Chủ Nhật, 26 tháng 12, 2021

TT&HĐ V - 46/l

Cái Ngày Bão Mặt Trời Suýt Xóa Sổ Nhân Loại

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)

Trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học (thường gọi bảng tuần hoàn Menđêlêép), chúng ta thấy xếp đầu tiên là Hydrô. Tiếp theo Hydrô là Hêli (ký hiệu He). Nguyên tử Hêli được cấu tạo gồm 2 điện tử đóng vai trò hành tinh và 4 nuclôn hợp thành một hạt nhân (trong số đó có 2 prôtôn, 2 nơtrôn). Tại sao lại không thể tồn tại nguyên tử có hạt nhân gồm 2 nuclôn hay 3 nuclôn? Đành rằng không thể tồn tại nguyên tử có hạt nhân được cấu tạo từ toàn prôtôn hay nơtrôn (vì trường hợp đầu do mang điện đồng dấu mà các prôtôn không thể đơn thuần “sum họp” được, và trường hợp sau không tạo được lớp vỏ điện tử), nhưng tại sao không tồn tại nguyên tử có hạt nhân gồm 1 prôtôn và 1 nơtrôn? Hơn nữa, bảng tuần hoàn còn chỉ ra rằng không tồn tại nguyên tử mà hạt nhân của nó có số lượng prôtôn nhiều hơn số lượng nơtrôn mà thường là ngược lại. Tại sao như thế?

Theo vật lý học, các nuclôn trong một hạt nhân liên kết với nhau bằng cách trao đổi các mêzôn cho nhau. Mêzôn là một thực thể KG dây giả hạt và khi lan truyền thì như một bó sóng.

Trên cơ sở nhận định đó của vật lý học, chúng ta cho rằng, nói khái quát hơn, bản chất lực liên kết các nuclôn trong hạt nhân là hiệu ứng hút nhau giữa chúng được sinh ra trong quá trình thu phát bức xạ lẫn nhau dưới dạng các mêzôn.

Giả sử rằng có thể tồn tại hạt nhân gồm hai nuclôn (một prôtôn và một nơtrôn), thì chúng phải được sắp xếp và thu phát mêzôn lẫn nhau tương tự như hình 7/b mô tả. Theo nguyên lý ưu tiên lan truyền thì mêzôn được một nuclôn phát ra từ vùng phát của nó sẽ phải lan truyền đến miệng phễu hút của nuclôn kia và ngược lại. Tuy nhiên quá trình thu – phát đó không hề tạo ra một hiệu ứng hút lẫn nhau nào giữa hai hạt, và nếu có một chút hiệu ứng hút của một hạt lên hạt kia thì hiệu ứng phản lực của hạt kia do phát mêzôn đã làm cho triệt tiêu. Vì vậy, không thể tồn tại hạt nhân gồm hai nuclôn. Có lẽ cũng vì nguyên nhân đó mà cũng không tồn tại hạt nhân gồm ba nuclôn. Hay nói đúng hơn, trong một điều kiện đặc biệt nào đó cũng có thể xuất hiện nguyên tử có hạt nhân gồm hai hay ba hạt nuclôn nhưng chỉ là hãn hữu và sự tồn tại của nó rất ngắn ngủi.

Hạt nhân Hêli gồm hai prôtôn và hai nơtrôn. Cách thức sắp xếp và thu - phát mêzôn lẫn nhau của bốn hạt này được chúng ta mường tượng và mô tả ở hình 8.

Hình 8: Hạt nhân Hêli

Theo nguyên lý ưu tiên lan truyền thì bốn hạt nuclôn phải phát mêzôn theo như mô tả và vì thế mà làm xuất hiện hiệu ứng đẩy chúng tiến về phía nhau và đến một khoảng cách hạn định thì xuất hiện hiệu ứng chống lại sự tiến ấy tạo thế cân bằng. Qua mô tả đó, chúng ta còn thấy rằng khi phát mêzôn, prôtôn biến thành nơtrôn, còn nơtrôn thu mêzôn này biến thành prôtôn. Quá trình đó lặp đi lặp lại làm liên tục xuất hiện cũng như mất đi hiệu ứng đẩy nhau do mạng điện cùng dấu của hai hạt nuclôn đối diện nhau gây ra. Cũng vì thế mà cả bốn hạt luôn giao động qua một điểm cân bằng của mỗi hạt. Ngoài ra chúng ta còn thấy một điều quan trọng: sự xuất hiện nơtrôn trong hạt nhân không phải là một tình cờ. Nơtrôn có mặt trong hạt nhân nhằm cách ly, không cho các prôtôn tương tác đẩy nhau, và hơn nữa, làm cho sự thu - phát mêzôn lẫn nhau có khả năng, từ đó mà xuất hiện lực liên kết giữa các nuclôn với nhau để hợp thành hạt nhân.

Trong thực tại, về nguyên tắc, sự sắp xếp các prôtôn và nơtrôn trong hạt nhân Hêli, đại loại có thể phải giống như chúng ta đã hình dung. Trên cơ sở đó mà hình thành nên những hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương nhiều hơn hai điện tích dương nguyên tố. Tuy nhiên, dù có như thế thì mô hình hạt nhân Hêli mà chúng ta tưởng tượng ra và minh họa ở hình 8 là quá ngây thơ đồng thời cũng quá thô thiển. Không gian ở tầng nấc qui mô nội hạt nhân không thuần khiết và phân định rạch ròi các nuclôn ra như thế. Chúng là những thực thể hạt giả dây hay là những bó dây KG có nội tại xoáy mạnh mẽ. Những bó dây ấy tương tác với nhau để liên kết với nhau, “quấn quít” vào nhau mà tạo thành thực thể hạt nhân hêli thống nhất, thể hiện ra hai điện tích nguyên tố dương như hai bóng đèn chớp sáng liên hồi lúc đây lúc đó trên khắp “bề mặt” của nó. Đối với những hạt nhân mang điện nhiều hơn hai điện tích nguyên tố dương, tình hình cũng tương tự, nghĩa là các điện tích nguyên tố dương “bị dư”, chưa trung hòa về điện, chỉ có thể tồn tại trên “bề mặt” hạt nhân, hay nói cách khác, hạt nhân chỉ thể hiện điện tích mà nó mang được phân bố trên “mặt ngoài” của nó, còn trong nội tại nó thì luôn trung hòa điện.

Giả sử có một hạt nhân mang Q điện tích trong một không gian rộng lớn không hiện hữu bất cứ một thực thể mang điện tích nào khác ngoài nó, thử hỏi nó có tạo ra một trường tĩnh điện quanh nó không? Chúng ta khẳng định ngay: không hề! Đơn giản là bởi vì, như chúng ta đã quan niệm, chỉ khi trong một vùng không gian nào đó xuất hiện cùng một lúc hai điện tích và giữa chúng không bị che chắn bởi những thực thể KG không mang điện, thì lúc đó giữa chúng mới xuất hiện hiệu ứng đẩy ra xa nhau hoặc hút về phía nhau. Nếu chỉ có độc nhất một điện tích thôi thì vì không có đối tượng nào để xác lập hiệu ứng hút - đẩy nên nó dù có mang điện cũng coi như không mang điện. Nghĩa là về mặt điện, nó “vô cảm” trước những thực thể không mang điện và ngược lại, những thực thể không mang điện cũng “vô cảm” trước nó.

Lại giả sử rằng có một hạt

và hai hạt

xuất hiện tương đối gần nhau trong không gian và chỉ có chúng thôi, ngoài ra không còn thực thể mang điện nào khác. Thử hỏi cả ba hạt ấy có tương tác điện lẫn nhau không, hay hỏi cách khác: mỗi hạt có tương tác điện đồng thời với hai hạt kia không? Chắc là không! Nên nhớ rằng cả ba hạt đó phải luôn lan truyền với tốc độ cực đại c, nhưng cứ cho là hai hạt

đã được cố định tại hai vị trí cách nhau một khoảng nào đó và hạt

ở vị trí không xa, trực diện với đoạn thẳng nối hai vị trí của hai hạt

. Khó hình dung nổi hạt

chịu tác động hút đồng thời của hai hạt

lại vẫn lan truyền với vận tốc c. Do đó, cần suy diễn rằng, trong không gian Vũ Trụ ở tầng vi mô, đối với một thực thể KG, không hề tồn tại hai hướng hay nhiều hơn hai hướng ưu tiên lan truyền như nhau, nghĩa là tùy thuộc vào độ xa - gần, độ “ngoằn ngoèo khúc khuỷu” mà chỉ có một hướng lan truyền được ưu tiên nhất. Hơn nữa, về mặt điện, sự lan truyền theo hiệu ứng hút được ưu tiên hơn theo hiệu ứng đẩy. Với giả định ấy, hạt

sẽ chỉ lan truyền đến một trong hai hạt

mà thôi. Khi hạt

bị hút về hạt

mà nó ưu tiên chọn thì coi như hai hạt này đã hợp thành một hệ thống trung hòa về điện. Hệ thống này không gây ra được hiệu ứng hút - đẩy tĩnh điện đối với hạt

còn lại, nhưng thông qua môi trường không gian đã bị biến thái, có thể có tác động nào đó đến nó dưới dạng gọi là từ lực (?).

Lại nói về hạt nhân mang điện tích Q (với Q=nq_e, n là số tự nhiên). Nếu lân cận hạt nhân này xuất hiện duy nhất một điện tử, thì tương tác về điện giữa chúng chỉ là:

với r là khoảng cách giữa điện tử và hạt nhân.

Nếu số lượng điện tử là đúng bằng n và đều ở cách hạt nhân một khoảng r thì tương tác tổng hợp giữa chúng với hạt nhân là:

Nếu số lượng điện tử là (n+1) thì tương tác giữa lượng điện tử ấy với hạt nhân cũng chỉ là F_th và coi như bị dư một điện tử. Điện tử này được gọi là “điện tử tự do”. Nếu tồn tại một điện trường tĩnh trong nguyên tử thì không thể có hiện tượng xuất hiện điện tử “bị dư” được. Đã không có trường điện thì dứt khoát cũng không có trường từ. Nghĩa là trong Vũ Trụ vi mô, trường điện từ không tồn tại mà chỉ tồn tại những hiệu ứng điện từ có tính chất cục bộ, địa phương và nhất thời.

Vậy thì ở tầng nấc Vũ Trụ vĩ mô có tồn tại trường điện từ không?

Trong hiện thực, vật chất nói chung đều dẫn điện, tức là các điện tích tự do đều có thể lan truyền trong đó. Tuy nhiên, tùy thuộc vào điều kiện môi trường cũng như bản chất của từng loại vật chất mà khả năng dẫn điện là cao hay thấp. Tùy thuộc khả năng ấy và một cách qui ước, vật lý học phân chia vật chất thành hai loại cơ bản: vật dẫn và điện môi. Vật dẫn là vật để cho điện tích chuyển động tự do trong toàn bộ thể tích của nó. Điện môi không có tính chất ấy, mà điện tích xuất hiện ở đâu sẽ định xứ ở đấy.

Chất dẫn điện có thể là rắn, lỏng hay khí. Trong số vật dẫn thể rắn thì kim loại là vật dẫn quan trọng nhất, đóng vai trò chủ yếu trong ứng dụng phục vụ đời sống con người. Thực nghiệm vật lý đã xác nhận, kim loại có cấu trúc tinh thể. Ở trạng thái rắn, các ion dương của kim loại (tạo bởi hạt nhân và lớp điện tử bên trong nguyên tử) được xếp theo một trật tự xác định tạo thành các mạng tinh thể. Chúng chỉ dao động nhiệt với biên độ rất nhỏ xung quanh các nút mạng. Các điện tử hóa trị của kim loại (các điện tử ở lớp vỏ ngoài nguyên tử), do liên kết yếu với hạt nhân và bị các nguyên tử bên cạnh tác dụng, tách khỏi nguyên tử gốc của chúng và trở thành các điện tử tự do (còn gọi là điện tử dẫn). Các điện tử tự do có thể lan truyền tự do từ nguyên tử này sang nguyên tử khác trong các mạng tinh thể kim loại. Dưới tác dụng của điện trường ngoài, dù nhỏ đến mức nào cũng làm xuất hiện các điện tử tự do chuyển dời có hướng và tạo thành dòng điện ngược chiều điện trường. Giả sử vật dẫn là một vật hình cầu thì điện tử tự do sẽ chuyển dời ra bề mặt của vật dẫn hướng về phía cực dương của điện trường. Do mất điện tử nên mặt cầu đối diện của vật dẫn sẽ mang điện tích dương và như vậy làm cho bên trong vật dẫn xuất hiện một điện trường phụ. Vì điện trường này ngược chiều với điện trường ngoài nên điện trường tổng hợp ở bên trong vật dẫn nhỏ hơn điện trường ngoài. Vì vẫn tồn tại điện trường nên điện tử tự do vẫn tiếp tục chuyển dời ra bề mặt vật dẫn theo phương chiều ban đầu và như thế, làm cho điện trường bên trong vật dẫn yếu hơn nữa và cứ thế mà yếu dần đi cho đến khi bằng 0. Lúc này dòng điện có hướng bên trong vật dẫn cũng bị triệt tiêu. Hiện tượng xuất hiện các điện tích trên mặt vật dẫn (lúc đầu không mang điện hay đúng hơn là trung hòa về điện) được gọi là hiện tượng điện hưởng. Người ta cũng gọi một vật dẫn có điện trường trong nội tại bằng 0 là vật dẫn ở trạng thái cân bằng tĩnh điện. Vật lý học đã chứng minh rằng, nếu truyền cho vật dẫn một điện tích Q nào đó và khi nó đã ở trạng thái cân bằng tĩnh điện, thì lượng điện tích đó chỉ được phân bố trên bề mặt vật dẫn.

Hiện tượng điện hưởng là một trong những hiện tượng về điện được phát hiện sớm nhất, nhưng để giải thích thấu đáo được nó, con người đã phải chờ đợi đến khi thuyết điện tử của Lorenxơ ra đời và trên cơ sở quan niệm về sự tồn tại của điện trường đã được thừa nhận. Nói chung, đúc kết những kết quả rút ra từ thực nghiệm, vật lý học đã xây dựng được cho mình một lý thuyết hoàn chỉnh và đã giải quyết được hầu như trọn vẹn những vấn đề về điện nảy sinh trong hiện thực. Nòng cốt, đóng vai trò nền tảng của lý thuyết này chính là học thuyết trường điện từ mà Faraday - nhà vật lý thực nghiệm lỗi lạc, là người mở đường tiên phong, và Mắcxoen - nhà vật lý lý thuyết kiệt xuất, là người tổng quát hóa. Do đó khó mà bác bỏ được sự tồn tại tương tác điện từ, và câu hỏi tương tác đó tồn tại hay không tồn tại nghe thật “chối tai”. Có lẽ nên đặt lại câu hỏi như thế này: sự tồn tại của tương tác điện từ như ngày nay quan niệm, đã hoàn toàn thỏa đáng chưa?

Theo vật lý học ngày nay quan niệm thì: “Trường điện từ là một dạng vật chất cơ bản, chuyển động với vận tốc c trong mọi hệ qui chiếu quán tính trong chân không; nó thể hiện sự tồn tại và vận động qua những tương tác với một dạng vật chất khác là những hạt hoặc những môi trường chất mang điện”. Nói cụ thể hơn: trường điện từ là một thực thể thống nhất, không chia cắt được, có hai mặt thể hiện là điện trường và từ trường. Hai mặt này không phải là hai tổ chức cấu trúc hợp thành và chỉ có tính tương đối. Trong những hệ qui chiếu khác nhau chúng có giá trị khác nhau, thậm chí chuyển hóa qua lại nhau, và không thể tách rời nhau ra được. Dù vẫn chưa chỉ ra được cụ thể dạng vật chất cơ bản làm nên trường điện từ là gì thì vật lý học vẫn cho rằng trường điện từ vừa phải là một thực thể thống nhất không phân chia ra được vừa phải có cấu trúc xác định. Ở tầng Vũ Trụ vi mô, cấu trúc vật chất rất gián đoạn tập trung hết sức lớn ở lân cận các hạt và nhanh chóng triệt tiêu khi ra xa hạt và các hạt thường cách nhau với những khoảng chân không rất lớn so với kích thước hạt. Do đó, tất yếu trường điện từ cũng phải phân bố theo kiểu biến động rất lớn như vậy, nghĩa là tập trung rất mạnh ở lân cận các hạt và yếu dần ở những vùng giữa các hạt. Trong hiện thực, những dụng cụ đo, thiết bị thăm dò, dù tinh vi đến mấy cũng không thể khảo sát trực tiếp những vùng có có qui mô cỡ các hạt như điện tử hay prôtôn được mà chỉ có thể thu được kết quả có tính trung bình của một khu vực hàm chứa đáng kể số lượng các hạt, do đó có thể coi trong Vũ Trụ vĩ mô, môi trường chất cũng như trường điện từ là có tính liên tục trong không gian và thời gian. Thực nghiệm vật lý đã khẳng định rằng, với những tương tác cực nhanh và ở những dải tần số cực cao, xuất hiện rõ nét sự đồng nhất giữa hai hình thái vận động sóng và hạt phôtôn của trường điện từ, bức xạ, được mô tả bởi lý thuyết điện động lực học lượng tử - một sự mở rộng học thuyết Mắcxoen. Các hạt phôtôn được cho là những đơn vị vật chất cơ bản trong cấu trúc của trường điện từ bức xạ, thường được gọi là những lượng tử của trường. Trong trường điện từ bức xạ, các khái niệm “cường độ điện trường” “cường độ từ cảm” vẫn được giữ nguyên, chỉ khác là chúng tuân theo những luật phân bố thống kê, tức chỉ biết được sự phân bố xác xuất giá trị của chúng trong không - thời gian chứ không biết được đích xác sự phân bố ấy. Nhưng ở dải tần số vô tuyến điện, hiện tượng lượng tử hóa hoàn toàn bị lu mờ cho nên trường điện từ bức xạ được thấy như trường điện từ mà học thuyết Mắcxoen mô tả.

Không thể nghi ngờ được, hiện tượng cảm ứng và tương tác điện từ là có thực, tồn tại một cách khách quan, và học thuyết Mắcxoen, với hệ thống phương trình toán học của nó đã giải quyết được rốt ráo tất cả những thể hiện khác nhau của hiện tượng ấy. Thực chứng đã xác nhận như vậy cho nên thật khó lòng mà bác bỏ được sự tồn tại của trường điện từ. Tuy nhiên, quan niệm về trường điện từ như đã nêu ở trên, theo thiển ý của chúng ta, không phải không hàm chứa mâu thuẫn nội tại.

Nếu cho rằng trường điện từ là một thực thể vật chất có cấu trúc và các phôtôn đóng vai trò những lượng tử cơ bản hợp thành vật chất ấy, thì phải hình dung cấu trúc vật chất của trường điện từ như thế nào? Có thể suy ra từ thực nghiệm vật lý: bất cứ vùng không gian nào, dù là chân không hay không chân không đều tồn tại trường điện từ, bởi vì khi xuất hiện thực thể mang điện ở một vùng không gian nào đó, lập tức vùng đó có biểu hiện về điện từ. Điều đó cũng có nghĩa là trường điện từ tồn tại khắp Vũ Trụ dù thể hiện hay không thể hiện, và vì sự thể hiện của nó là có tính đồng nhất nên vật chất của thực thể trường điện từ cũng có tính đồng nhất, hơn nữa cấu trúc của nó cũng đồng nhất, tuân theo một qui luật chung. Đó có cấu trúc nội tại thì hiển nhiên phải có liên kết nội tại và liên kết này phải được duy trì không phụ thuộc thời gian vì sự tồn tại của trường điện từ là vĩnh cửu. Nếu cho rằng các phôtôn là những thực thể đơn vị hợp thành cái gọi là “chất điện từ” thì phải hình dung rằng, đại đa số phôtôn đã tham gia vào việc hợp thành “khối” cấu trúc vĩ đại, chỉ còn một số ít đóng vai trò là bức xạ “tự do” tương tự như điện tử tự do trong vật dẫn. Một trường điện từ như thế nhất thiết phải tương tác với không những các thực thể mang điện mà cả các thực thể không mang điện (hay đúng hơn là trung hòa về điện), và đó phải là hiện tượng phổ biến, “dễ thấy” trong Vũ Trụ thực tại. Nhưng thực nghiệm vật lý, với trình độ siêu hạng ngày nay, vẫn không hề phát hiện ra mảy may những biểu hiện chỉ thị về loại tương tác đó. Trái lại, thực nghiệm vật lý đã chỉ ra rằng, ở tầng Vũ Trụ vĩ mô, chỉ ở đâu tồn tại một hay nhiều thực thể mang điện (hoặc từ) thì ở đó và lân cận đó mới có biểu hiện về hoạt động điện từ, nếu không, nhất quyết không có biểu hiện ấy.

Tại những vùng chân không không có biểu hiện về hoạt động điện từ, các vật dẫn không mang điện (trung hòa điện) không bị một tác động điện nào từ bên ngoài làm xuất hiện một hay nhiều thực thể mang điện ở lân cận những vật dẫn đó thì ngay lập tức chúng bị tác động điện từ bởi môi trường. Điều đó chứng tỏ trường điện từ tồn tại hay không tồn tại ở một vùng chân không nào đó hoàn toàn tùy thuộc vào sự có mặt hay vắng mặt của thực thể mang điện. Thật khó mà hình dung nổi một trường điện từ có cấu trúc vật chất lại thoắt ẩn, thoắt hiện một cách “thần kỳ” như thế và hơn nữa cũng khó hình dung nổi một thực thể vật chất gọi là trường, có năng lượng nhưng có vẻ như không hề có khối lượng. Mặt khác, một bức xạ điện từ hay phôtôn là một thực thể không mang điện. Trong chân không, nó lan truyền thẳng như một bó sóng hay một sóng với tốc độ cực đại c và về mặt điện thì theo vật lý học, nó là một trường điện từ biến thiên theo thời gian, truyền đi các phôtôn không thể tương tác điện với nhau, xét trên phương diện chúng là những trường điện từ biến thiên thì khi ở gần nhau chúng phải tác động đến nhau, kết hợp nhau thành một trường điện từ tổng hợp. Phải chăng đó cũng là một mâu thuẫn trong quan niệm vậy lý về trường điện từ?

Con đường tất yếu đi nhận thức thực tại khách quan trong vật lý học là quan sát và tăng cường quan sát hiện thực (bao gồm cả xây dựng mô hình và thực hành thí nghiệm), thu thập các dữ liệu đo đạc trong hiện thực, từ đó, bằng cách suy lý dẫn tới thiết lập các biểu diễn toán học cho những đối tượng nghiên cứu, làm xuất hiện những lý thuyết giải thích về mặt định tính lẫn định lượng những quá trình chuyển hóa và vận động vật chất xảy ra trong tự nhiên. Trên cơ sở những lý thuyết đó, vật lý học tiếp tục quan sát, thực hành những thí nghiệm mới để giải thích những hiện tượng mới, thu thập những bằng chứng mới chứng thực cho bản thân những lý thuyết đó, đồng thời cũng làm phát sinh những vấn đề mới, nhiều khi là rất nan giải, đòi hỏi phải giải quyết. Có những vấn đề không thể giải quyết được trong khuôn khổ các lý thuyết đã có, và để giải quyết chúng, chỉ còn cách phải điều chỉnh, bổ sung, mở rộng những lý thuyết cũ, thậm chí là phải xây dựng học thuyết mới có tính tổng quát hơn. Quá trình tìm hiểu và khám phá ấy có tính lặp lại nhưng với trình độ ngày một cao hơn cho đến khi nào loài người nhận thức được hoàn toàn Tự Nhiên Tồn Tại mới dừng lại.

Nhìn vào lịch sử phát triển của vật lý học chúng ta thấy rằng, thực hành thí nghiệm đã đóng vai trò cực kỳ trọng yếu, là bộ phận đi tiên phong mở đường cho công cuộc xây dựng và hoàn thiện lý thuyết vật lý. Chính vì thế mà tiến trình phát triển của vật lý học còn làm nổi bật lên điều này: thực chứng đã là hòn đá thử vàng đối với mọi phát kiến vật lý nói riêng và cả đối với khoa học nói chung. Tuy nhiên, thực chứng lại là phương tiện sử dụng như con dao hai lưỡi đối với con người: nó đắc lực giúp con người nhận thức ngày càng sâu sắc và đúng đắn tự nhiên nhưng nhiều khi cũng đánh lừa, hướng con người đến với những nhận thức lầm lạc mà phải tốn biết bao nhiêu thời gian, biết bao nhiêu công sức, trí tuệ mới vỡ lẽ ra được. Lịch sử khoa học còn lưu lại nhiều câu chuyện, nhiều trường hợp ngộ nhận “nặng nề” do thực chứng gây ra mà điển hình nhất là thuyết địa tâm của Ptôlêmê. Có như vậy là do con người tưởng rằng có thể loại bỏ được sự lũng đoạn chủ quan trong nghiên cứu thực tại, đồng thời cũng rất tự tin vào năng lực quan sát có dụng cụ tinh xảo của mình. Cũng vì thế mà niềm tin của con người vào những gì thực chứng “mách bảo”, ít nhiều bị khuynh đảo bởi sự mù quáng. Rõ ràng, tùy thuộc vào trình độ quan sát và nhận thức mà mức độ đáng tin cậy của thực chứng là thấp hay cao và cho dù trình độ quan sát cũng như nhận thức của con người có cao vợi đến mấy chăng nữa thì cũng bị hạn định, bị khống chế ít ra là bởi không thể khắc phục được sự lũng đoạn chủ quan có nguyên nhân từ cấu tạo sinh học đặc thù của con người mà tự nhiên đã tác thành. Điều đó có nghĩa là thực chứng dù có đáng tin cậy bao nhiêu đi chăng nữa thì cũng không bao giờ là thực chứng đích thực khách quan mà chỉ là thực chứng “hạng hai”, đã thông qua suy diễn của con người và cũng chỉ được dùng, phục vụ cho con người.

Vậy thì phải chăng đã có một ngộ nhận “chết người” nào đó do suy diễn sai từ các thực chứng dẫn đến quan niệm ngày nay về sự tồn tại của trường điện từ? Phải chăng không hề có một thực thể trường điện từ nào cả, hay có thể nói trường điện từ chỉ là một tồn tại ảo, đóng vai trò là một mô hình toán học hợp lý, giải quyết được những vấn đề nảy sinh về các hiện tượng điện trong Vũ Trụ ở tầng nấc vĩ mô?

Giả sử trong một vùng chân không (đủ lớn để coi như) chỉ có một quả cầu mang điện tích Q=nq_o (với q_o là điện tích nguyên tố và n là số lượng của q_o) và quả cầu này được đặt ở vị trí trung tâm. Thực nghiệm đã chỉ ra rằng nếu cho xuất hiện ngẫu nhiên một hạt có điện tích q (có kích thước nhỏ hơn nhiều và điện tích q ít hơn nhiều so với của khối cầu) thì nó sẽ bị quả cầu hút (nếu q trái dấu với Q) hoặc đẩy (nếu q đồng dấu với Q). Điều đó có nghĩa đã có một tác dụng lực của Q đến q (thường gọi là điện tích thử). Tương tự như trường hợp tương tác hấp dẫn dẫn đến quan niệm về sự tồn tại của trường hấp dẫn, vì cho rằng tác dụng lực của Q lên q là không trực tiếp và cũng không thể thông qua khâu trung gian là khoảng chân không (Hư Vô, phi Tồn Tại, phi vật chất) được nên chỉ còn suy diễn duy nhất từ kết quả thực nghiệm rằng Q đã tạo ra một trường lực thế xung quanh nó và được vật lý học đặt tên là “trường điện tĩnh” (quen gọi là điện trường). Nếu khoảng cách tâm giữa Q và q là r, thì như chúng ta đã kể, cũng thông qua thực nghiệm, Culông đã xác định được lực tương tác giữa hai thực thể mang điện đó bằng biểu thức:

(với dấu “

” là biểu diễn sự tương phản về chiều của hai trường hợp hút, đẩy), và phát biểu thành định luật mang tên ông, đặt cơ sở đầu tiên cho điện học.

Từ biểu thức trên, các nhà vật lý đưa ra khái niệm “cường độ điện trường” với biểu thức toán học:

Theo chúng ta, đến đây xuất hiện một nghịch lý. Vì tương tác lực tĩnh điện giữa Q và q là bình đẳng, nghĩa là tuân theo nguyên lý tác động tương hỗ cho nên nếu Q sinh ra một điện trường tác động đến q một lực thì q cũng phải sinh ra một điện trường tác động đến Q một lực có cường độ đúng bằng lực ấy nhưng ngược chiều. Một đàng, không thể như thế được vì q<<, đàng khác, nếu không như thế thì bằng cách nào q tác động đến Q một lực có cường độ đúng bằng lực mà Q tác động đến q? Có lẽ để giải quyết mâu thuẫn này, các nhà vật lý đã phải đồng thuận rằng điện trường của q không đáng kể và q không tác động đến điện trường E dù điện trường E tác động đến nó. Sự thỏa thuận ấy có thể phù hợp với thực chứng nhưng không thể khỏa lấp được mâu thuẫn, thậm chí còn đào sâu thêm mâu thuẫn, không những không giải thích được nguyên nhân nào gây ra tương tác giữa Q và q, mà còn xâm phạm nguyên lý tác dụng tương hỗ (mà chúng ta cho là một trong những nguyên lý cơ bản và phổ quát nhất của tự nhiên), thậm chí còn xâm phạm luôn đến nguyên lý chồng chất điện trường.

Vì định luật Culông được rút ra từ thực nghiệm và các kết quả tính toán theo định luật ấy cũng phù hợp với các số liệu đo đạc trực tiếp từ thực nghiệm và trên cơ sở ấy mà vật lý học quan niệm về sự tồn tại của điện trường, nên rất có thể các nhà vật lý đã hiểu lầm sự “mách bảo” của các kết quả thí nghiệm và tin vào thực chứng “hạng hai” (thực chứng đã qua suy diễn chủ quan từ kết quả thực nghiệm) đã ẩn chứa sai lầm. Như thế, muốn giải quyết được những mâu thuẫn đã nêu ở trên, chỉ còn cách tìm cho ra “mấu chốt” suy diễn sai lầm trong thực chứng.

Bây giờ, chúng ta tưởng tượng rằng, thay cho điện tích thử q là điện tích nguyên tố q_o. Thử hỏi công thức tính lực tĩnh điện của Culông có đúng trong trường hợp này không? Theo quan niệm của chúng ta là chắc chắn không! Bởi vì q_o là lượng điện tích đơn vị nhỏ nhất tuyệt đối. Nó không đủ khả năng, hay nói cách khác là không thể tự phân chia để tương tác điện cùng một lúc với hai q_o khác chứ đừng nói đến là với nq_o. Như vậy, tương tác điện giữa Q và q_o lúc này chỉ là:

Một lý do nữa, nếu điện tích thử q_o cùng một lúc tương tác với nq_o của khối cầu được cho là sinh ra điện trường E và khi n là rất lớn thì có thể điện tích thử q_o sẽ phải lan truyền với vận tốc vượt qua vận tốc cực đại c. Đó là điều không thể!

Nếu đúng như thế thì phải xét lại định luật Culông. Nhưng làm sao xét lại được khi nó luôn phù hợp với kết quả thực nghiệm? Không, định luật Culông vẫn đúng, song chỉ đúng đến một hạn định nào đó trong Vũ Trụ ở tầng nấc vĩ mô thôi!

Giả sử biểu thức Culông đúng với cả trường hợp điện tích thử là q_o thì có thể viết:

Và qua đó cũng rút ra được nguyên lý chồng chất điện trường, nghĩa là tại vị trí của điện tích thử q_o, tồn tại một cường độ điện trường bằng tổng cường độ điện trường của n điện tích q_o ở vị trí quả cầu gây ra. Như vậy, dễ dàng rút ra thêm kết luận: Cùng một lúc, n điện tích q_o của quả cầu tác động lực đến điện tích thử q_o và đồng thời điện tích thử q_o cũng tác động lực đến từng điện tích q_o của quả cầu. Nhưng như chúng ta đã phân tích ở trên, điện tích thử q_o không thể tương tác đồng thời với hơn một điện tích q_o khác được vì một nguyên nhân đơn giản và vui thế này: nếu chúng ta chỉ có đồng một xu và đó là đơn vị tiền tệ nhỏ nhất không thể phân chia được nữa thì trong cùng một lúc, chúng ta không thể dùng nó trao đổi với hai đồng một xu khác mà chỉ có thể trao đổi với một trong hai đồng một xu ấy thôi. Ở đây rõ ràng đã tồn tại nghịch lý!

Để giải quyết nghịch lý đó đồng thời bảo lưu những biểu thức được xây dựng nên từ các kết quả thực nghiệm và cũng đã tỏ ra đúng đắn trong thực tế ứng dụng từ trước đến nay, trong khi vẫn cho rằng giữa các q_o không thể xảy ra hiện tượng hai hay nhiều q_o tương tác lực cùng lúc với một q_o, thì chúng ta chỉ còn cách phải suy xét lại những “mách bảo” tưởng đã rất hiển nhiên của thực chứng.

Chúng ta đã quan niệm, chân không không phải Hư Vô (hư vô tuyệt đối) mà là môi trường không gian. Có thể cho rằng chân không cũng là hư vô (hư vô tương đối) nếu quan sát trong Vũ Trụ vĩ mô, nhưng ở tầng nấc Vũ Trụ vi mô, tính thực thể của nó là không thể bác bỏ được, và càng đi sâu về phía đáy cùng vi mô thì sự sống động của nó nổi trội hẳn, có thể nói là không kém phần “dữ dội”. Sự “dữ dội” được tăng cường hơn nữa bởi sự xuất hiện và biến hóa không ngừng của hiệu ứng hút - đẩy điện, mà nguyên nhân sâu xa của tồn tại ấy chính là sự có mặt của các hạt KG

và sự yêu cầu bắt buộc phải chuyển hóa Không Gian kịp thời của chúng. Giả sử rằng quan niệm này phù hợp với thực tại thì nếu trường điện từ tồn tại và hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ, nó phải có nguồn gốc là tồn tại không gian và hiệu ứng điện trong không gian. Còn nếu trường điện từ không tồn tại (hay tồn tại ảo, dưới dạng ẩn giấu), thì chính môi trường không gian và hiệu ứng điện trong không gian đã là nguyên nhân cơ bản gây ra đa dạng hiện tượng điện từ trong Vũ Trụ.

(Còn tiếp)

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

Đại Chúng

Trang

Chủ Nhật, 26 tháng 12, 2021

TT&HĐ V - 46/l

Upanishad

Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét

Tìm kiếm thông tin trong blog