Thứ Hai, 24 tháng 1, 2022

TT&HĐ V - 48/f

 
Nguồn Gốc Ánh Sáng - Hành Trình Ánh Sáng Từ Tâm Mặt Trời
Tập phim tài liệu: Hành Trình Của Ánh Sáng Từ Trung Tâm Mặt Trời là tập thứ nhất trong loạt phim Vũ Trụ Hoạt Động Như Thế Nào phần 3. Link xem phim: https://goo.gl/photos/287Bez9AbnBw9s627 Mặt Trời là nhà máy năng lượng hạt nhân của chúng ta, ngôi sao của chúng ta, nó thắp sáng cả thế giới. Không có ánh sáng chúng ta không thể sống được. Chúng ta sẽ theo dõi hành trình gian nan từ sâu thẳm trong lõi Mặt Trời của một đơn vị ánh sáng tí hon – một photon. Từ lúc xa xưa khi nó được tạo ra bên trong lõi đến khi nó thoát lên đến bề mặt. Ánh sáng Mặt Trời chiếu đến ta đã được sản xuất ra trước cả khi có nhân loại. Đi theo photon trên hành trình không thể tin nổi dài hàng triệu năm xuyên qua những môi trường khắc nghiệt nhất Hệ mặt trời để chiếu đến Trái Đất và đi xuyên Vũ Trụ.

PHẦN V:     THỐNG NHẤT 
"Khoa học là một sức mạnh trí tuệ lớn nhất, nó dốc hết sức vào việc phá vỡ xiềng xích thần bí đang cầm cố chúng ta."
Gorky 
 
"Mỗi một thành tựu lớn của nhà khoa học chính là xuất phát từ những ảo tưởng táo bạo". 
JohnDewey
"Chân lý chỉ có một, nó không nằm trong tôn giáo, mà nằm trong khoa học."
Leonardo da Vinci
 
"Cái khó hiểu nhất chính là hiểu được thế giới" 
Albert Einstein
 "Có hai cách để sống trên đời: một là xem như không có phép lạ nào cả, hai là xem tất cả đều là phép lạ".
Albert Einstein
      
“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       


CHƯƠNG IX (XXXXVIII): TƯƠNG LAI VŨ TRỤ
“Có một vật hỗn độn mà thành trước cả trời đất. Nó yên lặng, vô hình, đứng một mình mà không thay đổi vĩnh cửu, vân hành khắp vũ trụ không ngừng, có thể coi nó là mẹ của vạn vật trong thiên hạ. Ta không biết tên nó là gì, tạm đặt tên cho nó là đạo. Đạo mà diễn tả được thì đó không còn là đạo bất biến nữa, tên mà gọi ra được thì đó không còn là tên bất biến nữa." 
Lão Tử
 
“… Chúng ta vẫn còn là những người mới bắt đầu hết sức lúng túng với những hình ảnh trí tuệ đúng – sai lầm và thực tại tối hậu vẫn còn nằm ngoài xa tầm nắm bắt của chúng ta”
Susskind
 
"Ngôn ngữ của vật lí là toán học, và không thể hiểu được vật lí nếu không có toán học. Đây là cái khiến nó khó nuốt. Ngôn ngữ của văn học là tiếng Anh hay tiếng Trung hay thứ tiếng nào đó, và đó là cái khiến nó dễ tiêu hóa. Và văn học thì nói về con người. Vật lí học thì nói về cái phi con người. Nó không phải là một hương vị mà mọi con người đều nếm được". 
 Susskind
 
"Thay đổi là bản chất của Vũ Trụ chúng ta"
Frank Herbert
 
"Người thuận theo đất, đất thuận theo trời, trời thuận theo Đạo, Đạo thuận theo tự nhiên". 
 Lão Tử
 
"Các hằng số Vũ Trụ là hữu hạn (không vô tỷ!). Chỉ khi nào thừa nhận điều đó, vật lý học mới có khả năng hiểu thấu đáo Vũ Trụ. 
NTT


 

 
 (Tiếp theo)

Sự phản đối của Loschmidt đã có ảnh hưởng lớn đến sự sáng tạo của Boltzmann. Để tránh được khó khăn do Loschmidt chỉ ra, Boltzmann đã liên hệ nguyên lý thứ hai của nhiệt động học với lý thuyết xác suất: Sự giảm entrôpi không phải là không thể xảy ra nữa, mà chỉ có thể xảy ra với xác suất cực kỳ nhỏ. Theo cách trình bày của chính Boltzmann, “bất kỳ sự phân bố không đồng nhất nào dù là có xác suất nhỏ đến đâu, cũng không phải là chắc chắn không thể xảy ra” và “giả thiết của Loschmidt chỉ cho thấy sự cần thiết phải biết những điều kiện ban đầu mà sau một thời gian t1 nào đó dẫn tới một sự phân bố có xác suất cực kỳ nhỏ” nhưng nó không loại trừ sự tồn tại một số lớn vô hạn các trạng thái ban đầu dẫn tới sự phân bố đồng nhất”.

Cũng vì quan niệm sai lầm, coi nguyên lý nhiệt động hai như một định luật tuyệt đối của tự nhiên (giống như định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, áp dụng cho mọi hệ từ vĩ mô đến vi mô), mà một trong những tác giả của nguyên lý đó là nhà vật lý học Clausius, người Đức, đã đi đến thuyết có tựa đề “sự chết nhiệt Vũ Trụ”. Ông đã coi toàn bộ Vũ Trụ là một hệ cô lập và khẳng định rằng vì trong Vũ Trụ xảy ra những quá trình tự nhiên, nghĩa là không thuận nghịch, cho nên mặc dù “năng lượng của Vũ Trụ được bảo toàn, entrôpi của Vũ Trụ không ngừng tiến tới cực đại”. Điều này có nghĩa theo thời gian, những dạng năng lượng khác nhau đều chuyển thành nhiệt, còn nhiệt khi chuyển từ vật nóng sang vật lạnh thì được phân bố đều và không có khả năng chuyển hóa ngược lại thành những dạng năng lượng khác. Cuối cùng, sẽ tới lúc nhiệt độ của tất cả mọi phần trong Vũ Trụ đều hoàn toàn bằng nhau, Vũ Trụ đạt tới trạng thái cân bằng nhiệt động. Tất cả mọi thừa số cường độ khác cũng đều hoàn toàn bị san bằng, không còn tồn tại nguyên nhân nào khả dĩ còn có thể phát sinh một quá trình nào, tức là không còn sự sống. Như thế, Clausius cho rằng Vũ Trụ phát triển theo chiều tiến tới sự tối tăm, lạnh giá, sự “chết nhiệt”.
Thuyết “chết nhiệt Vũ Trụ” được công bố lần đầu tiên năm 1865, và được nhiều nhà khoa học tin theo. Trong cuốn “Vũ Trụ xung quanh ta” (The Universe around us, XB năm 1930), Ginxơ (J. Jeans) viết: “Vũ Trụ không thể tồn tại mãi mãi. Sớm hay muộn sẽ tới lúc các eV (electron-von, đơn vị đo năng lượng) năng lượng cuối cùng đạt tới trình độ cuối cùng của trạng thái hữu dụng của nó và đến lúc ấy thì sự sống tích cực của Vũ Trụ phải dừng lại. Sự thật thì toàn bộ năng lượng trong Vũ Trụ không bị tiêu diệt, nhưng năng lượng không còn khả năng chuyển hóa, khả năng của nhiệt năng làm cho Vũ Trụ sống lại cũng chỉ yếu ớt như khả năng của nước ao tù làm quay bánh xe của một chiếc cối xay. Vũ Trụ sẽ chết, tuy rằng trong đó vẫn còn nhiệt”.
Theo Clausius, Vũ Trụ không ngừng đi đến trạng thái cân bằng nhiệt động, nhưng hiện nay nó không ở vào trạng thái này. Từ đó phải kết luận rằng hoặc Vũ Trụ không bao giờ tồn tại, hoặc trước kia đã có một sức mạnh phi thường (Thượng Đế) đưa nó thoát ra khỏi trạng thái cân bằng (cú hích đầu tiên).
Định luật này đã loại trừ trạng thái năng lượng bị mất khả năng chuyển hóa trong Vũ Trụ, nghĩa là phủ định định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.
Để chống lại “thuyết” này, Boltzmann có đưa ra cái gọi là “giả thuyết thăng giáng”. Theo Boltzmann, trạng thái cân bằng nhiệt động chỉ là trạng thái thường gặp nhất, có nhiều xác suất nhất, khi đó trong hệ cân bằng, những sự đi chệch khỏi cân bằng, những thăng giáng đều có thể xảy ra tự nhiên, về phía nào cũng được, lớn bao nhiêu cũng được.
Khi đưa ra giả thuyết thăng giáng, Boltzmann đã mở rộng những quan điểm đó cho toàn bộ Vũ Trụ và đi đến kết luận rằng nói chung, Vũ Trụ nằm ở trạng thái cân bằng nhiệt động, tuy nhiên, ở những phần khác của Vũ Trụ lại không ngừng diễn ra những thăng giáng bất kỳ sang một phía nào đó và lớn bao nhiêu cũng được. Ở những phần này không có cân bằng nhiệt động, những phần này là vô cùng bé so với toàn bộ Vũ Trụ, nhưng chúng có thể có kích thước ứng với một phần nhìn thấy của Vũ Trụ. Khi đó thăng giáng có thể kéo dài trong những khoảng thời gian mà đối với qui mô con người đã là vô cùng lớn. Boltzmann cho rằng Vũ Trụ mà chúng ta đang ở là một thứ thăng giáng như thế, ở phần khác của Vũ Trụ, có thể có những thế giới khác ở cách thế giới chúng ta những khoảng không thể đo được và tại đó thăng giáng đi theo chiều ngược, nghĩa là những quá trình vật lý xảy ra theo chiều ngược với chiều ở thế giới chúng ta: ở đó, entrôpi giảm. Dĩ nhiên mọi thăng giáng phải mất đi nhưng không ngừng phát sinh những thăng giáng mới ở những phần khác của Vũ Trụ. Như vậy, theo Boltzmann có những thế giới mất đi, có những thế giới khác phát sinh ra.
Xmôlusốpxki, người đã chứng minh chói lọi sự tồn tại của thăng giáng ở phạm vi Trái Đất, cũng bênh vực quan điểm của Boltzmann. Ông viết: “Clausius khẳng định rằng nếu dựa vào nhiệt động học kinh nghiệm thì entrôpi của toàn bộ Vũ Trụ không ngừng tăng lên, do đó theo thời gian Vũ Trụ phải đi đến giai đoạn chết cóng, tại đó mọi thế năng đều đã chuyển hết thành nhiệt, mọi nhiệt độ đều đã san bằng. Trái lại, thuyết động học cho rằng giai đoạn chết cóng đó, lại đi tới sự sống mới, bởi vì trong cơn lốc vĩnh viễn, thì theo thời gian, mọi trạng thái đều quay trở lại”.
Tuy nhiên, theo như ngày nay nhận định thì thuyết của Boltzmann có tính duy vật không triệt để, còn siêu hình, máy móc. Tính chất siêu hình trong giả thuyết của Boltzmann là ở chỗ theo Boltzmann, sự phát triển của thế giới có tính chất những thăng giáng nhiệt ngẫu nhiên trên nền tảng của sự “chiết nhiệt” tổng quát.
Cách đây không lâu, I. R. Plốtkin, nhà khoa học Liên Xô đã chứng minh rằng tính quy luật thống kê rút ra từ những tính chất của số lớn những hữu hạn tiểu phân không thể áp dụng cho một tập hợp vô hạn. Do đó khái niệm về trạng thái cân bằng nhiệt động xem như trạng thái có nhiều xác suất nhất mất hết ý nghĩa khi áp dụng cho Vũ Trụ vô hạn. Thành thử định luật về sự tăng entrôpi tìm thấy ở những hệ cô lập hữu hạn trên phạm vi Trái Đất hoàn toàn mất hết hiệu lực khi áp dụng cho toàn bộ Vũ Trụ hay bất kỳ phần vô hạn nào của Vũ Trụ.
Còn chúng ta quan niệm ra sao về thuyết chết nhiệt Vũ Trụ của Clausius? Rõ ràng đó là một học thuyết sai lầm. Nhưng sai lầm ở khâu nào? Trước kia, khi đọc sách khoa học được xuất bản trong hệ thống Xã hội chủ nghĩa, khi nói về những học thuyết mà từ đó suy ra những kết luận không thể chấp nhận được về Vũ Trụ, nghĩa là sai lầm!) người ta thường đổ vấy cho những tác giả và những nhà khoa học ủng hộ những học thuyết đó có lập trường tư sản, không biện chứng. Trong trường hợp ở đây cũng vậy, những người ủng hộ thuyết “chết nhiệt Vũ Trụ” đều bị áp đặt là có tư tưởng tư sản. Thật là buồn cười!
Về mặt logic khoa học, phải cho rằng thuyết “chết nhiệt Vũ Trụ” vẫn có mầm mống hợp lý. Nếu thấy nó sai lầm so với thực tế thì phải quan niệm lại những vấn đề về entrôpi. Chúng ta sẽ bắt đầu lại!
Trước hết cần hỏi: năng lượng là gì?
Như đã biết mọi dạng năng lượng trong Vũ Trụ đều có thể qui về năng lượng cơ học và năng lượng cơ học là gì nếu không phải là khả năng sinh công của thực thể? Đối với vạn vật (thực thể) trong Vũ Trụ thì năng lượng của chúng trước một hệ quan sát đều được biểu diễn bằng công thức tổng quát:

E=moc2+mv2=mc2
Với: mc2 là năng lượng toàn phần của vật
       moc2 là nội năng danh nghĩa của vật
       mv2 là động năng “rút ra” từ năng lượng toàn phần của vật
Khi một hệ quan sát thấy một vật đứng yên (v=0) so với nó thì chúng ta nói vật đó không triển khai năng lượng so với hệ quan sát đó (động năng của vật bằng 0). Khi vật chuyển động với vận tốc v so với hệ quan sát đó thì chúng ta nói vật có một năng lượng là động năng, với giá trị bằng mv2 được chuyển hóa từ nội năng danh nghĩa  moc2 theo công thức:
mv2= mc2 - moc2
Động năng của vật bằng năng lượng toàn phần của nó khi v=c. (Do tính tương đối của chuyển động mà động năng của một vật có thể là thực hoặc ảo!). Lúc đó chúng ta phải có:
Chúng ta hiểu tình trạng mo=0 như thế nào? Chỉ còn một cách hiểu: khi động năng bằng năng lượng toàn phần thì vật coi như phân rã hết thành hạt ánh sáng và biến thành một đoàn sóng ánh sáng n mc2= n h.v  chuyển động với vận tốc c (ở đây, v lả tần số sóng ánh sáng), thỏa mãn định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, một định luật cơ bản bậc nhất của tự nhiên. Chúng ta nhắc lại nội dung của nó: năng lượng không tự nhiên sinh ra cũng như không tự nhiên mất đi, nó chỉ có thể biến đổi từ dạng này sang dạng khác. Nếu luồng sáng đó bị chặn lại một cách cưỡng bức, vận động của nó sẽ bị rối loạn, đồng thời làm tăng mức độ rối loạn bức xạ điện từ trong nội tại vật, do đó mà phát sinh ra nhiệt.
Một vật, khi không bị “cú hích” từ môi trường làm biến đổi trạng thái tồn tại của nó (so với hệ quan sát), thì năng lượng toàn phần không đổi. Nói chung, khi có “cú hích” từ môi trường, vật sẽ có sự chuyển hóa năng lượng giữa nội năng và động năng. Tuy nhiên, khi tương tác với môi trường mà không có sự thêm bớt khối lượng thì vật đó sau khi tương tác, năng lượng được bảo toàn. Khi có một “cú hích” làm cho vật có vận tốc c thì nó bị phân rã thành  (với : khối lượng hạt KG) và vật hóa thành đoàn sóng truyền trong Vũ Trụ, bắt đầu tham gia vào quá trình tạo dựng mới, tham gia vào lực lượng tạo nên “cú hích” mới. Từ đây có thể rút ra kết luận làm nản lòng những kẻ du lịch Vũ Trụ: trong Vũ Trụ, ngoài hạt KG kích thích (được thấy như) lan truyền với vận tốc c, còn thì không thể có thực thể nào chuyển động đạt được vận tốc ấy. (Cần chú ý: vận tốc ảo có thể bằng 2c!). Vậy năng lượng là lượng vật chất tạo nên “cú hích” từ môi trường đối với vạn vật, mà xét riêng về mặt cơ học là khả năng sinh công của một vật. Giả sử có một vật có khối lượng m và có vận tốc là v thì chúng ta nói vật đó có cơ năng là mv2 với khả năng sinh công toàn phần là F.S, tức là:
mv2=F.S
Nếu cho vật sinh công thì vật sinh công bằng cách nào? Chỉ có thể bằng cách tương tác (tác dụng tương hỗ)! Đặc tính cơ bản của tồn tại vạn vật là cố gắng duy trì trạng thái tồn tại vốn có của chúng nên mới nảy sinh hiện tượng tương hỗ, nghĩa là vạn vật khi tác dụng nhau phải tuân theo nguyên lý tác dụng tương hỗ. Có thể nói nguyên lý tác dụng tương hỗ là một trong những nguyên lý cơ bản, cốt yếu của tự nhiên, được suy ra từ "nguyên lý tự nhiên", nguyên lý cội nguồn, duy nhất của Tự Nhiên Tồn Tại. Và tương tự như nhiệt lượng không thể chuyển đổi hết thành công, do ảnh hưởng của nguyên lý tác dụng tương hỗ, động năng nói riêng hay cơ năng nói chung đều không thể chuyển hóa hết thành công.
 Sau khi thực hiện hết công F.S thì vận tốc của vật bằng không (v=0). Trong khi thực hiện  công F.S, chúng ta thấy rằng vật không hề tổn hao khối lượng , dù mv2=0. Như vậy, chỉ có thể cho rằng lượng năng lượng gọi là động năng ấy đã chuyển hóa về năng lượng toàn phần như lúc chưa nhận “cú hích”, tức mc2=constan.
Trong hiện thực khách quan, vật nhận “cú hích” hoặc sinh công mà không kèm theo quá trình trao đổi nhiệt là trường hợp lý tưởng hay có thể gọi là trường hợp phi thực, nghĩa là mọi tương tác cơ học đều phải kèm theo quá trình trao đổi nhiệt.
Chúng ta đã quan niệm nhiệt là sự vận động rối loạn của bức xạ điện từ (của ánh sáng).
Khi một vật bị một “cú hích” từ môi trường và chuyển hóa ra một động năng W từ năng lượng toàn phần mc2, nếu vật đồng thời biến dạng, thì coi như nó cũng chuyển hóa một năng lượng nhiệt Q1 từ nội năng danh nghĩa moc2.  
Như đã chỉ ra, theo quan niệm của chúng ta, biểu thức đặc trưng cơ bản của một thực thể là:
mc2= moc2+mv2
Nếu ta qui ước rằng:
moc2=U+Q là nội năng danh nghĩa của vật
với: U là nội năng “ẩn giấu” chưa thể hiện của vật
       Q là nhiệt lượng của vật
W=mv2là động năng hay “khả năng sinh công” của vật
Và nếu vật là một hệ kín, nhận được “cú hích” từ bên ngoài vào đó làm chuyển hóa nội tại, tạo khả năng sinh công, thì có thể biểu diễn theo (2) hay:
mc2=U+Q+W=const
Khi vật sinh công A, tức là W giảm xuống, thì nội năng danh nghĩa (moc2) phải tăng, tức là U và Q tăng . Nếu biểu diễn bằng toán học sẽ có:

O=(U1-U2)+(Q1-Q2)+(W1-W2)
với chỉ số 1 và 2 là chỉ trạng thái trước khi sinh công và sau khi sinh công của vật.
Vì U12
; Q12; W12 nên:
Từ đây sinh ra một điều có vẻ phi lý: Một vật muốn sinh công thì trước hết phải có khả năng sinh công đã, và khi sinh công đồng thời vật cũng “sinh” nhiệt!
Đừng tưởng biểu diễn toán học trên là kỳ lạ. Thực ra nó là biểu diễn của những hiện tượng thường thấy trong thực tiễn mà đôi khi chúng ta không biết. Chẳng hạn, dân gian công nhận hiện tượng thi thể người mới chết thì lạnh đi. Chưa ai đo nhiệt độ cụ thể trong thi thể người chết nhưng nhiều người công nhận rằng, theo cảm giác thì người mới chết lạnh hơn nhiều so với nhiệt độ bình thường của con người cũng như của môi trường xung quanh. Đã nhiều người giải thích hiện tượng nhưng chưa được rốt ráo. Sự thể là: sự biến đổi độ lớn động năng của vật sẽ kéo theo sự biến đổi nhiệt lượng của vật (và ngược lại) sao cho năng lượng toàn phần của nó (mc2) không đổi. Đây chính là cơ sở nền tảng lý luận chủ yếu để giải thích những hiện tượng như: nguyên tắc cơ bản của máy lạnh, nguyên tắc vận hành của động cơ hơi nước, vì sao người ta nóng lên khi chạy, nhảy, lao động…, vì sao xác người bất động (khi ngủ, chết) lại lạnh đi. Cơ thể người chết lạnh đi, một phần còn do hiện tượng bức xạ tự do. Ở đây chúng ta bỏ qua.
Như vậy, bản chất của tồn tại là vận động. Không có vận  động thì không có tồn tại. Đặc trưng của vận động là năng lượng và sự chuyển hóa của nó. Nhiệt lượng là một dạng thể hiện của năng lượng. Tương tự như vận tốc đối với động năng, nhiệt độ đối với nhiệt lượng cũng vậy. Nhiệt độ càng lớn thì nhiệt lượng càng lớn. Có thể nói, nhiệt lượng là thể hiện của vận động vi mô trong thế giới vĩ mô. Đi sâu vào thế giới vi mô ở một tầng nấc nào đó, sẽ không còn thấy sự thể hiện của nhiệt lượng hay nhiệt độ nữa, do đó cũng không thể nói về sự "chết nhiệt" của Vũ Trụ.

(Còn tiếp)
------------------------------------------------------------------



vào lúc
Nhãn:

Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét

Đăng ký: Đăng Nhận xét (Atom)