TT&HĐ V - 46/f

 

TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN

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 VII (XXXXVI): HÚT - ĐẨY

“Lực hút cũng như lực đẩy, là thuộc tính cơ bản của vật chất.”

“Hấp dẫn cần phải được gây ra bởi một tác nhân thường xuyên tác động theo một qui luật nào đó, nhưng tác nhân này là vật chất hay phi vật chất thì tôi xin dành cho bạn đọc suy nghĩ.”

                                                                                                                                                 Niutơn

"Không xiềng xích hay thế lực bên ngoài nào có thể ép buộc tâm hồn của một người tin hay không tin."

Thomas Carlyle 

"Tất cả vinh quang đều đến từ sự dám bắt đầu".
Eugene F Ware

"Tất cả mọi người đều mơ; nhưng không như nhau. Những người mơ về đêm, trong những ngóc ngách sâu kín lờ mờ của tâm trí, khi thức giấc vào ban ngày mới nhận ra đó là ảo ảnh; nhưng những người mơ vào ban ngày mới là đáng gờm, vì họ có thể thực hiện giấc mơ của mình với đôi mắt mở to, để biến chúng thành hiện thực".
T.E.Lawrence

"Ước mơ giống như những vì sao… ta có thể không bao giờ chạm tay vào được, nhưng nếu đi theo chúng, chúng sẽ dẫn ta đến vận mệnh của mình".
Samuel Johnson 

"Tôi được ban cho sự nhận thức về định mệnh của chính mình. Tôi chưa bao giờ tự hạ thấp bản thân. Tôi chưa bao giờ đánh giá mình theo tiêu chuẩn của người khác. Tôi luôn trông đợi nhiều ở chính mình, và nếu tôi thất bại, tôi thất bại chính mình".
Sophia Loren

"Tự tin là điều kiện đầu tiên để làm được những việc lớn lao".
Samuel Johnson  

"Hãy mơ ước bất cứ điều gì bạn muốn mơ. Đó là vẻ đẹp của trí tuệ con người. Hãy làm bất cứ điều gì bạn muốn làm. Đó là sức mạnh của ý chí con người. Hãy tin tưởng vào bản thân để thử thách những giới hạn của mình. Đó chính là lòng can đảm để thành công".
Bernard Edmonds 

"Không ai biết sau đó mọi chuyện sẽ xảy ra như thế nào nhưng chúng ta vẫn đi về phía trước. Bởi vì chúng ta có lòng tin và sự trung thực"
Paulo Coelho 

"Muốn hiểu Vũ Trụ này, phải hoang tưởng mãnh liệt. Muốn hoang tưởng mãnh liệt, phải có niềm tin".
NTT    


 (Tiếp theo)

Một khoảng chân không mà trong đó, chúng ta không quan sát thấy bất cứ một thực thể nào, thì chúng ta còn gọi đó là một khoảng trống rỗng. Dù là trống rỗng thì khoảng đó vẫn là một thực thể chứ không phải Hư Vô (hư vô tuyệt đối). Bởi vì nó vẫn có nội dung là thể tích của nó và thể tích ấy có tính xác định hẳn hoi về mặt số lượng. Đã nói đến số lượng thì phải có các đơn vị hợp thành số lượng. Đơn vị nhỏ nhất tuyệt đối của một khoảng không trống rỗng chỉ có thể là điểm không gian. Điểm không gian có nội dung hay không? Nó không thể là Hư Vô được nên phải có nội dung. Nội dung của nó là lượng thể tích (dù có thể cũng chỉ là trống rỗng!) nhỏ nhất tuyệt đối góp phần hợp thành số lượng thể tích không gian.

Theo chúng ta hình dung thì điểm không gian ấy còn được gọi là hạt không gian thông thường () hoặc hạt KG kích thích ( ). Cũng theo chúng ta hình dung thì hạt  cố định tuyệt đối trong Vũ Trụ thực tại, còn hạt thì luôn lan truyền trong đó với vận tốc cực đại c. Nhưng thực ra chỉ có lượng kích thích nổi trội của hạt  là lan truyền trong môi trường không gian Vũ Trụ.

Không thể có chuyện Hư Vô chuyển động với vận tốc c, vì đã là không có gì tuyệt đối thì cũng không thể thể hiện ra bất cứ thứ gì, kể cả vận tốc. Như vậy, để phù hợp với thực tại khách quan, khi nói đến vận tốc thì phải nghĩ rằng vận tốc đó là của một thực thể nào đó.

Nói đến vận tốc c thì chúng ta cho đó là vận tốc cực đại tuyệt đối trong Vũ Trụ thực tại, đồng thời là vận tốc truyền bất biến trong môi trường không gian (và dễ hình dung là cả trong bất cứ môi trường vật chất nào!) của các hạt .

Vận tốc trước hết là “thước đo” mức độ nhanh chậm trong di dời vị trí của những vật chuyển động so với một gốc tọa độ được cho là đứng yên.

Trong hiện thực khách quan có thể thấy vận tốc của một vật có thể bị biến đổi theo hai mặt thể hiện của nó là phương chiều và mức độ nhanh chậm. Tùy thuộc vào sự biến đổi vận tốc ấy mà một vật đang ở trạng thái đứng yên chuyển sang trạng thái chuyển động và ngược lại, hoặc một vật đang chuyển động theo quĩ đạo này thì “tự nhiên” chuyển sang chuyển động theo quĩ đạo khác. Theo quan niệm của chúng ta thì trong Vũ Trụ thực tại, không thể có bất cứ thực thể nào không vận động nhưng cũng không có bất cứ thực thể nào tự thân vận động  được. Vì lẽ đó mà mọi thực thể đều không tự thân biến đổi vận tốc của chúng được. Nói cách khác, sự vận động và biến đổi vận động của một thực thể là do sự tương tác của thực thể đó với môi trường chứa nó (bao gồm cả các thực thể khác) quyết định. Như vậy, để tìm nguyên nhân làm biến đổi một vận tốc nào đấy thì chỉ còn cách là tìm trong tương tác (cơ học) của thực thể có vận tốc ấy với môi trường chứa nó.

Sự nghiên cứu chuyển động của vạn vật trong thời kỳ đầu lịch sử thiết lập nên nền vật lý cổ điển cũng đã theo một tiến trình có chiều hướng tương tự trình bày trên, nghĩa là lúc đầu chỉ nghiên cứu về sự biến đổi vận tốc đơn thuần (động học), kế tiếp sau mới là nghiên cứu về nguyên nhân thực sự gây ra những hiện tượng khác nhau về biến đổi vận tốc (động lực học). Như một tất yếu, tiến trình nghiên cứu ấy đã làm xuất hiện những khái niệm cũng như những đại lượng vật lý cơ bản, đặc trưng của quá trình tương tác cơ học và biến đổi chuyển động như: gia tốc, khối lượng, năng lượng, động lượng, lực, xung lực…

Chuyển động là biểu hiện trạng thái của các thực thể về mặt di dời vị trí trong không gian so với một gốc tọa độ nào đó được cho là đứng yên, do quan sát lựa chọn theo nhận định chủ quan đầy cảm tính của mình. Muốn tìm hiểu đầy đủ về một chuyển động thì không chỉ nghiên cứu nó về mặt định tính mà phải cả về mặt định lượng. Vì chuyển động là phải có chủ thể, tức là bàn đến chuyển động thì phải là “cái gì chuyển động” chứ không thể là “Hư Vô chuyển động” được, cho nên chỉ nghiên cứu sự biến đổi vận tốc của chuyển động một cách đơn thuần thôi là hời hợt, phiến diện. Như đã nói, sự biến đổi của một vận tốc có nguồn gốc từ sự tương tác giữa các lực lượng vật chất, mà nguyên nhân trực tiếp là do sự chuyển hóa vận động của chủ thể vận tốc ấy khi tham gia tương tác gây ra. Như vậy, trên bình diện này, muốn tìm hiểu và diễn tả được cặn kẽ, toàn diện một chuyển động thì ngoài việc xem xét định tính và định lượng về sự biến đổi vận tốc đơn thuần (về phương chiều, về mức độ di dời, về kiểu loại di dời…), còn phải nghiên cứu thực chất cái nguyên nhân gây ra sự biến đổi ấy, mà trước hết là sự chuyển hóa về mặt lực lượng trong vận động của chủ thể vận tốc khi tham gia tương tác. Nói tóm lại, trong hiện thực khách quan, không hề có Hư Vô chuyển động mà chỉ có Thực Hữu chuyển động, nghĩa là chỉ có lực lượng vật chất chuyển động. Như vậy, chuyển động và biến đổi chuyển động xét cho cùng, là sự thể hiện ra dưới dạng đặc thù (cơ học) trước quan sát về vận động và chuyển hóa vận động của một thực thể hoàn toàn xác định hoặc của một lực lượng vật chất nhất định. Vậy thì, ở mức độ nào đấy, có thể coi chuyển động là một lực lượng có vận tốc và chính sự chuyển hóa lực lượng này là nguyên nhân gây ra sự biến đổi vận tốc của nó. Do đó, muốn làm sáng tỏ một chuyển động và sự biến hóa của nó thì không những phải xác định được giá trị, phương chiều vận tốc cũng như sự biến đổi giá trị, phương chiều vận tốc ấy của nó, mà còn phải xác định được lực lượng và sự chuyển hóa lực lượng của nó cùng với mối quan hệ nhân quả giữa hai thể hiện ấy của một vận động duy nhất. Khái niệm động lượng và động năng xuất hiện là sự đáp ứng cho đòi hỏi khách quan đó, và chúng trở thành hai đại lượng vật lý vào hàng cơ bản nhất đặc trưng cho vật chất và vận động vật chất.

Khi điểm KG, tức là hạt , lan truyền với vận tốc c, thì có thể hiện ra một động lượng (hay động năng) nào đó. Biểu diễn động lượng được nêu ra lần đầu tiên bởi Niutơn và nếu áp dụng nó cho trường hợp hạt thì đó là m_oc (với m_o là khối lượng của hạt). Khi xảy ra tương tác thì động lượng ấy chuyển hóa thành xung lực. Vì khi không xảy ra tương tác thì xung lực của một thực thể chuyển động không hề xuất hiện, cho nên động lượng m_oc chính là sự “phát lộ” tiềm xung lực của hạt ẩn chứa trong nội tại nó. Điều đó cho thấy nội tại của điểm KG không thể là một thể tích trống rỗng được. Vì thế mà cái khoảng chân không mà chúng ta thấy hoàn toàn trống rỗng chỉ là do năng lực quan sát bị hạn chế chứ thực ra không hề trống rỗng một tí nào? Nói khoảng không gian nào đó trống rỗng thì chỉ là tương đối và có tính qui ước.

Nội tại điểm KG không trống rỗng thì nó hàm chứa cái gì để làm tồn tại trong đó một tiềm xung lực? Theo quan niệm của triết học duy tồn thì đối với Vũ Trụ thực tại, bản thân Vũ Trụ là tận cùng của sự lớn và điểm KG là tận cùng của sự nhỏ. Tuy nhiên, nội tại điểm KG có thể tích khác 0 cho nên, để bảo vệ quan niệm đó, triết học duy tồn lại buộc phải quan niệm rằng thực sự tồn tại sự tương phản ảo - thực nghiệm đảo tuyệt đối trong tự nhiên. Theo sự tương phản đó, nội tại của điểm KG cũng là Không Gian, nhưng là ảo và nghịch đảo tuyệt đối với Không Gian thực tại. Hay nói cách khác: nội tại ảo và là nghịch đảo tuyệt đối của Vũ Trụ thực tại. Nếu chúng ta lọt được vào trong đó thì vì chúng ta luôn chọn mình là thực nên cũng chỉ thấy một Vũ Trụ thực tại “quen thuộc”, gồm một môi trường không gian bao la và vạn vật đang vận động, tương tác lẫn nhau, tạo ra đa dạng và phong phú hiện tượng trong đó!

Tin theo quan niệm trên đây của triết học duy tồn, giả sử rằng nội tại điểm KG được thấy như là Vũ Trụ thực tại mà chúng ta đang quan chiêm và chúng ta cũng tính được tổng giá trị tuyệt đối động lượng của tất cả các thực thể có trong đó thì tổng đó là một hằng số và có thể giá trị tương phản ảo - thực nghịch đảo tuyệt đối của nó chính là lượng tiềm xung lực ẩn chứa trong nội tại điểm KG hay hạt .

Như vậy, điểm không gian hay điểm KG (hạt , hay ) đều có nội tại, nội tại ấy cũng mang nội dung vật chất (gồm không gian và KG dù là ở dạng ảo) và cũng vận động không ngừng, nghĩa là cũng hàm chứa một năng lượng với một tiềm xung lực. Chính cái quá trình chuyển động ảo trên của chuyển động thực trên  đã chỉ ra rằng, khi hạt  chuyển động tròn quanh tâm O (trong không gian Ơclit), xét theo một phương nào đó, thì động lượng của nó cũng chuyển hóa một cách chu kỳ cả về phương chiều lẫn (số) lượng như một dao động điều hòa. Điều đó dẫn đến phải thừa nhận là chuyển động tròn của hạt làm cho động lượng của nó quay theo tiến trình của chuyển động ấy và vì thế cũng làm cho nội năng của hạt (hình như) xoáy quanh tâm hạt với vận tốc góc . Và (hình như) đồng thời cũng có sự xoáy nội tại cùng với vận tốc góc  nhưng theo chiều ngược lại. Do vận tốc C là cực đại tuyệt đối trong Vũ Trụ thực tại và hạt luôn phải lan truyền với đúng vận tốc ấy nên phải hình dung khi hạt  chuyển động trên quĩ đạo tròn (hay nói mở rộng hơn là quĩ đạo cong bất kỳ) nội tại của nó phải xoáy ngược chiều với chiều chuyển động quay của nó với vận tốc góc đúng bằng vận tốc góc của sự quay đó để triệt tiêu hiệu ứng làm tăng và giảm vận tốc. Hai sự xoáy nội tại “đối xứng” ấy triệt tiêu nhau. Nghĩa là: nếu so với hệ qui chiếu cố định trên mặt phẳng quĩ đạo quay thì nội tại hạt xoáy ngược chiều chuyển động với vận tốc góc , còn nếu so với hệ qui chiếu đặt cố định trong môi trường không gian thì không thấy sự xoáy ấy của nội tại hạt .

Rõ ràng, gia tốc a' không thể dùng được trong việc xác định lực lượng tâm của hạt  quay tròn quanh tâm O trên hình 5. Vậy chỉ còn cách sử dụng gia tốc a và có được vận tốc ảo c'. Như vậy, cũng có được một động lượng ảo m_oc' thuộc nội tại hạt . Động lượng ảo ấy cũng chính là một tiềm xung lực của hạt . Với đơn vị thời gian riêng (nhỏ nhất) của hạt là t₁, khi tiềm xung lực ấy chuyển biến thành xung lực thì lượng xung lực này đúng bằng (với là lực tĩnh điện) và biểu diễn xung lực - động lượng sẽ là:

              

Nên:       

Hay:       

Thay giá trị thực của các đại lượng trong biểu diễn (mà trước đây chúng ta đã phán đoán và liệt kê ra) thì giá trị của  sẽ là:

               

Đây là lực điện từ cực đại xét trong mối tương quan với khối lượng hạt mang điện mà Tự Nhiên có thể tạo ra được. Theo vật lý học, lực hút này dứt khoát phải do hai thực thể mang điện tích trái dấu tương tác nhau mà xuất hiện. Vậy thì hạt mang giá trị điện tích (âm hoặc dương) chính xác là bao nhiêu? Để trả lời câu hỏi này, chúng ta tiếp tục diễn giải.

Từ biểu diễn lực fe nêu trên, chúng ta có thể triển khai:

               

Đó là một xung lực hay động lượng mà lực cực đại có thể phát huy được trong khoảng thời gian cực tiểu tuyệt đối của Vũ Trụ. Xung lực đó cũng phụ thuộc (tỷ lệ nghịch) với khoảng cách tương tác nếu qui ước: d_o=10^-28.r (với r là một giá trị độ dài nào đó), thì có thể biểu diễn:

              

Vế phải của biểu diễn là một đại lượng đặc trưng cho hạt . Đại lượng đó bất biến một khi còn tồn tại. Vế phải bất biến thì đương nhiên vế trái cũng bất biến. Sự bất biến đó là thuần túy khách quan. Tuy nhiên nó không đòi hỏi ba thành phần fe, t_o và r phải bất biến theo. Có thể thấy tùy thuộc vào thời gian và khoảng cách tác dụng lực mà fe bị biến đổi theo sao cho vế trái của biểu diễn trên bất biến. Mặt khác fe chính là giá trị cường độ lực tác dụng trong đơn vị thời gian nhỏ nhất tuyệt đối và đơn vị khoảng cách nhỏ nhất tuyệt đối. Nếu chuyển đổi hai đơn vị đó sang đơn vị tương đối (do chủ quan qui ước) là 1s và 1cm thì fe sẽ phải chuyển biến thành Fe. Lúc này, ta sẽ xác định được lực fe trong hệ đơn vị đo cm, gam, giây, (viết tắt là CGS):

              

Nếu khoảng thời gian và khoảng cách lần lượt được chọn là t và r thì ta có biểu diễn tổng quát hơn, là:

               

Lực tương tác Culông có bản chất tự nhiên và như vật lý học chỉ ra, nó tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai hạt mang điện tích mà không phụ thuộc vào thời gian. Để phù hợp với khẳng định đã được thực nghiệm xác nhận chắc chắn ấy của vật lý, chúng ta phải biến đổi t trong biểu diễn trên thành:

              

Đó là một bất biến suy ra từ bài toán hai vật hay từ định luật 2 Képle và hơn nữa về mặt số trị thì luôn luôn có r=t nên cũng luôn có . Như vậy:

              

Vì mẫu số bằng 1 cho nên để hòa hợp với công thức Culông, tử số phải là bình phương điện tích mà hạt  mang. Nếu phải ước lượng điện tích của hạt là qe thì:

              

Với dấu + để chỉ điện tích dương của hạt , dấu – là để chỉ điện tích dương của hạt .

Về mặt thứ nguyên, vật lý học qui ước:

                (đọc là Frănklin)

Lượng điện tích 0,48.10^-9 Fr (hay 4,8.10^-10 Fr) chính bằng điện tích nguyên tố mà vật lý học đã xác định được một cách gần đúng.

Trong vật lý học còn dùng đơn vị đo điện tích là Culông (Ký hiệu: C) với 1C=3.10⁹ Fr. Có thể  tính ra giá trị điện tích nguyên tố theo đơn vị Culông như sau:

              

Một cách tổng quát, nếu có hai thực thể mang điện lần lượt là q₁, q₂. Cách nhau một khoảng r thì chúng hút (trường hợp hai điện tích trái dấu) hoặc đẩy (trường hợp hai điện tích đồng dấu) một lực điện là:

              

Thật là vui khi thiết lập được công thức Culông từ một sự hoang tưởng điên cuồng! Nhưng… biết có xác đáng không nhỉ? Thôi thì cứ nhắc lại lời Napôlêông để tự an ủi mình: “Lòng dũng cảm cũng như tình yêu, phải được nuôi dưỡng bằng niềm hy vọng”.

Khi hạt lan truyền theo đường thẳng thì nội tại nó ẩn chứa một tiềm lực đúng bằng f_o, và đó cũng là tiềm lực toàn phần của nó. Nếu xuất hiện một tương tác hủy cặp giữa nó với một hạt   khác, trái dấu và lan truyền cùng phương nhưng ngược chiều với nó, thì so với nhau, coi như mỗi hạt  đó lan truyền với vận tốc là 2C. Vậy giá trị tuyệt đối của tổng xung lực xuất hiện trong tương tác sẽ là:

               2f_o.t_o=m_o2c

Biểu thức ấy chỉ có ý nghĩa về mặt cường độ của tương tác. Nếu xét theo sự tương ứng về khối lượng tham gia tương tác thì đó là tương tác có cường độ cực đại trong Vũ Trụ. Tuy nhiên, trong Vũ Trụ thực tại, vì mỗi hạt trong hai hạt  đó chỉ có thể phát huy được một lực tối đa là f_o tác dụng lên hạt kia và ngược lại, để rồi cả hai hạt cùng một lúc bị “biến mất”. Đó là quá trình của hai tác động đồng thời nhưng độc lập nhau, xảy ra tuân theo nguyên lý tác dụng tương hỗ. Nghĩa là phải chia hai vế của biểu thức trên cho 2 để trở về dạng xung lực - động lượng tổng quát:

               f_o.t_o=m_oc

Biểu diễn đó dẫn đến hình dung: khi hai hạt  trái dấu chuyển động trên quĩ đạo tròn theo mô tả ở hình 5 thì mỗi hạt ngoài việc phát huy một lực li tâm để cân bằng với lực hút f, còn phải phát huy một lực f_c để cân bằng với một lực nào đó mà chúng ta chưa biết, nhưng biết chắc là phải có nguồn gốc từ môi trường không gian.

(Còn tiếp)

--------------------------------------------------------------