TT&HĐ II - 13/e

                   Cha Đẻ Của Tia X – Khám Phá Tình Cờ “Khai Sáng” Cách Nhìn Của Nhân Loại

PHẦN II:    Nền tảng

" Triết học bắt đầu từ sự ngạc nhiên"

Arixtốt

“Chúng ta có thể mường tượng thế giới của thực tại như là một dòng nước ngầm; thế giới hiện tượng thì ở bề mặt; bên dưới nó chúng ta không nhìn thấy được. Các sự kiện ở tận đáy của dòng nước gây ra bọt và những xoáy nước ở bề mặt. Đó là những chuyển động bức xạ và năng lượng của cuộc sống chung của chúng ta, nó tác động tới các giác quan và do đó, kích thích trí óc chúng ta; ở bên dưới, dòng nước ngầm vẫn chảy”

Sir James Jeans.

“Triết học chân chính chỉ là triết học truyền đạt chính xác nhất tiếng nói của bản thân thế giới và được viết dưới những sự chỉ dẫn của thế giới” 

(Ph.Bêcơn)

“Tất cả mọi khoa học cần thiết hơn triết học, nhưng không một khoa học nào tốt hơn nó”

  (Arixtốt)

CHƯƠNG II: PHÁC THẢO

“Mọi cái hiện thực đều hợp lý, mọi cái hợp lý đều là hiện thực” (G.Hêghen)

“Tương phản với không gian thì có nguyên lý về chất, về sự phân biệt và về “vật”. Dù sao thì chẳng có gì có thể tồn tại mà không có không gian. Không gian là điều kiện tiên quyết của mọi vật đang tồn tại, bất kể là dưới dạng vật chất hay phi vật chất, bởi vì chúng ta không thể tưởng tượng ra một vật hay một hữu tính mà thiếu không gian”.

Lama Anagark Govinda

"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

"Năng khiếu tưởng tượng có ý nghĩa đối với tôi hơn là tài năng tiếp thu kiến thức".  
Albert Einstein

"Dù chỉ nắm vững một kiến thức nào đó, cũng đều có ích cho trí óc, nó sẽ ném đi những thứ vô dụng nhưng giữ lại những thứ có ích".
 Leonardo da Vinci

"Mỗi thành công vĩ đại trong khoa học đều bắt nguồn từ trí tưởng tượng hết sức táo bạo". 
G.Duy 






(Tiếp theo)



***

Nếu không có một nguyên nhân hoặc “vớ vẩn”, hoặc cao cả nào thì một sinh linh, nếu không bị điên rồ, thì chẳng bao giờ chịu hy sinh thân mình, vì hành động đó là dù có hợp Đạo Lý thì cũng trái với Đức Huyền Diệu.

Không thể có một tồn tại nào, một hiện hữu nào tự chấm dứt “cuộc đời” mình nếu không có nguyên nhân tác động từ bên ngoài. Sự phân rã phóng xạ tự nhiên cũng không thể nằm ngoài nhận định đó, dù rằng chúng ta tưởng đó là quá trình tự phát, có nguyên nhân từ bên trong. Có thể cho rằng phân rã phóng xạ là căn bệnh “ung thư” của các chất phóng xạ, là sự “trả giá” vì sự “ăn chơi vô độ” trong quá khứ của chúng không? Hay chúng chỉ là những “thành quả” của suốt một “thai kỳ” xa xưa, “thừa mứa” về áp suất, nhiệt độ và gì gì đó nữa, nhưng đến những thời kỳ tiếp theo, chúng đã không thể phù hợp với điều kiện hoàn cảnh mới, đành phải thích nghi bằng cách “hào phóng cho đi” và “uể oải nhận về”?

Cuối năm 1895, nhà bác học người Đức, W.Rơngen (W. Roentgen) đã phát hiện ra một tia kỳ lạ. Tia này tuy không nhìn thấy được nhưng có khả năng xuyên thấu mạnh. Nó có khả năng xuyên qua giấy, gỗ, cơ thể người và cả những tấm kim loại mỏng. Nó cũng có tác dụng như ánh sáng Mặt trời là khi chiếu các tấm kính ảnh thì làm cho các tấm này hóa đen.
 

Wilhelm Röntgen
Wilhelm Conrad Röntgen
Sinh	27 tháng 3 năm 1845 Lennep, Phổ
Mất	10 tháng 2, 1923 (77 tuổi)

Wilhelm Conrad Röntgen (27 tháng 3 năm 1845 – 10 tháng 2 năm 1923),
 sinh ra tại Lennep, Đức, là một nhà vật lý, giám đốc Viện vật lý ở Đại học
 Würzburg. Năm 1869, khi mới 25 tuổi, ông nhận bằng Tiến sĩ tại Đại học Zurich.
 Suốt các năm tiếp theo ông công tác tại nhiều trường đại học khác nhau và trở
 thành nhà khoa học xuất sắc. Năm 1888, ông được bổ nhiệm làm giáo sư vật lý 
và là giám đốc Viện Vật lý của Đại học Würzburg. Vào ngày 8 tháng 11 năm 1895,
 ông đã khám phá ra sự bức xạ điện từ, loại bức xạ không nhìn thấy có bước sóng 
dài mà ngày nay chúng ta được biết đến với cái tên tia x-quang hay tia Röntgen. 
Nhờ khám phá này ông trở nên rất nổi tiếng. Năm 1901 ông được nhận giải Nobel
 Vật lý lần đầu tiên trong lịch sử.
 

Tia kỳ lạ đó, lúc đầu vì chưa biết bản chất của nó nên người ta gọi là Tia X; sau này, người ta còn gọi nó là tia rơnghen, để kỷ niệm tên nhà bác học đã có công phát hiện ra.

Từ một vị trí nhất định trong chiếc ống thí nghiệm do Rơnghen chế tạo, đã phát hiện ra loại tia huyền bí, có tính xuyên thấu mạnh nói trên. Tuy nhiên, khi ống hoạt động, trên thành thủy tinh ở phía đối diện với vị trí đó còn xuất hiện một vệt sáng màu xanh nhạt. Cả Rơnghen và các nhà bác học khác đều chưa thể lý giải được nguyên nhân xuất hiện của hiện tượng này.

Đã từ lâu, các nhà bác học đã biết đến hiện tượng hùynh quang. Đó là hiện tượng phát sáng của một số chất khi bị ánh sáng Mặt trời chiếu vào. Nhà vật lý học người Pháp, H.Becơren (Henri  Becquerel) là một trong những người để tâm nghiên cứu hiện tượng đó.

Quan tâm tới thí nghiệm của Rơnghen, Becơren nhận định rằng hiện tượng xuất hiện vệt sáng màu xanh nhạt nói trên chắc chắn phải do một loại tia mới nào đó gây ra; và nếu đúng như vậy thì tất cả mọi chất phát sáng khác đều phải phát ra loại tia này, dù có thể là yếu, mạnh khác nhau.

Để xác minh tính đúng đắn của nhận định, Becơren đã đặt một chất huỳnh quang phát sáng rất mạnh dưới tác dụng của ánh sáng Mặt Trời, rồi đặt lên trên tấm kính ảnh đã bọc cẩn thận trong vài lớp giấy màu đen. Ý đồ của ông trong thí nghiệm này là muốn chứng minh rằng khi chất huỳnh quang được ánh sáng mạnh của Mặt trời chiếu vào thì không những nó phát ra ánh sáng nhìn thấy, mà còn phải phát ra tia rơnghen, xuyên qua các lớp giấy đen, tác dụng lên (hóa đen) kính ảnh; còn nếu không xuất hiện tia đó, vì ánh sáng nhìn thấy không thể thâm nhập được qua những lớp giấy đen bảo vệ và kính ảnh sẽ chẳng có dấu vết gì.

Chất huỳnh quang được Becơren chọn ngẫu nhiên (hú họa) là muối sunphát urani và kali.

Sau vài giờ thí nghiệm, Becơren tráng phim và thấy trên kính ảnh dấu vết của cục muối urani hiện lên rất rõ ràng. Giả thuyết của ông đã được chứng thực!.

Becơren làm lại thí nghiệm nhiều lần và hầu như chắc chắn điều mà ông dự đoán và đã chuẩn bị cho công bố phát kiến của mình. Nhưng vốn tính cẩn thận (thật là quí báu!), Becơren đã quyết định lập lại các chi tiết thí nghiệm lần cuối cùng.
 

Antoine Henri Becquerel
Antoine Becquerel, nhà vật lý người Pháp
Sinh	15 tháng 12 năm 1852 Paris, Pháp
Mất	25 tháng 8 năm 1908

Antoine Henri Becquerel là một nhà vật lý người Pháp,
 từng được giải Nobel và là một trong những người phát
 hiện ra hiện tượng phóng xạ
 

Thời tiết bỗng trở nên u ám, mây mù làm Mặt trời bị khuất ẩn liên tục mấy ngày liền. Gói giấy đen đựng kính ảnh với cục muối urani đặt bên trên, đành cứ nằm lại trong ngăn bàn, chờ đợi. Rốt cuộc, không đừng được nữa, Becơren thấy rằng dù sao thì cũng phải tráng tấm kính ảnh này.

Becơren đã hành động theo tiên tri hay do sự thúc giục của Thượng đế? Đến ngày nay đó vẫn là một bí ẩn! Có thế tin rằng việc làm đó của ông cũng là định mệnh của vật lý học; tạo điều kiện cho vật lý học tiến nhanh hơn đến cái đích cuối cùng của chứng nghiệm: nếu có Thượng đế thì Thượng đế chính là Tự Nhiên Tồn Tại!

Trên tấm kính ảnh đã được tráng, trước sự ngạc nhiên đến sững sờ của Becơren, hình cục muối urani hiện lên rất rõ nét, rõ nét còn hơn so với những lần thí nghiệm trước, mặc dầu không thể có bất cứ một sự phát huỳnh quang nào của muối urani trong ngăn bàn tối om, giữa những ngày ảm đạm ánh sáng ấy. Điều đó nói lên rằng muối sunphát urani, dù hoàn toàn ở trong bóng tối, không có bất cứ một chút ánh sáng Mặt Trời nào chiếu vào, vẫn phát ra những tia mắt thường không thấy được, có tính xuyên thấu mạnh, tương tự như tia rơnghen.

Hiện tượng mới mẻ đó, sau này được gọi là hiện tượng phóng xạ của tự nhiên được khám phá ngày 26 tháng 2 năm 1896. Như vậy ngày đó cũng có thể được coi như ngày khai sinh của vật lý học phóng xạ và là một trong những thời điểm xuất phát của vật lý học hiện đại.

Khám phá của Becơren đã lôi cuốn sự chú ý của các nhà khoa học toàn thế giới. Trong số những nhà bác học vật lý đi tiên phong trong việc nghiên cứu hiện tượng mới lạ chứa đầy bí ẩn này là cặp vợ chồng bác học Pie Quiri (Pierre Curie) và Mari Quiri (Marie Currie), Ecnet Rudơpho (Ernest Rutherford) …

Ngày nay, chúng ta hiểu rằng hiện tượng phóng xạ là hiện tượng hạt nhân tự phóng ra các hạt: anpha , bêta các bức xạ: gamma (v), rơnghen (X), bắt điện tử quĩ đạo, tự phân chia thành hai hạt nhân nhẹ hơn. Sau khi phân rã phóng xạ, hạt nhân biến thành một nhân khác, có các tính chất hóa học và vật lý khác với hạt nhân ban đầu. Các hạt nhân phóng xạ có thể là hạt nhân của các chất phóng xạ tự nhiên. Các hạt nhân phóng xạ nhân tạo được tạo thành nhờ các phản ứng hạt nhân. Các tia phóng xạ khi đi qua môi trường vật chất, có tác dụng ion hóa môi trường và bị hấp thụ bởi môi trường. Đối với thế giới hữu sinh, các tia đó ít nhất gây ra hiệu ứng sinh học mà ở một mức độ vượt quá cho phép, sự nhiễm xạ sẽ là cực kỳ nguy hiểm, gây nên đột biến dẫn đến quái thai, bệnh tật vô phương cứu chữa và cái chết đau thương tức tưởi cho con người.

Từ việc tìm hiểu và nghiên cứu hiện tượng phóng xạ, vật lý học phóng xạ đã có những phát hiện về thế giới vi mô, có ý nghĩa thực tiễn vô cùng to lớn đối với toàn thể loài người.

Khi chúng ta hỏi “công sức là gì?”, thì hầu như ai cũng cho rằng mình biết cái công sức ấy, rằng nó là nguồn động lực của vận động vật chất. Ấy vậy mà khi ngẫm nghĩ kỹ, thì thấy nó, tuy thể hiện như một lực lượng nhưng lại không phải là vật chất, không có bất cứ hìng dạng hay kích thước nào. Cứ như "ma"vậy, thật khó hiểu! Trong vật lý gọi nó là “công cơ học” và nếu “qui ra” thì được một lượng gọi là “năng lượng”. Như vậy chúng ta có thể nói khi làm cái việc phân chia vật, chất một cách “vô bổ” như đã làm, chúng ta lấy năng lượng đó ở đâu, nếu không phải là từ vật chất trong tự nhiên? Điều vô cùng kỳ lạ là nó có tính bảo toàn, tính tồn tại vốn dĩ, có vẻ được sinh ra từ vận động, nhưng lại là nguyên nhân tạo ra vận động. Ao ước ngàn đời của con người là khai thác được càng nhiều càng tốt năng lượng to lớn tàng chứa trong thiên nhiên để phục vụ cho mục đích của mình (chứ không phải cho cái việc phân chia vớ vẩn của chúng ta!)

Chính vật lý học phóng xạ đã chỉ ra: năng lượng tiềm ẩn trong tự nhiên là vô cùng to lớn, to lớn hơn rất nhiều so với những tưởng tượng trước đây; và con người có đủ khả năng, có đủ công sức vốn có của mình để khai thác, tàng trữ nó, dùng nó tạo dựng nên những điều phi thường.

Nhưng phi thường bao giờ cũng có hai hướng: một là cảnh giới vô cùng huy hoàng, sáng lạn, hai là sự tự hủy diệt một cách triệt để chính mình. Số phận loài người là theo hướng nào?

Chúng ta định “mượn” hiện tượng phóng xạ để nói đến vấn đề phân chia đang còn dang dở nhưng lại “chệch” sang những viễn cảnh “đau thương”. Hình như sự lo âu đã gắn kết một cách thâm căn cố đế từ những “kinh nghiệm tổ tông” ở mỗi con người chứ không riêng gì chúng ta!

Dù sao, chúng ta không nên nói thêm nữa về những điều buồn bã ở đây để cố sao “thoát được” chặng hành trình rất “khó xơi” này.

Để phục vụ cho việc tiếp tục “khảo cứu” sự phân chia, chúng ta không cần đến bom nhiệt hạch (còn gọi là bom khinh khí, bom H, nhiệt hạch là quá trình tổng hợp hạt nhân trong “vùng” những hạt nhân nhẹ) mà chỉ cần đến bom phân hạch (còn gọi là bom hạt nhân, bom nguyên tử, khi nổ xảy ra phản ứng dây chuyền trong thời gian cực ngắn) cũng đủ.

Việc “xoay sở” được một quả bom phân hạch không khó. Thứ bom này hiện nay có nhiều lắm rồi, hầu như đâu đâu trên Trái Đất này cũng tàng trữ; vì nhiều nên cũng khá "rẻ", thậm chí nếu khéo xin, người ta “biếu không” luôn!

Chúng ta mang quả bom phân hạch “dễ thương” đến một khoảng không gian xa xôi và cho nó nổ theo kiểu phân chia vật lý đến tận cùng (nghĩa là phân chia vật chất đến tận không thể phân chia được nữa thì thôi!). Bom phân hạch lúc này có lẽ nên gọi là bom… Không Gian! Nhưng chúng ta thấy gì?

Từ một sự tiêu tốn năng lượng ngoại lai không đáng kể lúc kích hoạt, bom phát nổ đến lũ chúng ta, bọn mưu đồ, cũng phải giật bắn mình, phân chia ra tứ phía các hạt không thể “nổ” hơn được nữa. Nổ không thể nổ hơn được nữa là như thế nào? Là phân chia vật chất đến tận cùng khả năng, đến các hạt đơn vị tuyệt đối của vật chất! Năng lượng khổng lồ mà nó giải phóng ra sẽ được các hạt đó mang theo. Nếu tại vị trí quả bom đứng ban đầu “không còn gì cả” thì phải cho rằng cả cái năng lượng ngoại lai ít ỏi cũng được các hạt mang đi nốt.

Các hạt không thể “nổ” được tiếp nữa ấy phải là các hạt (có thể gọi là điểm) KG, vì nếu không, nội tại của nó sau khi nổ phải là một tập hợp “hạt”, đơn vị tương đối nào đó "lớn hơn" hạt KG, vẫn còn khả năng phân chia và như thế nó phải tiếp tục nổ cho đến không có gì mà “nổ” nữa. Làm sao mà tưởng tượng một điểm KG mang năng lượng đây, khi mà Vũ Trụ được chúng ta cho rằng chỉ duy nhất là KG. Hơn nữa điểm KG là không thể di chuyển được vì bất cứ sự di chuyển dù không đáng kể của nó cũng có nguy cơ làm xuất hiện Hư Vô. Mà nó chuyển đi đâu được nếu nó là một nút của mạng KG bền chặt, ngoài ra không có gì khác? Theo như “quan sát” của chúng ta thì vụ nổ chí ít cũng lan truyền chấn động từ gần đến xa, ra tứ phía vì “xác” quả bom sau vụ nổ đã mất đi. Hay chúng ta đã ảo tưởng?

Chúng ta cần phải nhìn lại một cách chi tiết! Bom phân hạch nổ là hiện tượng phóng xạ mang tính dây chuyền, số lượng sự phân hạch tăng cực nhanh theo hàm mũ và không thể kìm chế. Đó là hành động tự phân chia, tự hủy hoại mình một cách mù quáng nhất của quả bom, từ sự tác động ngoại lai ban đầu “không đến nỗi nào” (gộp hai phần chất của quả bom thành một khối lượng vượt giới hạn).

Vì phải nổ theo “ý chí” của chúng ta nên trong trường hợp đang xét, quả bom sẽ phải nổ và bị phân chia đến tận những hạt KG hoặc bức xạ. Bức xạ là một thứ mà vật lý học đã xác định: “nửa nạc nửa mỡ”, vừa là sóng vừa là hạt (thể hiện bản tính nước đôi của Tổ Tông?). Để “dễ thấy”, nhìn ở mặt gián đoạn của thế giới, chúng ta cho nó là một hạt. Vật lý hiện đại gọi một bức xạ nào đó là một lượng tử. Lượng tử, vì không có khối lượng nghỉ đồng thời “hình như” không có cấu trúc bên trong nên “hình như” không thể coi nó là một vật, một chất mà tạm gọi là hạt vì cũng “hình như” nó có chứa một lượng năng lượng là h.ν (h là hằng số Planck, ν là tần số bức xạ lớn nhất). Sẽ phải có một loại lượng tử “nhỏ nhất” tuyệt đối không thể phân chia.

Đối với các hạt cơ bản, vì “còn” khối lượng nghỉ, vẫn còn “tính” vật chất nên chúng phải được phân chia tiếp tục. Chúng ta đoán rằng vì giới hạn phân chia của chúng chỉ có thể là đến điểm KG như đã trình bày, nên chắc rằng khả năng là sự phân chia cuối cùng của các hạt cơ bản sẽ dừng bước ở hạt đơn vị tuyệt đối của vật chất hoặc lượng tử nhỏ nhất. Nghĩa là khi cho nổ "triệt để" một quả bom phân hạch, thì "thứ còn lại" có thể là "xác" vật chất theo nguyên lý bảo toàn vật chất của vật lý học: Mc²=n.mc² (với M là khối lượng ban đầu của quả bom, m là khối lượng hạt KG, n là số hạt KG, c là vận tốc ánh sáng), hoặc là số lượng tử năng lượng theo nguyên lý bảo toàn năng lượng: Mc²=n.h.ν (với h là hằng số Planck, ν là tần số bức xạ lớn nhất, n là số hạt lượng tử).

Như thế, quả bom chúng ta phát nổ, tự phân chia, phân rã thành các “hạt” lượng tử. Có thể nói sự phân chia (phân rã) của quả bom triệt để đến hạt lượng tử “nhỏ nhất” là hết, không thể triệt để hơn được nữa.

Triết học duy tồn quan niệm sự phân chia Vũ Trụ (trong tưởng tượng) là có thể và đến tận điểm KG. Trong khi đó, “thí nghiệm nổ” cho thấy, cố gắng lắm thì cũng chỉ phân rã được đến lượng tử “nhỏ nhất” (khái niệm này, như sau này chúng ta thấy, rất chi là lạ lùng!).

Vì lượng tử “nhỏ nhất” là không thể phân chia được nữa nên đương nhiên nó phải là đơn vị năng lượng, tương tự như điểm KG là đơn vị của chất KG. Vì để kết quả của thí nghiệm nổ không “phản đối” quan niệm của triết học duy tồn về sự phân chia thì phải nhận định rằng đơn vị năng lượng cũng chính là điểm KG. nhận định như thế tưởng là “chính nghĩa” nhưng hóa ra lại rất “phản động”. Đơn vị năng lượng ở góc quan sát khác, được thấy như một bức xạ, mà bức xạ thì theo như vật lý học cũng như hiện tượng phát tán của vụ nổ mà chúng ta “vừa chứng giám” phải luôn “bay” điên cuồng với vận tốc cực đại trong Vũ Trụ (vận tốc ánh sáng). Trong khi đó, điểm KG lại bị triết học duy tồn “bắt” phải đứng yên tuyệt đối vì nếu không thế, chắc chắn sẽ xuất hiện Hư Vô.

Vậy, thực hư là sao nhỉ?! Phải chăng tất cả những hiện tượng di dời vị trí trong Vũ Trụ của vạt vật mà chúng ta đang thấy (từ sự xoáy, chuyển động của các thiên thể cho đến con người), kể cả sự tồn tại của chúng nữa, chỉ là sự giả hợp như Phật nói, thực chất chỉ là sự truyền dao động, truyền chuyển hóa trạng thái các hạt KG trong không gian, tương tự như truyền âm thanh trong vật chất?

(Còn tiếp)