TT&HĐ V - 41/i
Điện từ trường cảm ứng và sóng điện từ | CPKT THPTQG môn Vật lý
"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
Gorky
"Cái khó hiểu nhất chính là hiểu được thế giới"
"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”.
CHƯƠNG II (XXXXI): KINH ĐIỂN
"Vật
lý thực ra không phải là gì hơn ngoài cuộc tìm kiếm sự đơn giản tối
thượng, nhưng cho tới nay, cái chúng ta có là sự hỗn độn súc tích".
"Việc quan trọng là không ngừng suy nghĩ. Tính tò mò có lý do riêng của nó. Con người sẽ bị lo sợ khi suy ngẫm về các bí ẩn của vô tận, đời sống, về cấu trúc tuyệt vời của thực tế. Nếu người ta mỗi ngày chỉ thấu hiểu một chút về điều bí ẩn này, thì cũng đủ. Hãy đừng bao giờ mất đi sự tò mò thiêng liêng".
Albert Einstein
"Khoa học cho chúng ta tri thức, nhưng chỉ triết học mới có thể cho chúng ta sự thông thái".
“Cứu cánh của khoa học tư biện là chân lý, trong khi, cứu cánh của khoa học thực tiễn là hành động”.
(Tiếp theo)
***
Nhìn ở góc độ mưu sinh và bước đường tích lũy kiến thức để đến với
nghiên cứu khoa học, cuộc đời Mắcxoen “bằng phẳng” hơn, “thuận buồm xuôi
gió” hơn cuộc đời Farađây.
Mắcxoen chào đời ngày 13-6-1831 (vào đúng năm mà Farađây làm chấn
động thế giới khoa học bằng việc công bố công trình nghiên cứu tương tác
điện từ của mình) tại Êđinbớc, thuộc Xcốtlen, trong một gia đình dòng
dõi quí tộc. Ông lớn lên trong một trang trại nhỏ của cha mẹ. Đến tuổi
đi học, thoạt đầu, Mắcxoen không có gì nổi bật so với bạn bè cùng lớp.
Dù rất say sưa với môn toán và vật lý thì Mắcxoen cũng không có thể hiện
gì đặc biệt. Chỉ vài năm sau, tài năng của ông mới phát triển một cách
đột ngột. Năm 15 tuổi, Mắcxoen đã có luận văn “Phương pháp kẻ các đường
cong bầu dục”, được đăng trong tạp chí khoa học của Hội Hoàng gia
Êđinbớc. Năm 18 tuổi, ông viết tiếp luận văn thứ hai về “Sự cân bằng của
các vật rắn đàn hồi”.
Ba năm đầu đại học, Mắcxoen học tại trường đại học Kembrit. Sau khi
học xong chương trình đại học, Mắcxoen đã được trang bị đầy đủ kiến
thức toán học, đáp ứng cho quá trình nghiên cứu khoa học sắp tới.
Trong những năm thực tập ở Kembrit, Mắcxoen thực hiện nhiều thí
nghiệm quang học, nghiên cứu lý thuyết về màu sắc. Một lần, đọc được tác
phẩm “Các nghiên cứu thực nghiệm về điện” của Farađây, Mắcxoen bị cuốn
hút bởi nội dung của nó và lập tức say sưa nghiên cứu điện từ trường.
Năm 1855, tức là khi mới 24 tuổi, Mắcxoen cho công bố bản luận văn
“Về các đường sức của Farađây”. Về bản luận văn này, chính Farađây đã
khen ngợi: “Tôi vui mừng tới ngạc nhiên vì nhận thấy chủ đề đó đã được
xử lý đẹp tới mức như thế!”.
Năm 1856, ông nhận được quyết định thuyên chuyển về trường đại học
Abơden giảng dạy môn vật lý. Tại đây, ông đã nghiên cứu cấu trúc của
vành đai sao Thổ và dựa trên những phân tích về động lực học, ông đã đi
đến kết luận: vành đai sao Thổ là gồm những hạt nhỏ ở thể rắn hợp thành
(ngày nay kết luận này vẫn được thừa nhận là hợp lý). Với công trình
này, Mắcxoen đã được xếp vào đội ngũ các nhà vật lý lý thuyết có uy tín
trong nước Anh.
Sau ba năm ở Abơđen, ông chuyển sang Luân Đôn làm giáo sư vật lý và
thiên văn tại khoa vật lý Hội khoa học Hoàng gia Anh. Trong dịp này,
Mắcxoen đã tới thăm Farađây. Có thể là duyên tiền định, hai người vừa
gặp nhau lần đầu đã như thân thiết từ lâu. Dù Mắcxoen nhỏ hơn Farađây
đến 40 tuổi nhưng họ đã chuyện trò rất sôi nổi và tâm đầu ý hợp về khoa
học, đồng thuận nhau trên nhiều vấn đề trong quan niệm về thế giới vật
chất. Trong buổi trò chuyện đó, Mắcxoen có đề nghị Farađây cho ý kiến
đánh giá đối với bản luận văn “Về các đường sức của Farađây”. Suy nghĩ
một lát, Farađây nói đại ý rằng, đó là một bản luận văn xuất sắc, nhưng
khuyên Mắcxoen không nên dừng lại ở việc giải thích các quan điểm của
ông mà nên dùng công cụ toán học đột phá nó. Và Mắcxoen đã vỡ lẽ ra tất
cả.
Tháng 5-1860, Mắcxoen trình bày đề tài “Lý thuyết về ba màu cơ bản”
và sau đó còn tiến hành thí nghiệm chứng thực. Buổi thuyết trình thành
công mĩ mãn. Và nó cũng tạo cơ sở ban đầu cho kỹ thuật chụp ảnh màu và
vô tuyến truyền hình màu sau này. Nhờ thành công đó, Mắcxoen được thưởng
huy chương Rumfo của Hội khoa học Hoàng gia Anh.
Cũng trong năm 1860, Mắcxoen hoàn thành công trình “Thuyết minh
thêm về thuyết động học chất khí”. Đây là một bước tiến mới trong sự
phát triển thuyết động học chất khí của vật lý học. Trong công trình đó,
Mắcxoen, trên cơ sở học Niutơn, đã khám phá ra qui luật phân bố theo
vận tốc của chất khí và ông đã nêu ra thành định luật cùng với biểu diễn
toán học của nó. Định luật này cũng là định luật đầu tiên của cơ học
thống kê. Với công trình xuất sắc này, Mắcxoen được mặc nhiên thừa nhận
là một trong những nhà khoa học lớn của thế giới đương thời.
Nói chung, các công trình nghiên cứu động học chất khí của Mắcxoen
có ảnh hưởng mạnh đối với các nhà vật lý lúc đó, nhất là ở Đức. Nhà vật
lý danh tiếng Bônzman đã tổng quát hóa các kết quả của Mắcxoen và xây
dựng nên cơ học thống kê (cổ điển), mà ngày nay chúng ta gọi là thống kê
Mắcxoen – Bônzman…
Ghi nhớ lời khuyên chí tình của Farađây, bên cạnh những nghiên cứu
về lĩnh vực động học chất khí đang có tính thời sự, Mắcxoen vẫn quan tâm
sâu sắc tới điện từ học. Sau khi đã tương đối “rảnh tay”, ông lập tức
chuyển sang tập trung nghiên cứu theo hướng tổng quát hóa các hiện tượng
của điện học. Kết quả là vào năm 1862, Mắcxoen phát biểu luận văn: “Về
đường sức vật lý”. Đây là sự phát triển sáng tạo đối với quan điểm của
Farađây, là thành công nhảy vọt về chất so với bản luận văn đầu tiên về
đường sức của Mắcxoen, được giới vật lý đánh giá là “một bản luận văn có
tính thời đại”. Trên cơ sở đó, bằng tài năng toán học của mình, hai năm
sau (tức năm 1864), Mắcxoen công bố bản luận văn “Lý thuyết động lực
học của trường điện từ”, tổng kết một cách có hệ thống thành quả của
Culông, của Ampe, của Farađây và của chính mình. Thuật ngữ “Trường điện
từ” là do Mắcxoen đưa ra và khái niệm trường điện từ được định nghĩa:
Trường điện từ là bộ phận của không gian chứa đựng và bao bọc các vật ở
trạng thái điện hoặc trạng thái từ. Mắcxoen viết: “Lý thuyết mà tôi nêu
ra có thể được gọi là lý thuyết trường điện từ, vì rằng nó nghiên cứu
không gian bao quanh các vật điện và từ. Nó cũng có thể được gọi là lý
thuyết điện động lực học, vì nó thừa nhận rằng trong không gian đó có
vật chất đang chuyển động, nhờ đó mà diễn ra các hiện tượng điện từ có
thể quan sát được”.
Sau 5 năm làm công tác giảng dạy và nghiên cứu khoa học ở khoa vật
lý Hội khoa học Hoàng gia Anh, Mắcxoen xin từ chức khoa trưởng, trở về
sống tại trang trại riêng của gia đình.
Năm 1871, Mắcxoen quay lại trường đại học Kembrít, làm giáo sư vật
lý thực nghiệm đầu tiên của trường này cho đến khi qua đời. Tại đây, ông
cũng trông coi việc xây dựng phòng thí nghiệm Cavendisơ và sự nỗ lực
của ông đã làm cho nó trở thành phòng thí nghiệm hiện đại nhất thế giới
bấy giờ.
Năm 1873, Mắcxoen công bố công trình mang tên: “Khái niệm về điện
học và từ học”. Đây là tác phẩm quan trọng bậc nhất của đời ông. Trong
tác phẩm này, toàn bộ các kết quả nghiên cứu về điện từ thu thập được từ
nhiều thế kỷ đã được đưa vào hệ thống hoàn chỉnh của môn điện động lực
học. Tác phẩm cũng trình bày tỉ mỉ hơn lý thuyết điện từ về ánh sáng.
Nhiều nhà khoa học cho rằng có thể đặt tác phẩm “Khái niệm về điện
học và từ học” ngang hàng với tác phầm “Những nguyên lý toán học của
triết học tự nhiên” của Niutơn.
Những năm tiếp theo, tâm tạng Mắcxoen có nhiều đau buồn vì nỗi
người vợ thân yêu và cũng là trợ thủ đắc lực trong nghiên cứu khoa học
của ông luôn bị những cơn bệnh triền miên hành hạ. Thế rồi đến lượt ông
lâm bệnh, phải trở về trang trại vào mùa hè năm 1879, để chạy chữa và an
dưỡng. Thật không may, bệnh tình ông bỗng trở nặng, không cứu vãn nổi.
Mắcxoen mất ngày 5-10-1879, khi tài năng vẫn đang ở giai đoạn sung sức
nhất. Tuy nhiên, ông đã kịp thực hiện sứ mạng mà số phận đã trao cho đời
ông: hoàn thành cơ bản chương cuối cùng của vật lý cổ điển. “Tên tuổi
của Mắcxoen mãi mãi lấp lánh trên cánh cửa lớn của thế giới vật lý cổ
điển!”, Max Planck, nhà vật lý nổi tiếng người Đức, đã nói như vậy.
Lý thuyết trường điện từ của Mắcxoen khi mới xuất hiện đã không thể
được kiểm chứng bởi vì trình độ thực nghiệm lúc bấy giờ chưa đủ khả
năng. Hơn nữa, vì nó đưa ra một quan niệm hòa toàn mới, có tính cách
mạng về tương tác lực và tồn tại vật chất, rất khó hình dung, trong khi
quan niệm thế giới trên cơ sở cơ học Niutơn với những biểu hiện có vẻ dễ
nắm bắt hơn, mang tính trực quan cao hơn nhiều (thực ra suy cho cùng
thì cũng khó hình dung không kém!) đang thống trị trong vật lý học, nên
bị nhiều người hoài nghi và không ít người phản đối. Năm 1879, đúng năm
Mắcxoen mất, nhà vật lý người Đức tên là Hemhônxơ, đã đánh giá tình hình
như sau: “Lĩnh vực điện động lực học đã biến thành một hoang mạc không
có đường đi. Những sự kiện dựa trên quan sát và những hệ quả rút ra từ
những lý thuyết rất đáng ngờ. Tất cả những cái đó hòa vào nhau một cách
hỗn độn”.
Phải đợi đúng 15 năm sau, tức năm 1888, nhờ những thí nghiệm của
Hecxơ (Heinrich Hertz, 1857-1894), nhà vật lý danh tiếng người Đức, cũng
là người đã từng là học trò xuất sắc của Hembônxơ, lý thuyết trường
điện từ của Mắcxoen mới được chứng thực.
Đối với riêng chúng ta, lịch sử hình thành cũng như nội dung của lý
thuyết trường điện từ, ngoài cái ý nghĩa vật lý dễ thấy ra, còn mang
một ý nghĩa triết học (khó thấy) rất sâu sắc. Chúng ta, những kẻ cho
phép mình được tự nhận là “nhà triết học nghiệp dư chân chính” dù có vấn
đề không nhỏ về thần kinh, nghĩ rằng lý thuyết trường điện từ của
Mắcxoen y hệt như một cái mũ phớt vật lý, đồng thời cũng như một con
trăn triết học, chứa đựng trong lòng nó nỗi ưu tư trăn trở lớn bằng con
voi về Thực Tại Khách Quan! Bởi vậy, có lẽ chúng ta nên kể thêm về nó
đôi điều nữa, dù câu chuyện về cuộc đời hoạt động khoa học của Mắcxoen
mà chúng ta muốn kể đã kết thúc.
| Max Planck | |
|---|---|
|
|
| Sinh | 23 tháng 4, 1858 Kiel, Holstein |
| Mất | 4 tháng 10, 1947 (89 tuổi) Göttingen, Tây Đức |
| Tôn giáo | Lutheran |
| Ngành | Vật lý học |
| Nơi công tác | Đại học Kiel Đại học Berlin Đại học Göttingen Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft |
| Alma mater | Đại học Ludwig-Maximilians |
| Nổi tiếng vì | Hằng số Planck Tiên đề Planck Định luật Planck về bức xạ vật đen |
| Giải thưởng |  Giải Nobel vật lý (1918) |
Chữ ký | |
| Hermann von Helmholtz | |
|---|---|
 | |
| Sinh ra | Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz ngày 31 tháng 8 năm 1821 Potsdam , Vương quốc Phổ |
| Chết | Ngày 8 tháng 9 năm 1894 (73 tuổi) Charlottenburg , Đế chế Đức |
| Nơi cư trú | nước Đức |
| Quốc tịch | tiếng Đức |
| Trường cũ | Medicinisch-chirurgisches Friedrich-Wilhelm-In |
| Heinrich Rudolf Hertz | |
|---|---|
|
|
| Sinh | 22 tháng 2, 1857 Hamburg |
| Mất | 1 tháng 1, 1894 (36 tuổi) Bonn, Đức |
| Nơi cư trú | Đức |
| Ngành | Vật lý học Điện tử |
| Nơi công tác | Đại học Kiel Đại học Karlsruhe Đại học Bonn |
| Nổi tiếng vì | Bức xạ điện từ Hiệu ứng quang điện |
Chữ ký | |
***
Có hai loại yếu tố làm nên tài năng, đó là yếu tố thiên bẩm và yếu
tố khổ luyện. Hai yếu tố ấy có quan hệ mật thiết với nhau, là tiền đề
tồn tại của nhau, chuyển hóa nhau, hợp nhất lại mà tạo thành tài năng.
Có nhiều mức độ tài năng. Khi một tài năng khoa học được mọi người thừa
nhận là vượt trội hẳn so với trình độ đương thời thì đó là tài năng của
tài năng hay còn gọi là tài năng xuất chúng, tài năng kiệt xuất về khoa
học và những tài năng xuất sắc nhất trong số những xuất chúng, kiệt xuất
ấy của một thời đại chính là những thiên tài khoa học của thời đại đó.
Nói chung, theo ý chúng ta, tiêu chí để xác nhận thiên tài khoa học là
họ thấy được những điều mà những người cùng thời khác không thể thấy
được, để từ đó mà nhận thức của họ mang những yếu tố mới mẻ, có tính đột
phá, vượt tầm nhận thức chung đã trở thành cố hữu, bảo thủ, được coi là
bất di bất dịch của thời đại. Vì thế mà sự nghiệp khoa học của thiên
tài thường đóng vai trò khơi mào cho một cuộc cách mạng, một giai đoạn
nghiên cứu khoa học có tính nhảy vọt, mở ra một thời kỳ phát triển khoa
học mới trên cơ sở một trình độ nhận thức khoa học sâu sắc hơn, bao quát
hơn và cũng xác đáng hơn. Công lao của thiên tài khoa học đối với loài
người chính là ở chỗ ấy và nhờ thế mà họ trở nên vĩ đại. Nhưng dù có vĩ
đại cỡ nào đi chăng nữa thì thiên tài cũng là con em của loài người,
được loài người sinh ra, hun đúc và dạy dỗ. Cho nên loài người biết ơn
thiên tài thì ngược lại, thiên tài cũng phải chịu ơn loài người. Nếu
không có những thế hệ con người đi trước, đặt vấn đề để tiếp tục nhận
thức thì những thế hệ con người đi sau sẽ chẳng có bất cứ kinh nghiệm,
kiến thức nào ở quá khứ để mà thừa kế, do đó mà cũng không thể xuất hiện
tài năng và càng không thể xuất hiện thiên tài. Cho dù Farađây có thiên
bẩm khoa học thì nếu không rèn luyện bằng con đường tự học, làm sao ông
có thể đến được với nghiên cứu khoa học, hơn nữa, nếu không có những
cuốn sách đúc kết kiến thức của quá khứ và đương thời thì sự tự học của
ông là không thể thực hiện được.
Muốn trở thành con người tài năng thì trước hết phải “học thuộc”,
tiếp thu được kiến thức của quá khứ, nghĩa là phải rèn luyện, khổ luyện.
Nhưng nếu không có một chút năng khiếu nào thì quá trình “học thuộc” ấy
thật là khó khăn, thậm chí là “gãy gánh giữa đường” và không đi đến đâu
cả. Chúng ta cho rằng đã là con người thì trừ khi chẳng may bị hoàn
toàn điên dại, loạn trí, ai cũng ít nhiều có năng khiếu về mặt này, mặt
khác, ở dạng tiềm ẩn hay bộc lộ và nhiều trường hợp đang tiềm ẩn thì đến
giai đoạn nào đó của cuộc đời, do một nguyên nhân kích hoạt nào đó,
bỗng đột ngột phát lộ, thăng hoa. Tùy vào mức độ của năng khiếu mà quá
trình tiếp thu kiến thức cơ sở dễ dàng hơn hay khó khăn hơn và nếu năng
khiếu là thiên bẩm thì quá trình ấy là có tính “gia tốc”, “học một biết
mười”, làm cho thời gian của quá trình ấy được rút ngắn một cách “chóng
vánh”, thậm chí là đến mức “đáng kinh ngạc”.
Vậy thì năng khiếu và thiên bẩm từ đâu mà có? Từ bẩm sinh mà có!
Đúng, nhưng bẩm sinh từ đâu mà có? Tự nhiên có, thế thôi! Đúng… mà cũng
sai! Nếu hiểu tự nhiên là từ trên trời rơi xuống (hiểu là từ Hư Vô) mà
có thì là không đúng. Cần phải hiểu tự nhiên là nhờ sự hun đúc của quá
khứ, có vẻ ngẫu nhiên nhưng thực ra là tất yếu mà có. Sự xuất hiện năng
khiếu hay thiên bẩm không thể ngoài qui luật nhân - quả được. Còn qui
luật nhân - quả chính là biểu hiện về khía cạnh tất yếu của quá trình
chuyển biến vừa tất nhiên, vừa ngẫu nhiên từ khả năng đến hiện thực.
Theo chúng ta quan niệm thì có hai dạng bẩm sinh khoa học (ở đây
chúng ta nhấn mạnh từ “khoa học” để tránh nói đến những loại bẩm sinh
khác như: bẩm sinh trộm cắp, bẩm sinh lừa đảo, bẩm sinh kể chuyện tiếu
lâm, bẩm sinh khoác lác, bẩm sinh gây hấn…), đó là năng khiếu khoa học
và thiên bẩm khoa học. Một cách tương đối thì có thể cho rằng, năng
khiếu được hình thành chủ yếu theo con đường huyết thống, truyền thống,
là sự kế thừa có tính dòng dõi, là sự di truyền tuân theo qui luật trội -
lặn, và cũng có khi là sự kết tinh của những ước mơ chưa đạt được từ
đời cha, đời ông và thậm chí là những đời trước nữa. Vì sự xuất hiện
năng khiếu không phải là hiện tượng ưu tiên nên nếu có “hậu sinh khả
úy”, “con hơn cha là nhà có phúc” thì cũng có “con dại cái mang”, “cha
làm thầy, con đốt sách”. Thế còn thiên bẩm được hình thành từ đâu? Có
thể tiên đoán rằng, thiên bẩm hình thành từ cái tạm gọi là “sự tương tác
theo phương thức cảm ứng của các trường điện sinh học thần kinh”. Sự
hình thành này là có tính “đương thời” và chủ yếu là “ngoại lai” (không
có tính dòng dõi, huyết thống). Chúng ta cho rằng, mọi hệ thần kinh
trung ương, khi hoạt động, đều phát ra một trường điện sinh học biến
đổi. Đối với con người, mức độ hoạt động của bộ não vì luôn phải tư duy
trừu tượng một cách tích cực nên rất “náo nhiệt”. Do đó mà trường điện
sinh học thần kinh phát ra từ não người được cho là rất nhanh và nói
riêng trường điện sinh học thần kinh của những bộ não đang nghiên cứu
khoa học là thuộc hàng mạnh nhất. Nói chung thì những trường điện sinh
học thần kinh hoạt động biến đổi theo thời gian ấy đều tương tác nhau
theo phương thức cảm ứng. Sự tương tác ấy có thể theo chiều đồng thuận
để chồng chập nhau, kích hoạt nhau, giao thoa nhau, thậm chí là tạo ra
những điểm, miền cộng hưởng đến mức độ nào đó trong không gian, và cũng
có thể là trái nghịch nhau, bài trừ nhau, triệt tiêu nhau ở đâu đó. Biết
đâu chừng, sự tương tác này là một trong những tác nhân làm xảy ra hiện
tượng: hai nhà nghiên cứu khoa học không hề biết nhau, ở xa nhau, nhưng
hầu như trong cùng một thời điểm, đưa ra hai lý thuyết khoa học tương
tự nhau, thậm chí là hoàn toàn giống nhau về bản chất.
Tất cả các trường điện sinh học thần kinh phát ra từ những bộ não
đơn lẻ, có mức độ hoạt động tư duy khoa học mạnh mẽ ấy vừa chồng chập
nhau vừa tương tác nhau, làm hình thành một trường điện sinh học thần
kinh tổng hợp, tích cực tác động trở lại bằng phương thức cảm ứng đến
hoạt động của từng bộ não. Do đặc tính biểu hiện nước đôi của Tồn Tại và
sự tồn tại khách quan (không thể loại trừ được) của yếu tố chủ quan,
của tính chất luôn bị hạn chế, bị khống chế một cách tự nhiên trong quan
sát và tư duy, cho nên con đường đi nhận thức Tự Nhiên của loài người
tất yếu phải quanh co, khúc khuỷu, phải “trở đi trở lại”, phải “lội suối
băng đèo” từ thấp lên cao dần. Lịch sử nghiên cứu khoa học của loài
người đã là một quá trình khó khăn gian khổ như thế và vì thế mà cũng
trở nên hào hùng.
Khi nghiên cứu khoa học của loài người vấp phải một vấn đề nan giải
nào đó, bị chướng ngại chặn lại ở một khâu nào đó, ở một lĩnh vực nào
đó gây cản trở, gây ách tắc, làm cho sự phát triển của nhận thức khoa
học bị trì trệ nghiêm trọng, thậm chí là bị chững lại, thì lúc đó sẽ
xuất hiện những nỗ lực khoa học nhằm tập trung giải quyết những “sự cố”
đó. Sự tập trung nhiều nhà khoa học nỗ lực nghiên cứu giải quyết một vấn
đề hết sức nan giải nào đó, thuộc lĩnh vực nào đó sẽ làm cho trường cảm
ứng điện sinh học thần kinh “ở đó” trở nên đặc biệt mạnh, nổi trội và
có tính đặc thù, ẩn chứa những yếu tố thông tin (những tiền thông tin)
trong sự hoạt động của trường ấy.
Một vấn đề khoa học được gọi là vô cùng nan giải là vấn đề chứa
đựng trong lòng nó tính cách mạng về nhận thức, nghĩa là muốn giải quyết
được nó thì phải phá vỡ sự bảo thủ về quan niệm Tự Nhiên của đương thời
để vượt lên trên quan niệm đó và khi đã giải quyết được vấn đề đó thì
đồng thời cũng xảy ra sự nhảy vọt của nhận thức từ trình độ cũ, đã chật
hẹp và nông cạn lên trình độ mới cao hơn, sâu sắc hơn, rộng mở hơn và
xác đáng hơn. Thường thì không thể giải quyết một vấn đề vô cùng nan
giải trong một sớm một chiều, trong một thế hệ các nhà khoa học mà phải
trải qua một thời gian dài nhất định, gồm vài, thậm chí là nhiều thế hệ
các nhà khoa học.
Dù chưa thể giải quyết được vấn đề vô cùng nan giải thì những tài
năng khoa học đi trước đã “gửi gắm” vào trường điện sinh học thần kinh
của họ những suy tư khoa học mãnh liệt về vấn đề đó cũng như sự khát
vọng chinh phục nó đến cháy bỏng, dưới dạng những yếu tố thông tin để từ
đó, thông qua tương tác cảm ứng điện sinh học, truyền thụ đến những bộ
não đang ở giai đoạn phôi thai (hoặc cũng có thể là đang trong giai đoạn
hoàn thiện về cấu trúc), đã được chính bộ phận trường điện sinh học
thần kinh đang hoạt động nổi trội ấy cảm biến, sao cho tương thích, hòa
hợp về nhịp điệu. Những bộ não đã được cảm biến và được truyền thụ những
tiền thông tin ấy chính là những mầm mống tài năng khoa học ở thế hệ
thứ hai, chờ được dạy dỗ để đứng ra gánh vác, tiếp tục giải quyết vấn đề
vô cùng nan giải. Nếu nỗ lực của thế hệ tài năng khoa học này vẫn chưa
giải quyết được vấn đề tạm gọi là nhỏ, phụ, có liên quan đến việc giải
quyết vấn đề chính và lại truyền thụ những suy tư, trăn trở, bức xúc và
nỗi niềm của họ cho thế hệ tiếp theo sau dưới dạng những tiền thông tin.
Quá trình cứ thế tiếp diễn và cứ qua mỗi thế hệ thì công cuộc giải
quyết vấn đề vô cùng nan giải lại nhích được thêm một bước. Thế rồi sẽ
đến một thời đoạn được gọi là chín muồi, những yếu tố cần thiết nhất đã
được chuẩn bị đầy đủ cho khả năng giải quyết dứt điểm vấn đề vô cùng nan
giải. Bước vào thời đoạn này, nhiều bộ não được cho là phù hợp, trong
quá trình hình thành của nó, được truyền thụ những tiền thông tin về
những thành tựu và tinh thần khoa học của quá khứ nhờ cảm ứng điện sinh
học thần kinh để trở thành có thiên bẩm ở mức độ cao thấp hay ít nhiều
khác nhau. Trong đó có một vài bộ não thiên bẩm nhất hoặc có điều kiện
phát triển tốt nhất, trong điều kiện hoàn cảnh xã hội thuận lợi nhất
(hay may mắn nhất) được trao cho sứ mạng đi tiên phong, giải quyết khâu
then chốt nhất hoặc trọn vẹn vấn đề vô cùng nan giải của các thế hệ đi
trước gửi gắm lại: Bộ não ấy, sau khi hoàn thành nhiệm vụ sẽ được vinh
danh là thiên tài khoa học.
Nói tóm lại, tài năng được hình thành nên từ sự kết hợp của ba yếu
tố: năng khiếu, thiên bẩm và sự học tập. Nếu thiếu năng khiếu thì khó có
thiên bẩm và do đó, vô cùng khó khăn trong việc lĩnh hội kiến thức khoa
học. Nếu không học tập thì tài năng vẫn ở tình trạng tiềm ẩn, không thể
hiện ra được. Còn nếu thiếu thiên bẩm, thì tài năng khó lòng trở nên
xuất chúng, kiệt xuất được. Trong ba yếu tố làm nên tài năng thì thiên
bẩm là yếu tố quyết định nâng tài năng đạt đến thiên tài. Nếu năng khiếu
thường có tính ổn định, bền vững thì thiên bẩm lại thường có tính “bạo
phát, bạo tàn”. Cũng thường thấy thiên bẩm ở một con người có ngay từ
lúc còn trong bụng mẹ, lúc vừa mới chào đời, hay trong những năm tháng
ấu thơ, nhưng cũng có trường hợp xuất hiện thiên bẩm tại thời điểm nào
đó trong suốt quãng đời về sau và dù rất hiếm thì cũng có thể xuất hiện
khi đã về già. Có hiện tượng đó là vì khó khăn hơn rất nhiều trong việc
tạo ra thiên bẩm đối với một bộ não đã “chững chạc”, định kiến đã trở
nên bảo thủ, tư duy đã quen với một lập trường “cứng ngắc”, khó lòng bị
biến đổi do phải chịu sự khống chế của cái gọi là “sức ỳ tâm lý” (cũng
có thể gọi là “quán tính” của hoạt động tư duy). Nói chung, sự xuất hiện
thiên bẩm ở những bộ não tương đối “già” thường chỉ có thể xảy ra sau
một sự cố “đau thương” nào đó đại biểu như: bị sét đánh, bị chấn thương
do va đập, té ngã, bị thôi miên sâu…
Như đã nói, bộ não có thiên bẩm khoa học là bộ não đã được cải
tiến, được truyền thụ những yếu tố tiền thông tin về nhận thức khoa học
tổng hợp cũng như những ưu tư, ước nguyện được hiểu biết của những nhà
nghiên cứu khoa học ưu tú đương thời của nhân loại, qua con đường cảm
ứng điện sinh học thần kinh. Chính vì vậy, những bộ não có thiên bẩm
khoa học và trở thành thiên tài thường bộc lộ rất sớm, niềm say mê khoa
học hơn người, sự linh cảm tuyệt vời, khả năng phân tích - tổng hợp cao
độ và sức sáng tạo phi thường trong nghiên cứu khoa học. Xét về mặt tính
chất thì câu nói xúc tích của Laplaxơ là rất xác đáng: “Thiên tài là sự
nhạy cảm”. Còn nếu xét về mặt nguyên nhân tạo thành thì chúng ta có thể
nói: thiên tài là kết quả hợp thành của sự tụ hội thiên thời - địa lợi -
nhân hòa. Trong đó “nhân hòa” đóng vai trò quyết định tối thượng bởi vì
không có “nhân hòa” thì “thiên thời” và “địa lợi” không thể có.
Chúng ta tin tưởng sâu sắc rằng con người đang sống trong môi
trường thực sự tồn tại một trường cảm ứng điện sinh học nói chung và
điện sinh học thần kinh nói riêng do chính loài người sản sinh ra. Mỗi
con người đều góp phần tạo nên, gây ảnh hưởng đến trường ấy và đều bị
trường ấy chi phối theo phương thức tạm gọi là “cảm ứng tương tác điện -
từ sinh học”. Rồi đây, chắc là phải xuất hiện một lĩnh vực nghiên cứu
kết hợp giữa vật lý học và sinh học để giải quyết vấn đề đó. Nếu đó là
vấn đề được đặt ra thực sự nghiêm túc và là vấn đề vô cùng nan giải thì
trước sau gì cũng phải có một lý thuyết giải quyết được nó, chỉ ra rõ
ràng về sự tồn tại của trường cảm ứng điện sinh học, cả về mặt định
tính, cũng như mặt định lượng. Tác giả của lý thuyết này ắt hẳn phải là
một thiên tài. Lý thuyết này sẽ đóng vai trò nền móng cho một lĩnh vực
nghiên cứu khoa học mới; tạm gọi là “vật lý tâm linh” hay “tâm linh
học”. Lúc đó, dựa vào “tâm linh học”, loài người sẽ giải thích được “rõ
ràng và sáng sủa” một cách xác đáng mọi hiện tượng mà ngày nay gọi là
“siêu nhiên” như: hồn ma, thần giao cách cảm, cầu cơ, giao lưu với người
đã khuất, định mệnh, tiên tri… và thậm chí là cả về hiện tượng UFO (Vật
thể bay không xác định được). Ông cha ta thường bảo: thời thế tạo anh
hùng và đồng thời anh hùng cũng tạo nên thời thế. Nhận định đó rõ ràng
là có cơ sở khoa học. Nếu vế sau của nhận định dễ lý giải hơn vì có vẻ
“trực quan” hơn thì vế trước của nó khó lý giải hơn nhiều. Nhưng muốn lý
giải thật đầy đủ, thật xác đáng thì chúng ta cho rằng phải chờ đến khi
“Tâm linh học” (theo quan niệm của chúng ta) xuất hiện.
Để khỏi phải hồi hộp trong sự chờ đợi được chứng kiến (rõ ràng là
vô vọng!) cái công trình nói trên của một hay nhiều thiên tài nào đó
được công bố, chúng ta tiếp tục câu chuyện của mình.
Farađây là một thiên tài khoa học nhờ nỗ lực phấn đấu, rèn luyện
không mệt mỏi. Nếu có thể nói như thế thì cũng có thể nói tương đối
rằng, cũng như Niutơn, Mắcxoen là nhà khoa học thiên tài nhờ thiên bẩm
nổi trội, và thiên tài đó cũng phát lộ rất sớm, theo cách mà người ta
thường gọi là “thần đồng”.
Hầu hết thiên tài cũng là những con người khiêm tốn. Mắcxoen cũng
vậy. Nhờ có một tư duy tổng hợp sắc sảo và một sự nhạy bén khoa học bẩm
sinh đến độ linh cảm mà ngay từ những buổi đầu trong sự nghiệp nghiên
cứu khoa học ngắn ngủi nhưng phi phàm của mình, ông không những đoán
nhận được ý nghĩa vô cùng quan trọng và rất lớn lao của tác phẩm “Các
nghiên cứu thực nghiệm về điện” đối với điện học, mà còn tiếp thụ được,
đồng cảm được những quan niệm và toàn bộ tư tưởng mới lạ, táo bạo, có
tính vượt trước thời đại trong nhận thức về Tự Nhiên Tồn Tại của
Farađây. Lý thuyết trường điện từ của Mắcxoen là bước phát triển tiếp
theo của điện học, trên cơ sở những thành tựu mà Farađây đã đạt được
bằng con đường thực nghiệm. Tuy nhiên, đó không phải là bước phát triển
đơn thuần chỉ như là thực hiện toán học hóa các công trình của Farađây.
Phải thấy rằng tác phẩm “Khái luận về điện học và từ học” của Mắcxoen là
một công trình đồ sộ, có tính hệ thống hóa cao độ, là bước nhảy vọt về
lý thuyết điện học, thống nhất một cách cơ bản điện học về một mối, làm
cho điện học chính thức trở thành một lĩnh vực nghiên cứu (tương đối)
độc lập của vật lý học. Không những thế, tác phẩm đó còn đóng vai trò
như một mốc son trong sự phát triển nhận thức khoa học của nhân loại, và
hơn nữa, là một trong những tiền đề đưa nghiên cứu vật lý học nói riêng
và khoa học nói chung đến một thời đại mới với một trình độ tư duy và
nhận thức khoa học cao hơn, toàn diện hơn, xác đáng hơn về Tự Nhiên. Dù
có một thành quả sáng tạo phi thường như thế nhưng bao giờ Mắcxoen cũng
dành cho Farađây sự tôn trọng đặc biệt. Ông luôn tự nhận chỉ là người
diễn đạt những khám phá khoa học, những quan niệm của Farađây bằng ngôn
ngữ toán học, là người đóng vai trò luật sư biện hộ cho những tư tưởng
của Farađây. Trong thực tế, do không có điều kiện học chính qui nên
trình độ toán học của Farađây đã có những hạn chế nhất định. Trái với
quan niệm chung cho rằng Farađây là người kém toán, Mắcxoen bênh vực:
“Với sự Triển khai và chuyển hóa của ý niệm lực tuyến nhằm đưa các hiện
tượng cảm ứng điện từ ăn khớp với nhau, ông (tức Farađây) đã cho thấy
mình là nhà toán học tầm cỡ”.
Trước khi có khám phá và phát kiến của Farađây và Mắcxoen, tương tự
như hình học Ơclít một thời đối với các nhà toán học, cơ học Niutơn đối
với các nhà vật lý học đã là một lý thuyết tổng quát, chắc nịch về mặt
lôgic, xác đáng đến độ hiển nhiên, không còn bàn cãi và trở thành chân
lý bất di bất dịch, một kim chỉ nam cho hoạt động nghiên cứu vật lý học
trên mọi lĩnh vực như: Nhiệt học, điện học… Nếu cho rằng mắc mứu duy
nhất và hoàn toàn không gây ảnh hưởng gì đến việc ứng dụng của hình học
Ơclít là sự không thể thẩm tra được sự thể ở cõi vô tận đối với hai
đường song song (định đề 5), thì mắc mứu duy nhất và cũng hoàn toàn
không ảnh hưởng gì trong ứng dụng thực tiễn của Cơ học Niutơn là ở chỗ
không thể thẩm tra được không gian có hoàn toàn trống rỗng hay không. Dù
định luật vạn vật hấp dẫn đã được thực nghiệm xác nhận là đúng đắn và
gợi ý đến một không gian thực sự trống rỗng thì cũng khó mà mường tượng
được bằng cách nào mà hai vật có thể hút nhau một cách tương hỗ được khi
giữa chúng là một khoảng Hư Vô (hư vô tuyệt đối) đáng kể, thậm chí là
đến mức “khổng lồ” ngăn cách. Bản thân Niutơn đã từng bộc bạch: “Trí óc
ta không thể hiểu được vật thô thiển, vô sinh lại có thể có tác dụng,
ảnh hưởng đến các vật khác mà không cần có sự tiếp xúc với nhau. Dù sao
thì cũng phải thừa nhận rằng, một vật có thể tác động đến các vật khác
từ một khoảng cách rất xa trong chân không, không qua môi trường chuyển
tiếp lực”.
Ngay từ thời cổ đại đại đã xuất hiện hai quan niệm về Vũ Trụ, Một
quan niệm cho rằng Vũ Trụ gồm vạn vật và khoảng không gian trống rỗng,
còn quan niệm kia cho rằng Vũ Trụ lấp đầy vật chất, vạn vật trôi nổi
trong một môi trường chất được đặt tên là “ête”. Nhà duy lý Đềcác tin
vào quan niệm Vũ Trụ lấp đầy vật chất. Nhà thực nghiệm Niutơn làm cho
quan niệm ngoài vạn vật là không gian trống rỗng ngự trị trong tư tưởng
của đa số nhà vật lý suốt thời gian ngót nghét một thế kỷ.
Rút ra từ kết quả thực nghiệm, Farađây đã khẳng định sự tồn tại của
các đường sức và đến với ý niệm trường, báo hiệu quan niệm về một Vũ
Trụ lấp đầy vật chất quay lại vũ đài đấu tranh tư tưởng trong nhận thức
khoa học. Thiên tài Mắcxoen xuất hiện đúng thời điểm này, lãnh sứ mạng
làm sáng tỏ vấn đề vô cùng nan giải đã được nêu ra từ ngàn xưa và trở
nên đang bức xúc ấy.
Khi đọc các công trình nghiên cứu về điện và từ của Farađây,
Mắcxoen đã lập tức linh cảm được sự đúng đắn của ý niệm thực sự tồn tại
một trường lực do cảm ứng điện từ tạo ra. Tuy nhiên sự tồn tại một
trường chỉ có thể biểu diễn được bằng các đường sức, ngoài ra không còn
gì xác định cả là cực kỳ khó hình dung, nếu không muốn nói là không thể
tưởng tượng được. Để dung hòa mâu thuẫn, Mắcxoen cho rằng phải thừa nhận
sự tồn tại của trường, dù trường là một cái gì đó không rõ ràng, không
cảm giác trực tiếp được, bởi vì khái niệm trường vượt “quá xa những nhận
thức thông thường của chúng ta”.
Một trường có vẻ phi vật chất, thuần túy toán học như thế đã rất
khó hình dung, cho nên sự tồn tại của trường trong một không gian hoàn
toàn trống rỗng lại càng không thể hình dung được. Vì thế trong giai
đoạn đầu của quá trình xây dựng lý thuyết trường điện từ, Mắcxoen đã đặt
vấn đề: “Nếu có một cái gì đó được truyền từ hạt này tới hạt khác trong
một khoảng cách xa, thì khi đã rời khỏi một hạt và chưa đi tới hạt
khác, nó sẽ ở trạng thái nào?”. Ông cho rằng câu trả lời duy nhất hợp lý
là phải giả thuyết về một môi trường có tính vật chất đóng vai trò
trung gian truyền tác động từ hạt này đến hạt khác. Theo ông thì môi
trường đó cũng chính là “cái chứa đựng” trường, là “vật” mang trường và
ông gọi nó với cái tên đã phổ biến trong giới khoa học là “ête”.
Xuất phát từ sự giả định về môi trường ête, Mắcxoen bắt đầu đi xây
dựng các phương trình toán học biểu diễn mối quan hệ tương tác lẫn nhau
và chuyển hóa qua lại nhau giữa điện và từ bằng việc thiết lập các mô
hình cơ học và suy tư trên những mô hình đó để rút ra những nhận xét,
kết luận cần thiết. Chúng ta có cảm nghĩ rằng đó là con đường không hẳn
là do Mắcxoen tự ý lựa chọn mà đơn giản là ông đã sáng suốt thấy được
con đường ấy và biết chỉ có đi trên con đường ấy thì mới có khả năng đạt
được chân lý vì nó là duy nhất. Kể ra thì cũng thật lạ lùng và lạ lùng
hơn nữa là khởi sự từ quan niệm về sự tồn tại một môi trường liên tục có
tính cơ học thông thường gọi là ête và từ những thao tác trên các mô
hình được thiết lập theo quan điểm của cơ học, Mắcxoen đã đến được với
lý thuyết trường, một lý thuyết mang quan điềm đối lập với quan điểm của
cơ học Niutơn. Khi các phương trình về điện từ của Mắcxoen được xây
dựng xong thì chúng trở thành một hệ thống phương trình độc lập, không
còn “dính dáng” gì đến các mô hình cơ học nữa và ứng dụng hệ thống đó
không chịu bất kỳ chi phối nào từ môi trường đã giả định, nghĩa là có
ête hay không có ête cũng chẳng mảy may ảnh hưởng tới sự hoạt động của
hệ thống. Trong tác phẩm bất hủ “Khái luận về điện học và từ học” của
mình, Mắcxoen hoàn toàn không đề cập đến các mô hình cơ học nữa mà chỉ
nói đến trường lực và coi trường lực như một thực tại vật lý độc lập,
một dạng đặc biệt của tồn tại.
Dù Mắcxoen đã đi đến khẳng định về sự có thật của trường điện từ
thì có lẽ ông cũng vẫn còn bối rối trước sự biểu hiện hai mặt lạ lùng
của tự nhiên trong các hiện tượng điện từ. Chúng ta cảm nhận được điều
đó khi đọc những dòng sau đây của ông: “Khi nghiên cứu điện học, chúng
ta đã sử dụng các công thức trong đó, khoảng cách điện tích và cường độ
dòng chạy trong các vật được làm số liệu đặc trưng. Nhưng chúng ta cũng
có thể làm việc với các định luật trong đó có các đại lượng khác, phân
bố liên tục trong không gian”. Phải chăng, chính cái quá trình nghiên
cứu bắt đầu từ những khảo sát các mô hình cơ học dẫn đến hình thành lý
thuyết trường điện từ đã làm nảy sinh ra bối rối ấy? Có người cho rằng
nhận xét trên của Mắcxoen chứng tỏ ông đã nhận thức được đầy đủ sự mâu
thuẫn không thể dung hòa được giữa quan niệm không gian trống rỗng và
quan niệm không gian lấp đầy ête. Chúng ta có ý kiến khác, trái lại: Vì
không thể từ bỏ được quan niệm ête nên Mắcxoen đã ngạc nhiên và băn
khoăn khi lý thuyết mà ông xây dựng chỉ ra rằng, trường điện từ tồn tại
và vận động không cần đến một “vật mang”
nào cả. Đây cũng chính là mắc mứu cốt tử của lý thuyết trường điện từ
do Mắcxoen đề xướng. Sau này, Hécxơ có nói: “Lý thuyết của Mắcxoen chính
là những phương trình Mắcxoen. Chỉ cần nghiên cứu chúng và vận dụng
chúng, không cần quan tâm đến những lập luận ban đầu dùng để xây dựng
chúng”. Gớt, đại văn hào Đức, người cũng rất quan tâm tới những nghiên
cứu và khám phá khoa học, nói văn vẻ hơn: “Các giả thuyết giống như bộ
giàn dáo khi tòa nhà được xây dựng. Bộ giàn dáo là cần thiết cho người
thợ, nhưng anh ta không được lầm tưởng đó là tòa nhà”.
Sau Mắcxoen, điện động lực học cổ điển phát triển theo nhiều hướng
mà chung qui lại là gồm hai hướng cơ bản: hoàn chỉnh mặt biểu diễn toán
học của thuyết Mắcxoen và thống nhất lý thuyết trường với lý thuyết cấu
tạo vật chất.
Ngay trong khoảng thời gian nửa đầu thế kỷ XIX, nhiều nhà khoa học
như Becxêliut, Farađây, Hemhônxơ… đã đi đến ý nghĩ rằng các nguyên tử
vật chất đều mang điện tích và tồn tại những lượng điện tích nhỏ nhất,
không thể phân chia được nữa, đóng vai trò làm đơn vị điện tích nguyên
tố. Năm 1881, trong một bản báo cáo được công bố về việc lựa chọn các
đơn vị vật lý cơ bản, Xtônây đề nghị một hệ đơn vị “tự nhiên”, với ba
yếu tố: vận tốc ánh sáng, hằng số hấp dẫn và điện tích nguyên tố. Ông
gọi “vật mang” điện tích nguyên tố là “êlectrôn” (điện tử), là lúc đó
chưa phát hiện được nó bằng thực nghiệm.
Như đã kể, Hécxơ là người đã xây dựng cơ số thực nghiệm vững chắc
cho lý thuyết trường điện từ của Mắcxoen, đã tạo ra sóng điện từ như
Mắcxoen tiên đoán, bổ sung thêm cho lý thuyết đó thuyết bức xạ điện từ và
đồng thời cũng chứng minh được sóng ánh sáng đồng nhất với sóng điện từ
và là bộ phận của sóng điện từ. Hécxơ đã rút từ các phương trình của
Mắcxoen ra những phương trình ứng với không gian trống rỗng, không có
môi trường vật chất, không có điện tích và dòng điện, viết lại chúng
dưới dạng gần giống với ngày nay đối với sự truyền sóng điện từ trong
chân không. Hơn nữa ông còn đi theo một con đường khác, không cần dùng
mô hình của Mắcxoen, không nêu trước giả thuyết về “dòng điện dịch” mà
chỉ xuất phát từ những dữ kiện đã biết để rồi cũng đi đến các phương
trình của Mắcxoen.
(Còn tiếp)
-----------------------------------------------------------------
Nhận xét
Đăng nhận xét