TT&HĐ I - 5/h

Khám phá sự thật về không gian

PHẦN I:     CÓ MỘT CÁI GÌ ĐÓ

“Tại sao có một cái gì đó chứ không phải là không có gì?”

Lepnit.

CHƯƠNG V: KHÔNG GIAN VÀ THỜI GIAN

"Thời gian là gì? Chẳng là gì cả! Nếu Tồn Tại là không gian thì thời gian là cái bóng của không gian chuyển hóa".
NTT

"Sự khác biệt giữa quá khứ, hiện tại và tương lai chỉ là một ảo tưởng dai dẳng đến ngoan cố."
 Albert Einstein

"Này Anadda, tất cả những người nào, hoặc ngay bây giờ, hoặc sau khi ta chết, tự làm ngọn đèn soi sáng cho mình, tự làm chỗ nương tựa cho mình, không tìm một chỗ nương tựa nào khác ngoài chính mình ra, mà can đảm coi chân lý là ngọn đuốc … không tìm một chỗ nương tựa nào ở người khác - những người đó sẽ lên được tới các bậc tối cao! Nhưng những người đó phải lo học hỏi hoài mới được!”. 

(Đức Phật Thích Ca)






(Tiếp theo)

* * *

Đã không muốn sa lầy, đã cố trốn né sự sa lầy, thế rồi như một đứa trẻ bị cuốn hút theo những con bướm sặc sỡ chập chờn trước mặt, chúng ta đã bì bõm trong sa lầy từ lúc nào không biết nữa. 

Hóa ra không phải sự sa lầy nào cũng gây nên khó chịu hay tai hại. Những cuộc du ngọan bất đắc dĩ, những cuộc phiêu lưu tình ái nối nhau lê thê một cách tình cờ thường là những kỷ niệm thú vị. 

Thôi, chúng ta quay lại “chiến đấu” với không gian và thời gian, hai thủ phạm làm tan vỡ biết bao cuộc tình yếu đuối và hóa bất tử không ít thiên tình sử thủy chung trong xa cách, đợi chờ. 

Lịch sử loài người đã nhận biết không gian và thời gian từ rất lâu và đã coi chúng như một sự đương nhiên, vận dụng chúng trong đời sống, trong sinh họat thường ngày. Chẳng có một người bình thường nào bỏ công ăn việc làm để lao tâm khổ trí về chúng. Chỉ có mấy “ông” triết gia là vò đầu bứt tai và đến tận ngày nay cũng đang vò đầu bứt tai nhăn nhó trong sự lẫn lộn giữa "hiểu rồi" và "kỳ cục quá". 

Và chúng ta, vô công rỗi nghề, cũng ngồi đây bắt chước các triết gia vò đầu bứt tai, tự hỏi: bản chất của không gian và thời gian là gì? 

Dù đã tìm hiểu nhiều ý kiến khác nhau của các triết gia từ cổ chí kim, chúng ta cũng vẫn chưa thấy được câu trả lời nào thỏa đáng, phù hợp với “khẩu vị” của chúng ta. Tuy vậy, nhờ thừa hưởng cái nền tảng của sự phân tích đa chiều, sâu sắc một cách uyên bác ấy, chúng ta (những kẻ đi sau bao giờ cũng được lợi) sẽ xây dựng một quan niệm không gian và thời gian để sử dụng vào mục đích riêng tư của mình. 

Các nhà vật lý học, giống như người bình dân cứ mặc nhiên coi không gian và thời gian là cái có sẵn mà các sự vật - hiện tượng tha hồ vùng vẫy trong đó.Thậm chí coi không gian và thời gian là nhưng thứ gì đó đồng đẳng về mặt tồn tại để có thể hòa lẫn vào nhau, hợp thành nên cái gọi là không-thời gian bốn chiều đầy huyễn hoặc! 

Hình học Ơclít đẹp như phong cảnh miền bình nguyên bát ngát đến vô tận, trên là bầu trời xanh không chút gợn, chếch ra xa là những ngọn núi hình Kim tự tháp quắc thước đứng sắp hàng thẳng tắp đến chân trời, một đường nằm ngang phân định rạch ròi giữa trời và đất. Nó mặc nhiên đã trở thành biểu tượng không gian hằng cửu và thời gian vĩnh cửu vừa dễ hiểu, vừa xác đáng, vừa trong suốt, vừa tiền định thiêng liêng. 

Trên cái nền tảng hiển nhiên ấy, Niutơn đã xây dựng nên học thuyết về chuyển động của các vật thể gọi là cơ học Niutơn. Trong cái tĩnh tại của Không gian Ơclít, các vật thể của Niutơn quan hệ với nhau, tạo tiền đề cho nhau, cùng chuyển động, vạch vẽ nên những quĩ đạo được toán học tính toán một cách chính xác, tuân theo những qui luật đúc kết thành những công thức xác định tuyệt đối và phù hợp với thực tại một cách không thể chối cãi được. Cơ học Niu tơn như một bức tranh tĩnh vật tuyệt tác, sống động mà trật tự, hài hòa, mà mạch lạc một cách tuyệt đối.

Sir Isaac Newton

1. Isaac Newton 46 tuổi Bức vẽ của Godfrey Kneller năm 1689
   Sinh	4 tháng 1, 1643 [OS: 25 tháng 12 1642] Lincolnshire, Anh
   Mất	31 tháng 3, 1727 (84 tuổi) [OS: 20 March 1727 Kensington, Luân Đôn, Anh
   Nơi cư trú	Anh
   Ngành	Tôn giáo Vật lý Toán học Thiên văn học Triết học tự nhiên Giả kim thuật

Trong cơ học Niutơn, không gian và thời gian được coi là tuyệt đối. Không gian tuyệt đối có thể hình dung là một khoảng thể tích trống rỗng chứa vạn vật (rất đúng với trực giác thông thường!), không mang tính vật chất và độc lập tuyệt đối với vật chất (không tương tác với vật chất!). Nó có ba chiều, liên tục, đồng nhất, đẳng hướng, không vận động, bất biến và vô tận. Tương tự, thời gian tuyệt đối được coi như sự trống rỗng nào đó chứa đựng các biến cố; nó cũng không phải là vật chất, và cũng không tương tác với vật chất, nó cũng bất biến và vô tận. Nó thuần túy trôi đều đặn mãi mãi với một chiều từ quá khứ đến tương lai (lạ lùng đến mức không thể hình dung nổi!!!).

Tuy vậy cơ học Niutơn cũng công nhận có không gian tương đối và thời gian tương đối. Không gian tương đối chính là thể tích mà các vật chiếm chỗ, nó là bộ phận của không gian tuyệt đối. Còn thời gian tương đối (mang tính biểu kiến) là sự lâu dài cụ thể mà ta cảm giác được nhờ một quá trình cụ thể nào đó; được dùng để đo sự lâu dài của các quá trình khác.

Niutơn từng viết: “Chuyển động tuyệt đối là sự chuyển một vật thể từ một chỗ tuyệt đối đến một chỗ khác. Và “chỗ là gì?”. “Chỗ” ở đây là phần vật thể đó chiếm trong không gian, và theo không gian thì hoặc là tuyệt đối, hoặc là tương đối (…), không gian tuyệt đối, trong bản chất của nó, không liên hệ với bất cứ cái gì ở ngoài, vẫn luôn luôn tương tự và bất di bất dịch”.

Ngoài ra, Niutơn còn cho rằng không gian tuyệt đối và thời gian tuyệt đối không những tồn tại độc lập với chuyển động của các vật mà còn độc lập với nhau nữa; chúng không có cấu tạo nội tại – không có cấu trúc, không có khối lượng.

Cơ học Niutơn đóng vai trò chính thống của vật lý học trong một thời gian dài. Người ta thậm chí coi nó như một trong những nguyên lý tuyệt đối của tự nhiên, được người ta vận dụng để giải thích cả những hiện tượng trong thế giới vi mô (như nhiệt học, thuyết nguyên tử của Bohr…) thậm chí có người đặt câu hỏi: Có thể áp dụng cơ học Niutơn trong thần kinh học hay không? Joham Triedrich Herbart, triết gia Đức, vào đầu thế kỷ XIX còn tuyên bố: “Trật tự thông thường trong đầu óc con người hoàn toàn tương tự trật tự vận động của các vì sao trên trời”. Hai trăm năm sau khi tác phẩm “Các nguyên lý” của Niutơn ra đời, Hemhônxơ còn nói: “Mục tiêu cuối cùng của mọi khoa học là hàng hóa lẫn vào trong khoa học”.

Địa vị độc tôn của cơ học Niutơn trong vật lý học bị lung lay bởi việc phát hiện ra sự bất biến của tốc độ ánh sáng trong cuộc “hành trình đi tìm” chất ête trong Vũ Trụ. 

Ý niệm về Vũ Trụ được lấp đầy một cái gì đó trong suốt và xuyên thấu đã có trong triết học Ấn Độ cổ đại (thời Vêđa – Upanishad, khi nói về Cái Đầy). Một số nhà triết học Hi Lạp cổ đại cũng theo ý tưởng ấy. Anaximandre cho rằng trong Vũ Trụ “chứa đầy” một dạng gì đó, không phải là vật chất xác định, gọi là Vô Hạn (Apeiron). Nó đơn nhất, vô định, vô hạn, vĩnh viễn, là nguyên nhân tạo nên vạn vật. Còn Anaximène, cụ thể hơn, cho cái vô hạn đó là không khí vô hạn. 

1.  
2. Anaximandros
3. Nhà triết học
4. Anaximandros là một nhà triết học thời kỳ tiền Socrates người Hy Lạp. Ông sống ở Miletus, một thành phố ở Ionia; Milet thuộc Thổ Nhĩ Kỳ ngày nay. Ông là nhà triết học thuộc trường phái Milesia và là học trò của Thales. Wikipedia
5. Sinh: 610 tr. CN
6. Mất: 546 tr. CN, Miletus, Thổ Nhĩ Kỳ
7.   Có lẽ Aristote là người đầu tiên nói đến khái niệm “ête”. Theo ông, thế giới chúng ta gồm bốn loại nguyên tố là đất, nước, lửa, không khí tạo nên. Sự kết hợp và chuyển hóa lẫn nhau của chúng theo những tỷ lệ nhất định mà tạo thành các vật thể. Còn ở xa hơn Mặt Trăng, các thiên thể được cấu thành từ một loại nguyên tố khác bốn nguyên tố trên, đó là nguyên tố thứ năm, rất thiêng liêng mà ông gọi là ête, bao trùm toàn bộ Vũ Trụ.
8. Trong thế kỷ XVII, trước Niutơn (Newton) mấy chục năm, quan niệm của Đềcác (René Descartes) cho rằng một sự mô tả đầy đủ về thế giới vật chất (matter) sẽ không đòi hỏi gì khác ngoài vật chất và vận động, và rằng: … giữa các vật không phải là một không gian trống rỗng mà chứa đầy một dạng vật chất nào đó không nhìn thấy được nhưng rất hoạt động. Các dòng và các xoáy trong môi trường kéo theo các vật cơ học. Niutơn phản đối quan niệm mang tính suy lý thuần túy này, nhưng chính định luật vạn vật hấp dẫn- viên ngọc bích trong học thuyết cơ học của ông đã ngầm chứa mâu thuẫn. Trong bức thư gửi cho một người bạn, Niu tơn thừa nhận: “Giả thiết rằng vật có thể tác động lên một vật khác ở cách xa, qua chân không, mà không cần có sự tham gia của một vật trung gian nào đó, đối với tôi, điều đó hình như vô lý; tôi nghĩ rằng không một nhà tư duy triết học nào lại có thể nhân nhượng với điều đó được”.
9. 
   
   Vào cuối thế kỷ XIX, khi thuyết sóng ánh sáng đã được công nhận và sóng điện từ được khảo sát trong thực nghiệm, các nhà vật lý đi đến nhận định rằng để cho các sóng đó lan truyền được, phải có một môi trường đặc biệt gọi là ête đầy trong Vũ Trụ và bên trong các vật. Họ đã ra sức xây dựng mô hình về ête trong nhiều năm nhưng lần lượt không thành công. Tất cả các cuộc thí nghiệm dựa vào sự hiện diện của ête để giải thích hiện tượng trở nên mâu thuẫn nhau hoặc bế tắc. Công cuộc tìm kiếm sự tồn tại của ête đã dẫn đến thí nghiệm nổi tiếng của Maikensơn (và sau này cùng với Moocley).
10. Thí nghiệm Maikensơn – Moocley không thỏa mãn được mục đích ban đầu là chứng thực ête và bản chất của nó (kéo theo hay không kéo theo, kéo theo hoàn toàn hay một phần) nhưng lại dẫn đến một kết luận cực kỳ quan trọng và đầy bất ngờ: vận tốc ánh sáng là bất biến (trong chân không), không phụ thuộc vào sự chuyển động của nguồn phát.
11. 
    Trong cơ học Niutơn, phép cộng vận tốc trong một hệ quán tính luôn tuân thủ tuyệt đối qui tắc hình bình hành, nghĩa là vận tốc tổng có thể tăng đến vô hạn. Sự bất biến của vận tốc ánh sáng đã phá vỡ sự giản dị đó, và gây ra mâu thuẫn sâu sắc: hoặc phải từ bỏ cơ học Niutơn, đồng thời cũng có nghĩa là từ bỏ nguyên lý tương đối của Gallilê hoặc vận tốc ánh sáng không được bất biến. Thực nghiệm đã xác nhận cả hai đều đúng! Và do đó không thể từ bỏ cơ học Niutơn, cái mà nhân loại phải chịu ơn, mà cũng không thể phủ nhận được tính bất biến của vận tốc ánh sáng, cái mà sau này, nhân loại cũng chịu ơn không kém. Anhstanh xuất hiện để giải quyết ổn thỏa vấn đề bức bối đó. Thuyết tương đối của ông ra đời làm cho cơ học Niutơn mất đi tính thống soái của nó nhưng vẫn đảm bảo cho nó một vị trí xứng đáng trong vật lý học; và mở ra chân trời mới cho vật lý học. Bức tranh tĩnh vật cổ điển đã được chỉnh sửa (hay thay mới?) thành bức tranh lập thể, méo mó và dị dạng đến độ những “thường dân” như chúng ta vĩnh viễn chẳng bao giờ hiểu được vẻ đẹp siêu việt của nó. (Nhưng đến nay, nhiều biểu hiện đã chứng tỏ rằng thuyết tương đối (cả rộng lẫn hẹp) hình như không đúng nữa, có lẽ chỉ gần đúng!).
12. 
    Học thuyết của Anhstanh đã làm cho không gian và thời gian mất đi tính thờ ơ, siêu hình đến mức ngạo nghễ của chúng. Chúng bỗng trở nên sống động, hòa quyện vào nhau, co duỗi, vặn vẹo, cong thẳng lệ thuộc vào vật chất và vận động. Anhstanh đã chỉ ra rằng tốc độ ánh sáng là cực đại; chỉ có nó là hằng số, còn mọi thứ khác, kể cả không gian lẫn thời gian sẽ tự điều chỉnh xung quanh hằng số này. Có lần, một người đề nghị Anhstanh: “Xin ông tóm tắt thuyết tương đối trong một câu!”, ông đã trả lời: “Trước đây, người ta cho rằng khi vật chất biến mất thì không gian và thời gian vẫn còn lại, thuyết tương đối khẳng định rằng khi vật chất biến mất thì không gian và thời gian biến mất luôn!”. Theo chúng ta thì câu trả lời hóm hỉnh nhưng...không đúng! Phải nói rằng, vật chất biến mất thì cái còn lại là Tồn Tại, nghĩa là không gian chuyển hóa còn đó và như vậy, thời gian cũng còn đó!
    
13. 
    Nói thêm, thuyết tương đối xuất hiện đồng thời cũng gạt bỏ luôn môi trường ête ra khỏi nội dung nguyên cứu của vật lý học bởi vì nó bỗng trở nên thừa, không cần thiết nữa. Về vấn đề này, theo quyển “Lịch sử vật lý học” (tác giả: Đào Văn Phúc, NXB Giáo dục, Hà Nội 2003) thì: “Tuy nhiên, khi thuyết tương đối mới ra đời, số người bác bỏ lại đông hơn số người ủng hộ nó. Tất cả những hiện tượng mà thuyết Anhstanh giải thích được bằng cách gạt bỏ ête khỏi vật lý học thì thuyết Lorenxơ cũng đã giải thích được bằng cách công nhận sự tồn tại của ête. Không có bất kỳ một hiện tượng nào cho phép công nhận hay bác bỏ dứt khoát một trong hai thuyết đó, thành thử việc lựa chọn lý thuyết nào chỉ còn là vấn đề “khẩu vị” của các nhà khoa học. Những kết quả vang dội cả về lý thuyết lẫn về thực nghiệm của điện động lực học Mácxoen xây dựng trên cơ sở sự tồn tại của ête đã khiến số đông các nhà vật lý ngả về thuyết Lorenxơ. Tới 1914, Lorenxơ vẫn tiếp tục khẳng định rằng ông thiên về quan niệm cũ về vai trò của ête".
14. 
    Thật hết biết! Chẳng hiểu đúng sai thế nào? Kệ họ!
15. 
    Điều chúng ta quan tâm tới là bản chất của không gian và thời gian, vẫn chưa được vật lý học giải quyết. Lấy không gian và thời gian ra, rồi bắt chúng biến hình đủ kiểu để xây dựng lý thuyết, để giải thích các hiện tượng, khi cần thì bắt chúng im lặng tuyệt đối, im lặng tuyệt đối đã đời lại bảo chúng tương đối, co duỗi phụ thuộc vào vật chất và vận động, bắt thời gian ngừng trôi ở lỗ đen; thậm chí khi gặp mâu thuẫn, còn dồn ép chúng lại trong “điểm kì dị”, giấu sau bức tường Plank để khỏi ai tò mò tọc mạch làm gì nữa; nghĩa là vật lý học “xài” không gian và thời gian hết sức vô tư, thoải mái nhưng vẫn không biết chúng là gì. Đó là hành động li kỳ bậc nhất trong vật lý học. Chính vì li kỳ như thế nên, ngay cả các nhà vật lý thời hiện đại cũng đâm ra lúng túng, lưỡng lự khi nói về không gian và thời gian. Dưới đây là vài phát biểu của họ:    
16. - Albert Einstein: 
17.  
18. “Những người tin vào vật lý như chúng ta đều biết rằng sự phân biệt giữa quá khứ, hiện tại và tương lai chỉ là một ảo tưởng thiển cận và cố hữu.”

19. “Điều kiện có được này (của thuyết tương đối rộng)… đã tước bỏ di chứng cuối cùng về tính khách quan vật lý của không gian và thời gian.”
    “Những khái niệm về “cái đang diễn ra” và “cái đang trở thành” không hoàn toàn kết thúc trên thực tế, tuy nhiên, chúng trở nên phức tạp. Vì vậy, tiên lượng một thực tại vật lý như là một không - thời gian bốn chiều đúng hơn là vận động thời gian của một không gian ba chiều như vẫn quan niệm từ trước tới nay thì có vẻ là tự nhiên hơn.”
    “Theo thuyết tương đối rộng, khái niệm không gian khi bị tách ra khỏi mọi nội dung vật lý thì không tồn tại.”

20. 
21. Albert Einstein
22. Nhà vật lý lý thuyết
23. Albert Einstein là nhà vật lý lý thuyết người Đức, người đã phát triển thuyết tương đối tổng quát, một trong hai trụ cột của vật lý hiện đại. Wikipedia
24. Sinh: 14 tháng 3, 1879, Ulm, Đức
25. Mất: 18 tháng 4, 1955, Princeton, New Jersey, Hoa Kỳ
26. - Werner Heisenberg:

27. “Những từ thông dụng như “không gian” và “thời gian” dẫn ra một cấu trúc không gian và thời gian trên thực tế là một sự lý tưởng hóa và đơn giản hóa tới mức thái quá.”
    “Thuyết tương đối đã chứng minh rằng ngay cả những khái niệm cơ bản như không gian và thời gian cũng có thể bị sửa đổi và thực ra phải sửa đổi trên cơ sở những kinh nghiệm mới.”

28. 
29. Werner Heisenberg
30. Nhà vật lý
31. Werner Karl Heisenberg là một nhà vật lý nổi danh của thế kỷ 20. Ông là một trong những người sáng lập ra thuyết cơ học lượng tử và đoạt giải Nobel vật lý năm 1932. Wikipedia
32. Sinh: 5 tháng 12, 1901, Würzburg, Đức
33. Mất: 1 tháng 2, 1976, München, Đức
34. - Ervin Schrodinger:

35. “Muôn đời và mãi mãi, chỉ có Bây giờ cái Một và bất biến. Bây giờ, Hiện tại là cái duy nhất không có kết thúc.”

36. 
37. Erwin Schrödinger
38. Nhà vật lý
39. Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger, là nhà vật lý người Áo với những đóng góp nền tảng cho lý thuyết cơ học lượng tử, đặc biệt là cơ học sóng: ông nêu ra phương trình sóng mô tả trạng thái của hệ lượng tử và đã chứng minh hai hình thức cơ học ... Wikipedia
40. Sinh: 12 tháng 8, 1887, Viên, Áo
41. Mất: 4 tháng 1, 1961, Viên, Áo
42. - Richard P. Feynman:
43. 
44. Richard Feynman
45. Nhà vật lý
46. Richard Phillips Feynman là một nhà vật lý người Mỹ gốc Do Thái đã nhận giải thưởng Nobel về vật lý trong năm 1965. Wikipedia
47. Sinh: 11 tháng 5, 1918, Manhattan, Thành phố New York, New York, Hoa Kỳ
48. Mất: 15 tháng 2, 1988, Los Angeles, California, Hoa Kỳ
49. - John A Wheeler:

50. “Không - thời gian, phức tạp và bốn chiều, chỉ là một sự tạo dựng một lý thuyết.”

51. 
    
52. John Archibald Wheeler

1. Copenhagen 1963
   Sinh	9 tháng 7, 1911 Jacksonville, Florida, USA
   Mất	13 tháng 4, 2008 (96 tuổi) Hightstown, New Jersey, USA

2. - H. Minkowski:

   “Không gian và thời gian nhìn nhận dưới góc độ của chính bản thân chúng thì buộc phải biến thành những bóng tối đơn thuần, một dạng gắn kết cả hai sẽ là cách duy nhất để giữ lại một thực tại độc lập.”

* * *

Có một điều phải khẳng định chắc như đinh đóng cột thế này: nếu không có sự chứa đựng và sự dài lâu thì làm sao có được Vũ Trụ tổng thể các sự vật - hiện tượng chuyển hóa lẫn nhau không ngừng nghỉ, nối tiếp nhau mất đi và sinh ra? Còn nếu không có Vũ Trụ thì làm sao chúng ta ở đây, trong Vũ Trụ này để huyên thuyên về mọi chuyện được?

Vậy thì sự chứa đựng và sự dài lâu phải là những tồn tại, thể hiện của Tồn Tại. Sự chứa đựng và sự dài lâu ấy đã hiện hữu trước con người từ thuở sơ khai, được con người cảm giác và đặt tên là không gian và thời gian. Nhưng căn nguyên của chúng là gì?

Càng suy nghĩ về không gian và thời gian, chúng ta càng mù tịt về chúng. Nếu có đọc hết những nhận xét, những giả định, những lý giải, những phán đoán từ cổ chí kim của tất cả các triết gia, các nhà khoa học, kể cả các hiền triết, thánh triết, thiên tài lưu danh lừng lẫy trong lịch sử nhân loại, chúng ta cũng chẳng thể hiểu được điều gì về không gian và thời gian, ngoài những điều sơ đẳng mà chúng ta, cũng như mọi người khác đã biết khi còn ngồi ghế nhà trường: không gian là khoảng thể tích được xác định bởi ba chiều: dài, rộng, sâu, và thời gian dùng để đo độ lâu mau của một quá trình; thậm chí còn hoang mang vô cùng và thêm mù tịt trước những mâu thuẫn to lớn phát sinh ra mà không có cách nào giải quyết được.

Thế thì vứt không gian và thời gian ra khỏi suy nghĩ đi, đừng quan tâm tới chúng nữa cho khỏe xác! Đó có thể là một lời khuyên bổ ích. Nhưng khốn nỗi, chúng ta lại là những kẻ tò mò thuộc hàng nhất nhì thế giới, muốn hiểu đến tận cùng Tự Nhiên Tồn Tại để thỏa lòng mong ước, để không phải hổ thẹn khi sang… thế giới bên kia, được gọi ngồi “cùng mâm” với các cụ, tiếp tục tham gia bàn luận về...Tự Nhiên Hư Vô!

Nói vui thế thôi chứ đố ai mà không nghĩ về tồn tại, đố ai, dù trong cuộc sống đời thường, thoát khỏi suy nghĩ về không gian và thời gian. Khi còn bé, chúng ta luôn mong thời gian trôi nhanh để được nghỉ hè, để được ăn tết, để thành người lớn. Khi lớn khôn rồi thì đắn đo tìm kế sinh nhai, tìm chỗ làm thuận tiện đi lại, ít thời gian mà nhiều tiền, ao ước nhà cao cửa rộng, mong thời gian trôi từ từ thôi để chậm bị… già… nghĩa là chúng ta luôn nghĩ về không gian và thời gian với những vỏ bọc khác nhau…

Không gian và thời gian có hiện hữu không? Chúng ta trả lời rằng hiện hữu, vì chúng ta cảm nhận được chúng, đặt tên cho chúng, chỉ có điều là chúng hiện hữu như thế nào mà thôi.

Trong hai thứ ấy thì có lẽ không gian, sự chứa đựng, dễ nhận biết hơn, mở mắt ra là thấy, nhắm mắt hình dung cũng “thấy”, đâu đâu cũng thấy. Theo quan niệm của Niutơn thì trước mắt chúng ta, nếu loại bỏ vạn vật ra thì cái còn lại chính là không gian. Một không gian như vậy làm chúng ta liên tưởng đến khái niệm thể tích. Để tính thể tích một khối vuông khi biết giá trị cạnh của nó thì chớp mắt, ai đó sẽ nói ngay ra kết quả. Nhưng nếu hỏi người đó thể tích là gì thì người đó sẽ phải hoặc chịu mang tiếng “dốt” để trả lời là không biết hoặc tỏ ra thông thạo để trả lời: thể tích chính là không gian, là một lượng không gian, nhưng nếu hỏi tiếp lượng không gian đó là gì thì người đó, nếu là cầu thị sẽ trả lời: “Là không gì cả”, nếu nhanh nhảu đoảng sẽ là: “Là khoảng trống rỗng để chứa các vật”, và nếu cho rằng chúng ta định bỡn cợt với trí khôn của anh ta thì câu trả lời là chúng ta sẽ có một cái mũi sưng tấy, đau nhức và bầm đỏ(!).

Có trả lời theo kiểu nào đi nữa thì khái niệm thể tích cũng tương đồng với khái niệm không gian. Thể tích của một vật chính là lượng không gian mà vật đó chiếm chỗ, là bộ phận của không gian tuyệt đối của Niutơn hay của thể tích Vũ Trụ theo cách gọi của chúng ta; nói lên qui mô to nhỏ (chiếm chỗ ít hay nhiều) của vật đó so với vật khác. Một đặc trưng cơ bản của vật là thể tích. Trong thực tiễn nói đến thể tích là nói đến thể tích của một vật nào đó, một cái gì đó chứ không bao giờ nói thể tích chung chung, vì như thế rõ ràng là vô nghĩa, không xác định. Chẳng hạn chúng ta sẽ hiểu và hình dung được khi một người nói: một khối nước, một lít rượu, cái thùng này đựng được hai mươi lít xăng… Nhưng nếu chỉ nói một khối, một lít, hai mươi lít thì chẳng ai hiểu được cái gì (khi chưa có qui ước ngầm trước đó) ngoài cái cuối cùng là không gian: một khối không gian, một lít không gian, hai mươi lít không gian (Hình học Ơclít đã dạy chúng ta điều này!). Khi ta nói không gian của một căn phòng, không gian của một miền quê, một không gian náo nhiệt, khoảng không Vũ Trụ là rõ ràng ta đã mường tượng được một lượng không gian hữu hạn nào đó và như vậy là chúng hiện hữu (hữu hình, dù là mang tính ảo!). Và nếu tưởng tượng thêm rằng ta lấy ra tất cả các vật hiện diện trong những khoảng không gian đó ra thì cái còn lại chính là không gian thuần túy, và ta vẫn cố gắng hình dung ra được. Nhưng nếu cho rằng một vật chiếm chỗ trong không gian, đặc trưng bởi một giá trị thể tích xác định, thì sau khi (bằng cách nào đó hoặc nhờ thần linh trợ giúp) “rút” hết vật chất tạo thành vật ấy ra khỏi cái thể tích của nó, chúng ta thấy còn gì trong đó? Còn lại không gian chăng? Không, trước đây cái thể tích ấy đầy vật chất nên chẳng có không gian trong đó, nếu “rút” hết vật chất ra khỏi rồi thì còn lại không thể là không gian được hoặc là không gian ngoại lai, ở đâu đó từ bên ngoài “chảy” vào. Cho dù không gian có đặc tính thẩm thấu vào mọi vật thì thể tích vật chất không chứa đầy không gian được, nên khi “rút” vật chất đi cái còn lại nếu là không gian phải là loại không đồng nhất với không gian thuần túy, nó phải “lõang” hơn hoặc ngoài nó phải còn một cái gì đó nữa. Mặt khác, “rút” vật chất ra khỏi cái thể tích nói trên thì rồi phải “đổ” vào đâu đó trong không gian thuần túy, trong Vũ Trụ chứ không thể chỗ nào khác được, và tại chỗ “đổ” ấy, một vật mới dần hình thành, dần “đuổi” một lượng không gian “ra chỗ khác chơi” để chiếm chỗ. Lượng không gian bị chiếm chỗ ấy, đến lượt nó, buộc phải chèn ép không gian xung quanh, tạo một tác động có thể là để lấy cái “lỗ trống” trong thể tích ban đầu mà vật chất bị “rút” đi, bỏ lại. Nếu tình trạng là như vừa nói thì không gian tuyệt đối của Niutơn sẽ phải có mối quan hệ (dồn ép) với vật chất và như thế sẽ không còn là không gian tuyệt đối nữa. Lúc này, Vũ Trụ phải được cho là có cấu trúc ít nhất thì cũng từ hai loại: vật chất và không gian (phi vật chất). Một phi vật chất mà tranh giành “chỗ” với vật chất, dồn ép lẫn nhau như hai lực lượng thì có khác gì vật chất đâu?

Hay không gian kiểu Anhstanh? biết co biết duỗi theo thể tích của vật và thể tích của vật lại co giãn theo chuyển động. Thực ra nói không gian biết co giãn là chưa chính xác. Không gian Anhstanh chỉ biết co thôi, nhưng là sự co đầy ảo giác vì giữa hai vật chênh lệch về vận tốc thì khi “anh này” thấy “anh kia” co, đồng thời “anh kia” cũng thấy “anh này” co, nghĩa là cả “hai anh” cùng co mà “anh nào” cũng bảo mình không co, chính thế mà cũng chẳng bao giờ giãn. Điều phi thường là Tạo hóa ban tặng không gian chung cho vạn vật, ấy vậy mà “hai anh” lại “xà xẻo” làm của riêng để bắt chúng (những “phần” không gian ấy) phải co theo chuyển động (mà cũng chẳng biết là chuyển động nào nữa!). Không những thế, “hai anh” còn bắt cái bộ phận không gian bị chiếm hữu ấy phải cong theo mình nữa chứ (thuyết tương đối rộng)!

Suy rộng ra, nếu Vũ Trụ này là không gian (chính xác ra, không thể nói lấp đầy không gian!), trong đó chứa vạn vật và vạn vật đều chuyển động so với nhau thì mỗi vật đều “thấy” tất cả các vật khác, cùng với bộ phận không gian mà chúng chiếm hữu đều co và tùy vào hướng chuyển động mà co theo đủ mọi phương chiều, chỉ riêng nó và không gian của nó là không co, để rồi tất cả đều co và đồng thời đều không co. Mỗi vật đều “mang” lượng không gian mà nó chiếm hữu lang thang khắp Vũ Trụ, trong… không gian!

Bây giờ đến lượt thời gian, sự dài lâu. Về mặt trực giác nếu không gian lả thứ mà chúng ta có thể “thấy” bất cứ đâu thì thời gian lại là thứ chẳng thể “thấy” được ở bất cứ đâu cả. Hay có thể nói, hình dung ra không gian dễ bao nhiêu thì hình dung ra thời gian khó bấy nhiêu.

Thời gian có tồn tại không? Có tồn tại, nhưng thời gian là một tồn tại ảo! 

Thời gian tuyệt đối, theo quan niệm Niutơn, được hình dung như sự trống rỗng gì đó, phi vật chất, chứa đựng các biến cố, không tương tác với vật chất, nhưng lại trôi đều đặn, kéo các biến cố theo một chiều (và chỉ một chiều) từ quá khứ đến tương lai. Cách hình dung này về thời gian, thực chất là “bắt chước” cách hình dung về không gian tuyệt đối chứa đựng tất cả các sự vật - hiện tượng!) dù sao cũng hiểu được và có tính hợp lý của nó (từ cảm nhận trực giác); thì trái lại việc hình dung thời gian kiểu như thế lại hoàn toàn… buồn cười. Nếu thời gian tuyệt đối chứa đựng các biến cố thì nó có chứa đựng những cái làm ra các biến cố đó, các sự vật - hiện tượng không? Tất nhiên là nó không thể chứa đựng vì một chiều thì không thể chứa đựng ba chiều, thời gian không thể chứa được không gian. Nó không chứa không gian, không chứa các sự vật - hiện tượng nhưng lại chứa các biến cố (biến cố mà thoát ly vật chất sẽ trở thành phi vật chất, vô cùng mông lung), thế thì nó “nằm” ở đâu trong Vũ Trụ này; khi nó không thể ở ngoài Vũ Trụ này? Nó chứa đựng các biến cố, và là nguyên nhân sinh ra các biến cố cũng như làm mất đi các biến cố, nhưng làm sao nó ảnh hưởng đến các sự vật - hiện tượng được? Hay nó chính là kẻ làm ra biến cố, là “thủ phạm” “rút” vật chất ở chỗ này đổ vào chỗ khác trong không gian? Điều đó cũng không thể có được vì nó chỉ trôi theo một chiều và chẳng biết làm gì hơn! Nói đến sự trôi thì lại càng ngỡ ngàng, không biết nó trôi về đâu nữa. Nếu nó trôi từ quá khứ đến tương lai thì lúc nào nó cũng phải trôi qua hiện tại và hiện tại lập tức phải luôn là quá khứ. Nếu nó trôi từ tương lai đến quá khứ thì nó cũng phải trôi qua hiện tại và hiện tại luôn là tương lai. Nghĩa là hiện tại là khoảng không thể xác định được (trong khi chúng ta luôn miệng nói về hiện tại và cho rằng Vũ Trụ là một Hiện Tại vĩ đại). Có thể nào vì là cùng phi vật chất nên thời gian tuyệt đối trùng với không gian tuyệt đối nhưng chúng vẫn độc lập so với nhau? Giả sử là như thế thì Vũ Trụ, phải được cấu thành từ hai phi vật chất khác nhau và vật chất. Không thể chấp nhận trường hợp này vì nó động chạm đến quan niệm chúng ta về Tự Nhiên Tồn Tại, nó đe dọa trực tiếp đến mối quan hệ tương phản mà chúng ta dày công xây dựng. Cái tương phản đối ứng với vật chất là phi vật chất. Nếu mối tương phản đối ứng vật chất – phi vật chất là duy nhất thì chỉ có một phi vật chất, nghĩa là không gian và thời gian phải là cùng một “thứ”. Nếu mối tương phản đó là không duy nhất mà là hai thì cặp có – không có sẽ mất đi sự thiêng liêng của nó và trở thành “vớ vẩn”. Lúc này, không cần ai trói buộc, chúng ta tự giác đi an trí ở “Thái Bình Thiên Quấc” (Nhà thương điên Biên Hòa)!

Thời gian theo kiểu Niutơn đã không thể hình dung được thì thời gian theo kiểu Anhstanh lại càng không hình dung được. Thời gian, đường đường là một Đấng Tạo Diệt, nắm quyền sinh quyền sát trong tay,

“Muốn phong trần phải phong trần
Cho thanh cao mới được phần thanh cao …”

(Nguyễn Du)

lại có thể “a dua” theo không gian, bị ràng buộc bởi chuyển động của vật, co theo sự co của vật, làm cho luật sinh - tử, nhân - quả trước đây nghiêm minh là thế, bỗng trở nên lỏng lẻo.

Có lẽ vì thấy để không gian và thời gian đứng riêng một mình như thế vừa phi lý vừa… buồn quá nên người ta đã cho chúng hòa quyện với nhau hình thành nên cấu trúc thỏa hiệp gọi là không - thời gian với ba chiều không gian và một chiều thời gian?

Trên giấy trắng mực đen, việc thể hiện được một cấu trúc như thế là rất khó khăn. Không biết có phải bộ não của chúng ta đã quá thân thuộc với không gian hay không mà chúng ta rất dễ dàng tưởng tượng được các chiều không gian trong sự thể hiện ấy; chỉ riêng chiều thời gian là lúc nào nó cũng bị “dị ứng”, luôn có xu hướng coi là chiều không gian thứ tư và như bị “thừa”, không biết đặt theo hướng nào cho hợp lẽ. Một điều bất ngờ ít ai nhận thấy là có thể dùng không gian để mô tả thời gian chứ không thể dùng thời gian để mô tả không gian được; không thể hình dung trực tiếp thời gian được, không có biểu tượng về thời gian; mọi hình dung đều gián tiếp, thông qua sự biến đổi của không gian. Một thời gian mà không có biểu tượng thì rất có thể chỉ là một hiện hữu ảo, vô hình (cảm giác nóng, lạnh là vô hình nhưng dù sao vẫn là hiện hữu thực!).

Nói như vậy thì hệ thống không - thời gian bốn chiều là một sự gượng ép tùy tiện hay là hợp lẽ tự nhiên? Hình học Ơclít có lý hay hình học có thêm mũi tên thời gian có lý? Hình học Ơclít sáng sủa và minh tường, đẹp đẽ một cách giản dị, nhờ thế đã ở vị trí độc tôn hơn hai ngàn năm. Tưởng rằng nó sẽ mãi là chân lý tuyệt đối, nào ngờ chỉ vì cái tiên đề thứ năm tưởng như thừa của nó mà bị truất phế, trở thành bộ phận của hình học phi Ơclít. Cơ học Niutơn cũng “vô tình” đi theo “vết xe đổ” đó, một thời độc tôn và bao trùm vật lý học, chỉ vì cách cộng vận tốc thuần Ơclít không dung nạp được vận tốc bất biến của ánh sáng, mà cũng trở thành bộ phận của Cơ học Anhstanh (thuyết tương đối hẹp). Thế nhưng, dù có bị giảm “quyền uy và tước vị” thì về mặt lịch sử và ứng dụng, hai kiệt tác ấy vẫn còn nguyên giá trị đến ngày nay, vẫn là những vấn đề cơ bản phải tiếp thu trước tiên trên con đường học thức, và vẫn là những công cụ hữu hiệu trong quá trình nhận thức và sáng tạo.

Sự thăng trầm của hình học Ơclít và cơ học Niutơn, truy nguyên đến cùng, là do chính sự nhận thức chưa toàn diện, còn mâu thuẫn về không gian và thời gian gây ra.

Ngày nay, đến lượt hai lý thuyết trụ cột của vật lý học hiện đại, thuyết tương đối rộng (và hẹp) và cơ học lượng tử đã dần dần tự bộc lộ mâu thuẫn, mâu thuẫn nhau và mâu thuẫn chính mình trong những bước đi cuối cùng (có thể là như vậy!) khám phá cơ sở, nguyên lý nền tảng của Tự Nhiên Tồn Tại và cũng có thể là do chính vấn đề nhận thức chưa phù hợp về không gian và thời gian là thủ phạm. Ngay sự phân biệt về khái niệm giữa không gian vật lý (từ của các nhà vật lý) và không gian thông thường, giữa thời gian vật lý và thời gian thông thường đã là ngộ biện rồi!

Chúng ta có cảm tưởng rằng sau một quá trình dài lâu, con người đã thiết kế, chế tác ra đủ loại đến mức dư thừa các chi tiết, cơ phận để cố lắp ráp nên cỗ xe Nhận Thức và trong lịch sử, đã ráp đi ráp lại biết bao nhiêu lần nhưng chưa lần nào mỹ mãn, kiểu ráp nào khi chạy thử cũng “cà xịch cà đụi”, trước sau gì cũng bộc lộ khuyết tật. Ngày nay, nếu có một ai đó, chỉ cần bỏ công ra nhặt nhạnh, chọn lựa những chi tiết, bộ phận hợp lý nhất (vẫn còn bền vững qua thử thách của thời gian!); lắp ráp vào đúng những vị trí phù hợp, tự nhiên nhất thì sẽ có một cỗ xe Nhận Thức (nói chung là) hoàn hảo, chạy bon bon đúng hướng đến chân lý tối thượng. Muốn thế, điều trước tiên là người đó phải sàng lọc ra được cặp quan niệm không gian và thời gian chuẩn nhất từ "đống hỗn độn" các khái niệm không gian và thời gian do quá khứ để lại. Để phục vụ cho quan niệm của mình về Tồn Tại, tất nhiên chúng ta phải xây dựng một kiểu không gian và thời gian đáp ứng cho riêng mình và như thế, đồng thời chúng ta cũng xin góp thêm một cách giải thích nữa về không gian và thời gian vào kho tàng "chuyện cổ tích khoa học" của nhân loại. Còn đúng-sai ra sao thì...hậu xét! Dù chưa biết chắc là gì nhưng có một gợi ý không thể phản bác: không gian có liên quan chặt chẽ tới độ to nhỏ của vật chất, và thời gian có liên quan chặt chẽ tới độ lâu mau của vận động vật chất.

(Còn tiếp)