Đại Chúng : TT&HĐ V

Thứ Năm, 11 tháng 11, 2021

TT&HĐ V - 43/v

Có phải vật chất tối tạo ra vũ trụ? | Khoa học vũ trụ - Khoa học và Khám phá

PHẦN V: THỐNG NHẤT

"Khoa học là một sức mạnh trí tuệ lớn nhất, nó dốc hết sức vào việc phá vỡ xiềng xích thần bí đang cầm cố chúng ta."
Gorky

"Mỗi một thành tựu lớn của nhà khoa học chính là xuất phát từ những ảo tưởng táo bạo".
JohnDewey

"Chân lý chỉ có một, nó không nằm trong tôn giáo, mà nằm trong khoa học."
Leonardo da Vinci

"Cái khó hiểu nhất chính là hiểu được thế giới"

Albert Einstein

"Có hai cách để sống trên đời: một là xem như không có phép lạ nào cả, hai là xem tất cả đều là phép lạ".

Albert Einstein

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

Albert Einstein

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

Upanishad

CHƯƠNG IV (XXXXIII): ÊTE

“Một con người có thể thành công trong bất cứ việc gì nếu anh ta đổ vào đó một lòng nhiệt thành vô hạn”.

Charles Schwab

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

Thầy Cãi

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

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

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

MARTIN LUTHER KING

(Tiếp theo)

Trong khi sự tranh luận “om sòm” giữa các nhà vật lý lý thuyết về hai biểu diễn mv và mv² còn chưa đến hồi kết thì các nhà vật lý ứng dụng trong khi thực hiện công việc của họ đã đi đến được cách biểu diễn mà chúng ta vừa nêu ra ở trên và chúng ta viết lại cho rõ hơn:

Vì vt=s (khi v là đều) nên:

Với s là quãng đường đi được “của” lực.

Vế trái của biểu diễn được gọi là “công”, vế phải của biểu diễn được gọi là năng lượng chuyển động hay “động năng” (Vật lý học ngày nay vẫn cho rằng động năng của một vật bằng 1/2mv², nhưng chúng ta cho rằng như thế là sai lầm, thực ra là bằng mv²). Và có thể phát biểu: Trong thực tế, vì không thể loại bỏ được sức cản do môi trường gây ra cho nên để đưa một vật di dời từ nơi này qua nơi khác với vận tốc v phải cần tới một lực là 2F chuyển động cho vận tốc v tác động trong khoảng thời gian t và phải “tốn” một công là Fs để làm chuyển hóa một lượng động năng là mv² từ mc², ngược lại, một vật m chuyển động với vận tốc v phải có một động năng là mv² (nghĩa là hàm chứa một khả năng sinh được một công bằng Fs) sẽ có khả năng sinh ra một công tối đa là

Nếu ký hiệu công bị tiêu tốn là A thì phải viết:

A=Fs=mv²

Trong các giáo trình vật lý, người ta viết là:

và cho rằng

mới là động năng của vật.

Vậy cách viết nào hợp lý hơn? Chúng ta đi từ hoang tưởng đến “rong chơi” trong đất trời vật lý như Niutơn và Anhxtanh đã từng nên không dám phê phán những kết quả thực nghiệm và đành kiên nhẫn chờ… đèn trời soi xét.

Nếu chúng ta chia hai vế trong biểu diễn công của chúng ta theo thời gian thì chúng ta sẽ đến với khái niệm "công xuất" (công tiêu tốn trong một đơn vị thời gian). nếu ký hiệu công xuất là N thì có:

Suy ra từ biểu diễn đó có thể viết tiếp:

F.v=(mv).a

và nói: một vật chuyển động trong trường lực đều thì động lượng của nó tăng dần theo một gia tốc không đổi.

Liên quan đến sự rơi tự do có hiện tượng chuyển hóa giữa hai dạng biểu hiện của năng lượng là động năng và thế năng. Nếu động năng là khả năng sinh công của con lắc thì thế năng là động năng chưa triển khai (chưa được chuyển hóa từ năng lượng toàn phần MC² của vật), còn ẩn chứa tiềm tàng trong nội tại vật. Nếu ký hiệu động năng của con lắc là W_đ thì thế năng của nó là W_t. Vì con lắc là duy nhất và độc lập tương đối đối với bản thân nó và tuân theo qui luật của sự rơi tự do nên khi giao động, tổng thế năng và động năng của nó là bất biến. Nếu gọi tổng ấy là cơ năng và ký hiệu W_c thì có thể biểu diễn:

W_c=W_đ + W_t = hằng số!

Tương tự như sự rơi tự do, khi con lắc chuyển động đến vị trí thấp nhất có thể (gọi là điểm cân bằng tĩnh tại) thì vận tốc của nó đạt cực đại và ký hiệu v_max. Lúc này nó có động năng cực đại. Vượt qua vị trí ấy, nó tiếp tục chuyển động lên cao với vận tốc giảm dần và đạt độ cao cực đại ký hiệu là h_max. Lúc đó vận tốc của nó bằng 0, nghĩa là có động năng bằng 0, hay có thể nói, tất cả động năng của nó chuyển hóa hết thành thế năng và nhờ có thế năng này mà nó lại bắt đầu chuyển động “rơi” xuống một cách lặp lại. Có thể biến đổi một cách hình thức để có được biểu diễn toán học về thế năng như sau:

mv²=F.s=mgh=W_t

Và thế năng cực đại là W_tmax=mgh_max

động năng cực đại là W_đmax=mv²_max

Vậy, có thể viết:

W_c=W_đ+W_t=W_đmax+0=0+W_đmax= hằng số

Hay: W_c=mv²+mgh=mv²_max+0=0+mgh_max= hằng số

Không hiểu sao trong giáo trình vật lý lại viết:

Chúng ta không phê phán nhưng quan niệm khác!

Khi một vật ở độ cao h_max thì do tương tác với Trái Đất mà nó “tồn trữ” một động năng dưới dạng thế năng là mgh_max sao cho khi rơi tự do xuống đến mặt đất và chưa va chạm với mặt đất thì sẽ xuất hiện một động năng cực đại mv²_max. Nếu va chạm với mặt đất là đàn hồi hoàn toàn (lý tưởng) thì vật đó sẽ phải chuyển động trở lại với vận tốc ban đầu là v_max để lên đúng độ cao h_max. Có tình hình đó là do tính chất của tương tác hấp dẫn qui định. Khi Trái Đất hút vật một lực thì vật cũng hút Trái Đất đúng bằng giá trị lực ấy (nhưng ngược chiều), nghĩa là cả hai đều nằm trong trường lực hút của nhau. Do đó, nếu vật có một động năng mv²_max thì Trái Đất cũng có một động năng tương đương và khi chúng va chạm đàn hồi với nhau thì so với nhau, coi như chúng đều có động năng là hai lần mv²_max so với đối tượng được cho là đứng yên và truyền cho nhau một lượng đúng bằng mv²_max theo chiều vận tốc của mỗi vật, hay cũng có thể coi là chúng đã trao đổi trọn vẹn lượng động năng mv²_max cho nhau. Hành trạng dao động của con lắc cũng tương tự như vậy, nhưng ở đây sợi dây treo con lắc đóng vai trò tương tự như va chạm đàn hồi, hay chúng ta nói sự làm biến đổi chiều chuyển động của sợi dây treo con lắc là tương đương với tác động đàn hồi của mặt đất đối với vật rơi tự do.

Như đã phán đoán thì có thể qui mọi chuyển hóa biến đổi, nghĩa là mọi vận động, về chuyển hóa biến đổi trong chuyển động, nghĩa là về vận động cơ học. Sự phán đoán này là có cơ sở vì càng nghiên cứu sâu vào tầng nấc vi mô, càng thấy rằng những khái niệm như “chất”, “lượng”, “vật”… thuần túy càng mất hiệu lực, thậm chí là cả hóa học, được coi là một ngành nghiên cứu tự nhiên độc lập, cũng “không còn đất” để triển khai nữa và trở thành một bộ phận bó hẹp của vật lý học. vậy thì phải nói như thế nào về hai đại lượng mv và mv² Hiểu như thế này được không: Nếu động lượng đặc trưng cho xu thế và tốc độ biến đổi của vận động theo xu thế ấy thì cơ năng là đại lượng đặc trưng cho sự chuyển hóa lực lượng vật chất, cũng có nghĩa là chuyển hóa phương thức vận động của vật chất và mức độ của sự chuyển hóa ấy? Thế nhưng, sự chuyển hóa qua lại về mặt cơ năng của con lắc dao động, ngẫm nghĩ kỹ lại, thấy thật là kỳ quặc. Khi con lắc dao động, sự chuyển hóa cơ năng từ thế năng thành động năng và ngược lại sẽ phải xảy ra. Điều đó có lẽ không ai có thể chối cãi được. Vậy khi có chuyển hóa cơ năng thì nội tại con lắc phải có “độ rỗng” để cho động năng được cho là biểu hiện ra ngoài vật, chuyển hóa vào thành thế năng ở trong đó và khi cần thiết thế năng đó lại “xuất ra” chuyển hóa thành động năng. Thật là khó hình dung! Hay cũng có thể rằng cả động năng lẫn thế năng mà vật nhận được “thêm” từ quá trình tương tác đều ở “bên ngoài” vật và vật đóng vai trò là “vật mang” những lượng ấy? Nếu thế thì quan niệm như thế nào về vật chất và vận động, còn cơ năng là cái gì, vật chất hay phi vật chất? Quả là hết sức nan giải!

Trong hiện thực có thể dễ dàng thấy rằng mọi vật trước, trong, sau khi tương tác cơ học và biến đổi trạng thái chuyển động, nếu chúng không bị phá hủy thì một vật lúc nào cũng chính là nó hay nói rõ hơn nữa là lực lượng vật chất làm nên nó luôn bảo toàn. Một người đang ngồi ở nhà, hay đang đi máy bay thì cũng chính là người ấy chứ không thể là ai khác (còn muốn bắt bẻ triết học kiểu “không ai tắm hai lần trên cùng một dòng sông” thì cũng được thôi nhưng thời cổ đại đã qua lâu lắm rồi!). Con lắc khi giao động và khi nó đứng yên là cùng một con lắc nên nó dù có sự chuyển hóa nội tại (do tác động của môi trường) như thế nào đi nữa thì vẫn cứ như thế, không thêm hay bớt gì. Nếu giữ vững lập trường vận động không thể tách rời vật chất được và ngược lại thì cơ năng của con lắc cũng thuộc về lực lượng của nó.

Nếu quan niệm về lực lượng vật chất như thế là đúng đắn (chúng ta khẳng định là đúng đắn!) thì cần phải có một biểu diễn mới về lực lượng vật chất, hàm chứa đầy đủ cái quan niệm đó.

Hiện tượng bất biến về lượng của cơ năng và sự chuyển hóa qua lại giữa hai thành phần của nó là động năng và thế năng trong trường hợp con lắc dao động đã gợi cho chúng ta hình dung ra một biểu diễn mới về lực lượng vật chất. Nhưng chính Anhxtanh mới là người phác thảo ra cách biểu diễn ấy dù chưa thực sự chính xác và bản thân ông cũng chưa thấy được tầm vóc phi thường của nó. Trước hết, Anhxtanh đã đưa ra cách biểu diễn hoàn toàn đúng đắn về cái gọi là “năng lượng toàn phần” của một vật. Nếu gọi năng lượng đó là E thì có:

E=MC²

Với M là khối lượng của vật

C là vận tốc cực đại trong Vũ Trụ.

Đưa ra biểu thức tuyệt đẹp đó nhưng Anhxtanh chưa thấy được hết ý nghĩa lớn lao của nó. Ông vẫn quan niệm khối lượng là lượng vật chất của một vật, tỷ lệ với năng lượng toàn phần của vật đó và ở đây, năng lượng vẫn là một thứ gì đó phi vật chất dù có thể là lệ thuộc vào vật chất.

Chúng ta cho rằng năng lượng toàn phần của một vật cũng chính là lực lượng vật chất toàn phần của vật đó, nó bao gồm hai yếu tố hợp thành, nếu yếu tố M là đại lượng đặc trưng cho lượng vật chất thì C²là đại lượng đặc trưng cho vận động toàn phần của lượng vật chất ấy.

Sau khi đưa ra biểu diễn ở trên rồi, Anhxtanh đưa tiếp ra biểu diễn thứ hai có tính gần đúng là:

Với M_o là khối lượng nghỉ của vật

V là vận tốc của vật.

Ở vế phải của biểu diễn, thành phần thứ nhất được gọi là năng lượng nghỉ toàn phần, ứng với hình thức vận động nội tại của vật, thành phần thứ hai gọi là động năng của vật.

Với biểu diễn này, coi như Anhxtanh đã thấy được năng lượng toàn phần của một vật bao gồm năng lượng nội tại và động năng của nó. Ưu điểm nổi bật của biểu diễn này là đã không làm cho mối quan hệ giữa hai trạng thái đứng yên và chuyển động của một vật không bị “gián đoạn” nữa. Nếu biểu diễn của Niutơn hay của Lépnít cho thấy khi vận tốc của một vật biến mất (bằng 0) thì bản thân vật cũng biến mất theo. Đây là điều không đúng với hiện thực, vì khi một vật không còn động năng, tức là v=o thì nó vẫn còn đó (khối lượng m vẫn bảo toàn!) chứ không biến mất theo. Theo biểu diễn của Anhxtanh, khi v biến mất (trước quan sát) thì vật vẫn còn đó nhưng chuyển sang đứng yên, điều phù hợp với hiện thực. Tuy nhiên dù vật còn đó thì lực lượng vật chất toàn phần của nó đã bị “sứt mẻ” ít nhiều, điều này lại không phù hợp nếu nói đến tính tương đối của chuyển động (nghĩa là tùy góc độ quan sát khác nhau mà thấy năng lượng toàn phần của vật khác nhau, tăng lên hoặc giảm xuống, trong khi vật chẳng thay đổi gì cả, luôn là chính nó đang như thế một cách duy nhất).

Có thể thấy rằng biểu diễn thứ hai về năng lượng toàn phần của Anhxtanh do được rút ra từ một biểu diễn sai lầm trước đó, thông qua một khai triển toán học thuần tuý có tính gần đúng nên cũng bị sai lầm, thành ra có tính hình thức, chưa cho thấy được mối quan hệ hữu cơ mật thiết, sự chuyển hóa qua lại tất yếu giữa nội năng của một vật và cơ năng của nó.

Vậy thì có cách nào dẫn dắt ra một biểu diễn “không chê vào đâu được” về lực lượng vật chất của một vật hay không? Không thể không có được, vì tồn tại mà không biểu hiện được thì sao gọi là tồn tại và tồn tại để làm gì?!

Việc đầu tiên đi xây dựng biểu diễn là chúng ta quay trở về, thăm lại hai hệ O và O’ thân yêu của mình. Vì ai cũng biết chúng là “đôi uyên ương” hòa hợp với nhau như thế nào rồi nên không cần phải mô tả lại nữa.

Bây giờ, giả sử rằng có một vật trong hệ O’ chuyển động với vận tốc u có phương chiều trùng với phương chiều vận tốc V của hệ O’. Nhờ chỉ bảo của Niutơn, người quan sát trong hệ O’ viết được:

Quan sát ở hệ O, “nhờ trời” cho biết khối lượng của vật đó là M và cũng nhờ Niutơn chỉ bảo mà viết được:

Với W là vận tốc của vật “quan sát thấy” từ hệ O.

Chúng ta, chủ thể của “trò chơi” nên “biết tỏng” hai biểu diễn đó đều đúng đối với mỗi quan sát về cùng một hiện tượng duy nhất, và tìm cách biến đổi để lập mối liên hệ giữa hai biểu diễn ấy. Nhớ lại biểu diễn

và xét trong trường hợp

thì có:

Nhớ lại biểu diễn

và xét trong trường hợp

thì rút ra được:

Từ đây có thể viết lại biểu diễn của người quan sát trong hệ O’:

Đối với quan sát ở hệ O, khi viết ra biểu diễn như trên, rõ ràng là đã xác định vận tốc của vật chuyển động trong hệ O’ theo gốc tọa độ của mình. Nếu so với hệ O’ thì quan sát ở hệ O phải viết:

Vì chỉ là hai cách mô tả động lực học về cùng một vật, so với cùng một mốc tọa độ nên phải có:

F'=F

Và do đó:

Suy ra:

Ký hiệu lại M' thành M_o và viết lại biểu diễn trên cho tỏ tường hơn:

Với: M_o là khối lượng của vật được xác định trong O’

M là khối lượng của vật được “trời cho” trong O.

Điều tuyệt vời nhất chưa phải là biểu diễn

mà từ biểu diễn

chúng ta có được biểu diễn lực lượng vật chất mà chúng ta hằng mong mỏi:

Với: M là khối lượng của vật được xác định ngoài môi trường chứa nó

M_o là khối lượng được xác định trong môi trường chứa nó và đã được qui đổi theo số đo ở môi trường ngoài môi trường chứa nó

Mc² là năng lượng toàn phần của vật

M_oc² là năng lượng nội tại vật

MV² cơ năng của vật dưới dạng động năng
Nếu viết dưới dạng chuyển hóa năng lượng thì:
E = MC² = E_o + W_c = E_o+ W_đ + W_t = hằng số
với E là năng lượng toàn phần, E_o là năng lượng nội tại chưa chuyển hóa, ba đại lượng còn lại đã biết.
Biểu thức trên là có tính tổng quát, có thể áp dụng cho toàn Vũ Trụ. Từ đây có thể nghĩ rằng, tổng năng lượng nội tại chưa chuyển hóa chính là năng lượng tối mà các nhà vật lý đã tưởng tượng ra!
(Và chúng ta đã kính tặng biểu thức này cho Tổ Quốc!).

Trước đây, cũng đã có nhiều lần chúng ta làm xuất hiện biểu diễn này, nhưng chúng chỉ là kết quả của những hoang tưởng "lêu têu" , những phỏng đoán hồ đồ, những gán ghép bạt mạng, bất chấp luật lệ. Còn lần này thì chắc như đinh đóng cột! Thật là khoái chí! Vì quá khoái chí nên não của chúng ta chuyển hóa làm xuất hiện một tư duy mới và kết quả của nó là một bài thơ… không giống ai:

Anh là một năng lượng toàn phần

Có nội năng tình sục sôi, sâu nặng

Có cơ năng hùng hục thân cường tráng

Biết nghĩ suy chín chắn kiểu… trời ơi!

Anh ít tiền nhưng đầy máu rong chơi

Lang bạt kỳ hồ, lê la bù khú

Khắp đó cùng đây hoang đàng Vũ Trụ

Nặng nợ thế gian nên phải trả tơi bời

Yêu anh không hỡi em gái đứng cười

Có năng lượng toàn phần… ghê quá?!

Bài thơ kể ra cũng không đến nỗi… hay lắm. Nhưng thử hỏi cô gái trong bài thơ là ám chỉ ai vậy? Mụ vợ khốn khổ của chúng ta chứ ai vào đây nữa! Nói dóc. Một kẻ ăn chơi sa đà ít nhớ đến vợ mỗi khi phởn chí. Không, nói thật ấy! Chúng ta, bằng mồ hôi, sức lực của mình, đã “tậu” được một mái nhà, dù bình dị thôi nhưng hàng tỷ con người trên hành tinh này vẫn không thể có được. Dưới mái nhà ấy là một gia đình đã từng trải biết bao nhiêu khốn khổ, đau buồn mới tạm đến được bến bờ của sự bình ổn, hòa thuận, yên vui, mà chúng ta là một thành viên trong đó, đã nặng nghĩa, nặng tình. Chúng ta có thể là mê chơi, ham hố này nọ, bết bác, bê tha ở kia ở đó, nhưng tình yêu thương của chúng ta trước hết là đối với gia đình, trách nhiệm của chúng ta, trên hết, cũng là đối với gia đình. Cần phải thú nhận rằng chúng ta có tính hồn nhiên bản năng và nhạy cảm cho nên cũng thích chơi bời, lêu lổng cho vơi đi những nỗi niềm. Nhưng dù có đi đâu, ở đâu thì chúng ta cũng hướng về gia đình, khi gặp cuộc buồn thì đương nhiên chúng ta về gia đình để tìm vui, gặp cuộc vui có tưng bừng đến mấy thì cũng chán và chúng ta về gia đình để ngẫm… buồn. Vui buồn ở “ngoài đường” phù phiến, giả tạo bao nhiêu thi vui, buồn ở gia đình thấm thía, chân thật bấy nhiêu và vì thế mà chỉ khi ở trong gia đình, tâm hồn chúng ta mới thấy bình yên thật sự… Lời nói hay thường hay nói dóc, lại nói dóc chứ gì?! Không tin thì thôi! Ừ, cô gái trong bài thơ là ở “ngoài đường” đấy, thì đã sao nào?!...

Thôi, đừng cãi nhau như “hát hay” nữa! Chúng ta là những nhà triết học (dù “nửa mùa”!) và hiện giờ còn đang “kiêm nhiệm” thêm vai trò là những nhà vật lý học (dù chỉ mạo danh!) nên hãy ứng xử với nhau cho nhã nhặn một chút, đừng nhí nhố “chợ trời” thế, thiên hạ họ khinh cho! Vả lại, đang “rao giảng” một cách nghiêm túc về Đấng Tạo hóa thiêng liêng mà lại “lòn vào” một bài thơ thô lỗ và một lời tự sự “phàm phu tục tử” như thế thì quả là một điều đại bất kính. Hãy quay lại “chính đạo” mà tiếp tục “gieo rắc” những “tín điều” của chúng ta!

Như chúng ta đã từng “phán” thì thể chất của Vũ Trụ là Không Gian và chỉ Không Gian mà thôi. Đồng thời Không Gian cũng là môi trường dung chứa mọi thứ và là thứ duy nhất làm nên tất cả vạn vật hiện tượng. Còn nếu ai đó hỏi Không Gian là thứ gì, hay là thể chất gì thì chúng ta chịu chết vì triết học duy tồn cũng chịu chết, không trả lời được. Nếu buộc phải trả lời để khỏi mang tiếng “lũ ngốc” thì chúng ta sẽ trả lời thế này: Không Gian là vốn dĩ tự nhiên nên thể chất của nó là… Không Gian. Thế thì Không Gian là nặng hay nhẹ, to hay nhỏ, và có thể định lượng được cụ thể không? Tuyệt đối thì chắc là không, tương đối thì có thể trả lời được. Nhưng nếu có định lượng tương đối được về mặt to - nhỏ, nặng - nhẹ của Không Gian thì chỉ có thể sau khi con người đã có thể hiểu biết mang tính cơ học về thực tại khách quan và phải theo quan niệm, qui ước, cách thức biểu diễn, một cách đặc thù mà ở khía cạnh nào đó là hoàn toàn do chủ quan con người qui định, nghĩa là muôn “đo” Vũ Trụ, thì chỉ có thể là “đo” theo số đo qui ước về lực, khối lượng, độ dài, khoảng thời gian… - những cái quan niệm được về tự nhiên theo cách của con người và hoàn toàn không có thực.

Đúng thật là Vũ Trụ, tuyệt đối không hiện hữu một chút gì có trong triết - toán - lý - hóa cả. Để có những cái đó, con người đã phải tự mình trừu tượng, sáng tạo ra tất cả, từ A đến Z. kể cũng kỳ tài!

Rõ ràng, khối lượng không thể hiện hữu được trong hiện thực khách quan, do đó mà không ai có thể trực tiếp cân, đong, đo, đếm nó tương tự như khoảng cách được (nếu không có vật mẫu được xác định khối lượng từ trước để so sánh). Nếu một người ước lượng được gần đúng khối lượng của một vật bằng cảm tính thì sự cảm tính đó có được chẳng qua là nhờ sự dạy dỗ của thế hệ trước và quá trình từng trải kinh nghiệm của bản thân. Khối lượng chỉ có thể xác định bằng cách tính toán nhờ vào hai đại lượng có tính ảo “ít hơn” nó coi như có thể xác định được, “đo” được trực tiếp khi xảy ra sự tác động, đó là lực và gia tốc…

Với vài ý nghĩ “mông lung” ở trên, chúng ta bắt đầu tiến hành nhận xét về biểu diễn

1.- Khi một vật tồn tại thì nó có khối lượng. Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho sự tồn tại thực sự và qui mô sự tồn tại ấy của một vật. Do đó tiêu chuẩn phải có đối với một vật tồn tại trong thời gian sao cho nó vẫn là nó, là khối lượng của nó phải bất biến về số đo.

2.- Khi một vật có khối lượng M được thấy là đứng yên thì lực lượng vật chất toàn phần của nó, hay năng lượng toàn phần, mà gọi tắt là “toàn năng” của nó bằng Mc². c là một hằng số, cũng là giá trị vận tốc cực đại bất biến của Vũ Trụ, trong khi M là bất biến của một vật, do đó toàn năng của một vật khi nó vẫn luôn chính là nó, là một hằng số. Trong thực tại, sự bất biến toàn năng của một vật về mặt lượng chỉ là trường hợp lý tưởng vì một vật phải tồn tại trong môi trường và phải tương tác, trao đổi lực lượng vật chất liên tục với môi trường. Trong hai thành cấu tạo nên toàn năng của vật thì thành phần c² đặc trưng cho vận động của vật được qui chung về thứ nguyên vận tốc.

3.- Khi vật có toàn năng Mc² bị tác động và chuyển động với vận tốc V thì toàn năng của nó bị phân định thành hai thành phần M_oc² và MV² tuân theo biểu diễn

và cũng vì thế mà dù đã phân định thì toàn năng của vật vẫn bất biến đổi về mặt lượng. Cũng từ biểu diễn

mà thấy: với bất cứ giá trị V nào thì cũng tồn tại một giá trị M_o tương ứng, thỏa mãn điều kiện Mc² bất biến. Như vậy là phải nghĩ đến một sự chuyển hóa qua lại giữa nội năng và động năng của vật khi nó bị biến đổi trạng thái chuyển động.

Sự chuyển hóa ấy có thể là thực sự xảy ra khi là kết quả của một tác động có thực, hoặc cũng có khi là ảo do trạng thái chuyển động của quan sát gây ra (tính tương đối của chuyển động) và dù quan sát ở góc độ nào thì toàn năng của vật vẫn vốn dĩ thế.

Có thể kết luận: toàn năng của một vật tồn tại thông thường dưới dạng tổng gồm hai thành phần nội năng và động năng (hay cơ năng của nó). Hai thành phần ấy có thể chuyển hóa qua lại nhau một cách phù hợp với sự chuyển biến trạng thái chuyển động của vật. Khi vật được thấy là đứng yên (V=0) thì nội năng của nó đúng bằng toàn năng của nó. Khi thấy vật chuyển động với vận tốc V=C (đạt được động năng cực đại) thì nội năng của nó bằng 0. Đây đúng là trường hợp dị thường đến… kinh hoàng, khó lòng tưởng tượng nổi. Để “cứu vãn tình thế”, chúng ta phải giả định rằng nếu có thể xảy ra trường hợp đó thì lúc đó, do đã mất hết liên kết nội tại nên trông nó như một tập hợp rời rạc các hạt KG kích thích chuyển động về một hướng với vận tốc C (sự bức xạ!). Nhưng đây là phán đoán có khả năng nhất: một vật, do lượng toàn năng của nó qui định, chỉ có thể chuyển động với vận tốc cực đại nào đó (V_max) nhỏ hơn C. Vượt qua vận tốc đó, vật sẽ phải phân rã thành những vật nhỏ hơn. Những vật nhỏ hơn ấy cũng có vận tốc cực đại V'_max>V_max nào đấy. Cứ thế sẽ phải phân ly đến cuối cùng là hạt KG. Vậy thì theo hướng toàn năng của một vật lớn dần, vận tốc cực đại giới hạn (gọi là riêng) có giá trị chậm dần và vận tốc cực đại giới hạn của bản thân Vũ Trụ là bằng 0. Nếu nhận định này đúng thì chế tạo một phi thuyền Vũ Trụ có vận tốc C chỉ là một giấc mơ hão huyền!

Một điều quan trọng đặc biệt được rút ra từ nhận xét này là, xưa nay chúng ta vẫn quan niệm rằng khi hai vật tác động cơ học nhau thì chúng thực sự truyền cơ năng (hay động lượng) cho nhau, làm cho có lúc thấy vật này “mất bớt” năng lượng còn vật kia thì được “cho thêm” năng lượng. Nhận xét này chỉ ra rằng không phải như thế. Khi hai vật tác động cơ học nhau thì vì sự tác động ấy tuân theo qui luật tương hỗ nên hai vật ấy cũng làm biến đổi trạng thái chuyển động (động năng) của nhau, gây ra quá trình chuyển hóa năng lượng nội tại ở mỗi vật sao cho toàn năng của mỗi vật đó là bất biến về lượng.

4.- Kết hợp với

thì có thể viết biễu diễn

dưới dạng:

Tạm thời bỏ M đi thì lộ ra:

Biểu diễn này cũng có thê rút ra được từ biểu diễn

khi cho

, u=C, W=C (viết theo ký hiệu ở biểu diễn 6).

Nhưng nó nói lên điều gì? Nếu đơn thuần triển khai toán học ra thì nó hiển nhiên đến mưc tầm thường. Thực ra, ở đây, vì nó đã đóng vai trò biểu diễn cho trương hợp đặc biệt nên cũng mang một sứ mạng đặc biệt, là chỉ ra sự cực kỳ giản dị và hài hòa trong quá trình chuyển hóa qua lại giữa hai thành phần độc lập nhau, được cho là hoàn toàn khác nhau của toàn năng khi có tác động từ bên ngoài vào vật, và trong thực tại khách quan là không thể “cộng dồn” để triệt tiêu nhau được. Hai thành phần có “cách trở” bởi sự ngăn cách giữa bên trong (nội tại) và bên ngoài vật. Khi vật bị tác động, chúng phải chuyển hóa cho nhau để đảm bảo sự cân bằng động nội tại làm cho vật tiếp tục tồn tại trong điều kiện mới, rồi thôi, coi như chúng tạm thời không ảnh hưởng gì đến nhau nữa kiểu “người nào việc nấy”, mỗi người một bổn phận, dù cũng là phụng sự mục đích chung. Chính vì vậy mà hai thành phần tạm gọi là “động lực” ấy của vật, khi chuyển đổi về cùng một hệ qui chiếu bên ngoài vật, thì được thấy là có cùng gốc nhưng vuông góc nhau về phương nhờ điều kiện

. Rõ ràng, điều kiện

trong trường hợp này không phải do chúng ta cố ý đặt ra mà chính tự nhiên đã đòi hỏi phải thế chứ không thể khác.

Truy ngược lại sẽ thấy biểu diễn xuất phát của biểu diễn

, dưới dạng véctơ là biểu diễn (viết theo ký hiệu “ở đó”):

Và khi

thì được viết là:

Khi

và

và viết lại theo ký hiệu bây giờ, thì:

Đây là biểu diễn xuất phát, dưới dạng véctơ của biểu diễn

(bởi vì

Vậy thì biểu diễn được coi là gốc xuất phát, dưới dạng véctơ của biểu diễn q là:

(với

)

5.- Nếu ký hiệu động lượng là

, thì theo Anhxtanh, sẽ có biểu diễn:

E²=M_oc⁴+p²c²

Còn theo chúng ta thì từ:

Vì

, nên có:

Hay:

Trực tiếp từ biểu diễn

cũng dễ dàng rút ra được biểu diễn này.

6.- Như đã lý giải thì dù vận động vật chất thể hiện ra trong hiện thực khách quan là đa dạng về hiện tượng, phong phú về cách thức thì vì cái “căn cốt” nguyên thủy, chung nhất của chúng thực ra chỉ là sự “di dời” của các hạt KG kích thích và sự kết hợp theo cách nào đó giữa chúng với nhau mà thôi, cho nên xét cho đến cùng, đều có thể qui về cách mô tả, biểu diễn dưới dạng toán học của cơ học, nghĩa là có thể định lượng chúng trên cơ sở ba số đo cơ bản nhất là độ dài, khoảng thời gian và khối lượng “thực hiện” độ dài ấy. Chính vì lẽ đó mà chúng ta cho rằng biểu diễn

là biểu diễn cơ bản nhất mà cũng tổng quát nhất về vật chất vận động trong tự nhiên, có thể rút ra, suy ra từ nó mọi biểu diễn cơ bản nhất trong khoa học tự nhiên, hoặc cũng có thể làm chuyển biến nó thành những biểu diễn cơ bản ấy. Nói cách khác: không có biến đổi nào lại không phải là kết quả của tương tác, không có tương tác nào lại không là kết quả của vận động, không có vận động nào lại phi vật chất, không có vật chất nào lại không vận động, không là kết quả và nguyên nhân của vận động, mà vận động, xét cho đến cùng là di dời vị trí trong không gian, mà vật chất, xét cho đến cùng là những hạt KG, có thể chất Không Gian.

Đúng là trong thực tại có những quá trình vận động thực sự có sự trao đổi lực lượng vật chất cho nhau giữa các vật để biến chuyển thành những vật mới, chất mới (chẳng hạn như phản ứng hóa học, hiện tượng phóng xạ…), nhưng cũng không thể là ngoại lệ, và vẫn có thể biểu diễn chúng bằng cách xuất phát từ biểu diễn

7.- Tuy nhiên, vì vận động vật chất xảy ra trong môi trường không gian được thấy là vô cùng rộng lớn và đa phương chiều cho nên đối với khảo sát, nghiên cứu để tìm hiểu, nhận thức tự nhiên thì biểu diễn về sự chuyển hóa, trao đổi lực lượng vật chất đơn thuần thôi là chưa đủ, nghĩa là cần phải có một biểu diễn đi đôi với biểu diễn

, chỉ ra mức độ, phương chiều của vận động cũng như tác động, đóng vai trò là cái nguyên nhân làm chuyển hóa, biền đổi lực lượng vật chất. Biểu diễn đó chính là biểu diễn viết lại có điều chỉnh từ biểu diễn

, cụ thể là:

Như đã nói thì vế phải gồm hai thành phần của một lực lượng vật chất thống nhất. Chúng có mối quan hệ chuyển hóa qua lại rất mật thiết với nhau, nhưng do có sự phân định miền trong - miền ngoài mà chúng thành ảo của nhau nên sự hoạt động của chúng cũng độc lập tương đối so với nhau, không ảnh hưởng gì đến nhau. Nói lại cho rõ hơn: thành phần đầu tiên của vế phải thuộc miền trong, nội tại vật, thành phần còn lại đại diện cho phần lực lượng vật chất thế hiện ra bên ngoài vật, thuộc miền ngoài vật. Khi vật, cũng có nghĩa là toàn năng của vật bị môi trường chứa nó, hay cụ thể hơn là vật ngoài nó tác động cơ học gây cho nó sự biến đổi trạng thái chuyển động (một cách lý tưởng) thì hai thành phần năng lượng ấy của toàn năng lập tức chuyển hóa lực lượng sang nhau theo chiều sao cho đảm bảo duy trì được sự cân bằng vận động của nội tại vật xét riêng. Khi vật không còn chịu bất cứ tác động nào từ bên ngoài nữa thì hai thành phần kể trên cũng hoàn toàn độc lập đối với nhau, không còn gây ảnh hưởng gì đến nhau nữa (thậm chí là coi nhau như không còn “tồn tại trên cõi đời” nữa, dù một cách tuyệt đối thì không có cái này là không có cái kia). Chính vì điều này mà trong biểu diễn

, thành phần biểu diễn nội động lượng của vật chỉ có tính véctơ trong nội tại (miền trong) nó và nếu nhìn từ bên ngoài thì không có tính véctơ, thậm chí được thấy như bằng 0 (không thể hiện, vì thấy cái bên ngoài thì không thấy cái bên trong và ngược lại, nghĩa là trong hiện thực, không thể quan sát thấy cả hai cùng một lúc (động lượng bên trong vật) là kết quả tính toán theo “chỉ tiêu” của hệ qui chiếu bên ngoài vật, cho nên, để phục vụ nhận thức, chúng ta coi như đã đưa nó ra bên ngoài vật và hợp với thành phần

như một bộ đôi véctơ vuông góc với nhau và có gốc chung là tâm điểm của vật. Sự vuông góc của hai véctơ ấy là một đòi hỏi tất yếu từ tự nhiên chứ không phải là do ý chí chủ quan của chúng ta, dù sự biểu diễn ấy là hoàn toàn ảo trong thực tại.

Nếu chúng ta chuyển cách biểu diễn động lượng toàn phần và nội động lượng sang dạng xung lực và ký hiệu lần lượt là

và

thì từ

sẽ có:

Gọi xung lực của động lượng

là

, chúng ta sẽ tìm lại được phương trình cơ bản trong động lực học cổ điển và coi như đã trở về với cơ học Niutơn:

Suy ra:

với điều kiện:

Tương tự như thế, từ biểu diễn

, chúng ta cũng trở về được với biểu diễn:

A=MV²

Rõ ràng, cơ học Niutơn đã từng, đang và mãi mãi là chân lý đồng thời cũng là công cụ đắc lực không thể thay thế đối với việc phục vụ ứng dụng thực tiễn, trong hiện thực khách quan cảm tính trực giác của con người. Cơ học ấy sẽ sáng sủa hơn một khi nhận thức đúng đắn được nguồn gốc tự nhiên và đích thực phát sinh ra nó.

Rôccơphenlơ (John D. Rockefeller), nhà tài phiệt nổi tiếng với biệt danh “vua dầu hỏa”, người Mỹ, đã từng nói: “Bí quyết để có được thành công là thực hiện những điều bình thường theo một cách phi thường”.

Chúng ta hiểu câu nói đó thế này: “Bí quyết để chuốc lấy thất bại là giải quyết những vấn đề phi thường theo cách tầm thường”.

Ngẫm nghỉ kỹ, thấy… phát sợ!
(Còn tiếp).
------------------------------------------------------------------

Đại Chúng

Trang

Thứ Năm, 11 tháng 11, 2021

TT&HĐ V - 43/v

CHƯƠNG IV (XXXXIII): ÊTE

Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét

Tìm kiếm thông tin trong blog