CHA Äá» ÄẦU CỦA KỶ NGUYÊN NGUYÊN TỬ
Albert Einstein và thuyết tương đối
Albert Einstein là má»™t trong số rất Ãt nhân váºt trong lịch sá», mà ngay khi còn sống đã trở thà nh má»™t nhân váºt huyá»n thoại. TÆ° tưởng của ông cà ng bà hiểm, ngÆ°á»i Ä‘á»i cà ng muốn hiểu, và tÆ° tưởng chừng nhÆ° tiếng nói của ông từ đỉnh núi Olympia vá»ng xuống trần gian. Bertrand Russel đã nháºn xét rất đúng: “Ai cÅ©ng biết Einstein đã là m được những chuyện kỳ lạ, nhÆ°ng rất Ãt ngÆ°á»i hiểu đó là chuyện gìâ€. Cứ tạm cho rằng, mặc dầu không đúng hẳn, thế giá»›i nà y chỉ có chừng má»™t tá ngÆ°á»i hiểu trá»n vẹn lý thuyết của Einstein vá» vÅ© trụ, thì sá»± kiện nà y đã thách thức hà ng ngà n nếu không nói là hà ng triệu ngÆ°á»i quyết tâm cố tìm hiểu xem nhà toán há»c phù thủy đó đã nói những gì.
Einstein khó hiểu vì phạm vi tÆ° tưởng của ông vô cùng rá»™ng lá»›n và phức tạp. T.E. Bridges đã nhắc đến má»™t nhà khoa há»c Anh, từng viết rằng:
“Há»c thuyết của Einstein kết hợp sá»± kiện váºt lý vá»›i sá»± kiện toán há»c và chỉ có thể giải thÃch bằng toán há»c. Muốn hiểu há»c thuyết của Einstein không thể không có má»™t trình Ä‘á»™ toán há»c rất caoâ€.
George W. Gray cũng nói tương tự:
“Einstein trình bà y thuyết TÆ°Æ¡ng đối bằng ngôn ngữ toán há»c, vì váºy rất khó trình bà y thuyết nà y bằng thứ ngôn ngữ nà o khác. Nếu trình bà y thuyết TÆ°Æ¡ng đối bằng ngôn ngữ thông thÆ°á»ng thì chẳng khác gì dùng má»™t cây kèn saxophone để dạo khúc hòa tấu số 5 của Beethovenâ€.
Tuy nhiên có lẽ có má»™t và i nét trong vÅ© trụ quan của Einstein có thể diá»…n đạt bằng ngôn ngữ thông thÆ°á»ng mà chỉ cần đến ngôn ngữ số hệ của toán há»c. Äây tháºt là má»™t thứ thế giá»›i kỳ ảo, là m đảo lá»™n những tÆ° tưởng bắt rá»… từ bao thế ká»· nay, “má»™t món hổ lốn lạ lùng rất khó tiêu hóa đối vá»›i nhiá»u ngÆ°á»iâ€. Einstein bắt chúng ta tin những Ä‘iá»u khó tin thà dụ nhÆ°: không gian hình cong, Ä‘Æ°á»ng ngắn nhất nối liá»n hai Ä‘iểm không phải là đưá»ng thẳng, vÅ© trụ có hạn nhÆ°ng không có biên giá»›i, hai Ä‘Æ°á»ng song song cuối cùng sẽ gặp nhau, tia sáng Ä‘i theo Ä‘Æ°á»ng vòng cung, thá»i gian có tÃnh chất tÆ°Æ¡ng đối và má»—i nÆ¡i phải do má»™t cách, phải Ä‘o chiá»u dà i tùy theo tốc Ä‘á»™, vÅ© trụ không phải hình cầu mà là hình trụ, má»™t váºt thể chuyển Ä‘á»™ng thì kÃch thÆ°á»›c co lại, nhÆ°ng khối lượng lại tăng lên, thá»i gian là chiá»u thứ tÆ° thêm và o ba chiá»u cao, dà i và rá»™ng...
Những đóng góp của Einstein cho khoa há»c nhiá»u không kể xiết, nhÆ°ng trÆ°á»›c hết phải kể đến thuyết tÆ°Æ¡ng đối mà theo lá»i Banesh Hoffman “có má»™t tÃnh chất vÄ© đại để đặt Einstein ngang hà ng vá»›i những nhà khoa há»c lá»›n nhất của má»i thá»i đại nhÆ° Isaac Newton và Archimède. Những nghịch lý mê hoặc và những thà nh công rá»±c rỡ đã kÃch Ä‘á»™ng mãnh liệt trà tưởng tượng của má»i ngÆ°á»iâ€.
Cuá»™c cách mạng của Einstein bắt đầu và o năm 1905, tức là năm tá» Chuyên san váºt lý há»c ở Äức Annalen der Physik đăng má»™t bà i báo dà i chừng 30 trang vá»›i cái nhan Ä‘á» tầm thÆ°á»ng là Äá»™ng Ä‘iện của những váºt thể chuyển Ä‘á»™ng. Năm đó Einstein má»›i 26 tuổi và là má»™t viên chức bình thÆ°á»ng trong cÆ¡ quan cấp bằng sáng chế ở Thụy SÄ©. Einstein sinh trong má»™t gia đình Do thái trung lÆ°u ở Ulm, Bavaria năm 1879. Khi còn nhá» không có biểu hiện nà o chứng tỠông là “thần đồngâ€, ngoại trừ năng khiếu toán há»c. Vì hoà n cảnh gia đình, nên năm 15 tuổi, Einstein phải tá»± láºp. Sau nà y di cÆ° sang Thụy SÄ©, Einstein theo há»c khoa há»c tại trÆ°á»ng đại há»c bách khoa Zurich, thà nh hôn vá»›i má»™t bạn sinh viên và trở thà nh công dân Thụy SÄ©. Không thá»±c hiện được giấc má»™ng là m giáo sÆ° đại há»c để kiếm sống, Einstein Ä‘Ã nh chấp nháºn là m công chức, có nhiệm vụ thảo báo cáo và viết lại Ä‘Æ¡n từ của các nhà sáng chế gá»i cho cÆ¡ quan cấp bằng sáng chế. Thá»i giá» rảnh, Einstein nghiên cứu rá»™ng rãi tác phẩm của các nhà triết há»c, khoa há»c và toán há»c. Chẳng bao lâu sau ông đã chuẩn bị đầy đủ để tung ra má»™t loạt những đóng góp má»›i cho khoa há»c, những đóng góp sẽ có tiếng vang rá»™ng lá»›n sau nà y.
Trong tác phẩm năm 1905, Einstein tung ra “Thuyết TÆ°Æ¡ng đối đặc biệt†là m rung chuyển quan niệm chung vá» không gian, thá»i gian, váºt chất và năng lượng. Toà n bá»™ thuyết tÆ°Æ¡ng đối nà y dá»±a và o hai giả thuyết cốt yếu. Giả thuyết thứ nhất là : má»i sá»± chuyển Ä‘á»™ng Ä‘á»u có tÃnh chất tÆ°Æ¡ng đối. Äể có má»™t ý niệm cụ thể vá» nguyên tắc nà y, ngÆ°á»i ta thÆ°á»ng hay lấy và dụ ngÆ°á»i ngồi trong toa xe há»a Ä‘ang chạy. Nếu tất cả các cá»a Ä‘á»u đóng kÃn, tối nhÆ° bÆ°ng thì má»i ngÆ°á»i ngồi trên xe không có ý thức gì vá» tốc Ä‘á»™ và phÆ°Æ¡ng hÆ°á»›ng, tháºm chà có lẽ không biết cả xe Ä‘ang chạy nữa. Má»™t ngÆ°á»i Ä‘i tà u thủy, nếu các cá»a đóng kÃn, cÅ©ng ở trong tình trạng tÆ°Æ¡ng tá»±. Chúng ta nháºn thức được sá»± chuyển Ä‘á»™ng là qua sá»± tÆ°Æ¡ng đối vá»›i các váºt khác. Ngay cả trái đất quay chúng ta cÅ©ng không nháºn thấy, nếu không có những tinh cầu khác để so sánh.
Giả thuyết trụ cá»™t thứ hai của Einstein là : Tốc Ä‘á»™ của ánh sáng không bị lệ thuá»™c và o sá»± chuyển Ä‘á»™ng của nguồn sáng. Tốc Ä‘á»™ của tia sáng bao giá» cÅ©ng là 186.000 dặm má»™t giây đồng hồ (xấp xỉ 300.000km/giây), bất kỳ ở nÆ¡i nà o. Tia sáng xuyên qua trong toa xe há»a Ä‘ang chạy cÅ©ng có tốc Ä‘á»™ ngang vá»›i tốc Ä‘á»™ tia sáng chạy ở ngoà i toa xe. Không có mãnh lá»±c nà o vượt được tốc Ä‘á»™ của ánh sáng, chỉ tốc Ä‘á»™ hạt Ä‘iện tá» má»›i suýt soát được vá»›i tốc Ä‘á»™ của ánh sáng. NhÆ° váºy ánh sáng là thá»±c thể Ä‘á»™c nhất trong vÅ© trụ không bao giá» biến đổi.
Cuá»™c thà nghiệm nổi tiếng do hai nhà khoa há»c Mỹ Michelson và Morley thá»±c hiện và o năm 1887 đã tạo cÆ¡ sở cho thuyết của Einstein vỠánh sáng. Äể Ä‘o tốc Ä‘á»™ của ánh sáng cho đúng má»™t cách tuyệt đối, hai nhà khoa há»c kia đã chế ra má»™t hệ thống máy móc nhÆ° sau: Hai Ä‘Æ°á»ng ống, má»—i Ä‘Æ°á»ng ống dà i chừng má»™t dặm được đặt thẳng góc vá»›i nhau. ÄÆ°á»ng ống thứ nhất đặt theo cùng chiá»u vá»›i chiá»u trái đất quanh chung quanh mặt trá»i, Ä‘Æ°á»ng ống thứ hai hÆ°á»›ng ngược lại vá»›i chiá»u quay của trái đất. Ở đầu má»—i má»™t Ä‘Æ°á»ng ống đặt má»™t tấm gÆ°Æ¡ng cùng má»™t lúc chiếu và o cả hai Ä‘Æ°á»ng ống má»™t chùm ánh sáng. Thá»i đó ngÆ°á»i ta tin rằng chá»— nà o trống không, là có khà éther, và nếu thuyết nà y đúng thì má»™t tia sáng sẽ chạy theo Ä‘Æ°á»ng ống nhÆ° ngÆ°á»i ta bÆ¡i ngược chiá»u, và má»™t tia sáng khác sẽ chạy theo Ä‘Æ°á»ng ống nhÆ° ngÆ°á»i ta bÆ¡i xuôi chiá»u. NhÆ°ng sau cuá»™c thà nghiệm, má»i ngÆ°á»i Ä‘á»u ngạc nhiên thấy rằng cả hai chùm tia sáng cùng dá»™i ngược lại và o đúng má»™t lúc nhÆ° nhau. Thà nghiệm đó bị coi là má»™t thất bại.
Thuyết của Einstein tung ra năm 1905 để trả lá»i những thắc mắc của Michelson, Morley và các nhà váºt lý há»c khác. Trong các khoảng trống không có khà éther và cuá»™c thà nghiệm vá»›i hai Ä‘Æ°á»ng ống đã Ä‘o rất đúng tốc Ä‘á»™ của ánh sáng. Căn cứ và o thà nghiệm nà y, Einstein suy ra Ä‘iá»u vô cùng quan trá»ng là tốc Ä‘á»™ của ánh sáng không bao giá» thay đổi bất kể Ä‘o dÆ°á»›i Ä‘iá»u kiện nà o, và sá»± chuyển Ä‘á»™ng của trái đất quay chung quanh mặt trá»i cÅ©ng không ảnh hưởng gì đến tốc Ä‘á»™ của ánh sáng.
Trái vá»›i Newton, Einstein khẳng định rằng không là m gì có sá»± chuyển Ä‘á»™ng tuyệt đối. Quan niệm có váºt thể chuyển Ä‘á»™ng má»™t cách tuyệt đối trong không gian là điá»u vô lý. Sá»± chuyển Ä‘á»™ng của váºt thể chỉ là tÆ°Æ¡ng đối vá»›i sá»± chuyển dá»™ng của váºt thể khác.
Trạng thái của má»i váºt thể là chuyển Ä‘á»™ng ở trên mặt đất và khắp má»i nÆ¡i trong vÅ© trụ, không có váºt thể nà o là tuyệt đối đứng yên. Trong vÅ© trụ Ä‘á»™ng, từ váºt thể nhá» nhÆ° nguyên tỠđến những dải thiên hà bao la, sá»± chuyển Ä‘á»™ng là trạng thái vÄ©nh hằng. Trái đất quay chung quanh mặt trá»i vá»›i tốc Ä‘á»™ 20 dặm/giây đồng hồ. Trong vÅ© trụ tất cả Ä‘á»u chuyển Ä‘á»™ng, và không có thứ gì đứng im má»™t chá»—, thì là m gì có tiêu chuẩn để Ä‘o tốc Ä‘á»™, chiá»u dà i, kÃch thÆ°á»›c, khối lượng và thá»i gian, ngoại trừ Ä‘o vá»›i sá»± chuyển Ä‘á»™ng tÆ°Æ¡ng đối. Chỉ có ánh sáng là tuyệt đối, vì tốc Ä‘á»™ của ánh sáng lúc nà o cÅ©ng là 186.000dặm/giây đồng hồ, bất kể nguồn sáng, bất kể vị trà quan sát, đúng nhÆ° cuá»™c thà nghiệm Michelson - Morley đã chứng tá».
Trong số những quan niệm của Einstein vá» vÅ© trụ, quan niệm vá» sá»± tÆ°Æ¡ng đối của thá»i gian Ä‘i ngược vá»›i quan niệm xÆ°a nay, và khó hiểu hÆ¡n cả. Einstein chủ trÆ°Æ¡ng rằng: những biến cố xảy ra ở nhiá»u nÆ¡i khác nhau có thể xảy ra cùng má»™t lúc đối vá»›i kẻ nà y, nhÆ°ng xảy ra khác lúc đối vá»›i kẻ khác ở má»™t vị trà chuyển Ä‘á»™ng tÆ°Æ¡ng đối vá»›i ngÆ°á»i trÆ°á»›c. Thà dụ hai biến cố xảy ra cùng má»™t lúc đối vá»›i ngÆ°á»i quan sát đứng trên mặt đất, có thể xảy ra khác lúc đối vá»›i ngÆ°á»i ngồi trên xe há»a hay máy bay. Thá»i gian không tuyệt đối, mà là tÆ°Æ¡ng đối vá»›i vị trà và tốc Ä‘á»™ của ngÆ°á»i quan sát. Ãp dụng thuyết nà y để nháºn định vÅ© trụ, ngÆ°á»i ta thấy rằng má»™t biến cố, thà dụ má»™t vụ nổ xảy ra không má»™t lúc đối vá»›i ngÆ°á»i quan sát ở ngay trên tinh cầu đó và ngÆ°á»i quan sát ở trên trái đất. Má»™t biến cố diá»…n ra trên má»™t tinh cầu xa lắc có thể hà ng năm má»›i chuyển hình ảnh tá»›i mặt đất, mặc dầu ánh sáng chạy vá»›i tốc Ä‘á»™ 186.000 dặm/giây đồng hồ. Vì tinh tú ta quan sát thấy hôm nay chỉ là vì tinh tú của bao nhiêu năm vá» trÆ°á»›c, và có thể lúc nà y vì tinh tú ấy đã không còn.
Theo thuyết tÆ°Æ¡ng đối của Einstein thì ngÆ°á»i ta có thể Ä‘uổi kịp quá khứ và sinh ra ở tÆ°Æ¡ng lai nếu ngÆ°á»i ta có tốc Ä‘á»™ vượt tốc Ä‘á»™ ánh sáng. Má»—i tinh cầu chuyển Ä‘á»™ng có má»™t hệ thống thá»i gian riêng, khác hẳn hệ thống thá»i gian ở má»i tinh cầu khác. Má»™t ngà y trên trái đất chỉ là thá»i gian đủ để trái đất quay má»™t vòng trên trục của nó. Sao Má»™c mất nhiá»u thá»i giá» hÆ¡n trái đất để quay chung quanh mặt trá»i, vì váºy má»™t năm trên sao Má»™c dà i hÆ¡n má»™t năm trên trái đất. Tốc Ä‘á»™ cà ng nhanh, thá»i gian cà ng cháºm. Chúng ta Ä‘á»u quen chỉ nghÄ© rằng má»i váºt thể Ä‘á»u có ba chiá»u, nhÆ°ng Einstein chủ trÆ°Æ¡ng thá»i gian cÅ©ng là má»™t chiá»u của không gian. Thá»i gian và không gian không thể tách rá»i nhau. Má»i váºt luôn luôn chuyển Ä‘á»™ng, cho nên theo quan niệm của Einstein, chúng ta sống trong má»™t vÅ© trụ bốn chiá»u mà thá»i gian là chiá»u thứ tÆ°.
Nói tóm lại, tiá»n Ä‘á» cÆ¡ bản của thuyết Einstein trình bà y lần đầu tiên ná»a thế ká»· trÆ°á»›c đây là tÃnh tÆ°Æ¡ng đối của má»i chuyển Ä‘á»™ng, và tÃnh tuyệt đối Ä‘á»™c nhất của ánh sáng.
Triển khai nguyên lý tÆ°Æ¡ng đối của má»i sá»± chuyển Ä‘á»™ng, Einstein còn là m sụp đổ má»™t quan niệm khác vốn vững chắc từ xa xÆ°a. Từ trÆ°á»›c ngÆ°á»i ta vẫn tin rằng chiá»u dà i và khối lượng trong má»i trÆ°á»ng hợp có thể quan niệm được vẫn là tuyệt đối và không thể thay đổi. Bây giá» Einstein khẳng định khối lượng hay trá»ng lượng cùng chiá»u dà i của má»™t váºt thể thay đổi tùy theo tốc Ä‘á»™ của váºt thể đó. Einstein Ä‘Æ°a ra thà dụ: má»™t Ä‘oà n xe lá»a dà i má»™t ngà n bá»™ (Bá»™: 0,304 mét) chạy vá»›i tốc Ä‘á»™ bốn phần năm tốc Ä‘á»™ của ánh sáng. Äối vá»›i ngÆ°á»i đứng yên má»™t chá»— thì Ä‘oà n tà u chạy chỉ còn dà i 600 bá»™, những đối vá»›i ngÆ°á»i ngồi trên thì Ä‘oà n tà u vẫn dà i đủ 1000 bá»™.
TÆ°Æ¡ng tá»± nhÆ° Ä‘oà n tà u, má»i váºt thể chuyển Ä‘á»™ng trong không gian cÅ©ng Ä‘á»u co ngắn lại tùy theo tốc Ä‘á»™. Má»™t chiếc gáºy dà i 100 mã (mã (inch) = 0,025 mét), nếu phóng lên không gian vá»›i tốc Ä‘á»™ 161.000 dặm/giây đồng hồ, sẽ co ngắn lại chỉ còn dà i ná»a mã. Trái đất thì quay trục nên chu vi cÅ©ng co rút lại chừng sáu phân mét.
Khối lượng cÅ©ng có thể thay đổi. Tốc Ä‘á»™ cà ng nhanh thì khối lượng của váºt thể cà ng tăng. Nhiá»u cuá»™c thà nghiệm đã chứng tá» rằng váºt thể bắn lên không gian vá»›i tốc Ä‘á»™ lên tá»›i 86% tốc Ä‘á»™ ánh sáng, sẽ cân nặng gấp đôi so vá»›i khi còn nằm yên dÆ°á»›i đất. Sá»± kiện nà y có háºu quả quan trá»ng trong công cuá»™c phát triển nguyên tá» sau nà y.
Thuyết tÆ°Æ¡ng đối của Einstein trình bà y năm 1905 được coi là “Lý thuyết hạn chế vá» tÃnh tÆ°Æ¡ng đối†vì chỉ áp dụng riêng đối vá»›i sá»± chuyển Ä‘á»™ng. Tuy nhiên, trong vÅ© trụ chúng ta, hà nh tinh và các thiên thể rất Ãt khi chuyển Ä‘á»™ng Ä‘á»u theo Ä‘Æ°á»ng thẳng. Má»™t lý thuyết phải bao gồm được má»i thứ chuyển Ä‘á»™ng, má»›i đủ để mô tả vÅ© trụ. Vì lẽ đó, Einstein đã phải dà nh mÆ°á»i năm để xây dá»±ng “Lý thuyết Tổng quát vá» tÃnh tÆ°Æ¡ng đốiâ€, trong đó ông nghiên cứu sức mạnh huyá»n bà đã hÆ°á»›ng dẫn sá»± chuyển Ä‘á»™ng của các hà nh tinh, định tinh, sao chổi, thiên thạch, thiên hà và những váºt thể khác quay cuồng trong khoảng không của vÅ© trụ bao la.
Trong “lý thuyết tổng quát vá» tÃnh tÆ°Æ¡ng đối†công bố năm 1915, Einstein Ä‘á» ra má»™t quan niệm má»›i vá» sức hút, đảo lá»™n hẳn những quan Ä‘iểm vá» trá»ng lá»±c và ánh sáng đã được ngÆ°á»i ta chấp nháºn từ thá»i Isaac Newton. Newton cho trá»ng lá»±c là má»™t lá»±c, nhÆ°ng khác vá»›i Newton, Einstein chứng minh rằng khoảng không gian chung quanh má»™t hà nh tinh hay má»™t thiên thể, là má»™t trÆ°á»ng hấp dẫn tÆ°Æ¡ng tá»± nhÆ° từ trÆ°á»ng chung quanh đá nam châm. Những váºt thể lá»›n nhÆ° mặt trá»i, các vì tinh tú Ä‘á»u tá»a ra chung quanh má»™t trÆ°á»ng hấp dẫn rất rá»™ng. Trái đất và mặt trăng hút nhau là vì váºy.
Thuyết trÆ°á»ng hấp dẫn còn giải thÃch những chuyển Ä‘á»™ng không bình thÆ°á»ng của sao Kim, má»™t hà nh tinh gần mặt trá»i nhất, những chuyển Ä‘á»™ng là nát óc những nhà thiên văn há»c tá» bao thế ká»· nay và là má»™t trÆ°á»ng hợp ngoại lệ, không tuân theo định luáºt vá» sức hút của Newton. TrÆ°á»ng hấp dẫn các tinh tú có sức cá»±c mạnh có thể bẻ cong tia sáng. Và o năm 1919, tức là mấy năm sau khi thuyết tổng quát vá» tÃnh tÆ°Æ¡ng đối được tung ra, những bức ảnh chụp được trong má»™t vụ nháºt thá»±c đã xác nháºn thuyết của Einstein là đúng: các tia sáng Ä‘i theo Ä‘Æ°á»ng cong chứ không phải Ä‘Æ°á»ng thẳng, do bị tác Ä‘á»™ng trÆ°á»ng hấp dẫn của mặt trá»i.
Từ tiá»n đỠđó, Einstein suy ra rằng: không gian hình cong. Chịu ảnh hưởng của mặt trá»i, các hà nh tinh quay theo những Ä‘Æ°á»ng nà o ngắn nhất, tÆ°Æ¡ng tá»± nhÆ° con sông khi chảy ra biển, tùy theo địa hình mà chảy theo những Ä‘Æ°á»ng tá»± nhiên nhất, dá»… chảy nhất. Trong phạm vi trái đất, má»™t con tà u hay má»™t chuyến phi cÆ¡ vượt biển, Ä‘i theo không phải Ä‘Æ°á»ng thẳng mà là đưá»ng cong nghÄ©a là cung của má»™t vòng tròn. Hiển nhiên là đưá»ng gần nhất giữa hai Ä‘iểm không phải Ä‘Æ°á»ng thẳng mà là đưá»ng cong. Äịnh luáºt nà y còn đúng cả vá»›i sá»± chuyển Ä‘á»™ng của hà nh tinh hay tia sáng.
Nếu chấp nháºn thuyết không gian có hình cong, phải Ä‘Æ°Æ¡ng nhiên chấp nháºn thuyết không gian hữu hạn. Và dụ, má»™t tia sáng xuất phát ở má»™t vì sao, sau hà ng triệu năm ra Ä‘i, vẫn sẽ trở vá» nguồn sáng cÅ©, chẳng khác gì nhà du lịch Ä‘i má»™t chuyến vòng quanh thế giá»›i. VÅ© trụ không phải là diá»…n ra bất táºn trong không gian, mà có những giá»›i hạn tuy không thể xác định được những giá»›i hạn nà y.
Trong số những khám phá vÄ© đại của Einstein vá» khoa há»c, đóng góp của ông cho công cuá»™c nghiên cứu vá» nguyên tá» là có tác dụng trá»±c tiếp và sâu rá»™ng nhất đối vá»›i thế giá»›i ngà y nay. Ãt lâu sau khi tá» chuyên san váºt lý há»c tung ra thuyết tÆ°Æ¡ng đối và o năm 1905, Einstein còn cho đăng ở báo nà y má»™t bà i báo ngắn có tầm vang dá»™i rất lá»›n, nhan Ä‘á» là “Quán tÃnh của má»™t váºt thể có tùy thuá»™c và o năng lượng của váºt thể đó không?â€. Einstein xác định rằng: Ãt ra là trên lý thuyết năng lượng nguyên tá» có thể sá» dụng được. Sức mạnh khủng khiếp của nguyên tá» có thể được giải tá»a theo má»™t phÆ°Æ¡ng trình do Einstein Ä‘á» ra: E = mc2, nghÄ©a là : năng lượng bằng khối lượng nhân vá»›i tốc Ä‘á»™ của ánh sáng, rồi lại nhân vá»›i tốc Ä‘á»™ của ánh sáng lần nữa. Nói má»™t cách cụ thể, Einstein cho rằng: trong ná»a cân Anh (cân Anh = 453,592 gam) của bất kỳ chất gì Ä‘á»u chứa má»™t năng lượng tÆ°Æ¡ng Ä‘Æ°Æ¡ng vá»›i sức mạnh của bảy triệu tấn thuốc nổ TNT. Má»™t nhà bình luáºn đã nháºn xét: nếu không có phÆ°Æ¡ng trình của Einstein “các nhà khoa há»c vẫn có thể mò mẫm tách được nguyên tá» uranium, nhÆ°ng không chắc các nhà khoa há»c đó đã hiểu đây là má»™t nguồn năng lượng khủng khiếp, váºt liệu của những trái bom khủng khiếpâ€.
Trong phÆ°Æ¡ng trình nổi tiếng E = mc2, Einstein đã chứng minh năng lượng và khối lượng chỉ là má»™t, ở hai trạng thái khác nhau và khối lượng chÃnh là năng lượng đặc lại. Barnett đã nháºn định rất đúng là phÆ°Æ¡ng trình E = mc2 “đã giải thÃch được rất nhiá»u Ä‘iểm vá» váºt lý há»c, từ bao lâu nay vẫn còn là những Ä‘iểm bà máºt. PhÆ°Æ¡ng trình đã giải thÃch tại sao chất quang tuyến phản xạ nhÆ° radium và uranium lại có thể liên tiếp trong hà ng triệu năm bắn ra những tia li ti chạy vá»›i tốc Ä‘á»™ khủng khiếp. PhÆ°Æ¡ng trình còn giải thÃch tại sao mặt trá»i và các vì tinh tú lại có thể tuôn ánh sáng và sức nóng trong hà ng tá»· tá»· năm, vì nếu mặt trá»i chỉ có lá»a theo lối thông thÆ°á»ng thì trái đất của chúng ta đã phải chết trong tối tăm u lạnh từ hà ng triệu năm rồi. PhÆ°Æ¡ng trình còn cho chúng ta thấy năng lượng ghê gá»›m chứa chất trong nhân nguyên tá» và tiên Ä‘oán chỉ cần má»™t lượng rất nhá» chất uranium cÅ©ng đủ tạo ra má»™t trái bom có sức công phá cả má»™t thà nh phốâ€.
Cho mãi đến năm 1939 phÆ°Æ¡ng trình của Einstein vẫn còn là lý thuyết. Và o năm đó, sau khi bị Äức quốc xã trục xuất khá»i châu Âu, Einstein sang Mỹ rồi Ãt lâu sau ông nháºp quốc tịch Mỹ. Einstein được tin Äức quốc xã Ä‘ang lùng để nháºp cảng uranium và đang nghiên cứu vá» bom nguyên tá», ông liá»n viết cho Tổng thống Roosevelt má»™t bức thÆ° tối máºt:
“Những công cuá»™c nghiên cứu má»›i đây của E. Fermi và Lzilard mà bản thảo đã được gá»i tá»›i tôi, khiến tôi nghÄ© rằng trong tÆ°Æ¡ng lai rất gần, chất uranium có thể biến thà nh má»™t nguồn năng lượng má»›i mẻ và quan trá»ng... Hiện tượng má»›i nà y có thể dẫn tá»›i việc chế tạo bom, và có thể tin rằng... chỉ má»™t trái bom loại đó, mang dÆ°á»›i tà u và cho nổ ở hải cảng có thể tà n phá toà n thể hải cảng và các vùng phụ cáºnâ€.
Kết quả tức khắc của bức thÆ° Einstein gá»i cho Roosevelt là việc khởi công xây dá»±ng đỠán bom nguyên tá» Manhattan. Năm năm sau, trai bom nguyên tỠđầu tiên được Ä‘Æ°a ra thỠở Almagordo Reservation thuá»™c bang New Mexico, và Ãt lâu sau Mỹ thả bom nguyên tá» tà n phá Hiroshima, để sá»›m kết liá»…u chiến tranh vá»›i Nháºt Bản.
Bom nguyên tá» là má»™t trong những kết quả thá»±c tế vang dá»™i nhất của lý thuyết Einstein. Tuy nhiên ngÆ°á»i ta vẫn còn phải kể đến thá»±c tế khác nữa. Năm 1905, năm thuyết tÆ°Æ¡ng đối ra Ä‘á»i, các nhà khoa há»c triển khai định luáºt vá» Ä‘iện ảnh há»c (Photoelectric Law) của Einstein, để giải thÃch những tác Ä‘á»™ng Ä‘iện ảnh huyá»n bà và do đó mở Ä‘Æ°á»ng cho vô tuyến truyá»n hình, phim có tiếng nói, “con mắt thần†cùng những áp dụng khác. ChÃnh vì phát minh nà y mà Einstein được tặng giải Nobel vá» váºt lý năm 1922.
Trong những năm cuối Ä‘á»i, Einstein vẫn không ngừng ná»— lá»±c xây dá»±ng lý thuyết vá» TrÆ°á»ng thống nhất (Unfided Field Theory) nhằm chứng minh tÃnh chất hòa hợp và đồng nhất của tạo váºt. Theo Einstein, các định luáºt váºt lý há»c chi phối nguyên tá» nhá» bé cÅ©ng có thể áp dụng đối vá»›i những váºt thể lá»›n lao trong không gian. Do đó lý thuyết vá» TrÆ°á»ng thống nhất của Einstein giải thÃch được má»i hiện tượng váºt lý theo má»™t khuôn mẫu cố định. Lá»±c hút, Ä‘iện lá»±c, từ lá»±c và nguyên tá» lá»±c tất cả Ä‘á»u là những lá»±c có thể giải thÃch được bằng má»™t lý thuyết duy nhất. Năm 1950, sau gần ná»a Ä‘á»i nghiên cứu, Einstein lần đầu tiên trình bà y lý thuyết TrÆ°á»ng thống nhất của ông trÆ°á»›c thế giá»›i. Ông ngỠý tin rằng thuyết nà y nắm giữ được chìa khóa của vÅ© trụ, thống nhất trong má»™t quan niệm, từ thế giá»›i cá»±c nhá» và quay cuồng của nguyên tỠđến không gian mênh mông của các thiên thể. Vì những khó khăn vá» toán há»c nên thuyết của Einstein vẫn chÆ°a được những sá»± kiện váºt lý há»c kiểm chứng toà n bá»™. Tuy váºy Einstein vẫn vững tin rằng lý thuyết vá» TrÆ°á»ng thống nhất của ông giải thÃch được “tÃnh chất nguyên tá» của năng lượng†và chứng minh được sá»± hiện hữu của má»™t vÅ© trụ có sắp đặt rất tráºt tá»±.
TÆ° tưởng triết lý đã gây cảm hứng và hÆ°á»›ng dẫn Einstein qua bao nhiêu năm ná»— lá»±c, và những phần thưởng cho những ná»— lá»±c đó, đã được Einstein trình bà y trong bà i giảng vá» nguồn gốc Lý thuyết tổng quát vá» tÆ°Æ¡ng đối tại trÆ°á»ng đại há»c Glasgow năm 1933.
“Kết quả cuối cùng rất giản dị, bất kỳ má»™t sinh viên thông minh nà o cÅ©ng có thể hiểu được má»™t cách dá»… dà ng. NhÆ°ng chỉ có thể hiểu được sau khi trải qua những năm âm thầm tìm kiếm má»™t sá»± tháºt mà ngÆ°á»i ta chỉ cảm thấy chứ không thể nói lên được. NgÆ°á»i ta chỉ có thể hiểu được Ä‘iá»u đó khi lòng ham muốn lên đến mức cuồng nhiệt, và khi đã trải qua những giai Ä‘oạn tin tưởng rồi nghi ngá», nghi ngá» rồi tin tưởng cho tá»›i má»™t lúc nà o đó, bừng hiểu rõ được sá»± tháºt sáng sủaâ€.
Trong má»™t dịp khác, Einstein đã bá»™c lá»™ cá tÃnh tinh thần của ông:
“Cảm xúc đẹp nhất và sâu xa của con ngÆ°á»i là cảm xúc trÆ°á»›c sá»± huyá»n bÃ. ChÃnh cảm xúc nà y đã khiến cho khoa há»c chân chÃnh nảy nở. Những ai không còn có những cảm xúc đó, không còn biết ngạc nhiên và chỉ biết đứng ngẩn ngÆ°á»i ra vì sợ hãi thì sống cÅ©ng nhÆ° chết. Cảm thấy Ä‘iá»u huyá»n bà mà con ngÆ°á»i không sao giải thÃch nổi, là vì nó chỉ biểu lá»™ ra khi mà khả năng Ãt á»i đáng buồn của chúng ta chỉ hiểu được những hình thức thấp kém của cái quy luáºt cao siêu dÆ°á»›i vẻ đẹp rạng rỡ hÆ¡n hết. ChÃnh sá»± biết đó và cảm xúc đó đã là ná»n tảng Ä‘Ãch thá»±c của tôn giáoâ€.
Con số nhà khoa há»c tán dÆ°Æ¡ng Einstein không kể xiết. Chúng ta hãy Ä‘á»c hai tác phẩm đã viết vá» Einstein, để hiểu địa vị Ä‘á»™c nhất của ông trong giá»›i khoa há»c. Paul Oehser viết:
“Äối vá»›i Albert Einstein, ngÆ°á»i ta không thể không nói đến ảnh hưởng. Phải gá»i những lý thuyết của ông là cách mạng vì đã mở ra ká»· nguyên nguyên tá». Ká»· nguyên nà y Ä‘Æ°a nhân loại Ä‘i đến đâu chúng ta chÆ°a thể biết. Hiện nay chúng ta chỉ biết rằng Einstein là nhà khoa há»c, nhà triết há»c vÄ© đại nhất của thế ká»·. TrÆ°á»›c mắt chúng ta, Einstein có dáng dấp má»™t vị thánh và những công trình của ông đã khiến chúng ta thêm tin tưởng và o khả năng trà tuệ của con ngÆ°á»i. Ông còn là hình ảnh bất diệt của con ngÆ°á»i luôn luôn tìm hiểuâ€.
Nhà khoa há»c Banesh Hoffman đã kết luáºn nhÆ° sau:
“Einstein vÄ© đại không hẳn chỉ vì những tÆ° tưởng khoa há»c mà còn vì tác dụng tâm lý. Trong má»™t giai Ä‘oạn nghiêm trá»ng của lịch sá» khoa há»c, Einstein đã chứng minh rằng, những tÆ° tưởng xÆ°a không hẳn đã là thiêng liêng bất di bất dịch. ChÃnh sá»± chứng minh đó đã mở Ä‘Æ°á»ng cho trà tưởng tưởng của những ngÆ°á»i nhÆ° Bohr và Broglie khiến há» có thể thà nh công trong địa hạt lượng tá». Toà n thể khoa váºt lý há»c của thế ká»· 20 Ä‘á»u mang dấu ấn không thể xóa nhoà của thiên tà i Einsteinâ€.
|