũng rất hồn nhiên thôi, để đo độ lâu - mau, nhanh - chậm của vận động, người ta chỉ cấn qui ước một đơn vị thời gian là đủ để so sáng, “qui chiếu” và như thế là xác đáng. Không thể tưởng tượng được lại có thể tồn tại cùng một lúc hai đơn vị thời gian hoàn toàn khác nhau, không quy đổi được cho nhau một cách tuyệt đối. Chúng ta cho đó là hoàn toàn phi lý vì nó xâm phạm đến tính thống nhất và duy nhất của Không Gian Vũ Trụ. Tuy nhiên, do “ảo giác” gây ra bởi chuyển động , cũng có thể tồn tại hai đơn vị thời gian gọi là “riêng” được phân biệt tương đối so với nhau của hai hệ thống vận động (chuyển động) khác nhau nào đó.

Với quan niệm “thời gian trôi” đặc tính của qui ước về thời gian nói trên thì thời gian trong một hệ quán tính nào đó và thậm chí là trong toàn Vũ Trụ, đều “trôi” như nhau tại mọi vị trí, theo mọi phương chiều Không Gian. Nhưng như đã nói thì thời gian chỉ là biểu hiện của vận động trước quan sát, cho nên nó gắn liền với vận động và chỉ khi một quan sát thấy được độ lâu mau của sự vận động thì thời gian mới hiện hữu trước quan sát đó. Có thể nói thời gian là một hiện hữu ảo nhờ có sự vận động và sự “đánh giá” vận động đó là lâu hay mau, là nhanh hay chậm của quan sát. Thời gian chẳng trôi đi đâu cả và cũng chẳng cuối theo cái gì từ tương lai, qua hiện tại để “dồn” về quá khứ cả. Quá khứ, hiện tại, tương lai là do con người “đẻ ra” từ cảm giác “biết” hồi tưởng, suy tưởng mạnh mẽ nhờ tư duy trừu tượng đã đạt mức “ghê hồn bạt vía” của mình. Tổ tiên loài người Việt Nam, không biết tự bao giờ, đã đặt ra một “nghi vấn” mà có lẽ đến ngàn đời con cháu mai sau sẽ không bao giờ trả lời thỏa đáng được đó là:

                           "Trăng bao nhiêu tuổi trăng già

                           Núi bao nhiêu tuổi gọi là núi non
                            Trăng bao nhiêu tuổi trăng tròn
                                 Núi bao nhiêu tuổi núi còn trơ trơ?".
                                                             (Khuyết danh)

Chúng ta hãy quay lại tiếp tục tìm hiểu biểu diễn ’. Cần phải cho rằng biểu diễn này được thiết lập bởi chủ thể thực hành thí nghiệm giả tưởng ở hình 6. Trong hiện thực khách quan, một quan sát khó lòng, thậm chí là không thể nhìn thấy hai hay nhiều hiện tượng xảy ra cùng một lúc, cũng như không thể nhìn thấy cùng một lúc, tại cùng một vị trí những thể hiện của cùng một diễn tiến, cùng một biến cố. Tuy nhiên, trong thí nghiệm giả tưởng, nhờ có suy lý mà điều đó hoàn toàn có thể xảy ra. Biểu thức ’ được xây dựng nhờ vào khả năng quan sát “siêu phàm” nhưng hợp lý của chủ thể thí nghiệm là thấy được mọi biến cố, mọi diễn biến xuất hiện và xảy ra đồng thời trong thí nghiệm đó.

Khi bước vào thí nghiệm, chủ thể thí nghiệm đã cố tình cho hệ O đứng yên (so với bản thân ông ta và đo đó ông ta tuy đứng ngoài hệ O nhưng cũng coi như thuộc về hệ ấy) và hệ O’ chuyển động với vận tốc v so với hệ O.

Đầu tiên chủ thể thí nghiệm cho điểm O phát sáng ra mọi hướng. Với quan niệm vận tốc truyền sáng là cực đại bất biến cũng như sự “trôi” của thời gian là như nhau trên mọi phương chiều, chủ thể thí nghiệm cho rằng, nếu ở một hướng bất kỳ, kết quả đạt được của sự truyền tráng là ct, thì ở mọi hướng khác, kết quả của sự truyền sáng cũng là ct (Có thể suy ra điều đó từ chính biểu diễn ’, khi vận tốc tương đối giữa O và chủ thể quan sát là bằng không).

Tiếp theo, chủ thể thí nghiệm tiến hành quan sát, đo đạc và nghiên cứu hiện tượng tia sáng phát ra từ O’ khi theo một hướng xiên (như minh họa ở hình 6). Qua đó, ông ta rút ra những nhận xét quan trọng:

- Đường truyền thuộc của tia sáng sau khoảng thời gian t chính là:

               =ct

-  lập với phương của vận tốc v một góc

- Nếu quan sát ở hệ O’, sẽ thấy tia sáng phát ra rừ O’ theo hướng lập với phương của vận tốc v một góc là  và phương truyền ấy là bất biến đối với quan sát ở O’. Nghĩa là đường truyền của tia sáng đối với quan sát ở hệ O’ là

- Rõ ràng là do ảnh hưởng của chuyển động mà xảy ra hiện tượng quan sát ở hệ O đứng yên và quan sát ở hệ O’ chuyển động so với hệ O đã thấy khác nhau đối với cùng một sự truyền sáng.

- Tuy nhiên một sự truyền sáng duy nhất (của một thực thể sáng duy nhất), một cách khách quan không thể cùng một lúc “đi” trên hai tuyến đường khác biệt nhau được (vì vi phạm nguyên lý bảo toàn Không Gian), cho nên phải kết luận: đúng thực là tia sáng xuất phát từ O’ nhưng đường truyền , mới là sự thực khách quan, còn tuyến  chỉ là sự ngộ nhận của quan sát ở O’ do ảnh hưởng của chuyển động gây ra.

Từ kết quả thí nghiệm và nhận xét rút ra đó, chủ thể thí nghiệm đi đến xây dựng được biểu diễn toán học và ’ để rồi “đâm sầm” vào… mâu thuẫn.

Dựa theo biểu diễn toán học đó, chủ thể thí nghiệm tính ra được các giá trị L’ (hay (ct)’) mà ông ta cho rằng quan sát ở O’ “đo” được hay ít nhất cũng tính toán được (một cách ngộ nhận). Kết quả tính toán của chủ thể thí nghiệm (tất nhiên là theo đơn vị độ dài và đơn vị thời gian đã qui ước từ trước, và cũng là của hệ O) sẽ phải dẫn đến nhận định đối với quan sát ở hệ O’, ánh sáng từ O’ ra các hướng với những giá trị không tuân theo nguyên tắc cực đại bất biến, nghĩa là có những hướng vận tốc truyền sáng nhỏ hơn c và cũng có những hướng lại lớn hơn c. Sự ngộ nhận đó đã phủ nhận nguyên lý quán tính của Galilê đồng thời cũng phủ nhận tính cực đại bất biến của vận tốc truyền sáng trong chân không.

Nhưng có đúng thực là quan sát ở O’ đã ngộ nhận như thế và sự ngộ nhận đó là mang tính tất yếu không, hay là do chủ thể thí nghiệm áp đặt? Để trả lời câu hỏi này, chủ thể thí nghiệm thấy rằng cần phải lặp lại thí nghiệm và lần này ông sẽ dấn thân làm người quan sát trong hệ O’.