CÁC BẬC NHÂN TÀI KHOA HỌC 11
(ĐC sưu tầm trên NET)
31-Ernest Rutherford
1871-1937
New Zealand
Vật Lý, Hóa Học
Ernest Rutherford (1871-1937)
32-Max Planck
1858-1947
Đức
Vật Lý
TT
- Cuộc đời của Max Planck là cuộc đời của một con người có lương tâm,
đạo đức, trách nhiệm trước xã hội, đất nước và sự phát triển khoa học.
Vinh quang không thiếu đối với ông. Nhưng có lẽ ít người biết đến cuộc
đời rơi nước mắt mà định mệnh đã dành riêng cho ông vô cùng nghiệt ngã.
Trong sự phát triển của vật lý học có những
khám phá vượt ra khỏi lĩnh vực khoa học và trở thành nhân tố quyết định
cho định mệnh của nhân loại. Không phải chỉ vì đó là sự khám phá những
hiện tượng tự nhiên hay những lực mới để ứng dụng vào kỹ thuật làm tăng
lên sức mạnh của con người đối với thiên nhiên, đem lại sự phồn vinh cho
nhân loại, mà còn vì tính chất cách mạng bao trùm về ý tưởng trong cách
diễn giải thế giới tự nhiên, tính chất triết học chứa đựng trong đó
liên quan đến thế giới quan của con người. Lý thuyết cơ học Newton là
một thí dụ điển hình như thế.
Pensée fait la grandeur de l’homme
Blaise Pascal
Thế giới đang thay đổi quá nhanh vì những “phép lạ” của khoa học và công nghệ! Nếu Einstein sống lại vào lúc này, có lẽ ông cũng phải giật mình kinh ngạc trước những gì nhìn thấy. Chẳng hạn: Internet đang biến mọi người trên thế giới thành hàng xóm; internet đang “nhét” toàn bộ kiến thức của nhân loại từ cổ chí kim vào trong những chiếc máy thông dụng bé nhỏ có tên là “computer” … Hoặc Einstein có thể còn kinh ngạc hơn nữa khi thấy lũ con cháu đang “cả gan” nghiên cứu một lý thuyết được gọi là “viễn tải lượng tử” (quantum teleportation), nhằm ứng dụng một hiện tượng kỳ quặc của các hạt ánh sáng mà chính ông lúc sinh thời đã gọi là “tương tác ma quái” (spooky interaction) vì không sao giải thích nổi! Vậy mà “viễn tải lượng tử” đã bước đầu trở thành hiện thực trong một thí nghiệm(1) tại Đại Học Quốc Gia Australia năm 2002, tại đó thông tin được truyền đi với tốc độ gần như tức thời (instantaneously) mà không cần đến bất cứ một dòng chuyển động nào của các hạt cơ bản hoặc sóng điện từ! ….. Còn vô số “phép lạ” khác, không thể kể hết ra đây được, nhưng cần ý thức rằng tất cả đã và đang làm thay đổi tận gốc bộ mặt văn hoá của nhân loại.
Cái gì đã thúc đẩy con tầu khoa học và công nghệ “bỗng nhiên” chuyển động nhanh đến thế, tạo ra nhiều “phép lạ” đến thế?
Chẳng có gì “bỗng nhiên” cả! “Thành La Mã không thể hình thành trong một ngày”(2), mọi “phép lạ” hôm nay đều là kết quả tất yếu của một cuộc cách mạng vĩ đại về nhận thức tự nhiên mà “cú hích ban đầu” đã xẩy ra từ năm 1900 khi Max Planck nêu lên một lý thuyết hoàn toàn mới lạ: Thuyết lượng tử của năng lượng!
Nếu không biết gì về “cú hích” đó, chúng ta không chỉ có lỗi với Max Planck, mà còn không thể hiểu thấu được nguồn gốc và bản chất của những thành tựu khoa học và công nghệ ngày nay. Có lẽ đó là lý do để NXB Tri Thức vừa cho ra mắt cuốn “Max Planck, người khai sáng thuyết lượng tử”, gọi tắt là “Kỷ yếu Max Planck”, do Phạm Xuân Yêm, Nguyễn Xuân Xanh, Trịnh Xuân Thuận, Chu Hảo, Đào Vọng Đức chủ biên, gồm hơn 40 bài viết sâu sắc của các nhà khoa học có uy tín trong và ngoài nước, kể cả bài viết của chính Max Planck, và của “ông vua vật lý” Albert Einstein!
Các tác giả cuốn sách “hy vọng sẽ có những tâm hồn, đặc biệt những bạn trẻ, đón nhận và suy ngẫm về nó” (Kỷ yếu, Trang 18).
Bài viết này chính là một đón nhận và suy ngẫm về cuốn sách.
Với tiêu chí đó, “Kỷ yếu Max Planck” phải được coi là một món quà văn hoá đắt giá: Nó không chỉ giải thích rõ nguồn gốc và nội dung của tư tưởng lượng tử (quantum), mà còn nêu bật ý nghĩa cách mạng của tư tưởng này trong lịch sử nhận thức, cho ta hiểu vì sao “cú hích của Max Planck” lại tạo nên một xung lực đối với cuộc cách mạng khoa học và công nghệ trong suốt hơn 100 năm qua!
Cá nhân tôi, mặc dù đã hiểu khái niệm lượng tử từ ngày còn là học sinh, và thậm chí cũng đã biết rõ vì sao Planck “miễn cưỡng” nêu lên tư tưởng đó, vậy mà đọc kỹ những bài trong “Kỷ yếu”, tôi có cảm tưởng như được xem lại một cuốn phim bất hủ, tái khám phá những khía cạnh đặc sắc về tư tưởng mà trước đây mình chưa hề biết hoặc chưa hề để ý.
Chẳng hạn, lấy thước đo nào để đo công lao của Planck? Giải Nobel vật lý năm 1918 chăng? Lời ca ngợi của hậu thế dành cho ông chăng? Rằng “Max Planck, người khai sáng thuyết lượng tử”, như tiêu đề của chính cuốn sách chăng? Rằng Planck là một Christopher Colombus hay một Copernicus của thế kỷ 20 chăng? … Tất cả những tôn vinh đó đều xứng đáng, nhưng tôi chỉ thật sự bị choáng váng, bị “hạ knock-out” bởi lời sau đây: “Ai đã được ân huệ để tặng cho nhân loại một ý tưởng sáng tạo vĩ đại, người đó không cần được đời sau ca ngợi. Bởi vì anh ta đã được ban cho điều cao cả hơn bằng việc làm của anh ta” (Kỷ yếu, T.21). Đó là lời của Einstein dành cho Planck, và có lẽ chỉ có Einstein mới viết nổi lời bất hủ đó, bởi không ai hiểu hạnh phúc thật sự của nhà khoa học là gì bằng Einstein, không ai hiểu Planck hơn Einstein.
Tôi cũng thích thú gậm nhấm lời của chính Planck: “Đôi khi ta tìm thấy cái không thể tưởng tượng nổi” (Kỷ yếu, T.29). Không biết Planck nói câu này trong hoàn cảnh nào, nhưng người đọc có quyền tự luận rằng ông muốn nói tới những “ánh chớp” tư tưởng xé toang màn đêm, để lộ ra những sự thật trái ngược hoàn toàn với những quan niệm truyền thống.Quantum năng lượng của ông chính là một “ánh chớp” như vậy!
Thật vậy, vào thời điểm bản lề chuyển tiếp từ thế kỷ 19 sang thế kỷ 20, người ta chỉ có thể quan niệm được quantum của vật-chất-vật-thể, tức khái niệm “atom” (nguyên tử) mà triết gia cổ Hy-Lạp Democritus đã nêu lên từ thời cổ đại (khoảng thế kỷ 4-5 trước CN), và đã được các nhà hoá học sử dụng để giải thích bản chất các phản ứng hoá học, để rồi cuối cùng cũng đã được chứng minh trực tiếp bằng vật lý vào cuối thế kỷ 19. Nhưng không ai dám nghĩ rằng năng lượng cũng có tính chất tương tự, tức là cũng có thể chia nhỏ ra thành những phần nhỏ nhất không thể chia cắt được nữa. Các thí nghiệm vật lý thế kỷ 19 cho thấy năng lượng, chẳng hạn bức xạ nhiệt hoặc bức xạ điện từ, … đều mang tính chất sóng, giống như những dòng chẩy liên tục, do đó không thể “đếm được”.
Tiếng Anh phân biệt rành mạch sự khác nhau giữa cái đếm được với cái không đếm được: “How many” dùng để hỏi cái đếm được, và “how much” dùng để hỏi cái không đếm được. Cái đếm được là cái rời rạc, từng phần tử một, không liên tục. Cái không đếm được là cái liên tục, không chia ra thành các phần tử rời rạc. Chẳng hạn, bạn phải hỏi: “How much energy you spent for this?” (Bạn đã tiêu thụ bao nhiêu năng lượng cho việc này?), thay vì “how many energy …”. Quy tắc ngôn ngữ này phản ánh rất rõ rằng không ai dám nghĩ năng lượng là loại vật chất “đếm được”!
Ấy thế mà Max Planck, sau rất nhiều bế tắc khi phải đối mặt với các kết quả thí nghiệm vật lý, đã trăn trở, dằn vặt, đắn đo, ……. mãi rồi cuối cùng mới đi đến một quyết định cách mạng mà chính ông cũng “không thể tưởng tượng nổi”: Phải coi năng lượng là “đếm được”! Giống như vật chất, năng lượng cũng được cấu tạo bởi những thành phần nhỏ nhất không thể phân chia được! Và thay vì gọi những thành phần nhỏ nhất ấy là “hạt” (particle), hoặc “nguyên tử năng lượng” (energic atom), Planck đã sáng chế ra một thuật ngữ độc đáo: “quantum” (số nhiều là quanta, một từ gốc la-tinh), tức “lượng tử”!
Thuật ngữ ấy cùng với tư tưởng chứa đựng bên trong nó đã ra đời vào ngày 14-10-1900 trong một buổi họp của Hội Vật Lý Berlin! Đó là ngày khai sinh ra thuyết lượng tử, mở màn cho những biến động sôi nổi và mau lẹ chưa từng có trong lịch sử khoa học thế kỷ 20, dẫn tới cuộc cách mạng khoa học và công nghệ ngày nay – cuộc cách mạng ứng dụng bản chất lượng tử của vật chất: Computer, laser, kính hiển vi điện tử, internet, email, điện thoại di động, máy ảnh số, máy quay phim số, truyền hình số, máy chụp hình cắt lớp (scanner), máy mổ nội soi, … Khó có thể hình dung một công cụ hoặc sản phẩm nào của khoa học và công nghệ hiện đại mà không trực tiếp hoặc gián tiếp ứng dụng bản chất lượng tử của vật chất. Điều đó cũng có nghĩa là tất cả chúng ta đều phải ít hoặc nhiều chịu ơn Max Planck.
Nhưng liệu có bao nhiêu người thật sự biết ơn ông? Có lẽ linh hồn ông không đợi chúng ta thắp lên những nén hương cầu nguyện, mà chỉ cần làm sao chia sẻ được với ông nỗi dằn vặt trăn trở trước ngày 14-10-1900 là đủ lắm rồi. Tôi tin rằng cảm giác chia sẻ ấy sẽ tràn ngập tâm hồn độc giả khi đọc bài “Giờ khai sinh của thuyết lượng tử” của Nguyễn Xuân Xanh (Kỷ yếu, T.25), trong đó, điểm nút của câu chuyện là “hành động tuyệt vọng của Planck” (T.26)! Đoạn nút ấy rất ngắn, nhưng lại rất hấp dẫn, bởi nó kể lại rất rõ ràng những gì đã xẩy ra trong đầu Planck vào thời điểm quyết định – cuộc chia tay với một thế giới quan cũ để bước sang một thế giới quan hoàn toàn mới!
Tôi muốn nói thêm về giá trị văn hoá của “Kỷ yếu Max Planck”, nhưng khuôn khổ của bài báo buộc phải lược bớt, để chỉ nói thêm một chút về Nguyên Lý Bất Định (Uncertainty Principle) của Werner Heisenberg.
Chẳng cần giới thiệu, ai cũng biết đây là một trong 3 trụ cột(5) của khoa học thế kỷ 20, nhưng trụ cột này chưa bao giờ được “ông vua vật lý của thế kỷ 20” là Einstein thừa nhận, ngay cả đến lúc ông mất (1955). Nhiều người coi đây là “nghịch lý Einstein” – một người cách mạng nhất (khi đề xuất Thuyết Tương Đối) lại có thể trở thành bảo thủ nhất (khi quyết liệt chống đối Nguyên Lý Bất Định). Càng mê “nghịch lý Einstein” bao nhiêu, người ta càng mê “Nguyên lý bổ sung” (complementary principle) của Niels Bohr bấy nhiêu: “Trái ngược không phải là mâu thuẫn, mà chúng bổ sung cho nhau”(6). Tôi mê nguyên lý này vì nó gần với cuộc sống hơn – cuộc sống cũng bất định như “nguyên lý bất định” vậy! Nhưng chính vì sùng bái Bohr nên cách đây hơn 10 năm, tôi bị “sốc” khi đọc một bài báo rất nghiêm túc trên tạp chí New Scientist, qua đó cho thấy “Cái chết của Nguyên Lý Bất Định”. Với thái độ trân trọng sự thật, tôi viết ngay một bài báo về vấn đề này gửi đăng ở Việt Nam(7), hy vọng được giới vật lý quan tâm. Nhưng sau khi đọc bài báo đó, một giáo sư vật lý đã phủ định trắng trơn, coi đó như một chuyện nhầm lẫn không đáng bận tâm. Điều này nói lên rằng sức ỳ của bộ não cũng vĩ đại ngang với sức sáng tạo của nó.
Nhưng “Kỷ yếu Max Planck” đã cho tôi “một ngạc nhiên thú vị” (a nice surprise) khi đã “xới lại” cuộc tranh cãi về bản chất bất định của vật chất vi mô trong bài “Bohr, vị trưởng lão quyết đoán” của Chu Hảo (Kỷ yếu, T.275)! Ở đây, các lập luận về xác định và bất định, về xác suất và về “rối lượng tử” (quantum entanglement), … lại được đề cập đến một lần nữa với một thái độ sòng phẳng, nghiêm túc, khoa học và công bằng. Điều làm tôi chú ý nhất trong bài này là ở chỗ: Tính bất định không nhất thiết là một nguyên lý xác định của thế giới vi mô, mà chính bản thân nó (nguyên lý đó) cũng có thể bất định, có nghĩa là có thể thay thế bởi một nguyên lý khác, cụ thể là “nguyên lý rối lượng tử” (entanglement principle). Tất nhiên, vấn đề vẫn chưa có kết luận chung quyết, sự thật đang còn ở phía trước, vì thế tác giả Chu Hảo cũng bỏ ngỏ một kết luận xác định cho “Nguyên Lý Bất Định”. Đó là khoa học, vì khoa học dựa trên tiêu chí tối cao là sự thật, do đó trước hết cần có thái độ tôn trọng mọi sự thật, thay vì chủ quan võ đoán. Trong bối cảnh đó, Bohr vẫn được coi là một “trưởng lão quyết đoán” (một từ ngữ rất đắt, rất văn học, phản ánh chính xác tính cách của Bohr). Thậm chí trên trục số toán học, Bohr vẫn “tương ứng” với vị trí -1, trong khi Einstein “tương ứng” với 0, còn Lev Landau (một nhà vật lý lý thuyết lỗi lạc của Liên Xô cũ) “tương ứng với +1. Tôi từng say mê đọc những cuộc tranh luận giữa Bohr và Einstein nhưng chưa bao giờ được biết những đánh giá thú vị về Bohr như trên!
Câu chuyện trên cho thấy “Kỷ yếu Max Planck”, một mặt tôn vinh những giá trị kinh điển, nhưng mặt khác lại là một cuốn sách mở (opening), mời gọi bạn đọc suy nghĩ và chia sẻ, thay vì đóng đinh một số quan niệm vào bộ não của độc giả, buộc độc giả phải chấp nhận những lý thuyết kinh điển như một mớ kinh kệ để tụng niệm, bất chấp mọi dữ kiện mới mẻ và sinh động mà cuộc sống hàng ngày mang lại. Chúng ta sẽ có dịp trở lại tính “mở” của “Kỷ yếu” ở mục 3.
Nếu thầy tôi còn sống, “Kỷ yếu Max Planck” sẽ là một món quà đặc biệt dành cho thầy. Chắc chắn thầy tôi sẽ thích thú nghiền ngẫm cách mô tả của Einstein về bản chất lượng tử của vật chất trong dịp ông nhắc tới công lao của Planck: “Hơn nữa, ông đã trình bầy một cách thuyết phục, rằng bên cạnh cấu trúc nguyên tử của vật chất còn có một loại cấu trúc nguyên tử của năng lượng, và cấu trúc này được chi phối hoàn toàn bởi hằng số phổ quát do ông đưa ra” (Kỷ yếu, trang 22). Và thầy tôi có thể sẽ còn thích thú hơn nữa khi đọc ý kiến của Werner Heisenberg: “Năm 1900 Max Planck công bố kết quả sau đây: Nhiệt bức xạ không phải là một dòng chẩy liên tục và có thể chia nhỏ vô cùng tận. Nó phải được định nghĩa như một khối lượng mất liên tục được làm thành bởi các đơn vị tương tự nhau” (Kỷ yếu, trang 99). Chắn chắn thầy tôi sẽ dùng những cách mô tả sinh động, dễ hiểu và đầy “uy tín” này để giảng cho học sinh khái niệm lượng tử. Tôi nói vậy vì vẫn nhớ rõ rằng đối với thầy tôi, Heisenberg là nhân vật số 1 sau khi những bậc “trưởng lão” như Planck, Einstein, Bohr, … đã ra đi. Thầy tôi có lý, bởi Heisenberg là một trong những tác giả chủ yếu của Cơ Học Lượng Tử – một toà lâu đài mới toanh của vật lý được dựng lên từ những năm 1920, đứng sừng sững bên cạnh toà lâu đài vật lý truyền thống vốn đã có chủ.
Nhưng toà lâu đài của Heisenberg làm sao có thể dựng nên nếu không có viên gạch “lượng tử” đầu tiên do Max Planck đặt vào nền móng? Chỉ riêng điều ấy cũng đã đủ để nói lên tầm vóc của Planck!
Nếu “Tư tưởng tạo nên tầm vóc của con người” (Pensée fait la grandeur de l’homme) như Pascal đã nói, thì tầm vóc của Planck đã được tờ The New York Times ngày 05-10-1947 đánh giá chính xác: “Planck là một trong những người khổng lồ trí thức của thế kỷ 20, một trong những trí thức ngoại hạng của tất cả mọi thời đại. Như người cha của thuyết lượng tử, ông được xếp hạng với những người bất tử của khoa học, như Archimedes, Galileo, Newton và Einstein” (Kỷ yếu, trang 78).
Với những tình tiết học thuật và lịch sử phong phú như thế, “Kỷ yếu Max Planck” xứng đáng vừa là một người thầy, vừa là một người bạn tuyệt vời của bất kỳ một học sinh nào kể từ lớp 12 trở lên. Đối với các thầy, thiết nghĩ “Kỷ yếu Max Planck” phải là một trong những cuốn sách đầu giường, bởi nó không chỉ kể lại “cuộc đau đẻ” của Planck, “nhà cách mạng miễn cưỡng” (như cách gọi trong Kỷ yếu), mà còn cung cấp một cái nhìn “panorama” (toàn cảnh) của vật lý thế kỷ 20, dự báo những khám phá sắp tới trong thế kỷ 21, nghĩa là nó cung cấp cho các thầy cô giáo đầy đủ những gì bổ ích nhất mà nền giáo dục vật lý cần thiết.
Thật vậy, nếu giáo dục là một cơ thể sống thì KHAI TRÍ LÀ PHẦN XÁC, KHAI TÂM LÀ PHẦN HỒN! Một nền giáo dục không biết làm rung động tâm hồn học sinh là một nền giáo dục thất bại! Bà Joy Hakim, một nhà giáo dục nổi tiếng của Mỹ, từng yêu cầu sách giáo khoa vật lý phải được viết theo phong cách lịch sử khoa học, sao cho học sinh được tiếp cận với các sự kiện vật lý một cách hứng thú như khi đọc một cuốn truyện trinh thám ly kỳ, hấp dẫn, trong đó các đối tượng vật lý là những “tội phạm giấu mặt”, còn các nhà khoa học là những “thanh tra viên” tài ba! Nếu vậy thì “Kỷ yếu Max Planck” chính là một cuốn “trinh thám ly kỳ” về lượng tử, Max Planck là một “thanh tra viên” siêu hạng! Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Paul Dirac, De Broglie, … cũng là những nhà “thanh tra” thiên tài!
Tôi không dạy vật lý, vậy mà tôi cũng bị cuốn hút bởi cuốn “trinh thám” này, chẳng hạn bởi chi tiết sau đây: “Lạ thay. Hai khám phá vĩ đại nhất trong thế kỷ 20 lại được tượng trưng bằng hai công thức đơn giản nhất, λ = hv cho thuyết lượng tử, và E = mc2 cho thuyết tương đối, tương ứng với hai hằng số phổ quát trong trời đất, hằng số Planck h cho thế giới vô cùng nhỏ, và hằng số ánh sáng c cho thế giới vô cùng lớn!” (Kỷ yếu, trang 63).
Tôi đã từng biết rõ công thức của Planck, của Einstein, nhưng chưa bao giờ đặt hai công thức đó bên cạnh nhau để so sánh mà thốt lên hai chữ “lạ thay”. Hoá ra sự học không bao giờ hết! “Nhất tự vi sư, bán tự vi sư” (Hơn một chữ làm thầy, hơn nửa chữ cũng làm thầy). “Kỷ yếu Max Planck” xứng đáng làm thầy, làm bạn với bất cứ ai có bản chất lãng mạn, thích thú tìm hiểu khám phá: Một, tái khám phá những bí mật của tự nhiên mà các bậc tiền bối đã khám phá; Hai, khám phá bí mật của quá trình nhận thức mà chỉ có lịch sử khoa học mới hé lộ: Diễn biến của nhận thức từ lúc u minh, bế tắc, đến lúc thai nghén, đau đẻ, sinh ra và trưởng thành, …
Để kết phần này, xin trích hai ý kiến của Planck, thiết nghĩ rất đắt đối với các nhà giáo dục:
1* … người ta chỉ học khi người ta tự đặt cho mình câu hỏi (Kỷ yếu, T.81). Với sách giáo khoa và phương pháp giảng dạy vật lý hiện nay, các nhà giáo dục có lúc nào để cho học sinh tự đặt câu hỏi không? Với “khổ nạn học thêm”, các em không còn đủ thì giờ để đối phó với những “bài toán mẫu” vô nghĩa của thầy cô đặt ra, làm gì còn thì giờ để tĩnh tâm suy nghĩ mà tự đặt câu hỏi?
2* Cái lừa dối chúng ta không phải là giác quan, mà là lý trí của chúng ta (Kỷ yếu, T.81). Sách giáo khoa và lối dạy học hiện nay đề cao thái quá logic toán và logic trừu tượng, nhồi nhét quá nhiều lý luận mà bỏ quên việc truyền thụ cảm xúc. Sai lầm này trong môn Toán đã là một lỗi nặng, nhưng trong môn Lý còn nặng hơn rất rất nhiều lần, bởi vật lý là một khoa học thực tiễn, đòi hỏi trước hết bạn phải có cảm xúc trực giác về vật lý chứ không phải những phương trình. Micheal Faraday là bài học rõ ràng nhất để gợi ý cho chúng ta vật lý là gì.
Lev Landau, nhà vật lý lỗi lạc đoạt Giải Nobel vật lý năm 1962, từng tỏ ý giận dữ trước xu thế nhồi nhét toán vào vật lý một cách tuỳ tiện: “Các nhà toán học, mà tôi không hiểu vì lý do gì, đã nhồi nhét cho chúng tôi những bài tập logic coi như một món hàng bắt buộc” (xin lưu ý đây là lời than vãn của một ông thầy chứ không phải của học trò). Đồng nghiệp thân cận nhất của Landau là E.M.Lifschitz đã vạch rõ tính phản sư phạm của xu thế đó: “Khuynh hướng biến những thứ giản đơn thành phức tạp tiếc rằng khá phổ biến, lấy cớ là để đảm bảo tính tổng quát và chặt chẽ, song thực ra lại rất hão huyền”. Nhưng thật đáng tiếc khi xu thế đó đang bộc lộ trong sách giáo khoa vật lý phổ thông ở Việt Nam, đặc biệt là sách nâng cao! Những người đi theo xu thế này có lẽ chẳng bao giờ có thì giờ ngồi nhâm nhi một tách cà-phê để suy ngẫm về những lời vàng ngọc của Planck, của Landau, của Lifschitz, và đặc biệt của Henri Poincaré như sau đây: “Logic dùng để chứng minh, trực giác dùng để phát minh”.
Nếu thấm nhuần ý nghĩa của lời khuyên trên, chúng ta sẽ dễ dàng “giải mã” một dấu hỏi lớn: Tại sao Việt Nam có nhiều học sinh đoạt giải Olympic quốc tế nhưng chẳng thấy bóng dáng nhà phát minh ở đâu cả?
Vì thế, “Kỷ yếu Max Planck” có thể coi như một cuốn “giáo khoa mở” – nó mang kiến thức đến với người đọc theo cách khôn ngoan như Charles Babbage từng mong muốn: “Đặt một người vào điều kiện phải suy nghĩ sẽ làm cho người ấy lớn lên nhiều hơn so với việc cung cấp nhồi nhét cho người ấy một mớ những lời chỉ giáo”.
Cả 3 bài đó đều đã gián tiếp hay trực tiếp đụng tới “sợi dây thần kinh nhậy cảm nhất” của tư duy khoa học hiện đại, thậm chí của triết học nhận thức: Đó là vấn đề “giới hạn của khoa học và khoa học về giới hạn” (the limits of science and the science of limits) mà Định Lý Bất Toàn (Theorem of Incompleteness) của Kurt Gödel, Sự Cố Dừng (The Halting Problem) của Alan Turing, và Số Omega (Ω number) của Gregory Chaitin đều đã khẳng định (Sự Cố Dừng và Số Omega có thể xem như những biểu hiện cụ thể của Định Lý Bất Toàn trong những bối cảnh cụ thể).
Để bàn về Định Lý Bất Toàn, đáng ra phải có một “Kỷ yếu Gödel”, bởi vai trò và ảnh hưởng của định lý này hiện nay quá lớn: Nó không chỉ làm sụp đổ “toà lâu đài xây trên cát” của Chủ Nghĩa Toán Học Hình Thức (Chương Trình Hilbert) đầu thế kỷ 20, mà hiện nay đã trở thành cơ sở lý thuyết của khoa học tính toán (computing science) – mảnh đất tương giao (intersection) của toán học và vật lý lượng tử, trong đó tính toán lượng tử(quantum computing) và computer lượng tử (quantum computer) đang nổi lên như những chủ đề mũi nhọn – mục tiêu cạnh tranh gay gắt giữa các cường quốc khoa học và công nghệ trên thế giới hiện nay. Tại sao vậy?
Vì trong khi Sự Cố Dừng của Turing đã khẳng định rằng computer hiện nay bị giới hạn bởi một cái “ngưỡng” không thể vượt qua (những bài toán không giải được), thì computer lượng tử (quantum computer) lại hứa hẹn sẽ vượt qua được cái “ngưỡng” đó!
Computer lượng tử là gì? Nó hứa hẹn vượt qua những cái “ngưỡng” nào? Xin độc giả tìm câu trả lời trong những bài viết của Hồ Kim Quang và Trần Trọng Giễn đã nói ở trên(8). Ở đây chỉ xin trích một đoạn: “Ở một góc độ sâu hơn, máy tính lượng tử, về nguyên tắc, có khả năng mô phỏng được toàn bộ vũ trụ vật lý mà nó được nhúng trong đó, khơi gợi trong trí óc chúng ta hình ảnh gây kinh hoàng như các bức tranh của hoạ sĩ Escher về các hệ được gói trong các hệ, rồi lại được gói trong các hệ” (Kỷ yếu, T.304). Những ai khao khát tìm hiểu những “phép lạ” sẽ ra đời trong vài ba chục năm nữa, không thể không đọc những bài viết này.
Bài viết của Cao Chi còn đi xa hơn nữa khi ông trình bầy kỹ bản chất của Số Omega, về tính “bất khả quy” hoặc “không tính được” (uncomputable) của nó – không tồn tại một thuật toán nào cho phép tính được số Omega mặc dù nó hiện hữu – để rồi từ đó khẳng định rằng không tồn tại một Lý Thuyết Về Mọi Thứ (Theory of Everything, viết tắt là TOE) của toán học. Tác giả cho biết: Đó là “những tin buồn cho Lý Thuyết Về Mọi Thứ của vật lý”: “Gregory phát hiện thấy trong lòng toán học có nhiều lỗ trống. Đây cũng là một tín hiệu xấu cho vật lý học. Vật lý học có tham vọng mô tả vũ trụ hoàn chỉnh và chính xác. Toán học lại là ngôn ngữ của vật lý, như thế những phát hiện của Chaitin buộc rằng một Lý thuyết của tất cả (TOE) là không thể có được. Như vậy, những lý thuyết đầy triển vọng như lý thuyết siêu dây cũng thuộc phạm trù này” (Kỷ yếu, T.348).
Độc giả có thể thích hay không thích, tán thành hay không tán thành quan điểm của Cao Chi, đúng ra là của Chaitin, nhưng khoa học không dựa trên cảm tính hoặc võ đoán. Tôi cảm thấy “Kỷ yếu Max Planck” là cuốn sách mở, mời gọi độc giả tham gia vào dòng chẩy tư duy của cộng đồng khoa học nhân loại, thay vì đóng khung những đáp số cũ rích.
Trước hết, lý thuyết của Chaitin hoàn toàn không thể chối cãi được về mặt toán học, do đó ông có lý khi tuyên bố: “Chúa không chỉ chơi trò xúc xắc trong cơ học lượng tử, mà ngay cả trong nền tảng của toán học”(9).
Cần chú ý rằng Steven Weinberg, một trong ba người đoạt Giải Nobel vật lý năm 1979, đã từng hy vọng tràn trề vào sự tồn tại của một TOE đến mức đã có lúc ông gọi đó là Lý Thuyết Cuối Cùng (The Final Theory)(10). Nhưng nếu đọc những bài viết của ông gần đây, ta sẽ thấy ông tỏ ra dè dặt thận trọng hơn rất nhiều, đượm mầu triết học hơn rất nhiều, mặc dù ông chưa bao giờ công khai quay ngược lại quan điểm ngày xưa.
Trong khi theo đuổi ý nghĩ về cái gọi là một “lý thuyết cuối cùng”, tôi bất ngờ tìm thấy một tư tưởng tuyệt vời của Planck mà chính “Kỷ yếu” đã cung cấp: “Thuyết lượng tử là một bước phát triển mới trên con đường nhận thức tự nhiên, và nhiều nhà vật lý xuất sắc đã có khuynh hướng thiên về việc xem chỗ đứng hiện tại mà nó đã đạt được là một điểm dừng mới, như là một sự kết thúc cuối cùng của các hoạt động nghiên cứu của chúng ta về các định luật tự nhiên. Tôi không thuộc về những người này” (T. 40). Rồi một lúc sau ông nói rõ hơn: “… bởi vì cái chung cuộc, cái cuối cùng, chúng ta sẽ chẳng bao giờ đến được” (T.40).
Điều làm tôi hết sức ngạc nhiên là tại sao lại có những “nhà vật lý xuất sắc” luôn luôn nghĩ tới một “lý thuyết cuối cùng”? Hoá ra, chẳng riêng các nhà vật lý ngày nay mơ ước tìm thấy lý thuyết cuối cùng, mà ngay từ thời của Planck, nhiều người đã có ý nghĩ ấy. Qua đó có thể thấy Planck không chỉ có cái đầu vật lý vĩ đại, mà còn có cái đầu triết học vô cùng thâm thuý. Hình như các nhà khoa học chân chính đều như vậy, và một lần nữa, phải nhắc lại lời của Pascal: “Tư tưởng tạo nên tầm vóc của con người”. Dường như chuyện tranh cãi có một “lý thuyết cuối cùng” hay không cũng đã được Immanuel Kant vĩ đại nghĩ tới từ lâu khi ông nói: “Mỗi câu trả lời lại đặt ra một câu hỏi mới”. Vậy thiết tưởng nên có một nhận định sòng phẳng về TOE và “Lý Thuyết Cuối Cùng”:
Tôi cho rằng khát vọng thống nhất Cơ Học Lượng Tử với Thuyết Tương Đối Tổng Quát là nhu cầu tự nhiên của vật lý, nhưng một lý thuyết thống nhất hai lý thuyết đó có xứng đáng với tên gọi TOE hay không lại là một chuyện hoàn toàn khác.
Thực ra tư tưởng thống nhất vật lý đã được khởi động từ Einstein, khi ông muốn thống nhất Thuyết Tương Đối Tổng Quát với Thuyết Trường Điện Từ, nhưng ông chỉ gọi lý thuyết của mình là Lý Thuyết Trường Thống Nhất(Unified Field Theory) mà thôi.
Tên gọi TOE hay “Lý Thuyết Cuối Cùng” xuất hiện sau khi Einstein mất, đặc biệt vào những năm cuối 1970 đầu 1980, khi vật lý đạt được thắng lợi rực rỡ trong việc thống nhất lực điện từ với lực hạt nhân yếu. Thắng lợi ấy làm các nhà vật lý phấn chấn đến mức tin rằng chẳng bao lâu nữa vật lý sẽ thống nhất được toàn bộ 4 tương tác: Hấp dẫn, điện từ, hạt nhân yếu, hạt nhân mạnh, có nghĩa là đã tìm ra TOE, hoặc “Lý thuyết cuối cùng”, bởi vì Tự Nhiên có 4 và chỉ 4 tương tác đó mà thôi!
Tên gọi này sẽ đúng, nếu quả thật Tự Nhiên có 4 và chỉ 4 tương tác đó mà thôi. Nhưng với cái đầu triết học và với những dữ kiện mới nhất của vũ trụ học, ai dám khẳng định chắc chắn sẽ không còn một dạng vật chất nào khác, không còn một dạng tương tác nào khác? Vậy nếu khoa học khám phá ra một tương tác thứ 5, thứ 6, v.v. thì khi đó tên gọi TOE dành cho 4 tương tác kia sẽ ra sao?
Nhiều người hy vọng “cuộc săn lùng Hạt Thần Thánh(11), tức hạt Higgs, đang diễn ra tại CERN thành công sẽ là cơ sở để đi tới một TOE. Nhưng tôi cho rằng “câu trả lời của CERN sẽ đặt ra một câu hỏi mới”, và câu hỏi mới ấy sẽ đặt vật lý vào một tình huống mới, tình huống này sẽ cho thấy chưa có lý thuyết nào xứng đáng được gọi là TOE. Hãy chờ xem!
Nhưng tôi không nghĩ như tác giả Cao Chi khi ông cho rằng khám phá của Chaitin là “một tin xấu đối với vật lý”. Ngược lại, tôi cho đó là một diễm phúc, bởi nếu có TOE thật sự thì đó mới là một thảm hoạ, một nỗi buồn của loài người, bởi khi đó chúng ta sẽ rơi vào cảnh ngộ giống như Louis Lagrange trong thế kỷ 18, khi ông than vãn rằng “Chỉ có mỗi một vũ trụ, mà Newton đã khám phá hết bí mật rồi, chẳng còn gì đáng để cho chúng ta làm nữa”. Tôi tin rằng nếu Einstein sống lại, ông sẽ hoan nghênh tư tưởng thống nhất vật lý, nhưng ông sẽ nghi ngờ cái gọi là “TOE”, ít nhất về mặt thuật ngữ!
Vậy lý thuyết của Gregory Chaitin hấp dẫn không chỉ vì ông đã chỉ ra một con số hiện hữu nhưng “bất khả quy” (uncomputable), mà còn vì ông khẳng định sẽ chẳng bao giờ có bất cứ một TOE nào cả, dù cho là TOE của toán học hay vật lý!
Sự phi tồn tại TOE của toán học đã được chứng minh hùng hồn. Chẳng lẽ điều đó không đủ để làm một bài học đối với vật lý hay sao? Liệu các nhà vật lý có đủ ý chí và niềm tin mạnh mẽ bằng David Hilbert khi phất cao ngọn cờ tìm kiếm TOE của toán học hay không? Hilbert là người giỏi giang và nổi tiếng đến mức đã tạo ra cả một trường phái hùng mạnh trong toán học. Trường phái này không những đi theo Hilbert trong những cái đúng, mà theo cả cái sai – niềm tin vào TOE của toán học! Niềm tin ấy đã được khắc sâu trên bia mộ Hilbert bởi một khẳng định chắc nịch: “Chúng ta phải biết; Chúng ta sẽ biết” (Wir müssen wissen, wir werden wissen). Nhưng Số Omega của Chaitin cho thấy có những điều chúng ta rất muốn biết nhưng không thể biết!
Hiện nay, vì không thể tính được Số Omega, người ta hướng nghiên cứu vào việc tính xác suất xuất hiện một chữ số nào đó của Omega! Ở đây, một lần nữa người ta lại hy vọng tìm thấy sự trợ giúp của Cơ Học Lượng Tử, bởi hơn bất cứ một khoa học nào khác, Cơ Học Lượng Tử là cẩm nang giải quyết những đối tượng ứng xử theo xác suất! Hoá ra từ Max Planck cho tới Greg Chaitin, có một sợi chỉ đỏ xuyên suốt: Bản chất lượng tử của vật chất!
Tủ sách của tôi vừa được bổ sung “Kỷ yếu Max Planck”! Tôi đang ngồi bên một khu vườn xum xuê để đọc nó, gậm nhấm thứ hạnh phúc không dễ gì có được ở đời(12)!
33-Nikola Tesla
1857-1943
Serbia
Vật Lý
31-Ernest Rutherford
1871-1937
New Zealand
Vật Lý, Hóa Học
Ernest Rutherford - "Cha đẻ" của vật lý hạt nhân
Ernest Rutherford là một nhà vật lý hoạt động trong lĩnh vực phóng xạ và cấu tạo nguyên tử.
Ông được coi là “cha đẻ” của vật lý hạt nhân sau khi đưa ra mô hình
“Hành tinh nguyên tử” để giải thích “thí nghiệm trên lá vàng”. Nhờ phát
hiện của mình mà ông đã được nhận giải Nobel hóa học năm 1908.
Ernest Rutherford sinh vào ngày
30/8/1871, tại thành phố Nelson, New Zealand trong một gia đình khá giả.
Cha ông vốn là một người thợ đóng xe và mẹ là giáo viên tiếng Anh.
Khi lên 16 tuổi, Rutherford vào học tại
trường trung học Nelson, một trong những ngôi trường nổi tiếng của New
Zealand thời bấy giờ. Nhờ thành tích xuất sắc trong học tập nên khi tốt
nghiệp vào năm 1889, Rutherford được thưởng một suất học bổng, theo học
tại Đại học Wellington. Năm 1893, ông tốt nghiệp xuất sắc với chuyên
ngành toán học và vật lý khoa học.
Sau một năm tham gia nghiên cứu tại Đại
học Wellington, Rutherford được cử đi làm nghiên cứu sinh tại phòng thí
nghiệm Cavendish, thuộc Đại học Cambridge, Anh. Dưới sự hướng dẫn của
nhà khoa học Thomson, chỉ sau một thời gian ngắn, Rutherford đã có những
bước tiến vượt bậc. Bên cạnh việc tập trung nghiên cứu về nhân nguyên
tử, tức là các hạt ion dương, vận tốc và “tuổi thọ” của chúng, Rutherford còn sáng chế ra một máy dò sóng điện từ sau khi quan sát tính năng của một cuộn dây từ.
Đến năm 1896, sau khi nhà khoa học Henri
Becquerel phát minh ra hiện tượng phóng xạ, bị thuyết phục bởi hiện
tượng này, cũng giống như vợ chồng nhà khoa học Marie Curie,
Rutherford đã tiếp tục lao vào nghiên cứu. Sau một thời gian quan sát,
ông khám phá ra rằng các chất phóng xạ phát ra những bức xạ có tính chất
khác nhau: Chùm tia alpha được hợp bởi những hạt dương
nặng và chùm tia beta được hợp bởi những điện tử. Ông cũng khám phá ra
thêm một chùm tia thứ ba nữa nhưng chưa kết luận được đó là gì. Sau này,
nhà khoa học Paul Villard đã gọi nó là chùm tia gammar. Có thể nói, đây là những phát hiện lớn, đặt dấu ấn vô cùng quan trọng cho nền khoa học hạt nhân sau này.
Ernest Rutherford (1871-1937)
Vào năm 1898, sau khi bảo vệ thành công luận án tiến sĩ về cấu tạo vật chất “Sự ion hóa và tính chất phóng xạ”,
Rutherford rời phòng thí nghiệm Cavendish tới làm việc tại trường đại
học Macgill, Canada, trên cương vị giáo sư. Tại đây, ông tiếp tục những
công trình nghiên cứu của mình và khám phá ra mối liên hệ giữa dây
chuyền phóng xạ của chất Uranium và chất Thorium. Ông cũng chứng minh
rằng hạt alpha chính là nhân nguyên tử Helium.
Năm 1907, Rutherford trở về Anh để giảng
dạy và nghiên cứu ở Viện đại học Manchester. Được sự giúp đỡ của các
nhà vật lý trẻ tuổi Geiger và Niels Bohr, Rutherford đã thực hiện thí
nghiệm bắn phá nguyên tử trong một miếng nhôm mỏng bằng hạt alpha. Ông
nhận thấy cứ 10.000 hạt alpha bắn vào mới có một hạt bị lệch bật trở lại
vì gặp điện dương trong đó. Điều đó đã chứng tỏ rằng cấu tạo bên trong
mỗi nguyên tử, hầu hết là trống rỗng. Ông đã mô tả lại kết quả này một
cách đầy hình tượng: Điều này giống như khi bắn súng vào một tờ giấy và
thấy vài viên đạn bay ngược trở lại.
Sau khi nhờ nhà vật lý lý thuyết Fowler tính toán, Rutherford đã tìm ra công thức nổi tiếng về tán xạ hạt alpha (còn gọi là phóng xạ thiên nhiên)
và kết luận rằng: Điện dương tụ trong nhân mà đường kính chỉ bằng một
phần vạn đường kính nguyên tử. Từ kết quả này, Rutherford đã đề xuất mẫu
hành tinh nguyên tử để mô tả các nguyên tử và đến năm 1908, ông đã được
trao tặng giải thưởng Nobel hóa học cho những phát hiện quan trọng này.
Một trong hai công trình quan trọng nhất
của Rutherford đã được ông chứng minh trong năm 1911, đó là mô hình
nguyên tử, với nhân ở giữa và các hạt điện tử quay xung quanh. Ông đã
giải thích kết quả thí nghiệm với giả thiết rằng nguyên tử chứa một hạt
nhân mang điện tích dương nhỏ bé trong lõi, với những điện tử mang điện
tích âm khác chuyển động xung quanh nó trên những quỹ đạo khác nhau, ở
giữa là những khoảng không.
Khi đó, hạt alpha nằm bên ngoài nguyên
tử không chịu lực Coulomb, nhưng khi đến gần hạt nhân mang điện dương
trong lõi thì bị đẩy do hạt nhân và hạt alpha đều tích điện dương. Do
lực Coulomb tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách nên hạt nhân cần có
kích thước nhỏ để đạt lực đẩy lớn tại các khoảng cách nhỏ giữa hạt
alpha và hạt nhân. Nói một cách hình tượng, mô hình hạt nhân lõi nhỏ là
lá chắn cứng đối với các hạt alpha.
Nhờ những phát hiện quan trọng và những
đóng góp không nhỏ cho nền khoa học Anh nên đến năm 1914, Rutherford
được phong tước Hiệp sĩ. Năm 1919, ông được cử làm Giám đốc phòng thí
nghiệm Cavendish, thay nhà khoa học Thomson. Trong quãng thời gian làm
việc ở đây, Rutherford đã phát hiện ra hạt proton trong nhân nguyên tử. Đây chính là công trình quan trọng thứ hai của ông.
Những đóng góp của Rutherford đã được
giới khoa học đánh giá cao. Ngoài giải thưởng Nobel hóa học, ông còn
được trao rất nhiều danh hiệu khác như: Huân chương Rumford (năm 1905)
và Huân chương Copley (năm 1922) của Hiệp hội Hoàng gia, giải Bressa
(1910) của Viện hàn lâm khoa học Turin, Huy chương Albert (1928) của
Hiệp hội Hoàng gia Nghệ thuật, Huy chương Faraday (1930) của Viện kỹ sư
điện. Ông còn được bầu làm viện sĩ danh dự của Viện hàn lâm khoa học
Liên Xô (nay là Viện hàn lâm khoa học Liên bang Nga).
Sau 18 năm say mê nghiên cứu và làm việc
tại phòng thí nghiệm Cavendish, ngày 19/10/1937, Rutherford đã vĩnh
viễn ra đi, hưởng thọ 66 tuổi. Ông đã để lại nhiều công trình nghiên cứu
quan trọng và những phát minh lớn, có ý nghĩa cho cả hôm nay và mai
sau.
Ernest Rutherford
Ernest Rutherford
|
|
Sinh
|
30 tháng 8
1871
Brightwater, New Zealand |
Mất
|
|
Nơi ở
|
|
Quốc tịch
|
|
Ngành
|
|
Nơi công tác
|
|
Học trường
|
|
Người hướng dẫn LATS
|
|
Các sinh viên nổi tiếng
|
|
Nổi tiếng vì
|
Là cha đẻ của
vật lý hạt nhân
|
Giải thưởng
|
|
Note that he is the father-in-law of
Ralph Fowler. Rutherford had a DSc
(1900) from the University of New Zealand.
|
Ernest Rutherford (1871 - 1937) là một nhà vật lý người
New
Zealand hoạt động trong lĩnh vực
phóng xạ
và cấu tạo
nguyên
tử. Ông được coi là "cha đẻ" của
vật lý
hạt nhân; sau khi đưa ra mô hình
hành
tinh nguyên tử để giải thích
thí
nghiệm trên lá vàng.
Tiểu sử
Ernest Rutherford sinh ngày
30 tháng
8 năm 1871 ở Nelson, New Zealand.
Rutherford đã nghiên cứu hiện tượng
phóng xạ
từ đầu thập niên 1900. Ông đã phát hiện ra
ba dạng
tia phát ra từ các chất phóng xạ. Ông (cùng với
Soddy) đã đưa ra thuyết phân rã
phóng xạ;
đã chứng minh sự tạo thành
heli
trong quá trình phóng xạ, đã phát hiện ra hạt nhân nguyên tử
và nghiên cứu mô hình của hạt nhân nguyên tử, đặt cơ sở cho
thuyết hiện đại về cấu tạo nguyên tử.
Năm 1907, ông là giáo sư vật lý ở trường
Đại học
Manchester. Năm 1908, ông được tặng
giải
thưởng Nobel hóa học cho các công trình chứng
minh rằng các nguyên tử bị phân rã trong hiện tượng
phóng xạ.
Từ năm 1919, ông làm việc ở
Cambridge và
Luân Đôn.
Tại đây, ông đã thực hiện sự chuyển hóa nhân tạo đầu tiên
giữa các
nguyên
tố bền (còn gọi là kỹ thuật
giả kim
thuật). Cụ thể là ông đã biến
nitơ
thành
ôxy
bằng cách dùng các
hạt
alpha bắn phá vào chúng.
Ghi nhận
Ngoài giải thưởng Nobel hóa học, Ernest Rutherford đã được
nhận nhiều vinh danh khác. Ông đã được bầu làm viện sĩ danh
dự của Viện hàn lâm Khoa học
Liên Xô
(nay là Viện hàn lâm Khoa học
Liên
bang Nga).
Thí nghiệm Rutherford
Trên: Kết quả kỳ vọng
Dưới: Kết quả thật sự
Thí nghiệm Rutherford, hay thí nghiệm Geiger-Marsden, là một
thí
nghiệm thực hiện bởi Hans Geiger và Ernest
Marsden năm
1909[1]
dưới sự chỉ đạo của nhà vật lý người
New
Zealand
Ernest
Rutherford, và được giải thích bởi Rutherford vào
năm
1911[2],
khi họ bắn phá các hạt tích điện dương nằm trong nhân các
nguyên
tử (ngày nay gọi là
hạt nhân
nguyên tử) của lá
vàng
mỏng bằng cách sử dụng
tia
alpha. Thí nghiệm đã cho thấy các hạt nhân nguyên
tử nằm tập trung trong một không gian rất nhỏ bé (cỡ
femtomét),
so với kích thước của nguyên tử (cỡ
Ångström),
lật đổ giả thuyết trước đó về nguyên tử của
J. J.
Thomson (mô hình mứt mận cho nguyên tử).
Thí nghiệm cũng cho thấy hiện tượng tán xạ Rutherford, sự
tán xạ
của các hạt alpha trên các
hạt nhân
nguyên tử. Hiện tượng này còn được gọi là tán xạ
Coulomb do lực tương tác là
lực
Coulomb. Tán xạ này ngày nay được ứng dụng trong
kỹ thuật nghiên cứu
vật liệu
gọi là
tán xạ
ngược Rutherford. Kiểu tán xạ này cũng được thực
hiện vào những năm 1960 để khám phá bên trong hạt nhân.
Lịch sử
Trước năm
1911,
nguyên
tử được cho là có cấu trúc gồm các hạt tích điện
dương đan xen với các
electron,
tạo thành một hỗn hợp tương tự như thành phần của "mứt mận".
Năm
1909,
Hans Geiger và Ernest Marsden tiến hành thí nghiệm theo sự
chỉ đạo của Rutherford tại
Đại học
Manchester. Họ chiếu dòng
hạt
alpha vào các lá vàng mỏng và đo số hạt alpha bị
phản xạ,
truyền qua và
tán xạ.
Họ khám phá ra một phần nhỏ các hạt alpha đã phản hồi lại.
Nếu cấu trúc nguyên tử có dạng như mô hình "mứt mận" thì sự
phản hồi xảy ra rất yếu, do nguyên tử là môi trường trộn lẫn
giữa điện tích âm (của
điện tử)
và điện tích dương (của
proton),
trung hòa điện tích và gần như không có
lực tĩnh
điện giữa nguyên tử và các hạt alpha. Nói một
cách hình tượng do không có lực tương tác đáng kể, mô hình
"mứt mận" như tấm nệm mềm đối với các hạt alpha.
Năm
1911,
Rutherford giải thích kết quả thí nghiệm với giả thiết rằng
nguyên tử chứa một
hạt nhân
mang
điện
tích dương nhỏ bé trong lõi, với những
điện tử
mang điện tích âm khác chuyển động xung quanh nó trên những
quỹ đạo
khác nhau, ở giữa là những khoảng không. Khi đó, hạt alpha
khi nằm bên ngoài nguyên tử không chịu
lực
Coulomb, nhưng khi đến gần hạt nhân mang điện
dương trong lõi thì bị đẩy do hạt nhân và hạt alpha đều tích
điện dương. Do lực Coulomb
tỷ lệ
nghịch với
bình
phương
khoảng
cách nên hạt nhân cần có kích thước nhỏ để đạt
lực
đẩy lớn tại các khoảng cách nhỏ giữa hạt alpha và hạt nhân.
Nói một cách hình tượng, mô hình hạt nhân lõi nhỏ là lá chắn
cứng[3]
đối với các hạt alpha.
Rutherford đã mô tả lại kết quả này một cách đầy hình tượng:
Điều này giống như khi bắn súng vào một tờ giấy và thấy
vài viên đạn bay ngược trở lại.[4]
Về sau sự
tán xạ
tương tự như của các hạt alpha trên các hạt nhân được gọi là
tán xạ Rutherford.
Từ kết quả này, Rutherford đã đề xuất
mẫu hành
tinh nguyên tử để mô tả các nguyên tử. Mô hình
này sau đó bị thay thế bởi
mô hình
nguyên tử Bohr vào năm
1913.
[sửa]
Phương pháp thí nghiệm
Geiger và Marsden dùng một ống chứa khí
radi
brôm
(RaBr2)
phóng xạ
ra các
hạt
alpha và chiếu dòng hạt alpha vào các lá
kim loại
khác nhau. Họ quan sát các hạt alpha truyền qua, phản xạ và
tán xạ
bằng cách đặt hệ thống trong buồng tối, bao bọc bởi các màn
huỳnh
quang làm từ
hợp chất
kẽm
và
lưu
huỳnh (ZnS)
và dùng
kính
hiển vi đếm số lần các chớp sáng sinh ra do các
hạt alpha va vào màn tại các vị trí tương ứng với các góc
tán xạ khác nhau. Việc đếm các hạt alpha diễn ra trong nhiều
giờ
để có thể tích lũy được con số
thống kê
có ý nghĩa.
Họ đã dùng các lá kim loại khác nhau, từ
nhôm,
sắt,
vàng
đến
chì,
với độ dầy thay đổi bằng cách xếp nhiều lá mỏng lên nhau
thành lá dày hơn.
Kết quả đáng chú ý nhất xảy ra với lá vàng dày 60
nanomét
(tức là bề dầy khoảng 200 nguyên tử vàng), khi đó chừng 1
trong 8000 hạt bị tán xạ ngược lại với
góc tán
xạ lớn hơn 90
độ.
Quan sát này không thể giải thích được bằng mô hình mứt mận
cho nguyên tử; mà chỉ có thể giải thích được với giả thuyết
một hạt nhân mang
điện
tích dương nhỏ nằm trong nguyên tử.
Chi tiết tính toán
Xét va chạm thẳng hàng giữa hạt alpha và hạt nhân, theo
định
luật bảo toàn năng lượng, toàn bộ
động
năng ()
của hạt alpha khi nó cách xa hạt nhân sẽ chuyển hóa hết
thành
thế năng
trong
trường
lực
Coulomb
khi hạt alpha đi tới điểm gần hạt nhân nhất (lúc đó vận tốc
bằng không do đổi chiều chuyển động 180 độ). Khoảng cách
giữa hạt alpha và hạt nhân lúc đó là b, có thể coi là
giới hạn trên của
bán kính
hạt nhân (bán kính hạt nhân không thể lớn hơn). Như vậy:
Suy ra:
Với:
- m (khối lượng hạt alpha) = 6,7×10−27 kg
- q1 (điện tích hạt alpha) = 2×(1,6×10−19) C
- q2 (điện tích hạt nhân vàng) = 79×(1,6×10−19) C
- v (tốc độ ban đầu của hạt alpha) = 2×107 m/s
Dẫn đến giá trị b = 2,7×10−14 m
(giá trị chính xác của bán kính hạt nhân cỡ 7,3×10−15 m
hay 7,3
femtômét),
nhỏ hơn nhiều so với kích thước nguyên tử (cỡ
Ångström).
1858-1947
Đức
Vật Lý
Max Planck: Người làm cách mạng trong vật lý
TT - Cuộc đời của Max Planck là cuộc đời của một con người có lương tâm, đạo đức, trách nhiệm trước xã hội, đất nước và sự phát triển khoa học. Vinh quang không thiếu đối với ông. Nhưng có lẽ ít người biết đến cuộc đời rơi nước mắt mà định mệnh đã dành riêng cho ông vô cùng nghiệt ngã.
Nghe đọc nội dung toàn bài: |
Hôm
nay, ngày 23-4, là ngày kỷ niệm sinh nhật thứ 150 của nhà vật lý học vĩ
đại Max Planck. Đây là một sự kiện có ý nghĩa thế giới. Khám phá lượng
tử của ông năm 1900 đã làm đảo lộn nhận thức của con người về vũ trụ vi
mô chưa từng có, và tác động không ngừng vào sự thay đổi bộ mặt của xã
hội đến nay và tiếp đến. Hai chữ "lượng tử" ngày nay đồng nghĩa với
"high-tech".
Vật lý học hiện đại tựa trên hai cột trụ kiên cố là
thuyết lượng tử của Max Planck và thuyết tương đối của Albert Einstein.
Những tiến bộ công nghiệp và khoa học, sự phồn vinh xã hội mà ngày nay
mọi người trong chúng ta được thừa hưởng phần rất lớn có nguồn gốc từ
thuyết lượng tử, và những ứng dụng của nó trong thế kỷ 21 được chờ đợi
càng mạnh mẽ hơn, vũ bão hơn.
Đập bỏ tín điều
Tôi chào định mệnh đã cho tôi một nền giáo dục nhân
văn. Các nhà cổ điển Hi Lạp và La Mã tôi không bao giờ muốn đánh mất
khỏi trí nhớ tôi. Tôi tin chắc rằng trong thời đại hiện tại, chủ yếu
được định hướng theo những lợi ích bề ngoài, thì trường trung học nhân
văn lại càng quan trọng hơn bao giờ hết. Vì cần phải cho tuổi trẻ biết
rằng còn một loại "thưởng thức" khác hơn là loại thưởng thức chỉ dựa
trên lĩnh vực vật chất hay tiết kiệm thì giờ và tiền bạc
|
Cuối thế kỷ 19 lối suy nghĩ của giai cấp tư sản cũng
như của giới khoa học ở châu Âu là bảo thủ. Sau một thời gian xây dựng
vũ bão ở thế kỷ 19, người ta tin vào sự trường tồn của hiện trạng. Cả
trật tự nhà nước lẫn khoa học được xem như bền vững.
Thế
giới quan của Planck đã hình thành trong không khí tư duy bảo thủ đó mà
sau này ông đã phải chiến đấu nội tâm dữ dội và một nỗ lực lớn lao để
vượt qua chính mình và xét lại những "tín điều" đã có. Những kinh nghiệm
đau đớn đã dạy ông rằng không phải tòa nhà khoa học lẫn tòa nhà nhà
nước hiện hữu được phép xem như bất khả xâm phạm.
Khai sinh của thuyết lượng tử
Ông khám phá rằng sự hấp thu hay phát xạ năng lượng của
một vật thể đen (kim loại được đun nóng lên đến một nhiệt độ nào đó)
không diễn ra liên tục như người ta nghĩ, mà chỉ diễn ra ở dạng các gói
rời rạc (discrete packages), và các "chùm" năng lượng này được gọi là
lượng tử (quantum).
Giống như bia, không phải được phân phối bằng một cái
vòi chảy liên tục mà là dưới dạng các lon bia, chai bia hay thùng bia,
kích cỡ khác nhau, nghĩa là dạng "các gói rời rạc". Nếu E là năng lượng
được trao đổi đó, thì Planck đưa ra công thức E = hv bất tử đi vào lịch
sử, trong đó h là hằng số, sau này được gọi là hằng số Planck, và v là
tần số của ánh sáng.
Ngày 14-11-1900 Planck trình bày kết quả của ông tại
buổi họp của Hội Vật lý Berlin, dưới cái tên "Định luật phân bố nhiệt
trong quang phổ chuẩn" (Gesetz der Energieverteilung im
Normalsprektrum), dài chín trang in. Nó đánh dấu chính thức sinh nhật
lịch sử của thuyết lượng tử.
Planck không biết rằng công thức ε =h.v là một định
luật "tuyệt đối" mà trong vô thức Planck đã ngưỡng mộ và tìm kiếm, là
chiếc chìa khóa để bước vào thế giới vi mô. Ông chưa hiểu hết tầm quan
trọng và cũng không tin công thức này là một cuộc cách mạng vĩ đại, là
một thời kỳ mới trong nhận thức thiên nhiên.
Bản thân Planck chỉ tin rằng đó là cái "mẹo toán" nhất
thời. "Nói tóm tắt, tôi có thể gọi cả việc làm của tôi là một hành động
của sự tuyệt vọng. Bởi vì từ bản chất, tôi là người hiền hòa và có
khuynh hướng lánh xa các hành động mạo hiểm đáng nghi ngờ…". Những năm
tiếp theo, vẫn không có mấy ai để ý đến. Người ta xem ý tưởng lượng tử
như một giả thuyết phụ trợ để hoạt động, để giải quyết được bài toán
trong lĩnh vực bức xạ, nhưng còn lại không có ý nghĩa gì mới đối với
khoa học, và người ta chờ đợi nó nhanh chóng sẽ được thay thế bằng một
cái gì từ nền vật lý cổ điển.
Lịch sử thành công của khái niệm lượng tử của Planck
lắm gian nan. Cần một bà mụ để vỗ lớn vị "hoàng tử nhỏ” chưa được thừa
nhận nguồn gốc ấy. Công việc này được giao cho không ai khác hơn là
Albert Einstein.
Năm 1905, Einstein đã chứng minh rằng quan niệm lượng
tử rời rạc của Planck là có cơ sở rộng lớn và sâu sắc trong thiên nhiên,
không phải chỉ là cái "mẹo toán học". Nhưng Planck cũng không tin.
Einstein phải chiến đấu một mình 20 năm liền để thay đổi miếng đất hoang
dã bảo thủ này trong giới khoa học bấy giờ, để thuyết phục giới khoa
học rằng quan niệm lượng tử là có thật trong thiên nhiên cấp vĩ mô.
Vào năm 1926 khi một loạt các nhà khoa học trẻ như
Heisenberg, Born, Jordan, Pauli, xây dựng cơ học lượng tử với những ứng
dụng cực kỳ chính xác trong khoa học, lúc đó người ta mới chấm dứt mọi
hoài nghi. Bohr trước đó (1913) đã đưa ra mô hình nguyên tử dựa trên
quan niệm "các bước nhảy rời rạc" của Planck và Einstein rất thuyết phục
tuy chưa hoàn chỉnh, và bản thân Bohr vẫn chưa tin quan niệm photon của
Einstein. Khoảng năm 1927 có thể nói quan niệm lượng tử của Planck với
sự hỗ trợ đắc lực của Einstein được xem như hoàn toàn chiến thắng.
Vật lý lượng tử từ đó phát triển như vũ bão, đã làm hai
cuộc cách mạng vĩ đại trong lịch sử với biết bao ứng dụng làm thay đổi
hẳn bộ mặt thế giới trong công nghệ và đời sống.
PhamVietHung's Home
my true thinking
“CÚ HÍCH” CỦA MAX PLANCK
Pensée fait la grandeur de l’homme
Blaise Pascal
Thế giới đang thay đổi quá nhanh vì những “phép lạ” của khoa học và công nghệ! Nếu Einstein sống lại vào lúc này, có lẽ ông cũng phải giật mình kinh ngạc trước những gì nhìn thấy. Chẳng hạn: Internet đang biến mọi người trên thế giới thành hàng xóm; internet đang “nhét” toàn bộ kiến thức của nhân loại từ cổ chí kim vào trong những chiếc máy thông dụng bé nhỏ có tên là “computer” … Hoặc Einstein có thể còn kinh ngạc hơn nữa khi thấy lũ con cháu đang “cả gan” nghiên cứu một lý thuyết được gọi là “viễn tải lượng tử” (quantum teleportation), nhằm ứng dụng một hiện tượng kỳ quặc của các hạt ánh sáng mà chính ông lúc sinh thời đã gọi là “tương tác ma quái” (spooky interaction) vì không sao giải thích nổi! Vậy mà “viễn tải lượng tử” đã bước đầu trở thành hiện thực trong một thí nghiệm(1) tại Đại Học Quốc Gia Australia năm 2002, tại đó thông tin được truyền đi với tốc độ gần như tức thời (instantaneously) mà không cần đến bất cứ một dòng chuyển động nào của các hạt cơ bản hoặc sóng điện từ! ….. Còn vô số “phép lạ” khác, không thể kể hết ra đây được, nhưng cần ý thức rằng tất cả đã và đang làm thay đổi tận gốc bộ mặt văn hoá của nhân loại.
Cái gì đã thúc đẩy con tầu khoa học và công nghệ “bỗng nhiên” chuyển động nhanh đến thế, tạo ra nhiều “phép lạ” đến thế?
Chẳng có gì “bỗng nhiên” cả! “Thành La Mã không thể hình thành trong một ngày”(2), mọi “phép lạ” hôm nay đều là kết quả tất yếu của một cuộc cách mạng vĩ đại về nhận thức tự nhiên mà “cú hích ban đầu” đã xẩy ra từ năm 1900 khi Max Planck nêu lên một lý thuyết hoàn toàn mới lạ: Thuyết lượng tử của năng lượng!
Nếu không biết gì về “cú hích” đó, chúng ta không chỉ có lỗi với Max Planck, mà còn không thể hiểu thấu được nguồn gốc và bản chất của những thành tựu khoa học và công nghệ ngày nay. Có lẽ đó là lý do để NXB Tri Thức vừa cho ra mắt cuốn “Max Planck, người khai sáng thuyết lượng tử”, gọi tắt là “Kỷ yếu Max Planck”, do Phạm Xuân Yêm, Nguyễn Xuân Xanh, Trịnh Xuân Thuận, Chu Hảo, Đào Vọng Đức chủ biên, gồm hơn 40 bài viết sâu sắc của các nhà khoa học có uy tín trong và ngoài nước, kể cả bài viết của chính Max Planck, và của “ông vua vật lý” Albert Einstein!
Các tác giả cuốn sách “hy vọng sẽ có những tâm hồn, đặc biệt những bạn trẻ, đón nhận và suy ngẫm về nó” (Kỷ yếu, Trang 18).
Bài viết này chính là một đón nhận và suy ngẫm về cuốn sách.
1] “Kỷ yếu Max Planck”, một món quà văn hoá đắt giá:
Văn hoá là gì, nếu không phải là sản phẩm chứa đựng tư tưởng và nhận thức của con người? Nếu vậy, giá trị văn hoá phải là giá trị quý báu nhất, cao cả nhất, đáng trân trọng nhất, bởi tư tưởng và nhận thức là sản phẩm kỳ diệu nhất của Tự Nhiên – Bà Mẹ Tự Nhiên (The Mother Nature) đẻ ra không biết bao nhiêu đứa con kỳ diệu, nhưng kỳ diệu nhất vẫn là con người, bởi chỉ có con người mới nhận thức được sự tồn tại của chính Bà Mẹ đã đẻ ra nó; nếu không có con người, Tự Nhiên sẽ trở nên vô nghĩa, chẳng thế mà Blaise Pascal đã định nghĩa “Con người là một cây sậy, một thứ yếu ớt nhất trong tự nhiên, nhưng là một cây sậy có tư tưởng”(3), còn René Descartes thì tuyên bố: “Tôi tư duy, vậy tôi tồn tại”(4).Với tiêu chí đó, “Kỷ yếu Max Planck” phải được coi là một món quà văn hoá đắt giá: Nó không chỉ giải thích rõ nguồn gốc và nội dung của tư tưởng lượng tử (quantum), mà còn nêu bật ý nghĩa cách mạng của tư tưởng này trong lịch sử nhận thức, cho ta hiểu vì sao “cú hích của Max Planck” lại tạo nên một xung lực đối với cuộc cách mạng khoa học và công nghệ trong suốt hơn 100 năm qua!
Cá nhân tôi, mặc dù đã hiểu khái niệm lượng tử từ ngày còn là học sinh, và thậm chí cũng đã biết rõ vì sao Planck “miễn cưỡng” nêu lên tư tưởng đó, vậy mà đọc kỹ những bài trong “Kỷ yếu”, tôi có cảm tưởng như được xem lại một cuốn phim bất hủ, tái khám phá những khía cạnh đặc sắc về tư tưởng mà trước đây mình chưa hề biết hoặc chưa hề để ý.
Chẳng hạn, lấy thước đo nào để đo công lao của Planck? Giải Nobel vật lý năm 1918 chăng? Lời ca ngợi của hậu thế dành cho ông chăng? Rằng “Max Planck, người khai sáng thuyết lượng tử”, như tiêu đề của chính cuốn sách chăng? Rằng Planck là một Christopher Colombus hay một Copernicus của thế kỷ 20 chăng? … Tất cả những tôn vinh đó đều xứng đáng, nhưng tôi chỉ thật sự bị choáng váng, bị “hạ knock-out” bởi lời sau đây: “Ai đã được ân huệ để tặng cho nhân loại một ý tưởng sáng tạo vĩ đại, người đó không cần được đời sau ca ngợi. Bởi vì anh ta đã được ban cho điều cao cả hơn bằng việc làm của anh ta” (Kỷ yếu, T.21). Đó là lời của Einstein dành cho Planck, và có lẽ chỉ có Einstein mới viết nổi lời bất hủ đó, bởi không ai hiểu hạnh phúc thật sự của nhà khoa học là gì bằng Einstein, không ai hiểu Planck hơn Einstein.
Tôi cũng thích thú gậm nhấm lời của chính Planck: “Đôi khi ta tìm thấy cái không thể tưởng tượng nổi” (Kỷ yếu, T.29). Không biết Planck nói câu này trong hoàn cảnh nào, nhưng người đọc có quyền tự luận rằng ông muốn nói tới những “ánh chớp” tư tưởng xé toang màn đêm, để lộ ra những sự thật trái ngược hoàn toàn với những quan niệm truyền thống.Quantum năng lượng của ông chính là một “ánh chớp” như vậy!
Thật vậy, vào thời điểm bản lề chuyển tiếp từ thế kỷ 19 sang thế kỷ 20, người ta chỉ có thể quan niệm được quantum của vật-chất-vật-thể, tức khái niệm “atom” (nguyên tử) mà triết gia cổ Hy-Lạp Democritus đã nêu lên từ thời cổ đại (khoảng thế kỷ 4-5 trước CN), và đã được các nhà hoá học sử dụng để giải thích bản chất các phản ứng hoá học, để rồi cuối cùng cũng đã được chứng minh trực tiếp bằng vật lý vào cuối thế kỷ 19. Nhưng không ai dám nghĩ rằng năng lượng cũng có tính chất tương tự, tức là cũng có thể chia nhỏ ra thành những phần nhỏ nhất không thể chia cắt được nữa. Các thí nghiệm vật lý thế kỷ 19 cho thấy năng lượng, chẳng hạn bức xạ nhiệt hoặc bức xạ điện từ, … đều mang tính chất sóng, giống như những dòng chẩy liên tục, do đó không thể “đếm được”.
Tiếng Anh phân biệt rành mạch sự khác nhau giữa cái đếm được với cái không đếm được: “How many” dùng để hỏi cái đếm được, và “how much” dùng để hỏi cái không đếm được. Cái đếm được là cái rời rạc, từng phần tử một, không liên tục. Cái không đếm được là cái liên tục, không chia ra thành các phần tử rời rạc. Chẳng hạn, bạn phải hỏi: “How much energy you spent for this?” (Bạn đã tiêu thụ bao nhiêu năng lượng cho việc này?), thay vì “how many energy …”. Quy tắc ngôn ngữ này phản ánh rất rõ rằng không ai dám nghĩ năng lượng là loại vật chất “đếm được”!
Ấy thế mà Max Planck, sau rất nhiều bế tắc khi phải đối mặt với các kết quả thí nghiệm vật lý, đã trăn trở, dằn vặt, đắn đo, ……. mãi rồi cuối cùng mới đi đến một quyết định cách mạng mà chính ông cũng “không thể tưởng tượng nổi”: Phải coi năng lượng là “đếm được”! Giống như vật chất, năng lượng cũng được cấu tạo bởi những thành phần nhỏ nhất không thể phân chia được! Và thay vì gọi những thành phần nhỏ nhất ấy là “hạt” (particle), hoặc “nguyên tử năng lượng” (energic atom), Planck đã sáng chế ra một thuật ngữ độc đáo: “quantum” (số nhiều là quanta, một từ gốc la-tinh), tức “lượng tử”!
Thuật ngữ ấy cùng với tư tưởng chứa đựng bên trong nó đã ra đời vào ngày 14-10-1900 trong một buổi họp của Hội Vật Lý Berlin! Đó là ngày khai sinh ra thuyết lượng tử, mở màn cho những biến động sôi nổi và mau lẹ chưa từng có trong lịch sử khoa học thế kỷ 20, dẫn tới cuộc cách mạng khoa học và công nghệ ngày nay – cuộc cách mạng ứng dụng bản chất lượng tử của vật chất: Computer, laser, kính hiển vi điện tử, internet, email, điện thoại di động, máy ảnh số, máy quay phim số, truyền hình số, máy chụp hình cắt lớp (scanner), máy mổ nội soi, … Khó có thể hình dung một công cụ hoặc sản phẩm nào của khoa học và công nghệ hiện đại mà không trực tiếp hoặc gián tiếp ứng dụng bản chất lượng tử của vật chất. Điều đó cũng có nghĩa là tất cả chúng ta đều phải ít hoặc nhiều chịu ơn Max Planck.
Nhưng liệu có bao nhiêu người thật sự biết ơn ông? Có lẽ linh hồn ông không đợi chúng ta thắp lên những nén hương cầu nguyện, mà chỉ cần làm sao chia sẻ được với ông nỗi dằn vặt trăn trở trước ngày 14-10-1900 là đủ lắm rồi. Tôi tin rằng cảm giác chia sẻ ấy sẽ tràn ngập tâm hồn độc giả khi đọc bài “Giờ khai sinh của thuyết lượng tử” của Nguyễn Xuân Xanh (Kỷ yếu, T.25), trong đó, điểm nút của câu chuyện là “hành động tuyệt vọng của Planck” (T.26)! Đoạn nút ấy rất ngắn, nhưng lại rất hấp dẫn, bởi nó kể lại rất rõ ràng những gì đã xẩy ra trong đầu Planck vào thời điểm quyết định – cuộc chia tay với một thế giới quan cũ để bước sang một thế giới quan hoàn toàn mới!
Tôi muốn nói thêm về giá trị văn hoá của “Kỷ yếu Max Planck”, nhưng khuôn khổ của bài báo buộc phải lược bớt, để chỉ nói thêm một chút về Nguyên Lý Bất Định (Uncertainty Principle) của Werner Heisenberg.
Chẳng cần giới thiệu, ai cũng biết đây là một trong 3 trụ cột(5) của khoa học thế kỷ 20, nhưng trụ cột này chưa bao giờ được “ông vua vật lý của thế kỷ 20” là Einstein thừa nhận, ngay cả đến lúc ông mất (1955). Nhiều người coi đây là “nghịch lý Einstein” – một người cách mạng nhất (khi đề xuất Thuyết Tương Đối) lại có thể trở thành bảo thủ nhất (khi quyết liệt chống đối Nguyên Lý Bất Định). Càng mê “nghịch lý Einstein” bao nhiêu, người ta càng mê “Nguyên lý bổ sung” (complementary principle) của Niels Bohr bấy nhiêu: “Trái ngược không phải là mâu thuẫn, mà chúng bổ sung cho nhau”(6). Tôi mê nguyên lý này vì nó gần với cuộc sống hơn – cuộc sống cũng bất định như “nguyên lý bất định” vậy! Nhưng chính vì sùng bái Bohr nên cách đây hơn 10 năm, tôi bị “sốc” khi đọc một bài báo rất nghiêm túc trên tạp chí New Scientist, qua đó cho thấy “Cái chết của Nguyên Lý Bất Định”. Với thái độ trân trọng sự thật, tôi viết ngay một bài báo về vấn đề này gửi đăng ở Việt Nam(7), hy vọng được giới vật lý quan tâm. Nhưng sau khi đọc bài báo đó, một giáo sư vật lý đã phủ định trắng trơn, coi đó như một chuyện nhầm lẫn không đáng bận tâm. Điều này nói lên rằng sức ỳ của bộ não cũng vĩ đại ngang với sức sáng tạo của nó.
Nhưng “Kỷ yếu Max Planck” đã cho tôi “một ngạc nhiên thú vị” (a nice surprise) khi đã “xới lại” cuộc tranh cãi về bản chất bất định của vật chất vi mô trong bài “Bohr, vị trưởng lão quyết đoán” của Chu Hảo (Kỷ yếu, T.275)! Ở đây, các lập luận về xác định và bất định, về xác suất và về “rối lượng tử” (quantum entanglement), … lại được đề cập đến một lần nữa với một thái độ sòng phẳng, nghiêm túc, khoa học và công bằng. Điều làm tôi chú ý nhất trong bài này là ở chỗ: Tính bất định không nhất thiết là một nguyên lý xác định của thế giới vi mô, mà chính bản thân nó (nguyên lý đó) cũng có thể bất định, có nghĩa là có thể thay thế bởi một nguyên lý khác, cụ thể là “nguyên lý rối lượng tử” (entanglement principle). Tất nhiên, vấn đề vẫn chưa có kết luận chung quyết, sự thật đang còn ở phía trước, vì thế tác giả Chu Hảo cũng bỏ ngỏ một kết luận xác định cho “Nguyên Lý Bất Định”. Đó là khoa học, vì khoa học dựa trên tiêu chí tối cao là sự thật, do đó trước hết cần có thái độ tôn trọng mọi sự thật, thay vì chủ quan võ đoán. Trong bối cảnh đó, Bohr vẫn được coi là một “trưởng lão quyết đoán” (một từ ngữ rất đắt, rất văn học, phản ánh chính xác tính cách của Bohr). Thậm chí trên trục số toán học, Bohr vẫn “tương ứng” với vị trí -1, trong khi Einstein “tương ứng” với 0, còn Lev Landau (một nhà vật lý lý thuyết lỗi lạc của Liên Xô cũ) “tương ứng với +1. Tôi từng say mê đọc những cuộc tranh luận giữa Bohr và Einstein nhưng chưa bao giờ được biết những đánh giá thú vị về Bohr như trên!
Câu chuyện trên cho thấy “Kỷ yếu Max Planck”, một mặt tôn vinh những giá trị kinh điển, nhưng mặt khác lại là một cuốn sách mở (opening), mời gọi bạn đọc suy nghĩ và chia sẻ, thay vì đóng đinh một số quan niệm vào bộ não của độc giả, buộc độc giả phải chấp nhận những lý thuyết kinh điển như một mớ kinh kệ để tụng niệm, bất chấp mọi dữ kiện mới mẻ và sinh động mà cuộc sống hàng ngày mang lại. Chúng ta sẽ có dịp trở lại tính “mở” của “Kỷ yếu” ở mục 3.
2] “Kỷ yếu Max Planck”, một món quà đặc biệt dành cho giáo dục:
Đã hàng chục năm trôi qua, nhưng tôi vẫn còn nhớ như in lời thầy dạy vậy lý năm cuối cấp phổ thông trung học, khi thầy kết thúc bài giảng về thuyết lượng tử ánh sáng: “Này các cậu, lượng tử là thế đấy! Hiện nay tư tưởng này đang xâm nhập vào mọi lĩnh vực của vật lý, đến nỗi người ta ngờ rằng thời gian cũng lượng tử nốt, nghĩa là chúng ta không sống một cách liên tục, mà sống, sống, … sống theo từng lượng tử của thời gian …”. Lũ học trò chúng tôi há hốc miệng, choáng váng xúc động trước những điều kỳ diệu của tự nhiên và thán phục trí tưởng tượng vô song của con người!Nếu thầy tôi còn sống, “Kỷ yếu Max Planck” sẽ là một món quà đặc biệt dành cho thầy. Chắc chắn thầy tôi sẽ thích thú nghiền ngẫm cách mô tả của Einstein về bản chất lượng tử của vật chất trong dịp ông nhắc tới công lao của Planck: “Hơn nữa, ông đã trình bầy một cách thuyết phục, rằng bên cạnh cấu trúc nguyên tử của vật chất còn có một loại cấu trúc nguyên tử của năng lượng, và cấu trúc này được chi phối hoàn toàn bởi hằng số phổ quát do ông đưa ra” (Kỷ yếu, trang 22). Và thầy tôi có thể sẽ còn thích thú hơn nữa khi đọc ý kiến của Werner Heisenberg: “Năm 1900 Max Planck công bố kết quả sau đây: Nhiệt bức xạ không phải là một dòng chẩy liên tục và có thể chia nhỏ vô cùng tận. Nó phải được định nghĩa như một khối lượng mất liên tục được làm thành bởi các đơn vị tương tự nhau” (Kỷ yếu, trang 99). Chắn chắn thầy tôi sẽ dùng những cách mô tả sinh động, dễ hiểu và đầy “uy tín” này để giảng cho học sinh khái niệm lượng tử. Tôi nói vậy vì vẫn nhớ rõ rằng đối với thầy tôi, Heisenberg là nhân vật số 1 sau khi những bậc “trưởng lão” như Planck, Einstein, Bohr, … đã ra đi. Thầy tôi có lý, bởi Heisenberg là một trong những tác giả chủ yếu của Cơ Học Lượng Tử – một toà lâu đài mới toanh của vật lý được dựng lên từ những năm 1920, đứng sừng sững bên cạnh toà lâu đài vật lý truyền thống vốn đã có chủ.
Nhưng toà lâu đài của Heisenberg làm sao có thể dựng nên nếu không có viên gạch “lượng tử” đầu tiên do Max Planck đặt vào nền móng? Chỉ riêng điều ấy cũng đã đủ để nói lên tầm vóc của Planck!
Nếu “Tư tưởng tạo nên tầm vóc của con người” (Pensée fait la grandeur de l’homme) như Pascal đã nói, thì tầm vóc của Planck đã được tờ The New York Times ngày 05-10-1947 đánh giá chính xác: “Planck là một trong những người khổng lồ trí thức của thế kỷ 20, một trong những trí thức ngoại hạng của tất cả mọi thời đại. Như người cha của thuyết lượng tử, ông được xếp hạng với những người bất tử của khoa học, như Archimedes, Galileo, Newton và Einstein” (Kỷ yếu, trang 78).
Với những tình tiết học thuật và lịch sử phong phú như thế, “Kỷ yếu Max Planck” xứng đáng vừa là một người thầy, vừa là một người bạn tuyệt vời của bất kỳ một học sinh nào kể từ lớp 12 trở lên. Đối với các thầy, thiết nghĩ “Kỷ yếu Max Planck” phải là một trong những cuốn sách đầu giường, bởi nó không chỉ kể lại “cuộc đau đẻ” của Planck, “nhà cách mạng miễn cưỡng” (như cách gọi trong Kỷ yếu), mà còn cung cấp một cái nhìn “panorama” (toàn cảnh) của vật lý thế kỷ 20, dự báo những khám phá sắp tới trong thế kỷ 21, nghĩa là nó cung cấp cho các thầy cô giáo đầy đủ những gì bổ ích nhất mà nền giáo dục vật lý cần thiết.
Thật vậy, nếu giáo dục là một cơ thể sống thì KHAI TRÍ LÀ PHẦN XÁC, KHAI TÂM LÀ PHẦN HỒN! Một nền giáo dục không biết làm rung động tâm hồn học sinh là một nền giáo dục thất bại! Bà Joy Hakim, một nhà giáo dục nổi tiếng của Mỹ, từng yêu cầu sách giáo khoa vật lý phải được viết theo phong cách lịch sử khoa học, sao cho học sinh được tiếp cận với các sự kiện vật lý một cách hứng thú như khi đọc một cuốn truyện trinh thám ly kỳ, hấp dẫn, trong đó các đối tượng vật lý là những “tội phạm giấu mặt”, còn các nhà khoa học là những “thanh tra viên” tài ba! Nếu vậy thì “Kỷ yếu Max Planck” chính là một cuốn “trinh thám ly kỳ” về lượng tử, Max Planck là một “thanh tra viên” siêu hạng! Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Paul Dirac, De Broglie, … cũng là những nhà “thanh tra” thiên tài!
Tôi không dạy vật lý, vậy mà tôi cũng bị cuốn hút bởi cuốn “trinh thám” này, chẳng hạn bởi chi tiết sau đây: “Lạ thay. Hai khám phá vĩ đại nhất trong thế kỷ 20 lại được tượng trưng bằng hai công thức đơn giản nhất, λ = hv cho thuyết lượng tử, và E = mc2 cho thuyết tương đối, tương ứng với hai hằng số phổ quát trong trời đất, hằng số Planck h cho thế giới vô cùng nhỏ, và hằng số ánh sáng c cho thế giới vô cùng lớn!” (Kỷ yếu, trang 63).
Tôi đã từng biết rõ công thức của Planck, của Einstein, nhưng chưa bao giờ đặt hai công thức đó bên cạnh nhau để so sánh mà thốt lên hai chữ “lạ thay”. Hoá ra sự học không bao giờ hết! “Nhất tự vi sư, bán tự vi sư” (Hơn một chữ làm thầy, hơn nửa chữ cũng làm thầy). “Kỷ yếu Max Planck” xứng đáng làm thầy, làm bạn với bất cứ ai có bản chất lãng mạn, thích thú tìm hiểu khám phá: Một, tái khám phá những bí mật của tự nhiên mà các bậc tiền bối đã khám phá; Hai, khám phá bí mật của quá trình nhận thức mà chỉ có lịch sử khoa học mới hé lộ: Diễn biến của nhận thức từ lúc u minh, bế tắc, đến lúc thai nghén, đau đẻ, sinh ra và trưởng thành, …
Để kết phần này, xin trích hai ý kiến của Planck, thiết nghĩ rất đắt đối với các nhà giáo dục:
1* … người ta chỉ học khi người ta tự đặt cho mình câu hỏi (Kỷ yếu, T.81). Với sách giáo khoa và phương pháp giảng dạy vật lý hiện nay, các nhà giáo dục có lúc nào để cho học sinh tự đặt câu hỏi không? Với “khổ nạn học thêm”, các em không còn đủ thì giờ để đối phó với những “bài toán mẫu” vô nghĩa của thầy cô đặt ra, làm gì còn thì giờ để tĩnh tâm suy nghĩ mà tự đặt câu hỏi?
2* Cái lừa dối chúng ta không phải là giác quan, mà là lý trí của chúng ta (Kỷ yếu, T.81). Sách giáo khoa và lối dạy học hiện nay đề cao thái quá logic toán và logic trừu tượng, nhồi nhét quá nhiều lý luận mà bỏ quên việc truyền thụ cảm xúc. Sai lầm này trong môn Toán đã là một lỗi nặng, nhưng trong môn Lý còn nặng hơn rất rất nhiều lần, bởi vật lý là một khoa học thực tiễn, đòi hỏi trước hết bạn phải có cảm xúc trực giác về vật lý chứ không phải những phương trình. Micheal Faraday là bài học rõ ràng nhất để gợi ý cho chúng ta vật lý là gì.
Lev Landau, nhà vật lý lỗi lạc đoạt Giải Nobel vật lý năm 1962, từng tỏ ý giận dữ trước xu thế nhồi nhét toán vào vật lý một cách tuỳ tiện: “Các nhà toán học, mà tôi không hiểu vì lý do gì, đã nhồi nhét cho chúng tôi những bài tập logic coi như một món hàng bắt buộc” (xin lưu ý đây là lời than vãn của một ông thầy chứ không phải của học trò). Đồng nghiệp thân cận nhất của Landau là E.M.Lifschitz đã vạch rõ tính phản sư phạm của xu thế đó: “Khuynh hướng biến những thứ giản đơn thành phức tạp tiếc rằng khá phổ biến, lấy cớ là để đảm bảo tính tổng quát và chặt chẽ, song thực ra lại rất hão huyền”. Nhưng thật đáng tiếc khi xu thế đó đang bộc lộ trong sách giáo khoa vật lý phổ thông ở Việt Nam, đặc biệt là sách nâng cao! Những người đi theo xu thế này có lẽ chẳng bao giờ có thì giờ ngồi nhâm nhi một tách cà-phê để suy ngẫm về những lời vàng ngọc của Planck, của Landau, của Lifschitz, và đặc biệt của Henri Poincaré như sau đây: “Logic dùng để chứng minh, trực giác dùng để phát minh”.
Nếu thấm nhuần ý nghĩa của lời khuyên trên, chúng ta sẽ dễ dàng “giải mã” một dấu hỏi lớn: Tại sao Việt Nam có nhiều học sinh đoạt giải Olympic quốc tế nhưng chẳng thấy bóng dáng nhà phát minh ở đâu cả?
Vì thế, “Kỷ yếu Max Planck” có thể coi như một cuốn “giáo khoa mở” – nó mang kiến thức đến với người đọc theo cách khôn ngoan như Charles Babbage từng mong muốn: “Đặt một người vào điều kiện phải suy nghĩ sẽ làm cho người ấy lớn lên nhiều hơn so với việc cung cấp nhồi nhét cho người ấy một mớ những lời chỉ giáo”.
3] Một đóng góp lớn cho nghiên cứu khoa học:
Với 590 trang sách gồm những bài viết công phu, “Kỷ yếu Max Planck” là một cẩm nang quá đồ sộ. Nó vừa cung cấp một cái nhìn tổng quan về những định hướng thời sự nhất, cập nhật nhất của vật lý hiện đại, vừa gợi ý cho mỗi độc giả những chuyên đề khoa học thú vị và bổ ích đối với từng chuyên ngành hoặc sở thích riêng của mỗi người. Chẳng hạn, tôi đặc biệt quan tâm tới những chủ đề sau đây: “Thông tin, tính toán, và vật lý lượng tử”, của Hồ Kim Quang (Kỷ yếu, T281); “Tồn tại chăng một lý thuyết của tất cả”, của Cao Chi (Kỷ yếu, T.329); “Một vài khái niệm về tính toán lượng tử và truyền tin lượng tử”, của Trần Trọng Giễn (Kỷ yếu, T.419) …Cả 3 bài đó đều đã gián tiếp hay trực tiếp đụng tới “sợi dây thần kinh nhậy cảm nhất” của tư duy khoa học hiện đại, thậm chí của triết học nhận thức: Đó là vấn đề “giới hạn của khoa học và khoa học về giới hạn” (the limits of science and the science of limits) mà Định Lý Bất Toàn (Theorem of Incompleteness) của Kurt Gödel, Sự Cố Dừng (The Halting Problem) của Alan Turing, và Số Omega (Ω number) của Gregory Chaitin đều đã khẳng định (Sự Cố Dừng và Số Omega có thể xem như những biểu hiện cụ thể của Định Lý Bất Toàn trong những bối cảnh cụ thể).
Để bàn về Định Lý Bất Toàn, đáng ra phải có một “Kỷ yếu Gödel”, bởi vai trò và ảnh hưởng của định lý này hiện nay quá lớn: Nó không chỉ làm sụp đổ “toà lâu đài xây trên cát” của Chủ Nghĩa Toán Học Hình Thức (Chương Trình Hilbert) đầu thế kỷ 20, mà hiện nay đã trở thành cơ sở lý thuyết của khoa học tính toán (computing science) – mảnh đất tương giao (intersection) của toán học và vật lý lượng tử, trong đó tính toán lượng tử(quantum computing) và computer lượng tử (quantum computer) đang nổi lên như những chủ đề mũi nhọn – mục tiêu cạnh tranh gay gắt giữa các cường quốc khoa học và công nghệ trên thế giới hiện nay. Tại sao vậy?
Vì trong khi Sự Cố Dừng của Turing đã khẳng định rằng computer hiện nay bị giới hạn bởi một cái “ngưỡng” không thể vượt qua (những bài toán không giải được), thì computer lượng tử (quantum computer) lại hứa hẹn sẽ vượt qua được cái “ngưỡng” đó!
Computer lượng tử là gì? Nó hứa hẹn vượt qua những cái “ngưỡng” nào? Xin độc giả tìm câu trả lời trong những bài viết của Hồ Kim Quang và Trần Trọng Giễn đã nói ở trên(8). Ở đây chỉ xin trích một đoạn: “Ở một góc độ sâu hơn, máy tính lượng tử, về nguyên tắc, có khả năng mô phỏng được toàn bộ vũ trụ vật lý mà nó được nhúng trong đó, khơi gợi trong trí óc chúng ta hình ảnh gây kinh hoàng như các bức tranh của hoạ sĩ Escher về các hệ được gói trong các hệ, rồi lại được gói trong các hệ” (Kỷ yếu, T.304). Những ai khao khát tìm hiểu những “phép lạ” sẽ ra đời trong vài ba chục năm nữa, không thể không đọc những bài viết này.
Bài viết của Cao Chi còn đi xa hơn nữa khi ông trình bầy kỹ bản chất của Số Omega, về tính “bất khả quy” hoặc “không tính được” (uncomputable) của nó – không tồn tại một thuật toán nào cho phép tính được số Omega mặc dù nó hiện hữu – để rồi từ đó khẳng định rằng không tồn tại một Lý Thuyết Về Mọi Thứ (Theory of Everything, viết tắt là TOE) của toán học. Tác giả cho biết: Đó là “những tin buồn cho Lý Thuyết Về Mọi Thứ của vật lý”: “Gregory phát hiện thấy trong lòng toán học có nhiều lỗ trống. Đây cũng là một tín hiệu xấu cho vật lý học. Vật lý học có tham vọng mô tả vũ trụ hoàn chỉnh và chính xác. Toán học lại là ngôn ngữ của vật lý, như thế những phát hiện của Chaitin buộc rằng một Lý thuyết của tất cả (TOE) là không thể có được. Như vậy, những lý thuyết đầy triển vọng như lý thuyết siêu dây cũng thuộc phạm trù này” (Kỷ yếu, T.348).
Độc giả có thể thích hay không thích, tán thành hay không tán thành quan điểm của Cao Chi, đúng ra là của Chaitin, nhưng khoa học không dựa trên cảm tính hoặc võ đoán. Tôi cảm thấy “Kỷ yếu Max Planck” là cuốn sách mở, mời gọi độc giả tham gia vào dòng chẩy tư duy của cộng đồng khoa học nhân loại, thay vì đóng khung những đáp số cũ rích.
Trước hết, lý thuyết của Chaitin hoàn toàn không thể chối cãi được về mặt toán học, do đó ông có lý khi tuyên bố: “Chúa không chỉ chơi trò xúc xắc trong cơ học lượng tử, mà ngay cả trong nền tảng của toán học”(9).
Cần chú ý rằng Steven Weinberg, một trong ba người đoạt Giải Nobel vật lý năm 1979, đã từng hy vọng tràn trề vào sự tồn tại của một TOE đến mức đã có lúc ông gọi đó là Lý Thuyết Cuối Cùng (The Final Theory)(10). Nhưng nếu đọc những bài viết của ông gần đây, ta sẽ thấy ông tỏ ra dè dặt thận trọng hơn rất nhiều, đượm mầu triết học hơn rất nhiều, mặc dù ông chưa bao giờ công khai quay ngược lại quan điểm ngày xưa.
Trong khi theo đuổi ý nghĩ về cái gọi là một “lý thuyết cuối cùng”, tôi bất ngờ tìm thấy một tư tưởng tuyệt vời của Planck mà chính “Kỷ yếu” đã cung cấp: “Thuyết lượng tử là một bước phát triển mới trên con đường nhận thức tự nhiên, và nhiều nhà vật lý xuất sắc đã có khuynh hướng thiên về việc xem chỗ đứng hiện tại mà nó đã đạt được là một điểm dừng mới, như là một sự kết thúc cuối cùng của các hoạt động nghiên cứu của chúng ta về các định luật tự nhiên. Tôi không thuộc về những người này” (T. 40). Rồi một lúc sau ông nói rõ hơn: “… bởi vì cái chung cuộc, cái cuối cùng, chúng ta sẽ chẳng bao giờ đến được” (T.40).
Điều làm tôi hết sức ngạc nhiên là tại sao lại có những “nhà vật lý xuất sắc” luôn luôn nghĩ tới một “lý thuyết cuối cùng”? Hoá ra, chẳng riêng các nhà vật lý ngày nay mơ ước tìm thấy lý thuyết cuối cùng, mà ngay từ thời của Planck, nhiều người đã có ý nghĩ ấy. Qua đó có thể thấy Planck không chỉ có cái đầu vật lý vĩ đại, mà còn có cái đầu triết học vô cùng thâm thuý. Hình như các nhà khoa học chân chính đều như vậy, và một lần nữa, phải nhắc lại lời của Pascal: “Tư tưởng tạo nên tầm vóc của con người”. Dường như chuyện tranh cãi có một “lý thuyết cuối cùng” hay không cũng đã được Immanuel Kant vĩ đại nghĩ tới từ lâu khi ông nói: “Mỗi câu trả lời lại đặt ra một câu hỏi mới”. Vậy thiết tưởng nên có một nhận định sòng phẳng về TOE và “Lý Thuyết Cuối Cùng”:
Tôi cho rằng khát vọng thống nhất Cơ Học Lượng Tử với Thuyết Tương Đối Tổng Quát là nhu cầu tự nhiên của vật lý, nhưng một lý thuyết thống nhất hai lý thuyết đó có xứng đáng với tên gọi TOE hay không lại là một chuyện hoàn toàn khác.
Thực ra tư tưởng thống nhất vật lý đã được khởi động từ Einstein, khi ông muốn thống nhất Thuyết Tương Đối Tổng Quát với Thuyết Trường Điện Từ, nhưng ông chỉ gọi lý thuyết của mình là Lý Thuyết Trường Thống Nhất(Unified Field Theory) mà thôi.
Tên gọi TOE hay “Lý Thuyết Cuối Cùng” xuất hiện sau khi Einstein mất, đặc biệt vào những năm cuối 1970 đầu 1980, khi vật lý đạt được thắng lợi rực rỡ trong việc thống nhất lực điện từ với lực hạt nhân yếu. Thắng lợi ấy làm các nhà vật lý phấn chấn đến mức tin rằng chẳng bao lâu nữa vật lý sẽ thống nhất được toàn bộ 4 tương tác: Hấp dẫn, điện từ, hạt nhân yếu, hạt nhân mạnh, có nghĩa là đã tìm ra TOE, hoặc “Lý thuyết cuối cùng”, bởi vì Tự Nhiên có 4 và chỉ 4 tương tác đó mà thôi!
Tên gọi này sẽ đúng, nếu quả thật Tự Nhiên có 4 và chỉ 4 tương tác đó mà thôi. Nhưng với cái đầu triết học và với những dữ kiện mới nhất của vũ trụ học, ai dám khẳng định chắc chắn sẽ không còn một dạng vật chất nào khác, không còn một dạng tương tác nào khác? Vậy nếu khoa học khám phá ra một tương tác thứ 5, thứ 6, v.v. thì khi đó tên gọi TOE dành cho 4 tương tác kia sẽ ra sao?
Nhiều người hy vọng “cuộc săn lùng Hạt Thần Thánh(11), tức hạt Higgs, đang diễn ra tại CERN thành công sẽ là cơ sở để đi tới một TOE. Nhưng tôi cho rằng “câu trả lời của CERN sẽ đặt ra một câu hỏi mới”, và câu hỏi mới ấy sẽ đặt vật lý vào một tình huống mới, tình huống này sẽ cho thấy chưa có lý thuyết nào xứng đáng được gọi là TOE. Hãy chờ xem!
Nhưng tôi không nghĩ như tác giả Cao Chi khi ông cho rằng khám phá của Chaitin là “một tin xấu đối với vật lý”. Ngược lại, tôi cho đó là một diễm phúc, bởi nếu có TOE thật sự thì đó mới là một thảm hoạ, một nỗi buồn của loài người, bởi khi đó chúng ta sẽ rơi vào cảnh ngộ giống như Louis Lagrange trong thế kỷ 18, khi ông than vãn rằng “Chỉ có mỗi một vũ trụ, mà Newton đã khám phá hết bí mật rồi, chẳng còn gì đáng để cho chúng ta làm nữa”. Tôi tin rằng nếu Einstein sống lại, ông sẽ hoan nghênh tư tưởng thống nhất vật lý, nhưng ông sẽ nghi ngờ cái gọi là “TOE”, ít nhất về mặt thuật ngữ!
Vậy lý thuyết của Gregory Chaitin hấp dẫn không chỉ vì ông đã chỉ ra một con số hiện hữu nhưng “bất khả quy” (uncomputable), mà còn vì ông khẳng định sẽ chẳng bao giờ có bất cứ một TOE nào cả, dù cho là TOE của toán học hay vật lý!
Sự phi tồn tại TOE của toán học đã được chứng minh hùng hồn. Chẳng lẽ điều đó không đủ để làm một bài học đối với vật lý hay sao? Liệu các nhà vật lý có đủ ý chí và niềm tin mạnh mẽ bằng David Hilbert khi phất cao ngọn cờ tìm kiếm TOE của toán học hay không? Hilbert là người giỏi giang và nổi tiếng đến mức đã tạo ra cả một trường phái hùng mạnh trong toán học. Trường phái này không những đi theo Hilbert trong những cái đúng, mà theo cả cái sai – niềm tin vào TOE của toán học! Niềm tin ấy đã được khắc sâu trên bia mộ Hilbert bởi một khẳng định chắc nịch: “Chúng ta phải biết; Chúng ta sẽ biết” (Wir müssen wissen, wir werden wissen). Nhưng Số Omega của Chaitin cho thấy có những điều chúng ta rất muốn biết nhưng không thể biết!
Hiện nay, vì không thể tính được Số Omega, người ta hướng nghiên cứu vào việc tính xác suất xuất hiện một chữ số nào đó của Omega! Ở đây, một lần nữa người ta lại hy vọng tìm thấy sự trợ giúp của Cơ Học Lượng Tử, bởi hơn bất cứ một khoa học nào khác, Cơ Học Lượng Tử là cẩm nang giải quyết những đối tượng ứng xử theo xác suất! Hoá ra từ Max Planck cho tới Greg Chaitin, có một sợi chỉ đỏ xuyên suốt: Bản chất lượng tử của vật chất!
4] Thay lời kết:
Cụ Nguyễn Trãi dạy: “Kết ốc, hoa biên, độc phụ thư”, đại ý là có được một căn nhà, ngồi bên vườn tược cây cỏ đọc sách của cha ông để lại, đó là thú vui lớn nhất ở đời. Lạ thay, Pascal cũng nói điều tương tự: “Nếu bạn đã có một tủ sách trông ra vườn thì bạn còn thiếu gì nữa đâu?”.Tủ sách của tôi vừa được bổ sung “Kỷ yếu Max Planck”! Tôi đang ngồi bên một khu vườn xum xuê để đọc nó, gậm nhấm thứ hạnh phúc không dễ gì có được ở đời(12)!
Sydney ngày 19 tháng 03 năm 2009
Phạm Việt Hưng
Max Planck – Cha đẻ của vật lý lượng tử
Đăng lúc: Thứ ba - 07/10/2008 17:26 - Người đăng bài viết: AdministratorMax Planck tên đầy đủ là Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858 – 1947) là nhà vật lý người Đức, được xem là cha đẻ của vật lý lượng tử, từng đoạt giải Nobel Vật lý năm 1918. Ngoài việc nổi tiếng với hằng số Planck (h = 6,6260693.10-34 J.s) còn có một hệ thống đo lường mang tên ông.
Bức
tường Planck chỉ khoảng thời gian của lịch sử vũ trụ trong đó vũ trụ có
độ tuổi bằng thời gian Planck. Trước khoảng thời gian này là khoảng thời
gian được gọi là kỷ nguyên Planck, là khoảng thời gian trong đó tất cả
các định luật vật lý như các định luật vật lý lượng tử gặp phải giới hạn
và cần thiết phải có một mô tả ở cấp vi mô về lực hấp dẫn (ta gọi là lý
thuyết hấp dẫn lượng tử), mà đến nay vẫn còn nhiều bí ẩn. Những hiểu
biết của chúng ta vướng phải một “bức tường” trừu tượng. Các độ đo vật
lý như là áp suất, nhiệt độ cao đến mức mà không – thời gian có vẻ như
đạt đến một độ cong vô hạn, mà ta còn gọi là điểm kỳ dị trong thuyết
tương đối rộng. Kích thước của vụ trụ tại thời điểm này có độ lớn bằng
độ dài Planck, là độ dài nhỏ nhất trong các lý thuyết vật lý hiện đại.
Nó thể hiện một độ dài tự nhiên theo đó có thể xuất hiện một lý thuyết
hấp dẫn lượng tử nào đó.
Ngoài
việc giành được giải Nobel về Vật lý năm 1918, tên của ông còn được đặt
cho một tiểu hành tinh mang số 1069, ảnh của ông còn được in trên tiền
của Đức.
Nguồn: Vật lý & Tuổi trẻ, số 5/2008, tr. bìa 433-Nikola Tesla
1857-1943
Serbia
Vật Lý
Cuộc đời dị thường của nhà khoa học Nikola Tesla
Trong lịch sử, chúng
ta luôn ghi nhận Thomas Edison là nhà phát minh vĩ đại nhất trừ trước
đến giờ tuy nhiên ngay trong thời đại của ông cũng có một nhà phát minh
tài năng không kém. Đó chính là Nikola Tesla.
Do nhiều lý do mà so với Edison không
nhiều người hiểu hết được tầm vĩ đại của Tesla cũng như những ứng dụng
quan trọng từ những phát minh của ông. Tất nhiên bài viết không cố gắng
để phải đặt cùng lúc hai con người vĩ đại lên bàn cân, cả hai đều có
những thành công riêng. Đối với Edison, ông đã thành công với mục đích
thương mại, những phát minh mang tính ứng dụng cực cao và khá gần gũi.
Còn với Tesla thì hầu hết mọi người nhìn nhận ông như một nhà khoa học
đơn thuần, luôn cống hiến hết mình cho khoa học và để lại những di sản
đáng quý. Bài viết này sẽ đề cập đến Tesla và những gì khác biệt giúp
ông trở thành một nhà khoa học vĩ đại.
Thấy được tiềm năng
Ở thời kì đó khi đồng tiền là thứ được
đặt lên hàng đầu, hầu hết các nhà khoa học và kỹ sư đều chú trọng vào
vấn đề thương mại của các chương trình khoa học cũng như các phát minh.
Đối với Tesla thì khác, ông luôn đi trên con đường riêng của mình. Chính
vì lý do này mà cuộc đời khoa học của ông có nhiều thăng hoa nhưng cũng
lắm gian khổ, bần hàn. Theo một số tư liệu thì thậm chí có một số lần
ông còn bị lợi dụng bởi những người đồng nghiệp.
Tesla không giống như Edison, ông không
tích cực vận động, quảng bá hình ảnh mạnh mẽ tới công chúng hay vận dụng
báo chí để có được lợi thế. Ông chỉ đơn thuần đi sâu vào công việc của
mình, đấu tranh để vận động trong công việc nghiên cứu lâu dài. Tesla đã
đưa ra được nhiều ý tưởng, công trình mang tầm vĩ mô và tiềm năng cho
tương lai. Ví dụ như khi ông đăng kí phát minh cuộn dây Tesla
sử dụng để truyền và nhận các tín hiệu vô tuyến mạnh khi được điều
chỉnh cho cộng hưởng ở cùng tần số hay vào khoảng những năm 1900 ông đã
viết một bài dài 60 trang cho tạp chí Thế kỷ với tiêu đề "Vấn đề tăng cường nguồn năng lượng của loài người".
Sự sáng tạo của ông không đủ thực dụng như những đồng nghiệp cùng thời
nhưng lại có sức ảnh hưởng lớn tới các vấn đề trong tương lai.
Những giấc mơ lớn
Tesla không chỉ có tài mà còn mang trong
mình những hoài bão lớn, tuy nhiên đôi khi ông cũng bị coi là một nhà
khoa học điên vì điều này. Ngay trong những năm thơ ấu, ông còn nung nấu
trong mình một ý tưởng đó là khai thác sức mạnh của thác Niagara. Sau
này ông cũng giành được một hợp đồng để thực hiện kế hoạch của mình,
nhưng ngay cả như thế cũng không nhiều người tin tưởng rằng những máy
thủy điện của Tesla sẽ làm việc. Tuy nhiên, nửa đêm ngày 16 tháng 11 năm
1896, công trình này đã truyền điện năng qua một khoảng cách 25 dặm tới
những nhà máy ở Buffalo, New York. Dám mơ ước, dám thực hiện những điều
ít người nghĩ đến là một trong những nét riêng của Tesla.
Năm 1883, tại tại Hội chợ Thế giới ở
Chicago (Mỹ), Tesla đã nói về mạng lưới truyền dẫn điện không dây. Theo
đó, những cuộn dây lớn có thể thắp sáng các bóng đèn huỳnh quang không
cần dây nối cách xa cả chục mét, và do điện trường tác động trực tiếp
thành ánh sáng và không sử dụng các điện cực. Ông cũng mơ đến ngày công
nghệ này cho phép con người có thể thu được năng lượng từ khoảng cách xa
hơn mà không cần dây. Tuy giấc mơ này đến nay cả thế giới vẫn chưa thực
hết được nhưng với tốc độ phát triển công nghệ thì cũng không còn xa
nữa giấc mơ của ông sẽ thành hiện thực.
Lối sống đặc biệt và những điều kì lạ
Nikola Tesla là một nhà khoa học bị đánh giá là khá “điên” đối với nhiều người. Ông mắc một hội chứng đó là chứng rối loạn ám ảnh cưỡng chế
(OCD - một loại rối loạn tâm lý có tính chất mãn tính, dấu hiệu phổ
biến của bệnh đó là ý nghĩ ám ảnh, lo lắng không có lý do chính đáng và
phải thực hiện các hành vi có tính chất ép buộc để giảm bớt căng thẳng,
đây là một dạng trong nhóm bệnh liên quan trực tiếp đến Stress).
Cuộc đời ông có nhiều dấu hiệu đặc biệt
liên quan đến con số 3. Người ta nói rằng Tesla thường đi vòng quanh 3
lần trước khi vào 1 tòa nhà, và ông luôn yêu cầu 18 (1 con số chia hết
cho 3) chiếc khăn ăn để đánh bóng đồ bạc và cốc nước mỗi tối. Ông sống 1
mình những năm cuối đời trong căn hộ 3327 (cũng 1 con số chia hết cho
3) trên tầng 33 của khách sạn New York. Cuối cùng thì ông mất 3 ngày
trước sinh nhật lần thứ 87 của mình.
Có những tin đồn rằng Tesla đã từng làm
việc suốt 84 giờ không ngủ. Và những giấc ngủ của ông cũng luôn chập
chờn, đứt quãng. Thậm chí còn có một số người cho rằng ông nảy sinh ra
phát minh trong giấc ngủ của mình. Ngoài sự khác thường trong giấc ngủ
thì bình thường ông có lối sống khá lành mạnh và chú trọng đến bề ngoài.
Tesla tin rằng, điều mà những nhà chuyên môn về chăm sóc sức khỏe ngày
nay đều đồng tình, rằng một thân thể khỏe mạnh sẽ tạo nên một trí óc
sáng suốt. Vì thế, ông thường đi bộ 8 đến 10 cây số mỗi ngày. Mỗi buổi
tối trước khi đi ngủ, ông thường massage các ngón chân vì tin rằng điều
đó sẽ kích thích các tế bào não bộ. Tuy nhiên Tesla lại chọn cho mình
một cuộc sống độc thân. Cuối đời, Tesla đã trả lời phỏng vấn rằng lý do
khiến ông không cưới vợ chính là vì khoa học. Ngoài ra Tesla rất yêu
thích động vật mà đặc biệt là loài chim bồ câu.
Kết
Nhìn chung, Tesla là một con người tài
giỏi và đặc biệt. Tuy nhiên tầm quan trọng của ông trong nhiều thập kỉ
đã bị đánh giá thấp, thậm chí có những phát minh của ông còn bị lầm
tưởng là của người khác. Đến ngày nay, người ta đã có cái nhìn đúng hơn
về con người cũng như những phát minh của ông. Có thể khẳng định rằng
ông là một trong những nhà khoa học vĩ đại nhất mọi thời đại.
Nikola Tesla (10 tháng 7 1856 – 7 tháng 1 1943) là một nhà phát minh, nhà vật lý, kỹ sư cơ khí và kỹ sư điện người Mỹ gốc Serb. Ông sinh ra ở Smiljan, Đế quốc Áo, sau này trở thành công dân Hoa Kỳ. Tesla được biết đến với nhiều đóng góp mang tính cách mạng trong các lĩnh vực điện và từ trường trong cuối thế kỷ 19 đầu thế kỉ 20. Các phát minh của Tesla và các công trình lý thuyết đã làm nên cơ sở của hệ thống phát điện xoay chiều, bao gồm cả hệ thống phân phối điện nhiều pha và động cơ điện xoay chiều, giúp tạo ra Cách mạng công nghiệp lần 2. Vì tính cách lập dị và những tuyên bố kỳ lạ và khó tin về sự phát triển của khoa học kỹ thuật, Tesla bị cô lập và bị coi là một nhà bác học điên lúc cuối đời. Ông qua đời năm 86 tuổi trong một phòng khách sạn ở New York với một số tiền ít ỏi trong túi. |
10 phát minh "không tưởng" của Nikola Tesla
Nikola Tesla - kẻ
điên rồ vĩ đại là một nhà khoa học nối tiếng với các ý tưởng khó tin,
điên rồ khiến giới khoa học xa lánh và cho rằng ông bị điên. Nhưng chính
ông là nhà phát minh, nhà khoa học vĩ đại góp công lớn trong sự phát
triển của nền công nghiệp, xã hội ngày nay.
Nikola Tesla là một nhà phát minh, nhà
vật lý, kỹ sư cơ khí và kỹ sư điện tử được biết đến với nhiều đóng góp
mang tính cách mạng trong các lĩnh vực điện và từ trường trong cuối thế
kỷ 19 đầu thế kỉ 20.
Dưới đây là những ý tưởng điên rồ, không thực tế nổi tiếng khiến người ta gán cho ông biệt danh "bác học điên".
1. Khai thác tia vũ trụ
Tesla từng nghĩ đến ý tưởng khai thác nguồn năng lượng miễn phí
đến từ những hạt nguyên tử, các loài tia đầy rẫy trong vũ trụ. Đây là ý
tưởng bị coi là khoa học giả tưởng với hầu hết các nhà nghiên cứu vì nó
không thực tế.
Những Tesla lại tin rằng có thể thiết kế
một chiếc máy khả thi để khai thác nguồn năng lượng này và chấm dứt vấn
đề khan hiếm từ Trái Đất.
Các hạt vũ trụ siêu nhỏ
này liên tục rơi xuống mặt đất với tốc độ nhanh hơn ánh sáng và ông
nghĩ có thể "bắt" được chúng để chuyển đổi thành năng lượng sử dụng
được. Rất tiếc, phát minh của ông chưa từng được sản xuất.
2. Điện cảm ứng
Tesla mơ ước một thế giới không tồn tại dây điện phức tạp. Ông đề xuất một hệ thống điện không dây
bao gồm một tháp truyền điện và năng lượng không dây đến mọi ngõ ngách
trên hành tinh. Ông đã chứng minh ý tưởng này qua thí nghiệm về sự truyền dẫn cảm ứng để đốt sáng một cái bóng đèn ở khoảng cách ngắn.
Ông bắt tay xây dựng tháp Wardenclyffe
ở New York nhưng sau đó bị rút nguồn tài trợ của JP Morgan vì họ phát
hiện ý đồ thật sự của ông chứ không phải xây dựng tháp viễn thông. Đây
là bước cuối cùng trong hệ thống điện không dây của Tesla và được kết
hợp với phát minh máy thu năng lượng vũ trụ. Nếu thành công, thế giới sẽ được sử dụng điện miễn phí và không giới hạn chỉ bằng một cái ăng-ten.
Phát minh của Tesla bị chính phủ phản
đối kịch liệt vì nó không thu được lợi nhuận. Tuy nhiên, mới đây các nhà
khoa học đã thắp sáng được bóng đèn bằng điện không dây ở khoảng cách 7
mét.
3. Đốt lạnh
Phát minh này hy vọng sẽ thay thế được
xà phòng và nước trong sinh hoạt. Tesla muốn thay thế điện với nước vì
điện là kẻ thù lớn nhất của vi trùng.
Sự đốt lạnh nghĩa là đốt cháy nhưng không gây bỏng,
người ta sẽ đứng trên một tấm kim loại và được phủ trong nguồn điện
luân phiên đến 2,5 triệu volt giống như một ngọn lửa trùm lên cơ thể.
Phương pháp này hiệu quả vì da người có
tính dẫn điện. Nó còn có tác dụng chữa bệnh vì nguồn điện mạnh có thể
sinh ra lượng lớn khí ozon khử trùng có lợi cho sức khỏe.
Vấn đề chi phí và an toàn cho người sử dụng đã biến ý tưởng "đốt lạnh" thành mơ hồ.
4. Teslascope
Nỗ lực lớn nhất mà Nikola Tesla luôn cố gắng là tạo ra thiết bị giao tiếp với người ngoài hành tinh.
Ông tuyên bố có thể giao tiếp với những nền văn minh xa xôi bằng Teslascope nhưng chưa có ai xác minh những gì ông nói.
Ông đã nghe thấy nhiều âm thanh khác nhau không giống bất cứ thứ gì từng biết và những tiếng click tương tự bộ mã Morse.
Sử dụng chiếc kính Teslascope của mình, ông hy vọng chứng minh sự tồn tại của sự sống trên sao Hỏa.
5. Máy phát tia chết chóc
Đây là phát minh nguy hiểm của Tesla trong nỗ lực chống lại chiến tranh. Death Ray - Tia chết chóc
làm việc như một máy gia tốc hạt có khả năng bắn một chùm tia năng
lượng cao tới khoảng cách 250 dặm để làm tan chảy mọi động cơ và máy bay
chiến đấu.
Tesla đã đề xuất ý tưởng cho JP Morgan
để xin tài trợ và khẳng định với dòng năng lượng 80 triệu volt, chùm tia
có thể xuyên thủng bất cứ vật liệu gì.
Lập luận của ông khá thuyết phục nhưng
chính phủ Anh và Mỹ đều từ chối. Nước Nga đã ủng hộ Tesla và cho chạy
thử nghiệm phát minh này. Nhiều nhà lý thuyết âm mưu cho rằng chính hoạt
động chế tạo này đã gây ra vụ nổ Tunguska (30/7/1908).
6. Điều khiển thời tiết
Một trong những thách thức lớn nhất của con người là khả năng kiểm soát thời tiết. Tesla nghĩ rằng ông có thể làm cho đất đai màu mỡ nhờ sử dụng sóng vô tuyến điện để thay đổi từ trường Trái Đất trong tầng điện ly của khí quyển, hình thành các sóng khí quyển cực mạnh điều khiển thời tiết.
Một lần nữa, thuyết âm mưu cho rằng phát
minh của ông đã rơi vào tay kẻ xấu và đang được chúng sử dụng để thống
trị nhân loại. Bằng chứng là sự thay đổi khí hậu, thời tiết cực đoan
ngày một nhiều hiện nay.
7. Súng tia X
Việc phát hiện ra tia X của William Roentgen thu hút giới khoa học, đặc biệt là Tesla. Ông mở rộng phát mình thành một khẩu sung bắn tia X - quang, lợi hại cùng với Mark Twain - họ trở thành đôi bạn thân sau khi Tesla chữa khỏi bệnh táo bón cho đại thi hào này.
Sử dụng khẩu súng này, 2 ông có thể nhìn
xuyên thấu bất cứ vật gì mà chùm tia đi qua ở khoảng cách 12 mét. Sáng
chế tưởng chừng bị lãng quên giờ lại trở thành một ứng dụng không thể
thiếu trong y học ngày nay.
8. Dòng điện xoay chiều
Nikola Tesla bắt đầu hợp tác với Thomas Edison
năm 1882 khi ông chuyển tới Paris làm việc cho công ty Continetal
Edison. Đây là thời gian đầu khi Tesla được giới khoa học công nhận tài
năng. Edison đã gợi ý trả 50.000 đô cho Tesla để sửa chữa chiếc máy phát
điện của mình mặc dù sau đó không thấy ông trả khoản tiền đó cho cộng
sự.
Điều này buộc Tesla tách riêng và lập
công ty, nơi ông phát triển loại điện mới gọi là dòng điện xoay chiều có
khả năng truyền tải khoảng cách xa và tiết kiệm. Edison đã rất tức giận
và kêu gọi mọi người biểu tình, thậm chí dọa đốt nhà xưởng.
Tesla đã chứng minh dòng điện của mình đủ thắp sáng bóng đèn mà không gặp bất cứ nguy hiểm nào ở triển lãm năm 1893.
9. Thắp sáng thế giới
Một lần nữa, Tesla muốn cho cả thế giới
thấy tài năng của mình bằng sáng chế ra loại hạt khí loãng nhạy cảm với
năng lượng để phát sáng cho cả hành tinh. Ông lên kế hoạch sử dụng một
loại tia cực mạnh như tia cực tím bắn vào các hạt này để chúng phát sáng như hiện tượng cực quang. Ông khiến người ta cho rằng nếu thành công, con tàu Titanic sẽ chẳng bao giờ chìm xuống mãi mãi.
10. Máy giao động của Tesla
Tất cả vạn vật đều tạo từ nguyên tử và
mỗi nguyên tử lại rung động ở tần số khác nhau. Nếu gặp phải tần số phù
hợp thì sẽ cộng hưởng thành tần số rung có biên độ cao hơn. Gần giống
như hiện tượng chiếc cầu treo rung lắc theo nhịp của một cơn gió nhẹ
cũng đủ để nó sập.
Dựa vào lý thuyết ấy, Tesla phát minh
chiếc máy phá hủy bỏ túi tạo ra những tần số rung khác nhau. Ông kể lại
là khi bật chiếc máy đó lần đầu tiên, một tiếng động lạ vang lên và
những vết nứt đầu tiên xuất hiện. Mọi thứ rung lên bần bật cho tới khi
cảnh sát ập tới đạp vỡ cái máy trước khi tòa nhà sụp đổ.
Khi được hỏi về cách cái máy có thể phá
hủy được tòa nhà Empire State không. Tesla trả lời rằng chỉ cần có đủ
thời gian tìm ra tần số phù hợp, chiếc máy sẽ truyền một lượng lớn năng
lượng cơ học để phá hủy bất cứ thứ gì.
Phát minh của ông được nhiều người ủng
hộ vì chứa một sức mạnh to lớn trong chữa bệnh nếu nó tìm đúng tần số
rung của khối u, của căn bệnh trong cơ thể để phá hủy hoàn toàn mà không
ảnh hưởng đến những bộ phận khác.
Nikola Tesla: Nhà bác học điên hay thiên tài bị quên lãng?
Cùng
thời với Thomas Edison – nhà phát minh nổi tiếng của thế kỷ 20, còn
có một thiên tài bị lãng quên. Đó là người có thành tựu khoa học ảnh
hưởng rất lớn đến nhân loại trong thế kỷ 21 – Nikola Tesla (1856-1943).
Tuy
nhiên, vì tính cách lập dị và những tuyên bố kỳ lạ khó tin về triển
vọng phát triển của khoa học kỹ thuật vào thời điểm đó, Tesla thường
xuyên bị cô lập và bị coi là một nhà bác học điên. Nhưng thực tế, Nikola
Tesla lại là một nhà phát minh vĩ đại. Và chắc chắn bạn đang sử dụng ít
nhất một phát minh có đóng góp của vị thiên tài bị quên lãng này: điện
xoay chiều, động cơ điện, điều khiển từ xa…
Hãy
cùng chúng tôi nhìn lại những phát minh và tầm nhìn vượt thời gian của
Nikola Tesla, vị thiên tài lập dị, người đã có cống hiến to lớn cho nhân
loại, nhưng lại ra đi trong cô đơn và nghèo khó.
1. Hệ thống truyền tải điện xoay chiều
Những
người ủng hộ Nikola Tesla vẫn thường luyến tiếc cho ông: Tesla đã công
bố phát minh về truyền tải điện xoay chiều của mình cùng thời với hệ
thống điện một chiều của Edison. Bằng việc dí điện vào động vật sống cho
tới khi chúng chết, Edison và công ty của ông đã gạt công ty của Tesla
qua một bên với lý do phát minh của Tesla quá nguy hiểm. Thực chất, ngày
nay, chúng ta đều biết rằng điện một chiều rất tốn kém, không thể
truyền tải đi xa, và nguy hiểm hơn nhiều so với điện xoay chiều.
2. Phân phối ánh sáng và năng lượng
Tesla
đã sáng tạo ra một loại bóng đèn từ cuộn cảm, 40 năm trước khi bóng đèn
huỳnh quang được hoàn thiện. Phát minh của Tesla sau này được sử dụng
khá nhiều trong loại bóng đèn tần số cao dùng cho phòng thí nghiệm. Về
vấn đề năng lượng, Tesla cho rằng Trái đất có thể trở thành một “cuộn
cảm” tự nhiên, và có thể cấp nguồn cho loại bóng cuộn cảm “không dây”
thông qua một hệ thống chuyển đổi. Hơn nữa, Tesla còn cho rằng đây sẽ là
phương thức phân phối năng lượng trong tương lai. Đó quả là một tin sét
đánh với những tập đoàn năng lượng. Sau khi Tesla mất, toàn bộ tài liệu
nghiên cứu của ông đã bị chính phủ Mỹ tịch thu và giữ bí mật. Vậy nên
việc lý thuyết trên có trở thành hiện thực hay không còn là đề tài gây
nhiều tranh cãi.
3. Tia X
Cuối
thế kỷ 19, lý thuyết điện từ và bức xạ được các nhà khoa học tập trung
chú ý, và Tesla là nhân vật trung tâm của những nghiên cứu về tia X. Năm
1894, Tesla đã thực hiện hàng loạt thí nghiệm, mô hình và thu thập được
nhiều dữ liệu về một loại tia phóng xuất từ cực âm (tia X), tuy nhiên
tất cả đã bị đốt cháy trong một trận hỏa hoạn vào tháng 3 năm 1895. 9
tháng sau đó, Wilhelm Röntgen công bố tìm ra tia X. Sau vụ hỏa hoạn,
Tesla tiếp tục thử nghiệm của mình và đã có cống hiến quan trọng trong
những phát minh liên quan đến loại sóng điện từ này, nhất là việc sử
dụng nó trong hệ thống y tế.
4. Điều khiển từ xa
Mặc
dù có những hướng đi sai lệch về sóng radio vào thời kỳ đầu, Tesla đã
sáng chế ra một thiết bị điều khiển từ xa sử dụng radio theo yêu cầu của
Hải quân Mỹ và công bố nó vào năm 1898. Thiết bị này sử dụng những cục
pin lớn và sóng radio để kiểm soát hoạt động của một con tàu mô hình nhỏ
bằng ăng-ten. Mặc dù hải quân Mỹ cho rằng nó không phù hợp để sử dụng
trong chiến tranh, ý tưởng của Tesla đã nhanh chóng lan sang các lĩnh
vực khác. Nhờ đó, ngày nay bạn có thể sử dụng điều khiển từ xa cho TV
tại nhà.
5. Động cơ điện
Năm
1882, Nikola Tesla đưa ra khái niệm về từ trường quay, vốn là nguyên lý
chính cho các động cơ điện xoay chiều. Tesla đã phát triển động cơ điện
dựa trên lý thuyết này trong phòng thí nghiệm vào năm 1887 và được cấp
bằng sáng chế tháng 5/1888. Động cơ điện mà Tesla đưa ra sử dụng là hệ
thống điện nhiều pha làm quay từ trường, dẫn đến động cơ quay. Phát minh
của Tesla không cần sử dụng bộ chuyển mạch, từ đó tránh được việc làm
bắn tia lửa điện và giảm chi phí bảo trì. Động cơ điện ngày nay được sử
dụng trong hầu hết các thiết bị gia dụng của chúng ta, như quạt, máy
giặt, máy bơm, v.v…
6. Robot
Óc
tưởng tượng của Tesla thật đáng kinh ngạc! Ngay tại thời điểm đó ông đã
nghĩ ra khái niệm về robot, một cỗ máy có nguồn cấp, có thể hoạt động,
và phản ứng lại với các tác nhân bên ngoài. Thậm chí Tesla còn cho rằng
những cỗ máy này sẽ tiến tới một trình độ mà khác biệt duy nhất của
chúng với con người là khả năng trưởng thành và sinh sôi. Tesla hình
dung một xã hội tương lai với ô tô thông minh, robot làm bạn với con
người, cùng những hệ thống cảm biến tự động. Tầm nhìn của ông phần nào
được thể hiện qua các bài viết đăng tải sau này trên tạp chí công nghệ
điện tử Serbia, 2006.
7. Liên lạc không dây, năng lượng không dây
Tesla
luôn trăn trở về vấn đề năng lượng và phân phối năng lượng, trong đó
nổi bật nhất là những ý tưởng về lý thuyết không dây. Một trong những
tầm nhìn của Tesla chính là việc sử dụng Trái Đất như một “cuộn cảm” tự
nhiên mà chúng ta đã đề cập đến.
Năm
1899, Tesla xây dựng một phòng thí nghiệm để nghiên cứu về truyền tải
điện không dây. Phòng thí nghiệm này chứa một trong những “cuộn cảm
Tesla” lớn nhất từng được xây dựng, với công suất 150 kW, tạo ra hiệu
điện thế 12 triệu Volt, với tần số khoảng 150 kHz, gây ra những tia sét
lớn. Dựa trên những nghiên cứu đó, từ năm 1900 đến năm 1917, Tesla đã
xây dựng tòa tháp Wardenclyffe để thực hiện một loạt thí nghiệm liên
quan đến khả năng truyền tải điện năng, liên lạc không dây… Tuy nhiên
sau đó do chiến tranh xảy ra, Tesla không tìm được nguồn kinh phí duy
trì dự án.
Tesla
có thành công trong thí nghiệm của ông hay không? Đây là câu hỏi gây
tranh cãi lớn. Một số người ủng hộ Tesla tin rằng ông đã thật sự biến lý
thuyết năng lượng của mình trở thành hiện thực, còn một số khác lại cho
rằng ông chỉ đưa ra một viễn tưởng cho tương lai.
Dù sao đi nữa, Émile Girardeau, một trong những kỹ sư xây dựng hệ thống radar đầu tiên của Pháp đã nói,“Tesla
hoặc là tiên đoán trước, hoặc là đang mơ mộng, vì ông không có khả năng
biến ý tưởng thành hiện thực. Nhưng hãy nhớ rằng, nếu ông có đang mơ
mộng, thì ít nhất là ông đang mơ đúng hướng.”
Quang Minh
Thiên tài Nikola Tesla và bản thiết kế UFO
Nikola
Tesla (1856-1943) được coi là một trong những người đàn ông sáng tạo và
bí ẩn nhất từng sống trên thế giới. Nếu Tesla không phát minh và nghiên
cứu những thứ ông đã làm trong thời của ông, công nghệ của chúng ta
ngày nay sẽ chậm tiến hơn rất nhiều.
Nhưng
liệu còn gì hơn nữa mà Tesla từng làm hay không? Liệu ông có thực sự
tiếp xúc với người ngoài hành tinh như ông từng tuyên bố công khai hay
không? Ông là một trong những nhà phát minh vĩ đại nhất mà nền văn minh
nhân loại của chúng ta từng biết. Kiến thức và những ý tưởng của thiên
tài này vượt quá xa khỏi thời đại của ông.
Testla
là một thiên tài, các phát minh và ý tưởng của ông đều không có giới
hạn. Hơn một trăm năm trước, vào thập niên đầu của thế kỷ 20, Tesla đã
đệ đơn yêu cầu cấp bằng sáng chế cho một chiếc máy bay đặc biệt, mà ông
gọi là “chiếc đĩa bay đầu tiên của thế giới”. Cũng từ đó, ông trở thành
người đầu tiên trên thế giới đã thiết kế UFO.
Hệ
thống được sử dụng trong đĩa bay do ông thiết kế ăn khớp với mô tả của
những người tuyên bố đã nhìn thấy UFO từ bên trong, bao gồm: một tụ điện
hình đĩa với kích cỡ đủ lớn để cung cấp lực đẩy khi bay, trong khi các
tụ điện nhỏ khác có chức năng điều khiển hướng bay. Ông còn thêm vào
những tự điện nhỏ này một hệ thống ổn định con quay hồi chuyển và bộ
điều chỉnh truyền động điện. Chưa dừng lại ở đó, Tesla còn tiến xa hơn
trong việc thiết kế nội thất con tàu. Ông trang bị cho thiết bị bay này
màn hình phẳng và camera ghi nhận hình ảnh tại các điểm mù của phi công.
UFO
của Tesla có mắt quan sát làm từ thấu kính quang điện, bố trí ở các góc
phần tư, cho phép phi công quan sát được mọi thứ. Màn hình và bộ giám
sát được đặt trên một bảng điều khiển nơi người điêu khiển có thể quan
sát mọi khu vực xung quanh con tàu. Phát minh đáng kinh ngạc của Tesla
còn bao gồm cả thấu kính phóng đại rất linh hoạt, có thể sử dụng ngay cả
khi cố định vị trí.
Về cơ bản, đây là
bản thiết kế máy bay vô cùng hoàn hảo và hoàn toàn có thể chế tạo ngày
nay. Hay có ai đó đã chế tạo thành công rồi? Điều gì đã xảy ra với phát
minh này? Tại sao chúng ta không bay vào không gian với phát minh đáng
kinh ngạc này của Tesla?
Trong
khi chờ cấp bằng sáng chế, UFO hay đúng hơn là IFO, được hình thành qua
trí tưởng tượng vô hạn của Tesla, có một nhược điểm: Vì chiếc máy bay
này không có nguồn năng lượng riêng, nên nó cần được tiếp năng lượng nhờ
vào các tháp truyền dẫn không dây, nguồn “năng lượng tự do” của Tesla.
Tình trạng thiếu hụt kinh phí đã khiến Tesla phải từ bỏ việc phát triển
tháp năng lượng này. Vì vậy, cuối cùng con tàu đã chìm vào quên lãng; và
UFO của Tesla chưa bao giờ được hoàn thành. Nhưng có phải là mãi mãi
không bao giờ?
Trên thực tế, Cơ quan
Mật vụ Hoa Kỳ đã tịch thu tất cả các sáng chế của Tesla sau khi ông qua
đời “vì lý do an ninh quốc gia”. Hãy thử nghĩ xem, nếu ý tưởng của Tesla
là điên khùng như một số người vẫn thường nói, thì tại sao Cơ quan Mật
vụ Hoa Kỳ lại tịch thu những sáng chế ấy vì lý do an ninh quốc gia? Điều
này khiến người ta phải tự hỏi.
Những
ý tưởng phát minh tuyệt vời của Nikola Tesla thực sự đã đi trước thời
đại. Nhiều công trình nghiên cứu của ông có chủ đích hướng tới nền hòa
bình thế giới bằng việc tiếp cận nguồn năng lượng tự do, nhưng những
chính phủ và nhà tài phiệt ở thời đại đó đã không theo kịp tư tưởng của
Tesla.
Vào
những năm sau đó, các mẫu sáng chế đột phá và các dự án công nghệ của
ông đã bị Đức Quốc Xã trưng dụng, và đây vốn không phải là điều mà ông
mong muốn. Hiện nay, rất nhiều dự án của ông đã rơi vào tay các cơ quan
mật vụ, và bị che giấu hoàn toàn khỏi tầm mắt công chúng.
Tác giả: Ivan Petricevic, Ancient CodeĐăng tải với sự cho phép. Đọc bản gốc ở đây.Tham khảo bản dịch từ tinh hoa net.
Nhận xét
Đăng nhận xét