TT&HĐ II - 13/g

                                 Tại Sao Các Hạt Lại Có Khối Lượng | Thư Viện Thiên Văn

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)


                                    ***

Trong thực tại khách quan, mỗi thực thể đều được xác định bằng một đại lượng đặc trưng gọi là năng lượng toàn phần với công thức biểu diễn:
E = m.c^2  (g.cm^2/s^2)
Với m là khối lượng, c là hằng số chỉ vận tốc ánh sáng và bằng 10^10 (cm/s).
Như đã biết, năng lượng là đại lượng đặc trưng cho mức độ vận động của vật chất. Như vậy, có thể coi năng lượng toàn phần biểu thị khả năng vận động "tối đa" của một thực thể.
Rõ ràng muốn xác định được E, phải xác định được m. Đó là công việc tưởng đơn giản, nhưng thật ra không dễ một chút nào! Ở Trái Đất, nếu không nhờ trọng lượng và không sờ vào vật, thì chúng ta không tài nào xác định được khối lượng của nó!
Vậy, khối lượng là gì?

Vào thế kỷ XVII, khi xây dựng học thuyết cơ học của mình, nhà bác học thiên tài Niutơn (Newton) đã đưa ra hàng loạt những khái niệm mới; đồng thời “điều chỉnh” ý nghĩa của những khái niệm vật lý đã có trước đó cho phù hợp với quan niệm của ông. Mở đầu cuốn “Các nguyên lý”, Niutơn đã định nghĩa những khái niệm cơ bản của cơ học. Định nghĩa đầu tiên là về khái niệm “lượng vật chất”: “lượng vật chất là số đo vật chất, nó tỷ lệ với mật độ và thể tích của vật chất”. Sau này, ông gọi lượng vật chất là “khối lượng”.

Khái niệm lượng vật chất có nội dung khác nhau ở Đềcác (Descartes) và Niutơn. Đềcác cho rằng Vũ Trụ chứa đầy vật chất (không có chỗ nào trống rỗng), và như vậy thể tích của các vật xác định khối lượng vật chất chứa trong vật. Niutơn cho rằng Vũ Trụ gồm có các nguyên tử chuyển động trong không gian trống rỗng. Vì vậy lượng vật chất chính là số lượng nguyên tử, và thể tích càng lớn, mật độ phân bố các nguyên tử trong thể tích đó càng lớn, thì lượng vật chất càng lớn.

Ngày nay chúng ta đã quá quen thuộc với khái niệm khối lượng, đến độ coi nó như một sự hiển nhiên, vốn dĩ như thế. Cầm một hòn đá trên tay, chúng ta “ước lượng” được ngay sự nặng, nhẹ của nó và nếu ai đó “cắc cớ” hỏi sự nặng, nhẹ đó là gì thì chúng ta chẳng cần phải nghĩ ngợi gì để trả lời: là khối lượng của hòn đá (mà thực ra là trọng lượng của nó).

Nhưng từ khái niệm lượng vật chất mơ hồ để đi đến khái niệm khối lượng như ngày nay chúng ta hiểu một cách cụ thể, "tưởng chừng như" trực giác như thế không phải là dễ dàng.

Thừa kế những phát kiến mang tính cơ học của Galilê (Galilée) (chuyển động quán tính, sự bình đẳng về vận tốc của các vật rơi tự do…), Niutơn đã tiến hành nhiều thí nghiệm, đã xác nhận tính đúng đắn của những điều mà Galilê đã phát hiện, và đã đi đến những kết luận quan trọng. Ông nêu ra rằng: gia tốc trọng trường không phụ thuộc vào khối lượng; khối lượng tỷ lệ với trọng lượng vật một cách chặt chẽ, và như vậy có thể dùng cân để đo lượng vật chất - khối lượng. Mặt khác, cũng từ những thí nghiệm và quan sát tinh tế của mình, Niutơn đã đi đến khái niệm “lực” và hiểu chính xác về nó. Lực là sự tác động của một vật lên một vật khác, làm thay đổi trạng thái chuyển động của nó. Tác dụng gọi là lực đó có thể là trực tiếp, thể hiện bằng va chạm, hoặc là từ xa bởi một tâm lực gọi là lực hướng tâm. Một giai thoại kể đại ý rằng Niutơn trong một lần thấy trái táo rơi đã lóe lên trong đầu một ý niệm sau này đưa ông đến việc phát hiện ra định luật vạn vật hấp dẫn. Không biết sự thực đã xảy ra như thế nào, nhưng định luật vạn vật hấp dẫn mãi mãi là chiến công vĩ đại của Niutơn, một trong những nhà vật lý thiên tài bậc nhất của mọi thời đại. Qua định luật đó, Niutơn cho thấy rằng trọng lượng của một vật thực chất là một loại lực; gọi là lực hấp dẫn tác động lên vật đó. Do đó trọng lượng là một đại lượng biến đổi theo khoảng cách và lượng vật chất của vật bị tác dụng (đúng ra là của cả hai vật làm nên hiện tượng hấp dẫn). Từ đây, Niutơn đã phát hiện ra một đặc trưng cực kỳ quan trọng của nội tại vạn vật mà ông gọi là “quán tính”.

Thực ra trước Niutơn, bằng quan sát trực giác, Galilê đã là người đầu tiên đề cập đến vấn đề mà sau này Niutơn gọi là “lực” và “quán tính”. Galilê thấy rằng tác động càng mạnh thì vận tốc càng lớn, như vậy vận tốc là đại lượng cho biết có hay không có tác động bên ngoài lên vật. Ông nói: “Nếu một vật thể không bị đẩy, không bị kéo, không chịu bất kỳ một tác động nào thì nó chuyển động đều”. Kết luận xuất sắc này của Galilê được Niutơn hoàn chỉnh và phát biểu thành qui luật đầu tiên trong học thuyết của ông và được gọi là “qui luật quán tính”.

Niutơn còn xác định được một cách chính xác hai yếu tố có tính quyết định, liên quan đến chuyển động, với tên gọi là “quán tính” và “lực”. Quán tính là khả năng vốn có của vật chất chống lại sự thay đổi trạng thái chuyển động. Đại lượng vật lý đặc trưng cho nó chính là khối lượng (thường ký hiệu là M hoặc m). Lực là đại lượng đặc trưng cho tương tác giữa các vật và là nguyên nhân gây ra sự thay đổi trạng thái chuyển động của chúng.

Nhân tiện đây, chúng ta nói thêm một vấn đề khác. Sự thay đổi trạng thái chuyển động của một vật, nói dễ hiểu hơn, là sự thay đổi giá trị vận tốc của vật đó trong một khoảng thời gian xác định. Nếu ta lấy giá trị biến đổi vận tốc (vận tốc cuối trừ đi vận tốc đầu) chia cho khoảng thời gian đã nói thì chúng ta được một giá trị gọi là gia tốc (thường được ký hiệu là a). Gia tốc là đại lượng đặc trưng cho mức độ thay đổi trạng thái chuyển động của vật mà nguyên nhân gây ra nó là lực (thường là ký hiệu là F hay f).

Niutơn đã phát biểu định luật thứ hai trên cơ sở nhận thức ấy. Biểu thức toán học của định luật II Niutơn là:

                                      

Nếu ta nhân hai vế của biểu thức với quãng đường (khoảng cách ký hiệu là s) mà vật bị biến đổi trạng thái chuyển động thì ta sẽ làm xuất hiện hai đại lượng mới:

                           

Vế trái được gọi là “công”, thường ký hiệu là A. Đó chưa hẳn là cái công sức tiêu tốn mà chúng ta đã nói đến khi “làm việc” với đống sỏi!!! Nếu cho vận tốc ban đầu của vật là 0, vận tốc cuối là v_t thì:
                     

Do đó vế phải sẽ là:   

                    

E_đ được gọi là năng lượng của chuyển động hay động năng. Nhưng E_đ ở đây chưa biểu diễn được "động năng toàn phần" của một trạng thái chuyển động của một vật. "Động năng toàn phần" của một trạng thái chuyển động của một vật là động năng của vật đó khi nó có trạng thái chuyển động đều với vận tốc v. Khi vật chuyển động đều thì: v₀ = v_t = constan, do đó sau t thời gian, quãng đường đi được s = v_t.t. Nghĩa là E_đ = mv_t².

Đại lượng E_đ = mv_t² được gọi là động năng toàn phần của vật đang chuyển động với vận tốc v_t. Khi v_t = c (vận tốc cực đại của Vũ Trụ), chúng ta sẽ có một đại lượng gọi là năng lượng toàn phần của vật đang xét và chính bằng mc².

Động năng nói riêng và cơ năng nói chung thể hiện ra như là khả năng sinh công của vạn vật. Nhưng sự thể hiện ấy chỉ mang một ý nghĩa tương đối. Khi một vật chuyển động, chúng ta nói nó có thể sinh công, vì nó sẽ tác động vào bất cứ vật nào khác “cản trở” chuyển động của nó. Nhưng một vật đứng yên không phải không có khả năng sinh công. Một vật đứng yên so với hệ quan sát này, có thể là chuyển động so với hệ quan sát khác và ngược lại một vật đứng yên ở hệ quan sát khác lại là chuyển động so với hệ quan sát này. Nếu hai vật đó va chạm nhau, tùy theo quan niệm của mỗi hệ quan sát mà qui định vật nào sinh công. Do đó, đối với một vật, nó có thể “mang” năng lượng cơ học trước quan sát này nhưng trước một quan sát khác, năng lượng cơ học của nó bằng 0. Tuy vậy, một vật dù chuyển động hay không chuyển động thì đối với mọi hệ quan sát, năng lượng toàn phần của nó (nếu không thêm bớt chất) là không thay đổi, hay chúng ta nói là bất biến vì không thể quan niệm được, cùng một tồn tại mà lại thêm bớt lượng chất KG bởi những cách quan sát khác nhau. Đại lượng mc² của một vật là bất biến khi vật đó còn tồn tại! Vì vận tốc cực đại của Vũ Trụ là một hằng số cho nên khối lượng của một vật không thay đổi. Khi khối lượng thay đổi, thì vật đó không còn là nó nữa mà đã trở thành vật khác với một giá trị năng lượng toàn phần xác định.

Có thể nào tính tóan được khối lượng của một vật đứng yên (tương đối) không? Khối lượng, thật là ngạc nhiên, chỉ có thể được xác định thông qua chuyển động và tương tác. Nếu có một quả cầu đặt trên đỉnh núi Evơrest mà kinh nghiệm không mách bảo nó làm từ chất gì thì có thể xác định được khối lượng của nó không? Dù biết rằng có lực hấp dẫn tác động lên nó, nhưng thế năng (cũng là một đại lượng có khả năng sinh công, tương tự như động năng!) của nó là không xác định (tùy khoảng cách độ cao nào mà mới phán được cho nó một giá trị thế năng cụ thể!) và khối lượng của nó là một câu đố hóc búa bậc nhất đối với người nào muốn xác định giá trị. Vật lý học ngày nay vẫn đang “chịu thua” trước bài toán tìm khối lượng của một vật đứng yên hoặc chuyển động đều, không bị tác động bởi ngoại lực.

Sự hiện hữu “bấp bênh” của cơ năng cũng như của khối lượng, và như thế; của nhiều khái niệm cơ bản trong cơ học Niutơn, đáng phải bận tâm suy nghĩ và băn khoăn.

Năng lượng toàn phần của một vật, như biểu thức tính toán cho thấy, mang “bản chất cơ học”; là một đại lượng quan trọng có tính quyết định sống còn đối với vật lý học hiện đại. Muốn xác định được nó “chỉ cần” biết giá trị khối lượng của vật. Nhưng như đã nói, không thể nào tính toán được, cân đo được khối lượng của một vật nếu nó ở ngoài tác dụng lực, trường lực. Trước một vật đứng yên, một quan sát có thể cảm nhận được nhiều thứ từ vật đó nhưng khối lượng thì không thể!

Quan sát ở tầng vi mô, việc xác định khối lượng của vật chất trở nên khó khăn hơn nhiều, dù vật chất ở tầng ấy (các hạt cơ bản) luôn biến đổi và vận động không ngừng. Bản chất lưỡng tính sóng hạt của vật chất đã làm cho khái niệm cổ điển của khối lượng bị lung lay. Chẳng hạn như vấn đề khối lượng nghỉ bằng 0 của hạt nơtrinô. Người ta nói rằng nếu nơtrinô đứng yên, nó không có khối lượng và như thế thì cũng không có năng lượng toàn phần. Giả sử rằng chúng ta có cùng trạng thái chuyển động với một nơtrinô nào đó, thì vì nó đứng yên so với chúng ta nên phải cho rằng khối lượng của nó bằng 0 và năng lượng toàn phần của nó cũng vì thế mà bằng 0. Một hạt mà không “thấy” nội dung thì là hạt gì? Trên đời này có hạt “ma” không? Hay là nó hóa thành sóng? Sóng mà không có năng lượng thì gọi là sóng gì, sóng “quỉ” chăng? Vả lại làm sao quan niệm được sóng đó đứng yên, hay là cái gọi là sóng “dừng”? Hay chỉ khi đứng yên tuyệt đối, hạt nơtrinô mới không có khối lượng, và không bao giờ nó có thể đứng yên tuyệt đối? Nhưng nếu không có trạng thái đứng im tuyệt đối thì làm sao nó chuyển động được? Có thể nhận thức được “vĩnh hằng” nhưng không thể nhận thức được chỉ có “quá khứ”, “tương lai” mà không có “hiện tại”. Một quãng “thiên di” của nơtrinô phải tốn một khoảng thời gian nào đó. Khoảng thời gian đó là tổng số nào đó của đơn vị thời gian tuyệt đối, cái không thể phân chia. Tương ứng với đơn vị thời gian ấy là đơn vị khoảng cách tuyệt đối. Ở khoảng cách đơn vị ấy và trong khoảng thời gian đơn vị ấy, nơtrinô phải là đứng yên tuyệt đối, và do đó năng lượng toàn phần của nó bằng 0. Một lượng năng lượng xác định là sự thể hiện của những cái 0 thì không bao giờ có thể tin được! Tổng những tồn tại là tồn tại và tổng những hư vô là hư vô: điều này đáng tin hơn không? Mặt khác, nếu nơtrinô phải luôn “thiên di” thì rõ ràng nó “không được phép” va chạm vào bất cứ hạt nào khác, bất cứ cái gì khác. Vì nếu xảy ra va chạm, ít ra là có một lần trong đời, nó phải đứng im tuyệt đối, nghĩa là nó phải “hi sinh”, rồi lại xuất hiện, “thiên di” theo hướng ngược lại. Phải giải thích sự “sinh - diệt – sinh” này như thế nào? Hạt phôtôn cũng “vấp phải” những vấn đề như thế. Hơn nữa trong thời điểm được bức xạ ra, ngay tức thời nó không thể đạt một vận tốc cực đại mà phải cho rằng có một gia tốc mà vận tốc ban đầu là bằng 0. Vận tốc ban đầu bằng 0 có nghĩa ở thuở ban đầu ấy phôtôn không có khối lượng, không có lượng năng lượng toàn phần nào. Thế thì một “không có gì” được tăng tốc lên và thành một phôtôn, “thiên di” ngạo nghễ trong Vũ Trụ cần được hiểu như thế nào?

Nhà bác học người Anh, Pôn Đirắc đã xây dựng được phương trình nghiên cứu về các hạt trong thế giới vi mô. Phương trình này được công nhận giống như các công thức của Niutơn mô tả các quá trình của thế giới vĩ mô. Trong phương trình hiện diện thành phần khối lượng và thành phần này được coi là một hằng số cho trước, nghĩa là không thể dùng toán học để phân tích được. Thế là thế nào?

Đáng chú ý là phương trình Đirắc nêu trên chỉ đúng cho các hạt có spin bằng ½, và đối với các tương tác có thể phát sinh ra các hạt mới thì phương trình đó không còn ứng dụng được.

Chắc sẽ nhiều người tò mò muốn thấy phương trình Đirắc. Đó là điều chính đáng. Chúng ta ngày xưa cũng thế, cố lùng sục để “diện kiến” bằng được phương trình đó, nhưng khi thấy nó rồi thì bỗng đâm ra… chán đời: nhìn nó mà bất lực trong việc nhận thức nó, không hiểu nó là cái gì. Lần đó đã làm chúng ta buồn tủi ghê gớm. Vì cái tri thức quá ư “lùn tịt” của mình. Người không “đi tu” vật lý học thì khó mà hiểu được phương trình đó. Nếu đưa nó ra đây, rất có thể sẽ làm nhiều kẻ tò mò trở thành khốn khổ, bi quan như chúng ta. Nhưng nếu không đưa ra, biết đâu chừng lại bị cho là cố tình giấu diếm cái hay đẹp của nhân loại.

Đàng nào thì cũng mang tiếng cả! Chiều chuộng làm sao cho hết được người đời? Thôi thì cứ theo lẽ tự nhiên là hơn, đây:

                                   
Vế trái có hai số hạng. Số hạng thứ nhất “nói về” hiện tượng được mô tả hay biến cố, với điểm cụ thể của không gian và thời gian. Số hạng thứ hai gồm có đại lượng biến thiên gọi là hàm sóng Ψ (“pxi”) và các hằng số: π (số pi), m (khối lượng), c (vận tốc cực đại), h (hằng số Planck).

Để mô tả sự diễn biến của vật chất được giả thiết là đầu tiên, phải xét đến khả năng tương tác của các hạt với nhau và như thế phải xét đến khả năng biến hóa của các hạt này thành các hạt khác. Năm 1938, nhà vật lý học Đ. Đ. Ivanencô đưa thêm vào vế trái số hạng thứ ba gọi là “số hạng phi tuyến”. Phương trình Đirắc được chuyển thành:
                            

Đáng tiếc, phương trình này… không có nghiệm!

Người sáng tác bài ca “nguyên lý bất định”, nhà vật lý tài năng Heisenberg đề nghị bỏ số hạng mang yếu tố khối lượng đi, và phương trình có dạng:

                                                            

Ông đã lập luận về vấn đề này, đại ý: chúng ta không biết khối lượng của hạt bằng bao nhiêu khi chúng ta bắt đầu giải phương trình cơ sở vì rằng khối lượng là hệ quả của tương tác này hay tương tác khác của trường thống nhất với chính bản thân nó. Do đó, ta không thể cho trước khối lượng, mà phải xác định khối lượng bằng cách giải phương trình.

Phương trình đó đến ngày hôm nay đã gánh vác được nhiệm vụ thiêng liêng mà loài người giao phó cho nó chưa? Không ai biết!

Khái niệm khối lượng hiểu theo “phong cách” cổ điển (sự bất biến của khối lượng) còn bị một đòn giáng mạnh từ thuyết tương đối hẹp của Anhxtanh. Thuyết đó ra đời đã cho là khối lượng của một vật không còn bất biến nữa mà phải tăng lên một cách nào đó theo vận tốc của vật đó và đồng thời là độ đo năng lượng chứa trong vật đó.

Việc khối lượng biến đổi theo vận tốc của vật; việc vận tốc càng lớn thì khối lượng càng tăng theo nhận định của Anhxtanh, đã “bắt” năng lượng toàn phần phải biến đổi theo. Như thế lượng năng lượng toàn phần của một vật không thể đại diện cho một vật tồn tại, trái hoàn toàn với quan niệm của chúng ta. Vì chúng ta từng cho rằng: năng lượng toàn phần là bất biến đối với một vật, một khi nó còn tồn tại, không “sứt mẻ”. Một vật, khi chuyển đổi trạng thái vận động, có bị “sứt mẻ” gì không, đó là điều cần phải nhận thức cho đúng. Một người ngồi nhà, lên máy bay, du lịch “tá lả bồn binh” rồi lại về ngồi nhà, với trọng lượng chẳng thay đổi gì so với trước cuộc đi chơi, thì phải hiểu (về mặt năng lượng toàn phần của người đó) như thế nào? Thật là khó mường tượng! Vậy thì tốt nhất, chúng ta nên làm một thực nghiệm. Thực nghiệm trong hoang tưởng bao giờ cũng rất hay (vì loại trừ được những yếu tố ảnh hưởng không cần thiết), nhưng cũng rất nguy hiểm (vì cái tôi chủ quan luôn xen vào!). Tuy vậy, những thực nghiệm đơn giản bao giờ cũng thành công mỹ mãn (đối với chúng ta thôi).

Giả sử có hai hệ quan sát là H₁ và H₂. So với H₂, H₁ chuyển động đều với vận tốc v. Trong H₁ có một vật chuyển động đều so với quan sát của H₁ với vận tốc là v₁ và có phương chiếu trùng với v. Quan sát ở H₁ sẽ thiết lập được biểu thức tính động năng của vật là:

E₁ = m₁ . v₁²

Nhưng đối với quan sát ở H₂ thì biểu thức trên không đúng, vì vật đồng thời vừa chuyển động với vận tốc v₁ vừa chuyển động vận tốc v. Do đó vận tốc tổng hợp của nó theo Niutơn phải là v₁ + v₂; và động năng của nó vì thế mà cũng lớn hơn E₁:

E₂ = m₂(v₁+v)² = m₂v₂ > E₁

Nếu có thêm vài hệ quan sát H₅, H₄… thì cũng sẽ có thêm E₃, E₄… Nghĩa là có vô vàn hệ quan sát thì một vật duy nhất cũng có vô vàn giá trị động năng một cách đồng thời và giá trị đó cũng có thể bằng 0. Vậy thì đâu là chân lý đích thực? Chính hiện tượng đó là chân lý đích thực chứ còn đâu nữa! Mỗi một hệ quan sát đều tính ra một giá trị động năng chính xác, phù hợp với thực nghiệm và đều cho rằng đó là sự thực khách quan. Phải thừa nhận rằng tất cả các giá trị động năng đều đúng, đều là sự thực khách quan nhưng chỉ đúng và là sự thực khách quan đối với hệ quan sát đã “đẻ” ra chúng mà thôi.

Một cách tổng quan, chúng ta thấy động năng là một đại lượng không ổn định, phù phiếm như một “giấc mộng”. Nó là hiện tượng khách quan của thế giới chủ quan (và ở một hệ quan sát bên ngoài nào đó thì hiện tượng khách quan của thế giới chủ quan lại cũng chính là một hiện tượng khách quan nào đó của một thế giới chủ quan mới!). Nó có thể hiện hữu đối với hệ quan sát này nhưng đồng thời có thể không hiện hữu đối với hệ quan sát khác.

Chúng ta đã quan niệm hiện hữu là biểu hiện của tồn tại, do đó phải coi động năng là một tồn tại, là bộ phận của Tự Nhiên Tồn Tại, nó có thể hiện hữu kiểu này, kiểu khác hoặc “không thèm” hiện hữu.

Nếu chúng ta đồng ý với nhau rằng quan niệm về sự bất biến của khối lượng đối với chuyển động của Niutơn là vẫn đúng đắn thì giá trị khối lượng của vật thí nghiệm đối với tất cả quan sát đều như nhau, nghĩa là:

m₁ = m₂ = … = m

Vì vận tốc cực đại c là một hằng số Vũ Trụ nên năng lượng toàn phần của vật đang xét sẽ phải là một giá trị duy nhất, tuyệt đối dù được tính ra ở bất cứ hệ quan sát nào. Chúng ta nói đó là một bất biến một khi vật đang xét còn tồn tại, dù “nhìn” ở bất cứ góc độ nào, từ bất cứ hệ quan sát nào. Nếu giá trị động năng là một chân lý tương đối thì giá trị năng lượng toàn phần của một vật hay chất là một chân lý tuyệt đối.

Chúng ta tin chắc vào điều đó vì phải như thế mới phù hợp với Tự Nhiên; mới không xâm phạm tới nguyên lý bảo toàn không gian.

Nhưng Anhxtanh đã không đồng ý! Thuyết tương đối hẹp của ông chỉ ra rằng: 

Nghĩa là: khối lượng của vật tăng tỉ lệ theo giá trị vận tốc. Khi vật đứng yên nó có một khối lượng cực tiểu là m_o.

Thực nghiệm vật lý đã xác nhận phát kiến đó của Anhxtanh!

Chúng ta khó lòng mà “cãi” được nữa nhé!

Nhưng nếu chúng ta không cãi thì phải từ bỏ niềm tin “chắc như đinh đóng cột” trên kia để vĩnh chào sự hoang tưởng, cúi đầu quay về với thực tại. Một hành động mà đối với chúng ta là vô cùng “bi thảm”, không “cột trụ kiên cường” tý nào!

Vì yêu tha thiết sự hoang tưởng và vì đang thích thú đắm mình trong đó nên chúng ta sẽ ở lại, không “cúi đầu” đi đâu nữa cả, chúng ta biện hộ rằng thế giới khách quan vật lý và thế giới khách quan hoang tưởng là hai cách nhìn khác nhau về một hiện thực và đều “tuyệt vời”. Cách thứ nhất là nền tảng, xuất phát từ thực tiễn và là niềm tin yêu gởi gắm của thực tiễn . Cách thứ hai xuất phát từ cái nền tảng, thăng hoa như một khoảng trời huyền ảo của nền tảng và biến thành một thực tiễn trong cõi siêu thực. Nếu cách này là bản tuyên ngôn đanh thép về quyền được nhận thức đúng đắn của con người thì cách kia là bài thơ “sướt mướt”, ngợi ca tính mộng mơ vô bờ của nhận thức ấy…

Thôi nào, chúng ta suy tưởng tiếp về cuộc thực nghiệm còn dở dang!

Theo Anhxtanh thì vật nào cũng có khối lượng nghỉ (m_o). Nhưng phải hiểu từ “nghỉ” ở đây như thế nào, tuyệt đối hay tương đối? Làm sao mà xác định được một m_o tuyệt đối khi ngay cả một chuyển động trước một quan sát có thể là một đứng im tuyệt đối? Làm thế nào mà sự quan sát “bấp bênh” đầy tính chủ quan và tương đối lại có thể xác nhận một vật đâu đó là đứng im tuyệt đối?

Nếu theo quan niệm của Anhxtanh về khối lượng thì:

m₁ ¹ m₂ ¹ …    khi        v₁ ¹ v₂ ¹ …;

m₂ > m₁            khi        v₂ > v₁

Và tại mọi hệ quan sát đều tính được ra khối lượng nghỉ m_o của vật thí nghiệm với mọi khối lượng và vận tốc được xác định ở tại những hệ quan sát ấy.

Đến đây, chúng ta thấy bộc lộ ra một sự kỳ quái không sao tưởng tượng nổi. Vì giá trị vận tốc của vật có thể được chọn tùy ý (có thể thiết lập được những hệ quan sát đảm bảo thấy vật chuyển động với những vận tốc bất kỳ nào đó) miễn là nó không được lớn hơn vận tốc cực đại c, do đó sẽ phải có giá trị vận tốc bằng 0 và khối lượng của vật tương ứng với nó chính là m_o; khối lượng nghỉ của vật. Hệ quan sát thấy được điều đó là thấy được sự đứng yên tuyệt đối của vật. Sự đứng yên tuyệt đối ấy là chuyển động so với những hệ quan sát không thấy điều đó (thấy vật đâu có đứng yên!!!) và họ sẽ chẳng bao giờ tin nếu có giảng giải sùi bọt mép về sự đứng yên tuyệt đối của cái đang chuyển động. Do đó không có “nghỉ” tuyệt đối mà chỉ có nghỉ tương đối thôi. Suy rộng ra, với bất kỳ một giá trị m_o cho trước nào, theo biểu thức nói trên của Anhxtanh, sẽ phải có vô vàn vật thể có chung giá trị khối lượng nghỉ này. Và từ đó phải cho rằng sẽ có một khối lượng nghỉ nhỏ nhất đóng vai trò khối lượng nghỉ của những khối lượng nghỉ lớn hơn và nói chung là của vạn vật trong Vũ Trụ. Một sự đứng im tuyệt đối “nhỏ nhất” (hay ít nhất) là sự đứng im tuyệt đối của những sự đứng im tuyệt đối khác “lớn hơn nó” (hay nhiều hơn nó!)???

Điều kỳ quái cuối cùng: giả sử có hai vật với hai m_o khác nhau (nguyên tử và thiên hà chẳng hạn), khi tăng vận tốc chúng lên xấp xỉ vận tốc c, chúng ta sẽ thấy được hai khối lượng cũng như hai lượng năng lượng toàn phần vô cùng vĩ đại (nếu vận tốc bằng c thì sẽ xảy ra vô hạn, đó là điều rất chi là… khủng khiếp!) mà nếu nhích vận tốc của vật nhỏ hơn (nguyên tử) lên lớn hơn “chút ít” so với vận tốc của vật lớn hơn (thiên hà) thì hai lực lượng vô tiền khoáng hậu ấy sẽ có thể bằng nhau. Ghê chưa?!

Có lẽ nào cái thế giới quan vật lý của Anhxtanh lại hoang tưởng hơn cái thế giới quan hoang tưởng của chúng ta được? Không, vì đã được thực nghiệm xác nhận nên biểu thức nêu trên của Anhxtanh vẫn có lý. Nhưng cần quan niệm lại vấn đề khối lượng nghỉ và sự biến đổi khối lượng theo vận tốc.

Phải chăng, khối lượng là một tồn tại vốn dĩ của tự nhiên, nó thể hiện như là khả năng bảo toàn trạng thái chuyển động của vật chất?

(Còn tiếp)