Chủ Nhật, 31 tháng 10, 2021

MUÔN MẶT ĐỜI THƯỜNG II/257

(ĐC sưu tầm trên NET)

Bản tin 113 Online cập nhật hôm nay | Tin tức 24h An ninh mới nhất ngày 30/10/2021 | ANTV

 
Thời sự quốc tế 30/10 | Đài Loan chơi "nước cờ" lớn phá thế kìm hãm của Trung Quốc | FBNC
 
Tin Biển Đông MỚi Nhất hôm nay.Vì sao tòa thường trực đặt văn phòng ở Việt Nam, cơ hội lớn xuất hiện
 
Tin tức sáng 31/10 | Tin thời sự 24h Việt Nam và thế giới nóng nhất hôm nay
 
RỪNG XƯA ĐÃ KHÉP - Bảo Yến

Xem tiếp...
vào lúc Không có nhận xét nào:
Nhãn:

Thứ Bảy, 30 tháng 10, 2021

TT&HĐ V - 43/l


 
Đại cương về sóng cơ học - Vật lý lớp 12- Thầy giáo : Phạm Quốc Toản

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 IV (XXXXIII): ÊTE


“Một con người có thể thành công trong bất cứ việc gì nếu anh ta đổ vào đó một lòng nhiệt thành vô hạn”.
Charles Schwab

“Nếu toán học quắc thước, ngạo nghễ và hùng vĩ như những kim tự tháp Ai Cập thì vật lý học uyển chuyển, lúc điềm tĩnh lúc cuồn cuộn dâng trào như dòng sông Nin và chúng hợp thành một quang cảnh hiện thực khách quan vô cùng sinh động, vừa sáng lạn, vừa kỳ bí, được tạo dựng bởi thiên nhiên hoang dã và sự cộng tác sáng tạo của lý trí loài người”.
Thầy Cãi

“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 

"Sai lầm lớn nhất của Anhxtanh là tin theo quan niệm coi thời gian như vật chất, có thể co giãn được và hòa quyện vào không gian được. Do đó nếu ngày nay học thuyết tương đối trở thành cơ sở chủ yếu cho nhận thức vật lý học về Vũ Trụ, thì tương lai nó chỉ còn là một huyền thoại của một thời ảo mộng. Có thể coi không gian và thời gian quan hệ khăng khít như hình với bóng, như thể xác với linh hồn, nhưng phải được phân biệt dứt khoát với điều kiện tiên quyết: không có hình thì không có bóng, không có thể xác thì tuyệt đối không có linh hồn".
NTT

"Tất cả mọi điều trên thế giới này đều được hy vọng làm nên".  
MARTIN LUTHER KING
 

(Tiếp theo)


Chúng ta đã từng "phán" như một tiên đề: Vũ Trụ là một hệ cân bằng động vĩ đại và Tự Nhiên Tồn Tại là bảo toàn tuyệt đối. Vì nếu không thế, nghĩa là vì nếu có đâu đó một "chút xíu" dư thừa hoặc thiếu thốn, Vũ Trụ và cũng là Tự Nhiên Tồn Tại sẽ lập tức xuất hiện Hư Vô - điều chúng ta đã suy định là tuyệt đối cấm kỵ, không được phép!
Xét cho cùng thì môi trường cũng là một thực thể, một vật, một hệ thống vật chất đối với một môi trường “bên ngoài” nó, “chứa” nó. Nội tại của môi trường đó cũng vận động cân bằng một cách duy trì theo thời gian trong sự chi phối của môi trường chứa nó. Sự chi phối ấy là thường xuyên và nói chung là ổn định nhưng cũng có lúc đột biến, ngẫu nhiên. Do bị lệ thuộc cho nên vận động của môi trường đang xét cũng phải chuyển biến theo xu thế ấy một cách thích ứng để “bảo vệ” cân bằng động nội tại của nó, nhằm tiếp tục tồn tại. Trong quá trình bị tác động, nó phải chuyển biến để tự điều chỉnh nhằm duy trì tồn tại đó, có thể thấy trong “lòng” môi trường đang xét sự hình thành, nảy sinh (những) sự vật - hiện tượng mới cũng như sự suy thoái, tiêu vong (những) sự vật - hiện tượng cũ, có khi là do tất yếu, có khi là do ngẫu nhiên, có khi là do cả hai, nhưng nếu suy cho đến cùng thì đều là tất yếu.
Nói chung, sự xuất hiện hay mất đi đồng thời hoặc không đồng thời một hay nhiều vật thể trong một môi trường là hiện tượng tự nhiên, có nguyên nhân sâu xa từ quá trình tác động - phản ứng đối với nhau giữa môi trường với vạn vật đang tồn tại trong lòng nó chứ không phải do môi trường muốn hay không muốn. Khi đã hình thành, vật trở thành một thực thể trực tiếp “đối tác” với môi trường chứa nó, “chính thức” chịu sự tác động của môi trường đồng thời cũng tác động lại môi trường. Nếu nói môi trường tác động vào vật vì mục đích duy trì sự ổn định trạng thái của nó thì cũng có thể nói vật tác động lại môi trường nhằm duy trì cân bằng động nội tại của mình. Trong những điều kiện gọi là “thuận lợi” nội tại của vật do được kích hoạt, có thể phát triển ngày một lớn mạnh hơn về qui mô vật chất (số lượng vật chất, kích thước hình học của vật), về mức độ vận động (nhanh hơn về tốc độ, mạnh hơn về cường độ), làm cho ảnh hưởng của vật đối với môi trường ngày càng mạnh mẽ, đôi khi đến độ làm cho môi trường bị biến đổi không thể hồi phục được sang một trạng thái mới, thành môi trường mới hoặc coi như bị phá hủy hoàn toàn. Lúc này vật cũng đã biến đổi hoàn toàn hoặc trở thành môi trường mới đó, hoặc “tan tành” theo môi trường đã từng chứa nó. Tuy nhiên, thông thường thì vì nội tại vật có qui mô và mức độ nhỏ bé hơn nhiều (thậm chí là không đáng kể) so với môi trường, hầu như hoàn toàn lệ thuộc vào môi trường, thụ động trước môi trường nên sự biến đổi của nó cũng bị môi trường khống chế mạnh mẽ, có tính quyết định đến sự tồn vong của vật. Tình hình đó làm cho sự biến đổi vận động của vật biểu hiện ra như là một sự tự điều chỉnh, “cố gắng” thích nghi với điều kiện môi trường nhằm đảm bảo tồn tại và duy trì tồn tại của bản thân nó. Có thể cho đó là nguyên nhân sâu xa nhất thiết lập nên qui luật đấu tranh sinh tồn và quá trình tiến hóa - thích nghi trong thế giới sinh vật mà chúng ta đã biết nhờ sự khám phá của Đácuyn.
Sự tác động của môi trường vào vật gây ảnh hưởng đến nội tại vật theo xu hướng làm nó mất cân bằng mà về mặt cơ học có thể thấy như là sự “cưỡng bức” di chuyển đối với điểm cân bằng động (điểm bất động, trọng điểm, trọng tâm…) của nội tại vật. Do quá “lép vế” trước thế lực to lớn của môi trường và để bảo vệ cấu trúc của nội tại vật cũng có nghĩa là bảo đảm và duy trì sự tồn tại của bản thân nó, vật “đành” phải chuyển động di dời vị trí nhằm điều chỉnh lại điểm cân bằng động nội tại phù hợp với “đòi hỏi” kiểu “áp bức, cường quyền” của môi trường “cưu mang, nuôi nấng” nó. (Sự ích kỷ và bao dung thấy được ở giới sinh vật và rõ rệt nhất ở loài người có lẽ là có nguồn gốc sâu xa từ đây. Yêu thương bản thân mình đồng thời cũng yêu thương đồng loại là đức tính cao cả và đẹp đẽ nhất mà một con người nên cố mà đạt tới! Trong những tình thế đặc biệt nào đó, người có đức tính ấy sẵn sàng chia ngọt xẻ bùi với đồng loại thậm chí là hy sinh thân mình vì đồng loại. Nhưng thông thường, trong điều kiện bình thường thì ai cũng ưu tiên thương yêu mình trước, lo cho mình trước, cho gia đình trước rồi mới đến thương yêu đồng loại, mới lo cho đồng loại. Tình cảm băn năng thúc giục người ta phải như thế và như thế mới là tự nhiên. Còn như Mặc Địch hô hào: hãy yêu người quên mình hay hãy yêu người trước rồi mới đến thương mình chỉ là trạng thái tinh thần bị kích động, nghe ra, kể cũng… ngược đời!).
Đến đây, chúng ta đã hiểu vì sao mà chuyển động của vạn vật là hiện tượng phổ biến, xuất hiện ở khắp nơi trong Vũ Trụ.
Thái Dương Hệ là một hệ thống mà ở tầng vĩ mô được thấy chủ yếu gồm các hành tinh (trong đó có Trái Đất) liên kết với Mặt Trời (đóng vai trò quyết định đến sự tồn vong của hệ) bằng tương tác hấp dẫn và gây ảnh hưởng đối với nhau cũng bằng tương tác hấp dẫn theo qui luật mà Niutơn đã phát biểu. Vận động nội tại của Hệ luôn được duy trì trong trạng thái cân bằng động. Môi trường trực tiếp sinh ra Hệ và chứa Hệ chính là dải Ngân Hà (một thiên hà trong vô số thiên hà đang tồn tại trong Vũ Trụ). Do bị tác động của dải Ngân Hà mà vận động cân bằng của nội tại Hệ luôn có xu thế bị phá vỡ cân bằng. Để triệt tiêu xu thế ấy mà duy trì tồn tại của mình, Hệ “đành phải thúc thủ” tuân theo lệnh “bề trên”, chuyển động quanh “trung tâm quyền lực” của dải Ngân Hà. Đại diện hoàn hảo cho chuyển động ấy chính là một điểm ảo đóng vai trò là điểm cân bằng động trong nội tại của Hệ.
Chúng ta đã quan niệm rằng điểm cân bằng động trong vận động cơ học của nội tại một vật hay hệ thống cũng chính là điểm bất động mà toán học đã đề cập tới. Điểm bất động, nếu hiện hữu, sẽ thấy là điểm duy nhất đứng yên (mang tính) tuyệt đối đối với quan sát trong phạm vi nội tại vật hay hệ thống, khi chỉ xét riêng mối quan hệ chuyển động - đứng yên “trong đó” mà không chú ý đến bên ngoài vật hay hệ thống. Như vậy, điểm bất động là một “chuẩn mốc” hoàn toàn đáng tin cậy trong quá trình khảo sát, nghiên cứu các chuyển động và mối tương quan giữa chúng trong nội tại của một vật hay hệ thống.
Các nhà vật lý thiên văn đã từ lâu nhận ra điều đó trong quá trình khảo sát chuyển động của các hành tinh trong Thái Dương Hệ. Tuy nhiên nếu có xác định được điểm bất động của Thái Dương Hệ thì chỉ với điểm đó thôi, rõ ràng là chưa đủ để xác định một cách chắc chắn về định tính cũng như định lượng hành trạng của một hành tinh nào đó. Cần phải xác lập được một hệ qui chiếu (một hệ tọa độ không gian ba chiều Đềcác chẳng hạn) được coi như đứng yên đối với mọi chuyển động trong Thái Dương Hệ mà gốc của nó phải là điểm bất động.
Điểm bất động được cho là đứng yên tuyệt đối trong nội tại Thái Dương Hệ nhưng thực ra nó đang chuyển động quanh tâm dải Ngân Hà. Trong hiện thực, có thể coi chuyển động của điểm bất động ấy có vận tốc đều và vì quỹ đạo của chuyển động là rất lớn nên trong chừng mực nào đó cũng có thể coi là thẳng. Nghĩa là nếu xác định được một hệ qui chiếu đứng yên đối với mọi chuyển động trong nội tại Thái Dương Hệ thì thực ra hệ qui chiếu ấy cũng đang chuyển động thẳng đều trong không gian. Các nhà vật lý gọi những hệ qui chiếu chuyển động thẳng đều (trường hợp đặc biệt được thấy như đứng yên) là những hệ qui chiếu quán tính. Có thể suy ra, những hệ qui chiếu chuyển động thẳng đều so với một hệ qui chiếu quán tính cũng là những hệ qui chiếu quán tính. Trong một hệ qui chiếu quán tính, hướng và vận tốc chuyển động của một vật khi không bị tác dụng bởi ngoại lực, là không đổi theo thời gian. Hơn nữa, các qui luật tự nhiên (định luật) trong mọi hệ qui chiếu quán tính đều được thấy như nhau một cách tương ứng (đây gọi là nguyên lý tương đối, được nêu ra lần đầu tiên bởi Galilê).
Điểm gốc của hệ qui chiếu đứng yên trong nội tại Thái Dương Hệ đã được xác định. Cần phải tiếp tục xác định được ba trục tọa độ x, y, z xuất phát từ điểm ấy cho hệ qui chiếu nữa. Nhưng bằng cách nào? Các nhà quan trắc thiên văn chỉ ra rằng có những ngôi sao ở rất xa Trái Đất (nghĩa là rất xa đối với Thái Dương Hệ), đâu đó tận nơi mà họ gọi là “rìa Vũ Trụ”, và vì ở rất xa như thế nên không thể phát hiện ra sự di dời vị trí trong Vũ Trụ của chúng được, do đó có thể coi chúng là những điểm đứng yên so với điểm bất động của Thái Dương Hệ. Mặt khác, vì Thái Dương Hệ được coi là chuyển động thẳng đều (vì điểm bất động của nó chuyển động thẳng đều) trong không gian cho nên tổng ngoại lực tác dụng lên nó bằng 0 hay coi như không có ngoại lực tác dụng lên nó, nghĩa là cũng có thể coi Thái Dương Hệ là một hệ thống cô lập về mặt cơ học, gồm các hành tinh và Mặt Trời quay quanh điểm bất động (trọng tâm) của nó một cách ổn định, cân bằng (định luật bảo toàn mô men động lượng). Như vậy, có thể xác định được một mặt phẳng chứa điểm bất động, vuông góc với véctơ mô men động lượng của Thái Dương Hệ, tạm gọi là “mặt phẳng cân bằng”. Vì véctơ mô men động lượng này đối với Thái Dương Hệ là bất biến về phương chiều (và cả độ lớn) cho nên mặt phẳng cân bằng cũng bất biến về phương. Như vậy, hoàn toàn có thể chọn mặt phẳng đó làm mặt phẳng thuộc hệ qui chiếu quán tính của Thái Dương Hệ, chứa hai trục x, y có gốc là điểm bất động đã được xác định, hướng về hai ngôi sao “đứng yên” nào đó. Theo hiểu biết ngày nay, một hệ qui chiếu quán tính “gắn chặt” vào các ngôi sao đứng yên như vậy hoàn toàn thỏa mãn trong việc xác định chính xác các thông số về hành trạng của Trái Đất nói riêng và của mọi hành tinh trong Thái Dương Hệ nói chung, cũng như về mối quan hệ giữa chúng.
Sau khi đã xác nhận được mặt phẳng dao động của con lắc Fucô chỉ xoay biểu kiến so với Trái Đất nhưng thực ra là không xoay, thì câu hỏi tiếp theo được đặt ra có đúng là nó không xoay không, hay hỏi rõ hơn là sự không xoay của nó là tuyệt đối hay tương đối?
Chuyển động cơ học là hình thức vận động rất phổ biến trong Vũ Trụ. Thậm chí có thể nói đó là hình thức biểu hiện cơ bản nhất, có tính nền tảng của vận động và nhiều khi cũng có thể coi là nguyên nhân sâu xa của mọi chuyển biến thấy được ở vạn vật - hiện tượng. Do tính phân định tương phản phương chiều trong không gian hiện thực mà dễ dàng hình dung được: giá trị vận tốc trong Vũ Trụ có đủ mọi giá trị từ c đến O, hơn nữa nếu có véctơ vận tốc  nào đó thì cũng có véctơ  mà nếu tổng hợp chúng lại thì sẽ có được giá trị vận tốc tuyệt đối bằng 0 (sự đứng yên tuyệt đối trong Vũ Trụ). Tuy nhiên, bản chất của chuyển động quán tính (theo Niutơn là chuyển động thẳng đều) đã (hầu như hay theo khẳng định của nguyên lý tương đối Galilê) không cho phép quan sát xác định chắc chắn được một thực thể nào đó là đang đứng yên tuyệt đối trong Vũ Trụ. Vì lý do đó, trong thực tế, chỉ có thể khảo sát sự không xoay mặt phẳng dao động của con lắc Fucô một cách tương đối mà thôi.
Hiển nhiên, “vật mang” con lắc Fucô là Trái Đất cho nên con lắc Fucô, ngoài chuyển động dao động do tương tác hấp dẫn với Trái Đất, nó còn chuyển động xung quanh điểm bất động nội tại của Thái Dương Hệ và bị điểm bất động đó “kéo theo” chuyển động xung quanh tâm Ngân Hà, và…, cuối cùng, theo hiểu biết ngày nay, chuyển động về hướng Tâm Hút Lớn. “Đứng trước” cảnh tượng hoành tráng đến “vật vã” này, không thể nào tin nổi mặt phẳng dao động của con lắc Fucô chỉ chuyển động tịnh tiến trong không gian mà không mảy may xoay quanh Trục của nó (là đường thẳng qua điểm cân bằng của dao động và vuông góc với mặt đất).
Thật ra chẳng thể nào quan sát trực tiếp được cảnh tượng choáng ngợp ấy. Nếu chúng ta “quay lưng” lại, đừng thèm chú ý tới nó nữa mà hãy nhắm mắt để suy lý thì có thể thấy được rất rõ ràng rằng trong trường hợp lý tưởng (không có ma sát, không bị tác động bởi khí quyển…, nghĩa là con lắc dao động điều hòa tuyệt đối so với mặt đất, hơn nữa con lắc Fucô, vì tham gia những chuyển động tương đối và đều đặn có quỹ đạo rất lớn nên vận tốc tổng hợp của nó trong Vũ Trụ hoàn toàn có thể được coi là thẳng đều), mặt phẳng dao động của con lắc Fucô được coi là tuyệt đối không xoay quanh trục của nó (cũng có nghĩa là tuyệt đối không xoay trong không gian). Tất cả các điểm của mặt phẳng đó được coi là chuyển động thẳng đều theo cùng một phương chiều và với cùng một vận tốc, do vậy cũng không thể phát hiện được một mô men lực nào làm xoay nó cả.
Sự suy lý ấy có được thực nghiệm quan sát thiên văn xác nhận không? Chúng ta cho là có! Các kết quả khảo sát của các nhà vật lý đều chỉ thị đến suy lý đó. Thế nhưng không hiểu sao họ lại đi tìm những cách giải thích khác có phần mơ hồ, cho nên cũng mang tính huyền bí. Trong tác phẩm “Cái vô hạn trong lòng bàn tay - từ Big Bang đến Giác Ngộ” của hai đồng tác giả Matthieu Ricard - Trịnh Xuân Thuận, nhà vật lý Trịnh Xuân Thuận đã dẫn giải như sau:
“Chuyển động không tồn tại tự thân mà là đối với một vật khác. Trái Đất phải “quay” với một cái gì đó không quay. Nhưng làm thế nào để tìm ra cái gì đó này? Để kiểm tra sự bất động của một hệ qui chiếu, một ngôi sao nào đó chẳng hạn, chỉ cần thả con lắc dao động theo hướng tới ngôi sao đó. Nếu ngôi sao này bất động thì nó sẽ phải nằm trong mặt phẳng dao động của con lắc, và bằng cách đó, ta biết là nó cố định. Nếu ngôi sao chuyển động, nó sẽ dần dần lệch ra ngoài mặt phẳng dao động của con lắc.
… Nếu chúng ta hướng mặt phẳng dao động của con lắc về phía Mặt Trời, thì sau vài tuần, Mặt Trời sẽ rời khỏi mặt phẳng dao động của con lắc một cách khá rõ rệt. Các ngôi sao gần nhất, nằm cách chúng ta vài năm ánh sáng, sẽ rời khỏi mặt phẳng dao động của con lắc sau vài năm. Thiên hà Andromede cách chúng ta hai triệu năm ánh sáng, sẽ rời khỏi chậm hơn nhưng cuối cùng rồi cũng rời khỏi mặt phẳng dao động của con lắc. Thời gian trôi qua trong mặt phẳng dao động của con lắc sẽ được kéo dài ra và độ lệch ra khỏi mặt phẳng này có xu hướng tiến tới O khi các vật được thử nghiệm ra xa dần chúng ta. Chỉ có những đám thiên hà ở xa nhất, cách chúng ta hàng tỉ năm ánh sáng, ở rìa Vũ Trụ mà chúng ta quan sát được, là không lệnh ra khỏi mặt phẳng dao động ban đầu của con lắc.
… Kết luận được rút ra từ thí nghiệm này là hết sức đặc biệt: con lắc Fucô điều chỉnh hành trạng của nó không phải theo môi trường tại chỗ của nó, mà là theo các thiên hà xa xôi nhất, nghĩa là theo toàn Vũ Trụ, bởi vì hầu hết khối lượng nhìn thấy được của Vũ Trụ không phải nằm trong các ngôi sao ở gần mà trong các thiên hà xa xôi. Nói cách khác, cái được chuẩn bị xảy ra ở Trái Đất đã được quyết định trong khoảng vô tận của Vũ Trụ, nghĩa là cái đang xảy ra trên hành tinh nhỏ bé của chúng ta phụ thuộc vào tổng thể các cấu trúc của Vũ Trụ.
Tại sao con lắc Fucô lại có hành trạng như vậy? Cho tới nay, người ta vẫn chưa tìm ra câu trả lời. Nhà triết học và vật lý học người Áo tên là Ernest Mach (tên ông được dùng làm đơn vị đo các vận tốc siêu âm - vận tốc vượt vận tốc truyền âm thanh trong khí quyển) đã thấy ở đó một loại hiện diện khắp nơi của vật chất và ảnh hưởng của nó. Theo ông, khối lượng của một vật - đại lượng đo quán tính của nó, tức là khả năng chống lại sự thay đổi trạng thái chuyển động – là kết quả tác động của toàn Vũ Trụ lên vật này. Đây là cái mà người ta gọi là nguyên lý Mach. Khi người ta cố sức đẩy một cái xe ôtô, thì sự chống lại chuyển động của ôtô xuất phát từ toàn bộ Vũ Trụ. Mach chưa bao giờ trình bày một cách chi tiết sự tác động bí ẩn đó của toàn Vũ Trụ và sau này cũng chưa có ai làm được. Cũng giống như thí nghiệm EPR đã xác lập điều đó đối với thế giới nội nguyên tử, thí nghiệm con lắc Fucô buộc chúng ta phải chấp nhận rằng trong thế giới vĩ mô có tồn tại một mối tương tác có bản chất hoàn toàn khác với những tương tác mà vật lý hiện nay đã mô tả: tương tác này không làm xuất hiện lực và cũng như không có sự trao đổi năng lượng, nhưng nó gắn kết toàn bộ Vũ Trụ với nhau. Mỗi bộ phận đều mang trong nó tính tổng thể và mỗi bộ phận đều phụ thuộc vào những bộ phận còn lại.
Matthiêu Ricard (nhà sinh học, sau khi y trở thành nhà Phật học, đặt trọn niềm tin vào triết thuyết Phật Giáo), trong cuộc trò chuyện với Trịnh Xuân Thuận đã được in thành tác phẩm có tựa đề vừa nêu ở trên, trước những vấn đề suy lý sâu xa đó, thì nói:
"Theo Phật Giáo, đó cũng chính là định nghĩa về sự phụ thuộc lẫn nhau. Sự phụ thuộc lẫn nhau không phải là do ở gần nhau trong không gian hay trong thời gian, cũng không phải là do vận tốc lan truyền thông tin hay của các lực vật lý mà tác dụng của chúng giảm dần theo khoảng cách: các hiện tượng phụ thuộc lẫn nhau là bởi vì chúng cùng tồn tại trong một thực tại mang tính tổng thể và vận hành theo qui luật nhân quả tương hỗ. Nghĩa là chúng ta lại quay trở lại quan niệm “cái này chỉ có thể tồn tại nếu cái kia tồn tại, cái này chỉ có thể thay đổi nếu cái kia thay đổi”. Như vậy, dần dần, người ta nhận thấy rằng, theo cách này hay cách khác, tất cả nhất thiết phải gắn kết với tất cả. Chính các quan hệ này đã tạo nên hiện thực của chúng ta và quyết định những điều kiện tồn tại của chúng ta, của các hạt và các thiên hà”
Quan niệm như vậy là hợp lý và về đại thể, chúng ta cũng đồng ý với Matthiêu. Tuy nhiên, nếu dựa trên quan niệm ấy để giải thích hiện tượng con lắc Fucô thì e là… không đúng.
Tiện thể kể thêm, khi Trịnh Xuân Thuận hỏi một cách thâm thúy: “Theo Phật Giáo, thế giới có tồn tại hay không khi nó không được cảm nhận bởi một ý thức?”, thì Matthiêu đã trả lời một cách xuất sắc:
“Chắc hẳn là thế giới xung quanh ta không biến mất khi ta không ý thức về nó. Nhưng, đó là một giả đề, vì một mặt, ý thức tồn tại và là một bộ phận của sự phụ thuộc lẫn nhau, và mặt khác, người ta không thể xây dựng hay mô tả thực tại mà không có ý thức. Từ vấn đề cái mà thực tại có thể là đã chứng tỏ bị thất bại rồi, vì ngay khi ý thức quan tâm đến bản chất này, thì nó đã là một bộ phận của sự phụ thuộc lẫn nhau, của sự qui định lẫn nhau rồi: hiện thực lại một lần nữa trở thành hiện thực của “chúng ta”. Như vậy, quan điểm này không phải là hư vô chủ nghĩa hay duy tâm chủ nghĩa, bởi vì nó không phủ định thực tại thông thường mà chúng ta thường cảm nhận, và nó cũng không phải là duy vật chủ nghĩa, bởi vì một hiện thực tồn tại tự thân là vô nghĩa đối với chúng ta. Đó là cái mà Phật Giáo gọi là Chính Đạo”.
Có lẽ dù Matthiêu vì tin vào triết lý Phật Giáo nên cũng không thể quan niệm được sự tồn tại tuyệt đối của Thực tại Khách Quan không cần biết đến và cũng không hề lệ thuộc việc cảm nhận hay không cảm nhận của ý thức, thì trong câu trả lời, dù còn mập mờ và lẫn lộn, cũng xuất hiện hơi hướng về sự (cần phải) phân biệt giữa Thực Tại Khách Quan tuyệt đối và Thực Tại Khách Quan tương đối, đã bị “lũng đoạn” bởi tính chủ quan (có thể khắc phục được và cả không thể khắc phục được) trong quan sát - cảm nhận của ý thức hay còn gọi là Hiện Thực. Điều thú vị là hóa ra, nếu dựa vào câu trả lời này để giải thích hiện tượng trong thí nghiệm con lắc Fucô, có khi “hay hơn” dựa vào quan niệm ở trên, đó là: hiện tượng mặt phẳng dao động của con lắc bất biến về phương so với ngôi sao đứng yên ở rìa Vũ Trụ chỉ là một hiện thực “giả hợp”, vừa thực vừa không thực.
Có thể thấy được trong lịch sử nhận thức tự nhiên của nhân loại khi sự phát triển của khoa học bị bế tắc chưa thể giải quyết được gây bối rối hoang mang thì huyền học lên tiếng đắc chí, khi khoa học đạt được những thành tựu không thể chối cãi được thì huyền học im lặng, âm thầm tìm cách thỏa hiệp theo quan niệm bảo thủ nhưng đã được “chỉnh lý” lại cho phù hợp với tình hình mới của mình. Phật học có thể chối bỏ tính huyền học của nó nhưng không thể “phủi” được tính mơ hồ, “siêu thoát” và bất nhất đến “bất khả thương nghị” (không thể bàn luận thống nhất được - thì cũng là không thể “nắm bắt” đến cùng được, không thể suy lý để biết chắc chắn được mà chỉ có thể “đốn ngộ” (những ảo ảnh của sự thực) bằng con đường tâm linh) trong suy niệm của nó. Dù sao đi nữa thì cũng cần phải thừa nhận rằng, vì Phật Giáo ra đời trong cái nôi của triết học cổ đại Phương Đông - một nền triết học sơ khai nhưng ngay từ đầu đã có những ý niệm thực sự uyên áo, mà cốt lõi của chúng là rất xác đáng về tự nhiên - được thấm nhuần bởi những tinh hoa triết lý ấy và đồng thời cũng lấy chúng làm cơ sở nền tảng xuyên suốt trên bước đường hình thành và phát triển hệ tư tưởng của mình, cho nên trong Phật học, nếu loại bỏ đi những rao giảng mê lầm, huyền hoặc (có tính ru ngủ nhờ những lời lẽ cao đẹp phù hợp với ước vọng của Đại Chúng) về xã hội nhân sinh, thì còn lại là không có những “đốn ngộ” (mà thực chất chính là triền miên một cách có phản biện và kế thừa) hàm chứa chân lý đích thực về tự nhiên. Từ đây, dễ dàng hiểu được vì sao vật lý hiện đại và Đạo Phật lại “hòa thuận” nhau đến thế. Tương tự như xưa kia vật lý và Đạo Chúa  đã từng “cậy nhờ” nhau, vật lý ngày nay trong những lúc hoang mang về sự trình hiện còn đầy bí ẩn của tự nhiên đã thấy được ở Đạo Phật nhiều suy niệm khả dĩ có thể dùng để giải thích hiện tượng, và ngược lại, Đạo Phật cũng có được cơ hội “ngàn vàng” để khẳng định mạnh mẽ hơn những suy tưởng về tự nhiên của mình.
Triết thuyết của Đạo Phật là nhờ đơn thuần vào “nghiền ngẫm” hiện thực, rồi trầm tư mặc tưởng “kiểu hiền triết cổ đại Phương Đông” mà có được. Triết thuyết ấy lấy hai biểu hiện của vận động tự nhiên là tính nhân - quả (nhân duyên) cả sự thường biến (vô thường) làm tiền đề cho mọi suy diễn. Luật nhân - quả đúng là một nguyên lý cơ bản của vật chất vận động và sự thường biến đúng là có tính phổ biến trong hiện thực khách quan nhưng Tự Nhiên Tồn Tại đâu phải chí có chừng ấy và quan trọng hơn, hai biểu hiện ấy đâu phải là bản chất đích thực, tối hậu của Tự Nhiên Tồn Tại ? Vì lẽ đó mà triết thuyết nhà Phật là sự trộn lộn cả đúng lẫn sai, nhưng cũng không ít phi lý, ẩn chứa mâu thuẫn nên cũng không thiếu hoang mang và như thế nó chỉ có khả năng “phán xét” tự nhiên một cách hời hợt, mông lung, nửa vời chứ không có khả năng giải thích tự nhiên một cách đích đáng, triệt để đế tận cùng chân lý như vật lý học được.
Triết lý nhà Phật, tự bản thân nó, sẽ chẳng bao giờ thấu tỏ được hiện tượng mặt phẳng dao động của con lắc Fucô bất biến về phương khi so với ngôi sao ở rìa Vũ Trụ, không thể biết được đó là sự “giả hợp” giữa quan sát chủ quan và Thực Tại Khách Quan, là kết quả của quan sát đã bị chi phối bởi tính bất định do hiệu ứng xa - gần gây ra và dù kết quả đó là giả tạo thì đồng thời cũng chân thực, có tính tương đối thì cũng hàm chứa gợi ý về tính tuyệt đối của tự nhiên. Trong hiện tượng con lắc Fucô nếu có biểu hiện về sự phụ thuộc lẫn nhau thì chỉ nên hiểu theo cách như trên chứ thực ra sự độc lập về hành trạng giữa con lắc và ngôi sao tỏ ra hoàn toàn “lấn át” sự phụ thuộc giữa chúng nếu có.
Chúng ta cho rằng còn có thể giải thích hiện tượng con lắc Fucô theo cách khác nữa. Không gian Ơclit là không gian được “nhìn thấy” ở tầng nấc vĩ mô, đồng nhất tuyến tính và đẳng hướng. Quá trình nhận thức không gian hiện thực đã dẫn dắt loài người đến việc xây dựng nên một mô hình cho nó và gọi là hình học Ơclit. Có thể nói không gian Ơclit là một thực tại ảo, là không gian hiện thực đã được chủ quan nhận thức “ảo hóa” để phục vụ cho sự hiểu biết của mình về tự nhiên một cách hợp tình hợp lý. Nếu loại bỏ vạn vật - hiện tượng ra khỏi hiện thực thì hiện thực không phải “không còn gì cả” mà vẫn còn lại sự trống rỗng lớn lao được đặt tên là “Không Gian”. Dù là trống rỗng thì không gian vẫn hiện hữu “sờ sờ” ra trước quan sát nên tất yếu là nó tồn tại. Có thể gọi sự tồn tại của cái hoàn toàn trống rỗng là hư vô nhưng một hư vô có quảng tính thì vẫn cứ phải là tập hợp những cái gì đó dù không thấy được. Để tìm hiểu không gian hiện thực thì trước hết phải hình dung được nó rồi đến phải mô phỏng, diễn tả được nó, nghĩa là phải làm cho thực hành hình học có khả năng. Quá trình đó dĩ nhiên sẽ dẫn dắt tư duy nhận thức đến với khái niệm điểm và sự tồn tại của điểm. Ít ra thì tư duy cũng phải cho rằng không gian trống rỗng là tập hợp của vô vàn điểm và điểm là tồn tại nhỏ nhất tuyệt đối, không có nội dung của không gian. Điểm trong không gian hiện thực dù không thấy được thì vẫn hình dung được và qui ước được.
Theo quan niệm của chúng ta, không gian trong thực tại khách quan có cấu trúc mạng khối gồm vô vàn những nút mạng gọi là hạt KG hay điểm KG. Điểm KG (bình thường, chưa bị kích thích) là thực thể tồn tại tuyệt đối, đứng yên tuyệt đối và nhỏ nhất tuyệt đối của không gian thực tại. Không gian thực tại khách quan thể hiện ra trong miền vĩ mô như là không gian Ơclít (không gian hiện thực mà chúng ta đang thấy và cảm nhận) nhưng càng đi về phía vô cùng nhỏ thì tính phi Ơclít của nó càng nổi trội và trở nên hoàn toàn áp đảo. Tuy nhiên khi tìm hiểu không gian hiện thực và diễn tả nó bằng hình học Ơclit, loài người đã không còn cách nào khác là phải bắt đầu từ điểm và phải quan niệm điểm là vô cùng nhỏ tuyệt đối của không gian ấy. Nghĩa là trong không gian Ơclit (không gian thực tại ảo), nếu có đi từ vô cùng lớn đến vô cùng nhỏ hay ngược lại thì đều thấy không gian là thuần nhất, đẳng hướng, tuyến tính và nói cách khác là tính Ơclit của nó luôn bảo toàn. Có thể thấy được điều đó trong không gian hiện thực không? Vì điểm của không gian hiện thực là vô cùng nhỏ, nên không thể quan sát trực tiếp được, dù với bất kỳ thiết bị hỗ trợ tinh vi nào. Chỉ thế thôi thì câu trả lời đã là phủ định rồi! Tuy nhiên, một cách gần đúng, vẫn có thể chọn câu trả lời khẳng định. Như có lần đã nói, muốn thấy được điểm KG của Không Gian thực tại thì chúng ta phải làm một cuộc “hành trình” biến tướng từ kích cỡ vĩ mô “xuống” kích cỡ thuộc miền tận cùng của Vũ Trụ vi mô, hoặc tầm quan sát của chúng ta phải có khả năng “soi rọi” đến “vô cùng sâu” trong miền Vũ Trụ vi mô. Có thể hình dung “vô cùng sâu” trong mối quan hệ vĩ mô - vi mô tương tự với “vô cùng xa” trong mối quan hệ xa - gần. Như thế và cùng với hiệu ứng vật càng ra xa thì càng như thu nhỏ lại trước quan sát, có thể cho phép nghĩ rằng những ngôi sao còn thấy được ở vô cùng xa (rìa Vũ Trụ) đóng vai trò như những điểm KG của không gian hiện thực. Vì “ở đây” hay “ở đó” đều cùng một tầng nấc qui mô cho nên tính Ơclít của không gian hiện thực được bảo toàn ở khắp nơi. Không gian hiện thực cũng chính là môi trường ête gồm vô vàn điểm ête đứng yên tuyệt đối. Vì các ngôi sao ở rìa Vũ Trụ được thấy là vô cùng nhỏ và cả quĩ đạo chuyển động của chúng cũng vô cùng nhỏ đến mức không thể phát hiện được trong một khoảng thời gian tương đối lâu nào đó cho nên trong một chừng mực nhất định có thể coi chúng là những điểm ête bất động tuyệt đối trong Vũ Trụ. Vì mặt phẳng dao động của con lắc Fucô không chịu một mô men nào nên nó cũng bất biến về phương khi so với những ngôi sao đóng vai trò điểm ête đó và cũng có nghĩa là so với cả môi trường ête.
(Còn tiếp)
-------------------------------------------------------------



Xem tiếp...
vào lúc Không có nhận xét nào:
Nhãn:

TT&HĐ V - 43/m

 
Công thức cộng vận tốc
Công thức cộng vận tốc là phần kiến thức khó khá trừu tượng của bài tính tương đối của chuyển động. Đây cũng là phần kiến thức được cho vào các bài tập khó, nâng cao khiến nhiều học sinh bỏ cuộc vì không thể tưởng tượng ra dạng bài tập.Bài giảng này thầy sẽ hướng dẫn các em giải quyết toàn bộ khó khăn trên thông qua 5 bài toán từ cơ bản đến nâng cao với cách giải dễ hiểu mạch lạc nhất.


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 IV (XXXXIII): ÊTE


“Một con người có thể thành công trong bất cứ việc gì nếu anh ta đổ vào đó một lòng nhiệt thành vô hạn”.
Charles Schwab

“Nếu toán học quắc thước, ngạo nghễ và hùng vĩ như những kim tự tháp Ai Cập thì vật lý học uyển chuyển, lúc điềm tĩnh lúc cuồn cuộn dâng trào như dòng sông Nin và chúng hợp thành một quang cảnh hiện thực khách quan vô cùng sinh động, vừa sáng lạn, vừa kỳ bí, được tạo dựng bởi thiên nhiên hoang dã và sự cộng tác sáng tạo của lý trí loài người”.
Thầy Cãi

“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 

"Sai lầm lớn nhất của Anhxtanh là tin theo quan niệm coi thời gian như vật chất, có thể co giãn được và hòa quyện vào không gian được. Do đó nếu ngày nay học thuyết tương đối trở thành cơ sở chủ yếu cho nhận thức vật lý học về Vũ Trụ, thì tương lai nó chỉ còn là một huyền thoại của một thời ảo mộng. Có thể coi không gian và thời gian quan hệ khăng khít như hình với bóng, như thể xác với linh hồn, nhưng phải được phân biệt dứt khoát với điều kiện tiên quyết: không có hình thì không có bóng, không có thể xác thì tuyệt đối không có linh hồn".
NTT

"Tất cả mọi điều trên thế giới này đều được hy vọng làm nên".  
MARTIN LUTHER KING
 


 

(Tiếp theo)

***
Trước quan sát trực giác, trong hiện thực không có gì khác ngoài vạn vật - hiện tượng và sự biến đổi, chuyển hóa của chúng. Nếu có thể nói đối tượng nghiên cứu của hình học Ơclít là không gian, vạn vật của hiện thực khách quan về mặt quảng tính và trong tình thế tĩnh tại (không chú ý đến thời gian; đây chỉ là giả tưởng, vì không thể có tồn tại ngoài thời gian!) của chúng thì cũng có thể nói đối tượng nghiên cứu của vật lý học là sự vận động của vạn vật - hiện tượng trong không gian và theo thời gian. Chúng ta cho rằng, thành quả của hình học Ơclít và cơ học Niutơn là ở chỗ chúng đã diễn tả một cách cơ bản rất xác đáng hiện thực mà con người quan sát trực giác được. Tuy nhiên khi đã nghiên cứu tạm cho là xong cái hiện thực khách quan tương đối hẹp đó rồi thì quá trình đi nhận thức khoa học của loài người tất yếu phải đối đầu với những thử thách mới sâu rộng hơn, có những biểu hiện khác lạ không thể lý giải thỏa đáng bằng những thành tựu tri thức đã gặt hái được, đòi hỏi phải, hoặc là điều chỉnh lại lý thuyết cũ, hoặc phải xây dựng lý thuyết mới có tầm khái quát hơn, bao hàm cả cái cũ. Vật lý học với cơ học Niutơn làm nòng cốt, khi “đụng đến” những “thế lực” của Vũ Trụ vi mô đã phải chuyển mình mạnh mẽ lên một tầm vóc cao hơn để “thích nghi” là một trường hợp như thế.
Hình thức đầu tiên, cơ bản nhất và cũng phổ biến nhất của sự biến đổi, chuyển hóa hay còn gọi là vận động vật chất mà con người quan sát được trong hiện thực của mình chính là sự thay đổi di dời vị trí của vật chất trong không gian và thời gian hay còn gọi là sự chuyển động. Ngoài sự hiện hữu của vạn vật thì hiện tượng chuyển động và đứng yên là những “thứ” trực quan nhất, dễ thấy nhất trong hiện thực của con người. Có lẽ vì thế mà ngay từ buổi bình minh hình thành vật lý học, sự chuyển động cũng trở thành đối tượng hàng đầu mà nó chú ý tới và khảo sát tìm hiểu.
Nói đến sự di dời, thay đổi vị trí trong không gian thì trước tiên phải nói đến khoảng cách vị trí, đến độ dài quãng đường đạt được của sự di dời. Để nhận biết quá trình di dời được duy trì lâu hay mau thì phải xác định được khoảng thời gian mà quá trình ấy “trải qua”. Còn để so sánh mức độ diễn tiến của hai quá trình di dời nào đó với nhau xem “nhanh hơn” hay “chậm hơn” thì phải đến với khái niệm: vận tốc của chuyển động. Vận tốc (hay tốc độ) là tỷ lệ giữa độ dài quãng đường di dời và thời gian để đạt được quãng đường đó. Có thể viết:
Hay viết tắt theo ký hiệu:
(với v còn được gọi là vận tốc trung bình)
Và phát biểu: đối với hai chuyển động di dời chuyển động nhanh hơn là chuyển động có vận tốc lớn hơn và ngược lại, chuyển động chậm hơn là chuyển động có vận tốc nhỏ hơn.
Trong thực tế, vì trong cùng một quá trình chuyển động, giá trị vận tốc có thể không đều đặn mà có khi tăng hay giảm (biến đổi), nên người ta cũng đi đến khái niệm “vận tốc tức thời” và “gia tốc”. Có thể biểu diễn chúng bằng toán học và vì chuyển động di dời là mang tính phương chiều nên phải viết dưới dạng véctơ:
        
Vì chuyển động di dời nói chung là mang tính phương chiều nên nói đến chuyển động thì cũng cần phải nói đến quĩ đạo của chuyển động. Quĩ đạo của chuyển động có thể là đường tròn, đường thẳng, đường êlíp, đường dao động… nhưng một cách tổng quát thì có thể cho là một đường cong bất kỳ. Vì vật chất là chủ thể của vận động nên khi nói đến chuyển động thì phải nói đến cái gì chuyển động chứ không thể là hư vô chuyển động được! Để đơn giản cho việc nghiên cứu sự chuyển động và không cần phải chú ý đến mối quan hệ giữa chuyển động của một vật và vận động nội tại của nó, người ta coi mọi cái gì chuyển động đó như là một “chất điểm” chuyển động. Chất điểm là vật có kích thước rất nhỏ, có khối lượng nhưng coi như không có nội tại. Trong thực tế, có thể coi trọng tâm của một vật là chất điểm.
Cuối cùng, nói đến chuyển động thì cũng phải nói đến sự đứng yên. Muốn xác định một chuyển động, thì phải đặt nó trong mối quan hệ giữa đứng yên và chuyển động, nghĩa là phải so sánh chuyển động với một cái gì đó, một mốc nào đó được coi như đứng yên. Muốn khảo sát, tìm hiểu mối tương quan giữa nhiều chuyển động với nhau, cần phải chọn, phải qui ước một điểm gốc chung, một hệ qui chiếu chung được coi là đứng yên đối với chúng. Cần phải thấy rằng mối quan hệ giữa đứng yên và chuyển động là có tính tương đối. Một vật có thể là đứng yên so với hệ qui chiếu này nhưng có thể lại đang chuyển động so với hệ qui chiếu khác và ngược lại. Nhưng trong mối quan hệ ấy không phải không hàm chứa tính tuyệt đối. Trong một con tàu chuyển động thẳng đều và “êm đềm”, nếu chỉ quan tâm tới những gì xảy ra “bên trong” tàu thôi thì không một quan sát hợp lý nào lại chọn một quả cầu đang lăn trên sàn tàu làm mốc đứng yên, dù có thể qui ước như thế, mà luôn chọn một vật nào đó gắn chặt với sàn tàu làm mốc đứng yên và cho rằng đó là sự đứng yên tuyệt đối và mọi chuyển động trong con tàu so với nó cũng đều là tuyệt đối. Trên Trái Đất, khi chỉ duy nhất quan tâm đến sự chuyển động trên mặt đất thôi, một hệ quan sát cố định chặt trên mặt đất không bao giờ lại đi qui ước bản thân quan sát cùng với đa phần vật thể (như cây, núi, nhà cửa…) là đang chuyển động, còn con ngựa đang phi nước đại lại là cột mốc đứng yên, vì qui ước như thế là ngược đời, phi hiện thực. Quan niệm Trái Đất đứng yên và đồng thời là trung tâm Vũ Trụ là ngộ nhận của loài người trong hàng ngàn năm. Có như thế là do ảnh hưởng của tính tương đối giữa chuyển động và đứng yên đã tác động lên cảm nhận của loài người. Quan niệm đó rút cuộc phải rời khỏi vũ đài khoa học để nhường chỗ cho quan niệm Mặt Trời mới là đứng yên và đóng vai trò trung tâm của Vũ Trụ (thực ra là của Thái Dương Hệ) - một quan niệm phù hợp với hiện thực khách quan hơn. Đó là sự bộc lộ ra tính tuyệt đối hàm chứa trong mối quan hệ giữa đứng yên và chuyển động.
Nghiên cứu chuyển động về mặt động học thực chất là quá trình đi tìm cách xác định độ lớn và phương chiều vận tốc của một vật trong mối quan hệ với quĩ đạo chuyển động của nó, và với hệ tọa độ qui chiếu. Quá trình đó tất yếu dẫn đến việc phải phân tích và tổng hợp vận tốc theo nguyên tắc hình bình hành mà cơ học cổ điển đã chỉ ra.
Trong hiện thực không thể xảy ra hiện tượng một vật cùng một lúc “có” hai chuyển động di dời với hai vận tốc khác nhau về phương chiều. Vì lẽ tự nhiên là vật đó không thể “phân thân” thành hai vật giống hệt nó, cùng “đúng” là nó để sau một khoảng thời gian t nào đó “có mặt” tại hai vị trí khác nhau trong không gian một cách đồng thời. Như vậy, khi một vật chuyển động di dời thì chuyển động di dời đó là duy nhất đối với nó. Trái Đất có hai chuyển động là vừa quay quanh Mặt Trời, vừa tự xoay quanh trục của nó (xét trong nội tại Thái Dương Hệ). Nhưng chuyển động xoay của nó không phải là chuyển động di dời vị trí (và có thể coi đó là một biểu hiện của vận động nội tại Trái Đất).
Khi thấy một vật chuyển động với vận tốc , về mặt hình thức, chúng ta có thể phân tích nó thành hai hay nhiều thành phần vận tốc có độ lớn và phương chiều khác nhau. Tuy nhiên không phải vì thế mà trong hiện thực, vật thực hiện cùng một lúc từng ấy chuyển động một cách độc lập.
Khi một vật chuyển động thẳng đều trong một con tàu cũng chuyển động thẳng đều (theo phương chiều khác) so với hệ qui chiếu đứng yên nào đó, thì không thể nói vật đó “có” hai chuyển động thẳng đều, mà phải nói vật đó tham gia hai chuyển động thẳng đều cùng một lúc: một là chuyển động của bản thân nó có và một là chuyển động của vật mang nó (ở đây là con tàu). Lúc đó, so với hệ qui chiếu đứng yên, vật coi như có một chuyển động thẳng đều duy nhất với vận tốc (gọi là vận tốc tổng hợp của hai vận tốc kia) mà về phương chiều được xác định theo nguyên tắc hình bình hành của cơ học cổ điển.
Biểu diễn toán học của phép tổng hợp vận tốc theo nguyên tắc hình bình hành mà cơ học cổ điển nêu ra là trên quan niệm vận tốc truyền sáng có thể lớn vô hạn. Khi phát hiện ra rằng không vật nào trong Vũ Trụ, kể cả ánh sáng có thể chuyển động (hay lan truyền) với vận tốc lớn hơn giá trị cực đại giới hạn C thì đương nhiên biểu hiện toán học nói trên cần phải được điều chỉnh lại sao cho “mọi người và cả Tạo Hóa đều thấy vui vẻ”. Vậy thì phải điều chỉnh như thế nào? Để trả lời câu hỏi này, chúng ta lại lôi những phương tiện thí nghiệm đã cũ ra và thực hành một cuộc thí nghiệm giả tưởng mới.
Thực ra thí nghiệm này được tiến hành rất giống với thí nghiệm được mô tả ở hình 6. Nghĩa là cũng có hai hệ qui chiếu quán tính O và O’. Trong đó hệ O đứng yên còn hệ O’ chuyển động thẳng đều với vận tốc . Do ảnh hưởng của chuyển động tương đối giữa hai hệ và đồng thời bị chi phối bởi sự khống chế của giá trị vận tốc cực đại giới hạn C trong Vũ Trụ mà sự chuyển đổi không gian và thời gian từ hệ qui chiếu này sang hệ qui chiếu kia phải tuân theo hai biểu diễn toán học và . Chúng ta viết lại hai biểu diễn cho… đỡ nhớ chúng:
              
              
Dễ thấy:
              
Nên còn có thể viết:
              
              
Giả sử rằng tại thời điểm O’ trùng với O, từ O’ bắn ra một viên đạn (loài người thật khó lòng mà quên được súng đạn, chiến tranh!) theo hướng xiên như minh họa ở hình 7. Đối với quan sát ở O’, qua thực tế quan sát và đo đạc, sẽ thấy viên đạn đó bay theo hướng lập với phương ngang một góc và có vận tốc là .
Hình 7: Tổng hợp vận tốc
Trong khi đó, đối với quan sát ở O, lại thấy viên đạn bay theo hướng lập với phương ngang một góc (nhỏ hơn ) và có vận tốc là  (nhỏ hơn ).
Nếu hai quan sát đó thông tin kết quả khảo sát và đo đạc thực tế của mình về hành tranh viên đạn cho nhau thì lúc đầu, do còn “thiếu hiểu biết”, giữa họ sẽ nảy sinh một cuộc tranh luận như sau:
Quan sát ở O’: - Thưa ngài O kính mến! Sau khi nhận được kết quả đo đạc của ngài, tôi đã phải rà soát lại quá trình đo đạc của tôi. Không những thế, tôi còn kiểm tra lại độ chính xác của thiết bị đo rồi thận trọng tiến hành đo đạc lại nhiều lần và thấy rằng kết quả của tôi là hoàn toàn chính xác. Mong ngài vui lòng kiểm tra lại kết quả của ngài. Xin chào!
Quan sát ở O: - Thưa ngài O’ kính mến! Trên tinh thần tất cả vì khoa học, tôi cũng đã thẩm định kỹ càng kết quả của mình theo đúng cách mà ngài đã thực hiện và cũng thấy rằng kết quả của tôi có được là một thực tế không thể phủ nhận. Hơn nữa, xin thông báo với ngài rằng, trong khi khảo sát tôi đã phát hiện thấy ngài đang ở trên một hệ qui chiếu chuyển động thẳng đều so với vị trí quan sát của tôi. Nghi ngờ rằng, có thể vì sự chuyển động ấy mà hai kết quả đo đạc của chúng ta sai lệch nhau, nên tôi đã nhờ người bạn rất am tường cơ học Niutơn giúp đỡ. Ông này cho rằng hai kết quả đó đều đúng đối với mỗi người, nghĩa là kết quả của ai thì người đó “xài” và đều thỏa đáng. Theo kết quả tính toán của cũng ông này thì mối quan hệ giữa hai kết quả đó là:
              
Suy ra:    
Điều đặc biệt là ông ta có nói kết quả của ngài “thiếu” tính khách quan, còn kết quả của tôi phù hợp với hiện thực khách quan hơn. Rất mong ngài cho ý kiến về vấn đề này! Chào ngài!
Quan sát ở O’: - Xin lỗi ngài vì sự hồi đáp có phần chậm trễ của tôi. Trước hết, thẳng thắn mà nói thì có thể ngài chưa biết chứ tôi thì rành rẽ cơ học Niutơn không kém ông bạn quí hóa của ngài. Dù có thể bạn ngài đã đưa ra một biểu diễn toán học có lý thì cũng không nên “phán” kết quả của tôi là thiếu khách quan được. Các ngài dựa vào đâu để bảo rằng hệ của các ngài đứng yên còn hệ của tôi lại đang chuyển động? Nếu các ngài đang ở đây (tức ở hệ O’) thì các ngài sẽ phải thừa nhận rằng chẳng có bất cứ dấu hiệu nào mách bảo về sự chuyển động của “ở đây” cả mà nếu có thể thì chỉ thấy “ở đó” (tức hệ O) chuyển động. Cứ giả dụ rằng “ở đây” đang chuyển động và tôi bắn viên đạn theo một hướng vô tình nào đó với vận tốc , thì vì chuyển động thẳng đều nên viên đạn vẫn luôn giữ nguyên hướng ban đầu và bất biến về vận tốc. Đó không phải là suy đoán mà đã được minh chứng không thể bác bỏ được bởi những phương tiện, thiết bị đo đạc hết sức tinh vi mà tôi đang có. Nghĩa là chẳng có tác động nào đến viên đạn cả, ngoài tác động do tôi gây ra. Vậy thì, tại sao tôi không có quyền được nghĩ rằng “ở đây” đang đứng yên và “ở đó” đã ngộ nhận, thấy “gà hóa cuốc”, và tại sao các ngài lại “đắc chí” với quan niệm hiện thực khách quan mà tôi đang thấy lại “kém giá trị hơn” hiện thực khách quan “ở đó” của các ngài? Trên tinh thần tất cả vì khoa học, tôi xin trịnh trọng tuyên bố với các ngài rằng,… Ối!... A, a, a…! Thôi rồi, đúng là tôi… đang chuyển động!...
Cuộc tranh luận sắp bước vào giai đoạn có thể là “cãi nhau loạn xạ” thì đột ngột kết thúc một cách lạ lùng.
Thực ra, sự kết thúc đột ngột ấy chẳng có gì huyền bí cả. Đó là do chủ thể thí nghiệm (lúc này là chúng ta chứ ai vào đây nữa!) vừa cho rằng cuộc thí nghiệm đã “thành công rực rỡ”, vừa thấy buồn cười không chịu nổi, đã “bấm nút” dừng cuộc thí nghiệm (nghĩa là làm cho hệ O’ dừng lại đột ngột) làm cho quan sát ở O’ không kịp phản ứng, ngã lộn cổ, lăn đi đến mấy vòng (và do đó mà cũng “sáng mắt” ra!).
Vì đứng ở vị trí “trưởng ban tổ chức” kiêm “trọng tài” của cuộc thí nghiệm nên chúng ta thấy bao quát hơn, nhiều hơn những cái mà quan sát ở O hay quan sát ở O’ thấy. Chúng ta biết rằng “sự thấy” của hai quan sát ấy đều phiến diện, cái quan trọng mà quan sát ở hệ này thấy được thì quan sát ở hệ kia không thấy và ngược lại. Do đó mà để giải thích hiện tượng quan sát ở cả hai hệ đều phải nhờ đến sự suy lý, phán đoán và vì còn “thiếu hiểu biết” cho nên cả hai đều có đúng có sai. Dù sao thì để xứng đáng là một trọng tài công tâm, chúng ta phải thừa nhận rằng, xét về mặt tiếp cận chân lý thì nhận định của ông bạn “ngài” quan sát ở O xác đáng hơn rất nhiều.
Tuy nhiên, trên tinh thần tất cả vì khoa học thì không thể không nghi ngờ sự đúng đắn của biểu diễn toán học tổng hợp vận tốc theo “trường phái cổ điển” mà ông bạn của “ngài” quan sát ở O đã đưa ra, bởi vì dù về mặt trực quan hình học nó có vẻ hoàn toàn chí lý thì đồng thời nó cũng bộc lộ ra một nghịch lý quá ư lạ lùng. Biểu diễn đó cho thấy nếu viên đạn bắn ra từ O’ có vận tốc so với O’ thì so với hệ O đứng yên, vận tốc của nó sẽ là >. Nếu thực sự không thể xác định được sự đứng yên tuyệt đối trong Vũ Trụ thì có thể có trường hợp hệ O và O’ cùng thuộc vào hệ qui chiếu quán tính lớn hơn đang chuyển động đều so với hệ qui chiếu đứng yên nào đó, theo hướng trùng với hướng của . Tại hệ qui chiếu đứng yên này sẽ phải thấy vận tốc viên đạn đang xét lớn hơn cả . Tương tự, hai hệ mới này có thể thuộc về một hệ quán tính lớn hơn nữa, chuyển động đều với một giá trị nhất định và có hướng cũng trùng với so với một hệ qui chiếu đứng yên mới… Cứ thế, vận tốc viên đạn so với một hệ qui chiếu được cho là đứng yên nào đó, có thể đạt đến vô hạn. Như vậy, có thể hình dung vạn vật, kể cả chúng ta, đang đứng yên ở đây thì so với “đâu đó”, đồng thời cũng đang chuyển động thẳng đều với vận tốc lớn vô hạn. Vì chuyển động với vận tốc lớn vô hạn nên vạn vật ở vị trí này thì “tức thời” cũng đang ở vị trí kia dù vị trí kia có thể ở rìa Vũ Trụ và như thế một vật “tức thời” có thể ở khắp các vị trí trên một đường thẳng vô hạn. Sự thể đó thật kỳ dị, và không thể tin được. Nếu không thể tin được sự lớn vô hạn của vận tốc thì phải tin rằng có thể xác định được một mốc nào đó đứng yên tuyệt đối trong Vũ Trụ và vận tốc viên đạn dù có thấy tăng bao nhiêu đi chăng nữa thì cũng phải có giới hạn, hay nói cách khác, chuyển động của một vật có nhanh đến mấy chăng nữa thì cũng phải “nằm trong thời gian”.
Vì được vật lý học dạy dỗ nên chúng ta biết chắc rằng vận tốc cực đại giới hạn trong Vũ Trụ là c. Về mặt thuần túy hình học thì biểu diễn toán học về mối quan hệ giữa và do ông bạn của ngài quan sát ở O chỉ ra là chí lý. Nhưng do bị “vướng víu” bởi c (và tất yếu phải bị “vướng víu” vì nếu không thế sẽ dẫn đến… kỳ dị), nên cần phải có một “cú” điều chỉnh cho biểu diễn toán học ấy.
Nhờ có thí nghiệm Maikenxơn - Moocly dẫn đường mà chúng ta có được hai biểu diễn và . Như đã trình bày thì đó là hai biểu diễn về sự thỏa thuận giữa phép tổng hợp vận tốc của cơ học cổ điển và cực đại giới hạn c của vận tốc trong Vũ Trụ. Chúng ta cho rằng nếu “lồng” được sự thỏa thuận đó vào biểu diễn toán học của ông bạn kia nêu ra thì sẽ có được một biểu diễn mới đối với sự tổng hợp vận tốc, có thể làm cho “mọi người và cả Tạo Hóa đều vui vẻ”.
Trước hết, chúng ta viết lại biểu diễn của ông bạn quí hóa để “soi mói” nó:
Chắc chắn biểu diễn này đã tồn tại trong vật lý học suốt không dưới một thế kỷ mà không một ai mảy may nghi ngờ. Chỉ đến khi xuất hiện Anhxtanh, nó mới bị “vạch trần” là chưa hoàn hảo nhưng cũng chỉ bằng cách suy ra gián tiếp , có tính “bác bỏ thẳng thừng” (từ một biểu diễn mà chúng ta cho là sai lầm).
Suy ra từ một cái chưa hoàn hảo để bảo rằng cái kia không hoàn hảo và không trực tiếp vạch ra được yếu tố nào trong bản thân cái kia gây ra sự không hoàn hảo ấy thì kể cũng kỳ lạ và khó lòng “thông cảm” được. Còn nếu suy ra từ quan niệm vận tốc tổng hợp không được vượt quá c thì phải chứng minh rằng biểu diễn đó viết chưa chính xác và có nghĩa là cũng phải tìm ra yếu tố nào là bất toàn trong đó để điều chỉnh (và phải điều chỉnh được) và chỉ ra một cách thuyết phục rằng biểu diễn mới là hoàn hảo hơn, còn nếu không làm được như thế thì e cũng không thể “thông cảm” được nốt.
Vậy thì khâu “yếu nhất” của biểu diễn trên nằm ở đâu? Chẳng ở đâu xa cả! Nó sờ sờ ngay “trước mũi” chúng ta. Chỉ vì “thiếu hiểu biết” mà đến gần hết cuộc đời chúng ta mới thấy nó.
Rõ ràng là trong hiện thực của mình, quan sát ở O’ không thể “thấy” được vận tốc , thậm chí cũng không thể cảm nhận được , và về mặt ứng dụng thực tiễn thì chỉ cần quan tâm tới vận tốc của viên đạn bắn ra từ O’ theo góc xiên thôi. Do đó, biểu diễn ở trên hầu như chắc chắn là do quan sát ở O thiết lập nên (trong trường hợp cụ thể ở đây là ông bạn của quan sát ở O thực hiện!) trước hiện tượng mà họ quan sát được (có nghĩa là “thấy” được  trong hiện thực của mình) để cho mục đích nào đó có tính thực tiễn. Quan sát ở O còn thấy được là viên đạn xuất phát từ O’ tại thời điểm và hơn nữa nhờ tính tuyệt đối hàm chứa trong sự đứng yên “mách bảo” mà cũng biết chắc là hệ O’ đang chuyển động thẳng đều với vận tốc so với O. Quan sát ở O trước sau gì cũng hiểu rằng giữa và phải có mối quan hệ nào đó về mặt động học, đòi hỏi phải nghiên cứu. Điều đáng chú ý là trong hiện thực của mình, quan sát ở O không tài nào “thấy” được vận tốc . Chỉ khi quan sát ở O’ thông báo kết quả đo đạc vận tốc viên đạn “ở đó” về, quan sát ở O mới “vỡ lẽ” ra rằng mối quan hệ giữa ba vận tốc , , là tuân theo nguyên tắc hình bình hành và từ đó mà xây dựng được biểu diễn toán học nói trên, cũng như ý thức được rằng nếu ở O thấy hướng bay của viên đạn lập với một góc  thì ở O’, viên đạn phải được bắn ra theo hướng lập với một góc là (mà trong trường hợp này: > ).
Tuy nhiên, vì mấy “ông tướng” ấy vẫn “khư khư” với quan niệm thời gian là một tồn tại độc lập, tách rời khỏi vận động và “trôi”như nhau trong khắp Vũ Trụ, cho nên đã “bê” nguyên xi giá trị đo đạc được ở hệ O’ vào quá trình thiết lập bài toán. Khâu yếu nhất của biểu diễn toán học chính là ở chỗ đó.
Việc đo đạc  trong hệ O’ thực ra là quá trình đi xác định độ dài quãng đường đạt được của viên đạn (ký hiệu là x') trong khỏang thời gian xác định (ký hiệu là t') để từ đó tính ra:
              
Thao tác toán học sẽ cho phép quan sát ở O tính ra được quãng đường viên đạn bay trong O’ là x', nhưng lại đinh ninh rằng:
              
Đó là một ngộ nhận “chết người” làm cho vận tốc tổng hợp có thể “thẳng tiến” đến vô hạn độ. Thực ra t là khoảng thời gian đo được ở hệ O. Nó khác với khoảng thời gian t’ đo được ở hệ O’ và giữa chúng có mối quan hệ tuân theo biểu diễn . Như vậy, muốn viết đúng phải điều chỉnh lại là:
              
Và vì:      x'=u.t'
Nên còn có thể viết:
              
Biểu diễn này “thổ lộ” một điều quan trọng, dễ thấy nhưng ít ai chú ý tới, đó là: Vì hai hệ qui chiếu quán tính O và O’ cùng ở trong môi trường không gian nên khi viên đạn đã rời khỏi O’ thì nó không còn “dính líu” gì đến hệ O’ nữa và có thể coi viên đạn là gốc của một hệ w nào đó có thể phân tích thành hai thành phần là v và u*.
Đến đây thì mọi sự đã rõ ràng! Nhưng để rõ ràng hơn nữa, cần phải nói dông dài thêm một chút. Theo quan sát ở O, trong khoảng thời gian t, khi viên đạn bay từ O’, đạt được quãng đường là thì điểm O’ cũng đạt được quãng đường là . Vì là độ dài tổng hợp của hai độ dài thành phần mà một trong số đó là , nên thành phần còn lại, theo nguyên tắc hình bình hành, sẽ là:
              
Hay:       
(Hiển nhiên, độ dài thành phần  cũng được coi như đạt được sau khoảng thời gian t).
Bình phương hai vế biểu diễn trên sẽ có:
              
Chia hai vế cho t2:
              
Thấy ngay:
              
Hay:       
Theo biểu diễn thì:
              
Thay vào biểu diễn thì thu được:
Biểu diễn toán học này trông thật “lòng thòng”. Vì “lòng thòng” như thế nên cũng có vẻ “xấu xí”. Vì “xấu xí” nên có vẻ mất tự nhiên. Thường những cái gì mất tự nhiên thì đều đáng ngờ. Vậy thì trong cách đặt vấn đề và quá trình thực hiện xây dựng biểu diễn của chúng ta có gì bất ổn không? Hình như không! Chúng ta đã “thẩm tra và tự vấn” rất kỹ càng mà không phát hiện ra sai sót nào về mặt suy diễn toán học. Có thể yên tâm được khi sử dụng nó trong không gian tuyến tính (Vũ Trụ vĩ mô) mà không phải hối tiếc. Vì viên đạn là không có gì đáng kể so với hệ O’ về mặt khối lượng nên dù có sai sót do bỏ qua tác động của viên đạn khi rời khỏi O’ thì cũng… chẳng sao. Trên đời này sự xấu xí thường bị chê và phải chịu sự ghẻ lạnh. Trong xã hội phổ biến là như thế nhưng ngoại lệ cũng không ít, hoặc giả cũng có trường hợp thời đại này cho là xấu xí, quái đản thì thời đại sau lại thấy đẹp tuyệt trần và ngợi khen hết lời. Nếu “cô gái lọ lem” là không sai thì chắc chắn một ngày nào đó sẽ trở thành nàng công chúa xinh như mộng, vì chuyện cổ tích đã kể cho chúng ta nghe như thế từ lâu lắm rồi. Chúng ta hãy “vạch áo cho người xem lưng”, lưng của “cô bé lọ lem” chứ không phải lưng của lũ đực rựa chúng ta!) xem có gì huyền diệu ở trong đó không:
1.- Vì bị khống chế bởi tiên đề c là vận tốc cực đại giới hạn và O là vận tốc cực tiểu giới hạn của vạn vật trong Vũ Trụ cho nên giá trị tuyệt đối của cả ba vận tốc w, u, v chỉ có thể ở trong khoảng từ O đến C, nghĩa là:
              
Tiên đề là cái được cho là hoàn toàn hiển nhiên và phải “cúi đầu” thừa nhận, mà không được “cãi lại”. Tuy nhiên không phải tự dưng có được tiên đề mà phải là kết quả của một quá trình chiêm nghiệm kỹ càng và nhận thức trằn trọc. Cho nên, đôi khi tiên đề cũng không chắc chắn.
(Còn tiếp)
-------------------------------------------------------------------



Xem tiếp...
vào lúc Không có nhận xét nào:
Nhãn:
Đăng ký: Bài đăng (Atom)