|
|
24-08-2008, 09:03 AM
|
|
Cái Thế Ma Nhân
|
|
Tham gia: May 2008
Äến từ: SG
Bà i gởi: 37
Thá»i gian online: 7 giá» 22 phút 5 giây
Thanks: 1
Thanked 0 Times in 0 Posts
|
|
Lược sá» thá»i gian
LƯỢC SỬ THỜI GIAN
(A Brief History of Time)
Tác Giả:-Steven Hawking - Dịch Giả:-Cao Chi và Phạm Văn Thiá»u
Nhà Xuất Bản Khoa Há»c và Kỹ Thuáºt - Hanoi 2000
Giá»›i thiệu cuốn sách "Lược sá» thá»i gian"
Cuốn sách mà chúng tôi giá»›i thiệu vá»›i các bạn sau đây có tên là "Lược sá» thá»i gian" (A Brief History of Time), má»™t cuốn sách tuyệt diệu, được viết bởi má»™t trong những nhà khoa há»c vÄ© đại nhất của thá»i đại chúng ta: nhà toán há»c và váºt lý lý thuyết ngÆ°á»i Anh Stephen Hawking.
S.W. Hawking sinh năm 1942. Trong cuá»™c sống cá nhân, ông gặp nhiá»u bất hạnh. Năm 1985, ông bị sÆ°ng phổi và sau khi phẫu thuáºt mở khà quản, Hawking mất khả năng phát âm. TrÆ°á»›c đó, má»™t căn bệnh tê liệt thần kinh (bệnh ALS) đã gắn chặt ông và o chiếc xe đẩy. Hawking chỉ còn cách là m việc và giao tiếp vá»›i má»i ngÆ°á»i bằng má»™t máy vi tÃnh và má»™t máy tổng hợp tiếng nói lắp liá»n vá»›i ghế. Tuy nhiên, tất cả những bất hạnh nà y không quáºt ngã được ý chà của nhà váºt lý thiên tà i. Hiện nay ông là giáo sÆ° tại Äại há»c Cambridge (Anh), ở chức vụ mà ngà y xÆ°a Newton, rồi sau đó là P.A.M. Dirac, đảm nhiệm. Ông chuyên nghiên cứu vá» lý thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng. Những kết quả thu được cùng vá»›i George Ellis, Roger Penrose,... và nhất là sá»± phát hiện khả năng bức xạ của các các lá»— Ä‘en đã Ä‘Æ°a Hawking lên hà ng những nhà váºt lý nổi tiếng nhất thế giá»›i.
Cuốn "Lược sá» thá»i gian" được viết xong năm 1987. Ngay từ khi ra Ä‘á»i, nó đã trở thà nh má»™t trong những cuốn sách bán chạy nhất thế giá»›i. "Lược sá» thá»i gian" đứng trong danh mục sách bán chạy nhất của New York Times trong 53 tuần, và tại nÆ°á»›c Anh, 205 tuần liá»n nó có tên trong mục sách bán chạy nhất của Sunday Times. ChÃnh Stephen Hawking cÅ©ng phải kinh ngạc. Từ trÆ°á»›c đến nay, chÆ°a có má»™t cuốn sách khoa há»c nà o được công chúng đón nháºn nồng nhiệt nhÆ° váºy (tuy rằng nhiá»u ngÆ°á»i nói, há» mua nó chỉ để bà y ở tủ sách chứ không thá»±c sá»± Ä‘á»c. Vá» Ä‘iểm nà y, cuốn sách của Hawking cÅ©ng có số pháºn tÆ°Æ¡ng tá»± nhÆ° Kinh Thánh hoặc các vở kịch của Shakespeare).
Bằng má»™t lối trình bà y sáng sủa, giá»ng văn hà i hÆ°á»›c, hÆ¡i nhuốm mà u bi quan, Stephen Hawking đã dẫn dắt ngÆ°á»i Ä‘á»c phiêu lÆ°u suốt lịch sá» vÅ© trụ, từ khi nó còn là má»™t Ä‘iểm kỳ dị vá»›i năng lượng vô cùng lá»›n, cho tá»›i ngà y nay. Cuá»™c tìm kiếm của Hawking giúp ngÆ°á»i Ä‘á»c khám phá hết bà máºt nà y đến bà máºt khác. Äôi khi ông dụ Ä‘á»™c giả và o những ngá»™ nháºn tưởng nhÆ° rất có lý, rồi lại bất ngá» chỉ ra sá»± phi lý trong cách nghÄ©, để rồi phá vỡ má»i ngá»™ nháºn. Cuốn sách Ä‘á» cáºp đến những vấn Ä‘á» nghiêm trá»ng và hóc búa nhất của váºt lý lý thuyết, nhÆ° vụ nổ lá»›n, lá»— Ä‘en, không - thá»i gian, thuyết tÆ°Æ¡ng đối, nguyên lý bất định... mà không há» là m bạn Ä‘á»c bị rối.
Bản tiếng Việt mà chúng tôi giá»›i thiệu vá»›i các bạn sau đây được dịch bởi Cao Chi và Phạm Văn Thiá»u, nhà xuất bản Văn hóa Thông tin, Hà Ná»™i, 2000.
Minh Hy
Lá»i giá»›i thiệu của nhà xuất bản Bantam Books
Chúng ta Ä‘ang sống cuá»™c sống hà ng ngà y của chúng ta mà hầu nhÆ° không hiểu được thế giá»›i xung quanh. Chúng ta cÅ©ng Ãt khi suy ngẫm vá» cÆ¡ chế đã tạo ra ánh sáng mặt trá»i - má»™t yếu tố quan trá»ng góp phần tạo nên sá»± sống, vá» hấp dẫn - cái chất keo đã kết dÃnh chúng ta và o trái đất, mà nếu khác Ä‘i chúng ta sẽ xoay tÃt và trôi dạt và o không gian vÅ© trụ, vá» những nguyên tỠđã cấu tạo nên tất cả chúng ta - mà chúng ta hoà n toà n lệ thuá»™c và o sá»± bá»n vững của chúng. Chỉ trừ có trẻ em (vì chúng còn biết quá Ãt để không ngần ngại đặt ra những câu há»i quan trá»ng) còn Ãt ai trong chúng ta tốn thá»i gian để băn khoăn tại sao tá»± nhiên lại nhÆ° thế nà y mà không nhÆ° thế khác, vÅ© trụ ra Ä‘á»i từ đâu, hoặc nó có mãi mãi nhÆ° thế nà y không, liệu có má»™t ngà y nà o đó thá»i gian sẽ trôi giáºt lùi, háºu quả có trÆ°á»›c nguyên nhân hay không; hoặc có giá»›i hạn cuối cùng cho sá»± hiểu biết của con ngÆ°á»i hay không? Tháºm chà có những đứa trẻ con, mà tôi có gặp má»™t số, muốn biết lá»— Ä‘en là cái gì; cái gì là hạt váºt chất nhá» bé nhất, tại sao chúng ta chỉ nhá»› quá khứ mà không nhá»› tÆ°Æ¡ng lai; và nếu lúc bắt đầu là há»—n loạn thì là m thế nà o có sá»± tráºt tá»± nhÆ° ta thấy hôm nay, và tại sao lại có vÅ© trụ.
Trong xã há»™i của chúng ta, các báºc phụ huynh cÅ©ng nhÆ° các thầy giáo vẫn còn thói quen trả lá»i những câu há»i đó bằng cách nhún vai hoặc viện đến các giáo lý mÆ¡ hồ. Má»™t số giáo lý ấy lại hoà n toà n không thÃch hợp vá»›i những vấn Ä‘á» vừa nêu ở trên, bởi vì chúng phÆ¡i bà y quá rõ những hạn chế của sá»± hiểu biết của con ngÆ°á»i.
NhÆ°ng rất nhiá»u môn triết há»c và khoa há»c lại ra Ä‘á»i từ những câu lục vấn nhÆ° váºy. Ngà y cà ng có nhiá»u ngÆ°á»i lá»›n cÅ©ng muốn đặt những câu há»i thuá»™c loại đó và thi thoảng hỠđã nháºn được những câu trả lá»i khá lạ lùng. Nằm trung gian giữa các nguyên tá» và các vì sao, chúng ta Ä‘ang mở rá»™ng chân trá»i khám phá của chúng ta, nhằm bao quát cả những cái rất nhá» lẫn những cái rất lá»›n.
Mùa xuân năm 1974, khoảng 2 năm trÆ°á»›c khi con tà u vÅ© trụ Viking hạ cánh xuống sao Há»a, tôi có tham dá»± má»™t cuá»™c há»p tổ chức ở Anh, do Há»™i Hoà ng gia London tà i trợ, bà n vá» vấn Ä‘á» là m thế nà o tìm kiếm sá»± sống ngoà i Trái đất. Và o giá» giải lao, tôi thấy má»™t cuá»™c há»p lá»›n hÆ¡n nhiá»u được tổ chức ở phòng bên cạnh và vì tò mò tôi bÆ°á»›c và o xem. Thì ra tôi Ä‘ang chứng kiến má»™t nghi lá»… cổ kÃnh, lá»… kết nạp há»™i viên má»›i của Há»™i Hoà ng gia London, má»™t trong những tổ chức há»c thuáºt lâu Ä‘á»i nhất của hà nh tinh chúng ta. Ở hà ng trên cùng, má»™t thanh niên ngồi trong xe đẩy Ä‘ang rất cháºm rãi ký tên mình và o cuốn sổ mà ở những trang đầu tiên của nó còn giữ được chữ ký của Isaac Newton. Khi Stephen Hawking, cuối cùng đã ký xong tên mình, những trà ng hoan hô nhÆ° sấm nổi lên, ngay từ lúc đó ông đã là cả má»™t huyá»n thoại.
Hiện nay, Hawking là giáo sÆ° toán há»c của trÆ°á»ng Äại há»c Cambridge, vá»›i cÆ°Æ¡ng vị mà trÆ°á»›c đây Newton, rồi sau nà y P.A.M Dirac - hai nhà nghiên cứu nổi tiếng vá» những cái cá»±c lá»›n và những cái cá»±c nhá» - đảm nhiệm. Hawking là ngÆ°á»i kế tục hết sức xứng đáng của há». Cuốn sách đầu tiên của Hawking dà nh cho những ngÆ°á»i không phải là chuyên gia nà y có thể xem là má»™t phần thưởng vá» nhiá»u mặt cho công chúng không chuyên. Cuốn sách hấp dẫn vừa bởi ná»™i dung phong phú của nó, vừa bởi nó cho chúng ta má»™t cái nhìn khái quát qua những công trình của chÃnh tác giả. Cuốn sách chứa đụng những khám phá trên những ranh giá»›i của váºt lý há»c, thiên văn há»c, vÅ© trụ há»c và của cả lòng dÅ©ng cảm nữa.
Äây cÅ©ng là cuốn sách vá» Thượng đế... hay đúng hÆ¡n là vá» sá»± không-có-mặt-của-Thượng-đế. Chữ Thượng đế xuất hiện trên nhiá»u trang của cuốn sách nà y. Hawking đã dấn thân Ä‘i tìm câu trả lá»i cho câu há»i nổi tiếng của Einstein: Liệu Thượng đế có sá»± lá»±a chá»n nà o trong việc tạo ra vÅ© trụ nà y hay không? Hawking đã nhiá»u lần tuyên bố má»™t cách công khai rằng ông có ý định tìm hiểu ý nghÄ©a của Thượng đế. Và từ ná»— lá»±c đó, ông đã rút ra kết luáºn bất ngá» nhất, Ãt nhất là cho đến hiện nay, đó là vÅ© trụ không có biên trong không gian, không có bắt đầu và kết thúc trong thá»i gian và chẳng có việc gì cho Äấng sáng thế phải là m ở đây cả.
Peter Guzzardi
Lá»i cảm Æ¡n của Stephen Hawking
Lá»i cảm Æ¡n sau đây được in trong lần xuất bản đầu tiên của cuốn "Lược sá» thá»i gian", nhà xuất bản Batam Books, 1987.
Tôi đã quyết định thá» viết má»™t cuốn sách phổ thông vá» không gian và thá»i gian sau khi đã Ä‘á»c má»™t loạt bà i giảng ở Äại há»c Harvard năm 1982. TrÆ°á»›c đó, cÅ©ng đã có khá nhiá»u cuốn sách viết vá» giai Ä‘oạn đầu của vÅ© trụ và các lá»— Ä‘en, từ những cuốn sách rất hay nhÆ° cuốn “Ba phút đầu tiên†của Steven Weinberg (Bản dịch tiếng Việt của Nhà xuất bản Khoa há»c và Kỹ thuáºt ra mắt năm 1982 - VnExpress), cho tá»›i những cuốn rất tồi mà tôi không muốn nhắc tên ở đây. Tuy nhiên, tôi cảm thấy chÆ°a có cuốn nà o Ä‘á» cáºp đến những vấn đỠđã dẫn tôi Ä‘i nghiên cứu vÅ© trụ há»c và lý thuyết lượng tá» nhÆ°: VÅ© trụ ra Ä‘á»i từ đâu? Nó bắt đầu nhÆ° thế nà o và tại sao lại nhÆ° váºy? Nó có kết thúc không, và nếu có thì sẽ kết thúc nhÆ° thế nà o? Äó là những vấn Ä‘á» mà tất cả chúng ta Ä‘á»u quan tâm. NhÆ°ng khoa há»c hiện đại đã trở nên chuyên sâu tá»›i mức chỉ có má»™t số Ãt chuyên gia nắm vững những công cụ toán há»c được dùng để mô tả chúng má»›i có thể hiểu được chúng. Tuy nhiên, những ý tưởng cÆ¡ bản vá» nguồn gốc và số pháºn của vÅ© trụ vẫn có thể trình bà y dÆ°á»›i dạng phổ thông cho những ngÆ°á»i không thuá»™c giá»›i khoa há»c cÅ©ng có thể hiểu được mà không cần tá»›i toán há»c. Äó là mục tiêu mà tôi muốn thá»±c hiện trong cuốn sách nà y. Mục tiêu đó có đạt được hay không, xin để bạn Ä‘á»c phán xét.
Có ai đó nói vá»›i tôi rằng, má»—i má»™t phÆ°Æ¡ng trình mà tôi Ä‘Æ°a và o cuốn sách sẽ là m giảm số lượng bán Ä‘i má»™t ná»a. Do đó, tôi quyết định sẽ hoà n toà n không dùng đến má»™t phÆ°Æ¡ng trình nà o. Tuy nhiên, cuối cùng tôi cÅ©ng Ä‘Ã nh phải Ä‘Æ°a và o má»™t phÆ°Æ¡ng trình, đó là phÆ°Æ¡ng trình nổi tiếng của Einstein E =mc2. Tôi hy vá»ng nó sẽ không là m cho má»™t số bạn Ä‘á»c tiá»m tà ng của tôi phải hoảng sợ.
Ngoại trừ căn bệnh ALS (bệnh liệt toà n thân), hay bệnh vá» thần kinh chuyển Ä‘á»™ng, ở hầu hết các phÆ°Æ¡ng diện khác, tôi là má»™t ngÆ°á»i may mắn. Nhá» sá»± giúp đỡ và há»— trợ của Jane, vợ tôi và các con Robert, Lucy và Timmy mà tôi có thể sống gần nhÆ° bình thÆ°á»ng và có má»™t sá»± nghiệp thà nh công. Tôi còn may mắn ở má»™t Ä‘iểm nữa là tôi đã chá»n váºt lý lý thuyết, vì tất cả chỉ được là m trong trà óc. Do đó bệnh táºt của tôi không phải là má»™t sá»± tà n phế quá nghiêm trá»ng. Tất nhiên, những đồng nghiệp cÅ©ng đã giúp đỡ tôi rất nhiá»u.
Trong giai Ä‘oạn đầu tiên, giai Ä‘oạn “cổ Ä‘iển†của con Ä‘Æ°á»ng sá»± nghiệp, những ngÆ°á»i bạn và cá»™ng sá»± chÃnh của tôi là Roger Penrose, Robert Geroch, Brandon Carter và George Elis. Tôi rất biết Æ¡n sá»± giúp đỡ mà hỠđã dà nh cho tôi, và vá» công việc mà chúng tôi cùng tiến hà nh vá»›i nhau. Giai Ä‘oạn nà y đã được đúc kết thà nh cuốn sách “Cấu trúc ở thang vÄ© mô của không - thá»i gian†do Elis và tôi viết năm 1973. Tôi không có ý định khuyên Ä‘á»™c giả tìm Ä‘á»c cuốn sách đó để lấy thêm thông tin, bởi vì nó quá chuyên sâu và tÆ°Æ¡ng đối khó Ä‘á»c. Tôi hy vá»ng rằng từ khi viết cuốn sách đó đến nay, tôi đã há»c được cách viết sao cho dá»… hiểu hÆ¡n.
Trong giai Ä‘oạn thứ hai, giai Ä‘oạn “lượng tá»â€ của con Ä‘Æ°á»ng sá»± nghiệp của tôi, từ năm 1974, các cá»™ng sá»± chÃnh của tôi là Gary, Gibsons, Don Page và Jim Hartle. Tôi phải mang Æ¡n há» và các nghiên cứu sinh của tôi rất nhiá»u vì sá»± giúp đỡ to lá»›n của hỠđối vá»›i tôi. Sá»± tiếp xúc vá»›i sinh viên luôn kÃch thÃch tôi mạnh mẽ, và tôi hy vá»ng nó đã giúp tôi tránh được những con Ä‘Æ°á»ng mòn.
Khi viết cuốn sách nà y, tôi đã nháºn được sá»± giúp đỡ lá»›n của Brian Whitt, má»™t sinh viên của tôi. Tôi bị sÆ°ng phổi năm 1985, sau khi đã viết song bản thảo đầu tiên. Tôi đã phải phẫu thuáºt mở khà quản. Sau phẫu thuáºt, tôi mất khả năng phát âm, và do đó, hầu nhÆ° không còn khả năng giao tiếp nữa. Tôi nghÄ© sẽ không thể hoà n thà nh được cuốn sách. NhÆ°ng Brian không chỉ giúp tôi sá»a lại bản thảo mà còn giúp tôi sá» dụng chÆ°Æ¡ng trình giao tiếp có tên là Living Center do Walt Woltosz thuá»™c World Plus Inc. ở Sunnyvale, California tặng cho tôi. Vá»›i chÆ°Æ¡ng trình đó, tôi vừa có thể viết sách báo, vừa có thể giao tiếp vá»›i má»i ngÆ°á»i bằng má»™t máy tổng hợp tiếng nói do Speech Plus, cÅ©ng ở Sunnyvale, California, tặng cho tôi. Máy tổng hợp tiếng nói đó và má»™t máy vi tÃnh được David Manson lắp ngay trên chiếc xe đẩy của tôi. Hệ thống nà y đã là m được má»™t chuyện hoà n toà n bất ngá»: thá»±c tế bây giá» tôi có thể giao tiếp còn tốt hÆ¡n so vá»›i khi tôi chÆ°a bị mất tiếng nói.
Tôi cÅ©ng đã nháºn được nhiá»u Ä‘á» nghị hoà n thiện cuốn sách từ nhiá»u ngÆ°á»i đã xem bản thảo sÆ¡ bá»™ của nó. Äặc biệt, ông Peter Guzzardi, biên táºp viên của tôi ở nhà xuất bản Bantam Books đã gá»i cho tôi rất nhiá»u trang nháºn xét và yêu cầu vá» những Ä‘iểm ông cảm thấy tôi giải thÃch chÆ°a tháºt thá»a đáng lắm. Tôi cÅ©ng phải thú nháºn rằng tôi đã cảm thấy rất bá»±c mình khi nháºn được những bản liệt kê dà i gồm những Ä‘iá»u cần phải sá»a đổi, nhÆ°ng ông đã hoà n toà n có lý. Tôi tin chắc rằng cuốn sách sở dÄ© hay hÆ¡n chÃnh là do ông đã bắt tôi phải là m việc cáºn lá»±c.
Tôi cÅ©ng rất cảm Æ¡n những trợ tá của tôi: Colin Williams, David Thomas và Raymond Laflamme; các thÆ° ký Judy Fella, Ann Ralph, Cheryl Billington và Sue Masey; cÅ©ng nhÆ° Ä‘á»™i ngÅ© các há»™ lý của tôi. Cuốn sách nà y cÅ©ng không thể ra Ä‘á»i nếu không có sợ há»— trợ cho cho nghiên cứu và chi phà y tế của tôi từ TrÆ°á»ng Gonville và Caius, từ Há»™i đồng nghiên cứu khoa há»c và kỹ thuáºt, cÅ©ng nhÆ° các Quỹ Leverhulme, Mcarthur, Nuffield và Ralph Smith. Tôi xin tá» lòng biết Æ¡n đối vá»›i các cÆ¡ quan đó.
Stephen Hawking
Ngà y 20 tháng 10 năm 1987
Lá»i giá»›i thiệu của nhà xuất bản Bantam Books
Chúng ta Ä‘ang sống cuá»™c sống hà ng ngà y của chúng ta mà hầu nhÆ° không hiểu được thế giá»›i xung quanh. Chúng ta cÅ©ng Ãt khi suy ngẫm vá» cÆ¡ chế đã tạo ra ánh sáng mặt trá»i - má»™t yếu tố quan trá»ng góp phần tạo nên sá»± sống, vá» hấp dẫn - cái chất keo đã kết dÃnh chúng ta và o trái đất, mà nếu khác Ä‘i chúng ta sẽ xoay tÃt và trôi dạt và o không gian vÅ© trụ, vá» những nguyên tỠđã cấu tạo nên tất cả chúng ta - mà chúng ta hoà n toà n lệ thuá»™c và o sá»± bá»n vững của chúng. Chỉ trừ có trẻ em (vì chúng còn biết quá Ãt để không ngần ngại đặt ra những câu há»i quan trá»ng) còn Ãt ai trong chúng ta tốn thá»i gian để băn khoăn tại sao tá»± nhiên lại nhÆ° thế nà y mà không nhÆ° thế khác, vÅ© trụ ra Ä‘á»i từ đâu, hoặc nó có mãi mãi nhÆ° thế nà y không, liệu có má»™t ngà y nà o đó thá»i gian sẽ trôi giáºt lùi, háºu quả có trÆ°á»›c nguyên nhân hay không; hoặc có giá»›i hạn cuối cùng cho sá»± hiểu biết của con ngÆ°á»i hay không? Tháºm chà có những đứa trẻ con, mà tôi có gặp má»™t số, muốn biết lá»— Ä‘en là cái gì; cái gì là hạt váºt chất nhá» bé nhất, tại sao chúng ta chỉ nhá»› quá khứ mà không nhá»› tÆ°Æ¡ng lai; và nếu lúc bắt đầu là há»—n loạn thì là m thế nà o có sá»± tráºt tá»± nhÆ° ta thấy hôm nay, và tại sao lại có vÅ© trụ.
Trong xã há»™i của chúng ta, các báºc phụ huynh cÅ©ng nhÆ° các thầy giáo vẫn còn thói quen trả lá»i những câu há»i đó bằng cách nhún vai hoặc viện đến các giáo lý mÆ¡ hồ. Má»™t số giáo lý ấy lại hoà n toà n không thÃch hợp vá»›i những vấn Ä‘á» vừa nêu ở trên, bởi vì chúng phÆ¡i bà y quá rõ những hạn chế của sá»± hiểu biết của con ngÆ°á»i.
NhÆ°ng rất nhiá»u môn triết há»c và khoa há»c lại ra Ä‘á»i từ những câu lục vấn nhÆ° váºy. Ngà y cà ng có nhiá»u ngÆ°á»i lá»›n cÅ©ng muốn đặt những câu há»i thuá»™c loại đó và thi thoảng hỠđã nháºn được những câu trả lá»i khá lạ lùng. Nằm trung gian giữa các nguyên tá» và các vì sao, chúng ta Ä‘ang mở rá»™ng chân trá»i khám phá của chúng ta, nhằm bao quát cả những cái rất nhá» lẫn những cái rất lá»›n.
Mùa xuân năm 1974, khoảng 2 năm trÆ°á»›c khi con tà u vÅ© trụ Viking hạ cánh xuống sao Há»a, tôi có tham dá»± má»™t cuá»™c há»p tổ chức ở Anh, do Há»™i Hoà ng gia London tà i trợ, bà n vá» vấn Ä‘á» là m thế nà o tìm kiếm sá»± sống ngoà i Trái đất. Và o giá» giải lao, tôi thấy má»™t cuá»™c há»p lá»›n hÆ¡n nhiá»u được tổ chức ở phòng bên cạnh và vì tò mò tôi bÆ°á»›c và o xem. Thì ra tôi Ä‘ang chứng kiến má»™t nghi lá»… cổ kÃnh, lá»… kết nạp há»™i viên má»›i của Há»™i Hoà ng gia London, má»™t trong những tổ chức há»c thuáºt lâu Ä‘á»i nhất của hà nh tinh chúng ta. Ở hà ng trên cùng, má»™t thanh niên ngồi trong xe đẩy Ä‘ang rất cháºm rãi ký tên mình và o cuốn sổ mà ở những trang đầu tiên của nó còn giữ được chữ ký của Isaac Newton. Khi Stephen Hawking, cuối cùng đã ký xong tên mình, những trà ng hoan hô nhÆ° sấm nổi lên, ngay từ lúc đó ông đã là cả má»™t huyá»n thoại.
Hiện nay, Hawking là giáo sÆ° toán há»c của trÆ°á»ng Äại há»c Cambridge, vá»›i cÆ°Æ¡ng vị mà trÆ°á»›c đây Newton, rồi sau nà y P.A.M Dirac - hai nhà nghiên cứu nổi tiếng vá» những cái cá»±c lá»›n và những cái cá»±c nhá» - đảm nhiệm. Hawking là ngÆ°á»i kế tục hết sức xứng đáng của há». Cuốn sách đầu tiên của Hawking dà nh cho những ngÆ°á»i không phải là chuyên gia nà y có thể xem là má»™t phần thưởng vá» nhiá»u mặt cho công chúng không chuyên. Cuốn sách hấp dẫn vừa bởi ná»™i dung phong phú của nó, vừa bởi nó cho chúng ta má»™t cái nhìn khái quát qua những công trình của chÃnh tác giả. Cuốn sách chứa đụng những khám phá trên những ranh giá»›i của váºt lý há»c, thiên văn há»c, vÅ© trụ há»c và của cả lòng dÅ©ng cảm nữa.
Äây cÅ©ng là cuốn sách vá» Thượng đế... hay đúng hÆ¡n là vá» sá»± không-có-mặt-của-Thượng-đế. Chữ Thượng đế xuất hiện trên nhiá»u trang của cuốn sách nà y. Hawking đã dấn thân Ä‘i tìm câu trả lá»i cho câu há»i nổi tiếng của Einstein: Liệu Thượng đế có sá»± lá»±a chá»n nà o trong việc tạo ra vÅ© trụ nà y hay không? Hawking đã nhiá»u lần tuyên bố má»™t cách công khai rằng ông có ý định tìm hiểu ý nghÄ©a của Thượng đế. Và từ ná»— lá»±c đó, ông đã rút ra kết luáºn bất ngá» nhất, Ãt nhất là cho đến hiện nay, đó là vÅ© trụ không có biên trong không gian, không có bắt đầu và kết thúc trong thá»i gian và chẳng có việc gì cho Äấng sáng thế phải là m ở đây cả.
Peter Guzzardi
Lá»i cảm Æ¡n của Stephen Hawking
Lá»i cảm Æ¡n sau đây được in trong lần xuất bản đầu tiên của cuốn "Lược sá» thá»i gian", nhà xuất bản Batam Books, 1987.
Tôi đã quyết định thá» viết má»™t cuốn sách phổ thông vá» không gian và thá»i gian sau khi đã Ä‘á»c má»™t loạt bà i giảng ở Äại há»c Harvard năm 1982. TrÆ°á»›c đó, cÅ©ng đã có khá nhiá»u cuốn sách viết vá» giai Ä‘oạn đầu của vÅ© trụ và các lá»— Ä‘en, từ những cuốn sách rất hay nhÆ° cuốn “Ba phút đầu tiên†của Steven Weinberg (Bản dịch tiếng Việt của Nhà xuất bản Khoa há»c và Kỹ thuáºt ra mắt năm 1982 - VnExpress), cho tá»›i những cuốn rất tồi mà tôi không muốn nhắc tên ở đây. Tuy nhiên, tôi cảm thấy chÆ°a có cuốn nà o Ä‘á» cáºp đến những vấn đỠđã dẫn tôi Ä‘i nghiên cứu vÅ© trụ há»c và lý thuyết lượng tá» nhÆ°: VÅ© trụ ra Ä‘á»i từ đâu? Nó bắt đầu nhÆ° thế nà o và tại sao lại nhÆ° váºy? Nó có kết thúc không, và nếu có thì sẽ kết thúc nhÆ° thế nà o? Äó là những vấn Ä‘á» mà tất cả chúng ta Ä‘á»u quan tâm. NhÆ°ng khoa há»c hiện đại đã trở nên chuyên sâu tá»›i mức chỉ có má»™t số Ãt chuyên gia nắm vững những công cụ toán há»c được dùng để mô tả chúng má»›i có thể hiểu được chúng. Tuy nhiên, những ý tưởng cÆ¡ bản vá» nguồn gốc và số pháºn của vÅ© trụ vẫn có thể trình bà y dÆ°á»›i dạng phổ thông cho những ngÆ°á»i không thuá»™c giá»›i khoa há»c cÅ©ng có thể hiểu được mà không cần tá»›i toán há»c. Äó là mục tiêu mà tôi muốn thá»±c hiện trong cuốn sách nà y. Mục tiêu đó có đạt được hay không, xin để bạn Ä‘á»c phán xét.
Có ai đó nói vá»›i tôi rằng, má»—i má»™t phÆ°Æ¡ng trình mà tôi Ä‘Æ°a và o cuốn sách sẽ là m giảm số lượng bán Ä‘i má»™t ná»a. Do đó, tôi quyết định sẽ hoà n toà n không dùng đến má»™t phÆ°Æ¡ng trình nà o. Tuy nhiên, cuối cùng tôi cÅ©ng Ä‘Ã nh phải Ä‘Æ°a và o má»™t phÆ°Æ¡ng trình, đó là phÆ°Æ¡ng trình nổi tiếng của Einstein E =mc2. Tôi hy vá»ng nó sẽ không là m cho má»™t số bạn Ä‘á»c tiá»m tà ng của tôi phải hoảng sợ.
Ngoại trừ căn bệnh ALS (bệnh liệt toà n thân), hay bệnh vá» thần kinh chuyển Ä‘á»™ng, ở hầu hết các phÆ°Æ¡ng diện khác, tôi là má»™t ngÆ°á»i may mắn. Nhá» sá»± giúp đỡ và há»— trợ của Jane, vợ tôi và các con Robert, Lucy và Timmy mà tôi có thể sống gần nhÆ° bình thÆ°á»ng và có má»™t sá»± nghiệp thà nh công. Tôi còn may mắn ở má»™t Ä‘iểm nữa là tôi đã chá»n váºt lý lý thuyết, vì tất cả chỉ được là m trong trà óc. Do đó bệnh táºt của tôi không phải là má»™t sá»± tà n phế quá nghiêm trá»ng. Tất nhiên, những đồng nghiệp cÅ©ng đã giúp đỡ tôi rất nhiá»u.
Trong giai Ä‘oạn đầu tiên, giai Ä‘oạn “cổ Ä‘iển†của con Ä‘Æ°á»ng sá»± nghiệp, những ngÆ°á»i bạn và cá»™ng sá»± chÃnh của tôi là Roger Penrose, Robert Geroch, Brandon Carter và George Elis. Tôi rất biết Æ¡n sá»± giúp đỡ mà hỠđã dà nh cho tôi, và vá» công việc mà chúng tôi cùng tiến hà nh vá»›i nhau. Giai Ä‘oạn nà y đã được đúc kết thà nh cuốn sách “Cấu trúc ở thang vÄ© mô của không - thá»i gian†do Elis và tôi viết năm 1973. Tôi không có ý định khuyên Ä‘á»™c giả tìm Ä‘á»c cuốn sách đó để lấy thêm thông tin, bởi vì nó quá chuyên sâu và tÆ°Æ¡ng đối khó Ä‘á»c. Tôi hy vá»ng rằng từ khi viết cuốn sách đó đến nay, tôi đã há»c được cách viết sao cho dá»… hiểu hÆ¡n.
Trong giai Ä‘oạn thứ hai, giai Ä‘oạn “lượng tá»â€ của con Ä‘Æ°á»ng sá»± nghiệp của tôi, từ năm 1974, các cá»™ng sá»± chÃnh của tôi là Gary, Gibsons, Don Page và Jim Hartle. Tôi phải mang Æ¡n há» và các nghiên cứu sinh của tôi rất nhiá»u vì sá»± giúp đỡ to lá»›n của hỠđối vá»›i tôi. Sá»± tiếp xúc vá»›i sinh viên luôn kÃch thÃch tôi mạnh mẽ, và tôi hy vá»ng nó đã giúp tôi tránh được những con Ä‘Æ°á»ng mòn.
Khi viết cuốn sách nà y, tôi đã nháºn được sá»± giúp đỡ lá»›n của Brian Whitt, má»™t sinh viên của tôi. Tôi bị sÆ°ng phổi năm 1985, sau khi đã viết song bản thảo đầu tiên. Tôi đã phải phẫu thuáºt mở khà quản. Sau phẫu thuáºt, tôi mất khả năng phát âm, và do đó, hầu nhÆ° không còn khả năng giao tiếp nữa. Tôi nghÄ© sẽ không thể hoà n thà nh được cuốn sách. NhÆ°ng Brian không chỉ giúp tôi sá»a lại bản thảo mà còn giúp tôi sá» dụng chÆ°Æ¡ng trình giao tiếp có tên là Living Center do Walt Woltosz thuá»™c World Plus Inc. ở Sunnyvale, California tặng cho tôi. Vá»›i chÆ°Æ¡ng trình đó, tôi vừa có thể viết sách báo, vừa có thể giao tiếp vá»›i má»i ngÆ°á»i bằng má»™t máy tổng hợp tiếng nói do Speech Plus, cÅ©ng ở Sunnyvale, California, tặng cho tôi. Máy tổng hợp tiếng nói đó và má»™t máy vi tÃnh được David Manson lắp ngay trên chiếc xe đẩy của tôi. Hệ thống nà y đã là m được má»™t chuyện hoà n toà n bất ngá»: thá»±c tế bây giá» tôi có thể giao tiếp còn tốt hÆ¡n so vá»›i khi tôi chÆ°a bị mất tiếng nói.
Tôi cÅ©ng đã nháºn được nhiá»u Ä‘á» nghị hoà n thiện cuốn sách từ nhiá»u ngÆ°á»i đã xem bản thảo sÆ¡ bá»™ của nó. Äặc biệt, ông Peter Guzzardi, biên táºp viên của tôi ở nhà xuất bản Bantam Books đã gá»i cho tôi rất nhiá»u trang nháºn xét và yêu cầu vá» những Ä‘iểm ông cảm thấy tôi giải thÃch chÆ°a tháºt thá»a đáng lắm. Tôi cÅ©ng phải thú nháºn rằng tôi đã cảm thấy rất bá»±c mình khi nháºn được những bản liệt kê dà i gồm những Ä‘iá»u cần phải sá»a đổi, nhÆ°ng ông đã hoà n toà n có lý. Tôi tin chắc rằng cuốn sách sở dÄ© hay hÆ¡n chÃnh là do ông đã bắt tôi phải là m việc cáºn lá»±c.
Tôi cÅ©ng rất cảm Æ¡n những trợ tá của tôi: Colin Williams, David Thomas và Raymond Laflamme; các thÆ° ký Judy Fella, Ann Ralph, Cheryl Billington và Sue Masey; cÅ©ng nhÆ° Ä‘á»™i ngÅ© các há»™ lý của tôi. Cuốn sách nà y cÅ©ng không thể ra Ä‘á»i nếu không có sợ há»— trợ cho cho nghiên cứu và chi phà y tế của tôi từ TrÆ°á»ng Gonville và Caius, từ Há»™i đồng nghiên cứu khoa há»c và kỹ thuáºt, cÅ©ng nhÆ° các Quỹ Leverhulme, Mcarthur, Nuffield và Ralph Smith. Tôi xin tá» lòng biết Æ¡n đối vá»›i các cÆ¡ quan đó.
Stephen Hawking
Ngà y 20 tháng 10 năm 1987
Lá»i cảm Æ¡n của Stephen Hawking
Lá»i cảm Æ¡n sau đây được in trong lần xuất bản đầu tiên của cuốn "Lược sá» thá»i gian", nhà xuất bản Batam Books, 1987.
Tôi đã quyết định thá» viết má»™t cuốn sách phổ thông vá» không gian và thá»i gian sau khi đã Ä‘á»c má»™t loạt bà i giảng ở Äại há»c Harvard năm 1982. TrÆ°á»›c đó, cÅ©ng đã có khá nhiá»u cuốn sách viết vá» giai Ä‘oạn đầu của vÅ© trụ và các lá»— Ä‘en, từ những cuốn sách rất hay nhÆ° cuốn “Ba phút đầu tiên†của Steven Weinberg (Bản dịch tiếng Việt của Nhà xuất bản Khoa há»c và Kỹ thuáºt ra mắt năm 1982 - VnExpress), cho tá»›i những cuốn rất tồi mà tôi không muốn nhắc tên ở đây. Tuy nhiên, tôi cảm thấy chÆ°a có cuốn nà o Ä‘á» cáºp đến những vấn đỠđã dẫn tôi Ä‘i nghiên cứu vÅ© trụ há»c và lý thuyết lượng tá» nhÆ°: VÅ© trụ ra Ä‘á»i từ đâu? Nó bắt đầu nhÆ° thế nà o và tại sao lại nhÆ° váºy? Nó có kết thúc không, và nếu có thì sẽ kết thúc nhÆ° thế nà o? Äó là những vấn Ä‘á» mà tất cả chúng ta Ä‘á»u quan tâm. NhÆ°ng khoa há»c hiện đại đã trở nên chuyên sâu tá»›i mức chỉ có má»™t số Ãt chuyên gia nắm vững những công cụ toán há»c được dùng để mô tả chúng má»›i có thể hiểu được chúng. Tuy nhiên, những ý tưởng cÆ¡ bản vá» nguồn gốc và số pháºn của vÅ© trụ vẫn có thể trình bà y dÆ°á»›i dạng phổ thông cho những ngÆ°á»i không thuá»™c giá»›i khoa há»c cÅ©ng có thể hiểu được mà không cần tá»›i toán há»c. Äó là mục tiêu mà tôi muốn thá»±c hiện trong cuốn sách nà y. Mục tiêu đó có đạt được hay không, xin để bạn Ä‘á»c phán xét.
Có ai đó nói vá»›i tôi rằng, má»—i má»™t phÆ°Æ¡ng trình mà tôi Ä‘Æ°a và o cuốn sách sẽ là m giảm số lượng bán Ä‘i má»™t ná»a. Do đó, tôi quyết định sẽ hoà n toà n không dùng đến má»™t phÆ°Æ¡ng trình nà o. Tuy nhiên, cuối cùng tôi cÅ©ng Ä‘Ã nh phải Ä‘Æ°a và o má»™t phÆ°Æ¡ng trình, đó là phÆ°Æ¡ng trình nổi tiếng của Einstein E =mc2. Tôi hy vá»ng nó sẽ không là m cho má»™t số bạn Ä‘á»c tiá»m tà ng của tôi phải hoảng sợ.
Ngoại trừ căn bệnh ALS (bệnh liệt toà n thân), hay bệnh vá» thần kinh chuyển Ä‘á»™ng, ở hầu hết các phÆ°Æ¡ng diện khác, tôi là má»™t ngÆ°á»i may mắn. Nhá» sá»± giúp đỡ và há»— trợ của Jane, vợ tôi và các con Robert, Lucy và Timmy mà tôi có thể sống gần nhÆ° bình thÆ°á»ng và có má»™t sá»± nghiệp thà nh công. Tôi còn may mắn ở má»™t Ä‘iểm nữa là tôi đã chá»n váºt lý lý thuyết, vì tất cả chỉ được là m trong trà óc. Do đó bệnh táºt của tôi không phải là má»™t sá»± tà n phế quá nghiêm trá»ng. Tất nhiên, những đồng nghiệp cÅ©ng đã giúp đỡ tôi rất nhiá»u.
Trong giai Ä‘oạn đầu tiên, giai Ä‘oạn “cổ Ä‘iển†của con Ä‘Æ°á»ng sá»± nghiệp, những ngÆ°á»i bạn và cá»™ng sá»± chÃnh của tôi là Roger Penrose, Robert Geroch, Brandon Carter và George Elis. Tôi rất biết Æ¡n sá»± giúp đỡ mà hỠđã dà nh cho tôi, và vá» công việc mà chúng tôi cùng tiến hà nh vá»›i nhau. Giai Ä‘oạn nà y đã được đúc kết thà nh cuốn sách “Cấu trúc ở thang vÄ© mô của không - thá»i gian†do Elis và tôi viết năm 1973. Tôi không có ý định khuyên Ä‘á»™c giả tìm Ä‘á»c cuốn sách đó để lấy thêm thông tin, bởi vì nó quá chuyên sâu và tÆ°Æ¡ng đối khó Ä‘á»c. Tôi hy vá»ng rằng từ khi viết cuốn sách đó đến nay, tôi đã há»c được cách viết sao cho dá»… hiểu hÆ¡n.
Trong giai Ä‘oạn thứ hai, giai Ä‘oạn “lượng tá»â€ của con Ä‘Æ°á»ng sá»± nghiệp của tôi, từ năm 1974, các cá»™ng sá»± chÃnh của tôi là Gary, Gibsons, Don Page và Jim Hartle. Tôi phải mang Æ¡n há» và các nghiên cứu sinh của tôi rất nhiá»u vì sá»± giúp đỡ to lá»›n của hỠđối vá»›i tôi. Sá»± tiếp xúc vá»›i sinh viên luôn kÃch thÃch tôi mạnh mẽ, và tôi hy vá»ng nó đã giúp tôi tránh được những con Ä‘Æ°á»ng mòn.
Khi viết cuốn sách nà y, tôi đã nháºn được sá»± giúp đỡ lá»›n của Brian Whitt, má»™t sinh viên của tôi. Tôi bị sÆ°ng phổi năm 1985, sau khi đã viết song bản thảo đầu tiên. Tôi đã phải phẫu thuáºt mở khà quản. Sau phẫu thuáºt, tôi mất khả năng phát âm, và do đó, hầu nhÆ° không còn khả năng giao tiếp nữa. Tôi nghÄ© sẽ không thể hoà n thà nh được cuốn sách. NhÆ°ng Brian không chỉ giúp tôi sá»a lại bản thảo mà còn giúp tôi sá» dụng chÆ°Æ¡ng trình giao tiếp có tên là Living Center do Walt Woltosz thuá»™c World Plus Inc. ở Sunnyvale, California tặng cho tôi. Vá»›i chÆ°Æ¡ng trình đó, tôi vừa có thể viết sách báo, vừa có thể giao tiếp vá»›i má»i ngÆ°á»i bằng má»™t máy tổng hợp tiếng nói do Speech Plus, cÅ©ng ở Sunnyvale, California, tặng cho tôi. Máy tổng hợp tiếng nói đó và má»™t máy vi tÃnh được David Manson lắp ngay trên chiếc xe đẩy của tôi. Hệ thống nà y đã là m được má»™t chuyện hoà n toà n bất ngá»: thá»±c tế bây giá» tôi có thể giao tiếp còn tốt hÆ¡n so vá»›i khi tôi chÆ°a bị mất tiếng nói.
Tôi cÅ©ng đã nháºn được nhiá»u Ä‘á» nghị hoà n thiện cuốn sách từ nhiá»u ngÆ°á»i đã xem bản thảo sÆ¡ bá»™ của nó. Äặc biệt, ông Peter Guzzardi, biên táºp viên của tôi ở nhà xuất bản Bantam Books đã gá»i cho tôi rất nhiá»u trang nháºn xét và yêu cầu vá» những Ä‘iểm ông cảm thấy tôi giải thÃch chÆ°a tháºt thá»a đáng lắm. Tôi cÅ©ng phải thú nháºn rằng tôi đã cảm thấy rất bá»±c mình khi nháºn được những bản liệt kê dà i gồm những Ä‘iá»u cần phải sá»a đổi, nhÆ°ng ông đã hoà n toà n có lý. Tôi tin chắc rằng cuốn sách sở dÄ© hay hÆ¡n chÃnh là do ông đã bắt tôi phải là m việc cáºn lá»±c.
Tôi cÅ©ng rất cảm Æ¡n những trợ tá của tôi: Colin Williams, David Thomas và Raymond Laflamme; các thÆ° ký Judy Fella, Ann Ralph, Cheryl Billington và Sue Masey; cÅ©ng nhÆ° Ä‘á»™i ngÅ© các há»™ lý của tôi. Cuốn sách nà y cÅ©ng không thể ra Ä‘á»i nếu không có sợ há»— trợ cho cho nghiên cứu và chi phà y tế của tôi từ TrÆ°á»ng Gonville và Caius, từ Há»™i đồng nghiên cứu khoa há»c và kỹ thuáºt, cÅ©ng nhÆ° các Quỹ Leverhulme, Mcarthur, Nuffield và Ralph Smith. Tôi xin tá» lòng biết Æ¡n đối vá»›i các cÆ¡ quan đó.
Stephen Hawking
Ngà y 20 tháng 10 năm 1987
Các chủ đỠkhác cùng chuyên mục nà y:
|
24-08-2008, 09:04 AM
|
|
Cái Thế Ma Nhân
|
|
Tham gia: May 2008
Äến từ: SG
Bà i gởi: 37
Thá»i gian online: 7 giá» 22 phút 5 giây
Thanks: 1
Thanked 0 Times in 0 Posts
|
|
ChÆ°Æ¡ng 1:
Bức tranh của chúng ta vỠvũ trụ
Má»™t nhà khoa há»c nổi tiếng (hình nhÆ° là Bertrand Russell) má»™t lần Ä‘á»c trÆ°á»›c công chúng má»™t bà i giảng vá» Thiên văn há»c. Ông đã mô tả trái đất quay quanh mặt trá»i nhÆ° thế nà o và đến lượt mình, mặt trá»i lại quay quanh tâm của má»™t quần thể khổng lồ các vì sao - mà ngÆ°á»i ta gá»i là thiên hà - ra sao. Khi bà i giảng kết thúc, má»™t bà già nhá» bé ngồi ở cuối phòng đứng dáºy và nói: “Anh nói vá»›i chúng tôi chuyện nhảm nhà gì váºy? Thế giá»›i thá»±c tế chỉ là má»™t cái Ä‘Ä©a phẳng tá»±a trên lÆ°ng má»™t con rùa khổng lồ mà thôiâ€. Nhà khoa há»c mỉm má»™t nụ cÆ°á»i hạ cố trÆ°á»›c khi trả lá»i: “Thế con rùa ấy tá»±a lên cái gì?â€. “Anh thông minh lắm, anh bạn trẻ ạ, anh rất thông minhâ€, bà già nói, “nhÆ°ng những con rùa cứ xếp chồng lên nhau mãi xuống dÆ°á»›i, chứ còn sao nữaâ€.
Nhiá»u ngÆ°á»i chắc thấy rằng bức tranh vá» vÅ© trụ của chúng ta nhÆ° má»™t cái thang vô táºn gồm những con rùa chồng lên nhau là chuyện khá ná»±c cÆ°á»i, nhÆ°ng tại sao chúng ta lại nghÄ© rằng chúng ta hiểu biết hÆ¡n bà già nhá» bé kia? Chúng ta đã biết gì vá» vÅ© trụ và bằng cách nà o chúng ta biết vá» nó? VÅ© trụ tá»›i từ đâu và nó sẽ Ä‘i vỠđâu? VÅ© trụ có Ä‘iểm bắt đầu không và nếu có thì Ä‘iá»u gì xảy ra trÆ°á»›c đó? Bản chất của thá»i gian là gì? Nó có Ä‘iểm táºn cùng không? Những Ä‘á»™t phá má»›i đây trong váºt lý há»c - má»™t phần nhá» những công nghệ má»›i tuyệt xảo - đã Ä‘Æ°a ra câu trả lá»i cho má»™t số câu há»i tồn tại dai dẳng từ xa xÆ°a vừa nêu ở trên. Má»™t ngà y nà o đó, rất có thể những câu trả lá»i nà y sẽ trở nên hiển nhiên đối vá»›i chúng ta nhÆ° chuyện trái đất quay xung quanh mặt trá»i hoặc cÅ©ng có thể trở nên ná»±c cÆ°á»i nhÆ° chuyện tháp những con rùa. Chỉ có thá»i gian (dù cho có thế nà o Ä‘i nữa) má»›i có thể phán quyết.
Từ rất xa xÆ°a, khoảng năm 340 trÆ°á»›c công nguyên, nhà triết há»c Hy Lạp Aristotle, trong cuốn sách của ông nhan đỠ“Vá» Bầu trá»iâ€, đã Ä‘Æ°a ra hai luáºn chứng sáng giá chứng minh rằng trái đất có hình cầu chứ không phải là cái Ä‘Ä©a phẳng. Thứ nhất, ông thấy rằng hiện tượng nguyệt thá»±c là do trái đất xen và o giữa mặt trá»i và mặt trăng. Mà bóng của trái đất lên mặt trăng luôn luôn là tròn, Ä‘iá»u nà y chỉ đúng nếu trái đất có dạng cầu. Nếu trái đất là má»™t cái Ä‘Ä©a phẳng thì bóng của nó phải dẹt nhÆ° hình elip, nếu trong thá»i gian có nguyệt thá»±c mặt trá»i không luôn luôn ở ngay dÆ°á»›i tâm của cái Ä‘Ä©a đó. Thứ hai, từ những chuyến du hà nh của mình, ngÆ°á»i Hy Lạp biết rằng sao Bắc đẩu nhìn ở phÆ°Æ¡ng nam dÆ°á»ng nhÆ° thấp hÆ¡n khi nhìn ở những vùng phÆ°Æ¡ng bắc! (Bởi vì sao Bắc đẩu nằm ngay trên cá»±c bắc, nên nó dÆ°á»ng nhÆ° ở ngay trên đầu ngÆ°á»i quan sát ở Bắc cá»±c, trong khi đó đối vá»›i ngÆ°á»i quan sát ở xÃch đạo, nó dÆ°á»ng nhÆ° nằm ngay trên Ä‘Æ°á»ng chân trá»i).
Từ sá»± sai khác vá» vị trà biểu kiến của sao Bắc đẩu ở Ai Cáºp so vá»›i ở Hy Lạp, Aristotle tháºm chà còn Ä‘Æ°a ra má»™t đánh giá vá» chiá»u dà i con Ä‘Æ°á»ng vòng quanh trái đất là 400.000 stadia. Hiện nay ta không biết chÃnh xác 1 stadia dà i bao nhiêu, nhÆ°ng rất có thể nó bằng khoảng 200 thÆ°á»›c Anh (1 thÆ°á»›c Anh bằng 0,914 mét). NhÆ° váºy, Æ°á»›c lượng của Aristotle lá»›n gần gấp 2 lần con số được chấp nháºn hiện nay. Những ngÆ°á»i Hy Lạp tháºm chà còn Ä‘Æ°a ra má»™t luáºn chứng thứ 3 chứng tá» rằng trái đất tròn bởi vì nếu không thì tại sao khi nhìn ra biển, cái đầu tiên mà ngÆ°á»i ta nhìn thấy là cá»™t buồm và chỉ sau đó má»›i nhìn thấy thân con tà u?
Aristotle nghÄ© rằng trái đất đứng yên còn mặt trá»i, mặt trăng, các hà nh tinh và những ngôi sao chuyển Ä‘á»™ng xung quanh nó theo những quỹ đạo tròn. Ông tin và o Ä‘iá»u đó bởi vì ông cảm thấy - do những nguyên nhân bà ẩn nà o đó - rằng trái đất là trung tâm của vÅ© trụ, rằng chuyển Ä‘á»™ng tròn là chuyển Ä‘á»™ng hoà n thiện nhất. à tưởng nà y đã được Ptolemy phát triển thà nh má»™t mô hình vÅ© trụ hoà n chỉnh và o thế ká»· thứ 2 sau Công nguyên. Theo mô hình nà y thì trái đất đứng ở tâm và bao quanh nó là 8 mặt cầu tÆ°Æ¡ng ứng mang mặt trăng, mặt trá»i, các ngôi sao và 5 hà nh tinh đã biết và o thá»i gian đó: sao Thủy, sao
Kim, sao Há»a, sao Má»™c và sao Thổ (Hình 1.1). ChÃnh các hà nh tinh lại phải chuyển Ä‘á»™ng trên những vòng tròn nhá» hÆ¡n gắn vá»›i các mặt cầu tÆ°Æ¡ng ứng của chúng để phù hợp vá»›i Ä‘Æ°á»ng Ä‘i quan sát được tÆ°Æ¡ng đối phức tạp của chúng trên bầu trá»i. Mặt cầu ngoà i cùng mang các thiên thể được gá»i là các ngôi sao cố định, chúng luôn luôn ở những vị trà cố định đối vá»›i nhau, nhÆ°ng lại cùng nhau quay ngang qua bầu trá»i. Bên ngoà i mặt cầu cuối cùng đó là cái gì thì mô hình đó không bao giá» nói má»™t cách rõ rà ng, nhÆ°ng chắc chắn nó cho rằng đó là phần của vÅ© trụ mà con ngÆ°á»i không thể quan sát được.
Mô hình của Ptolemy đã tạo ra được má»™t hệ thống tÆ°Æ¡ng đối chÃnh xác để tiên Ä‘oán vị trà của các thiên thể trên bầu trá»i. NhÆ°ng để tiên Ä‘oán những vị trà đó má»™t cách hoà n toà n chÃnh xác, Ptolemy đã phải Ä‘Æ°a ra giả thuyết rằng mặt trăng chuyển Ä‘á»™ng theo má»™t quỹ đạo đôi khi Ä‘Æ°a nó tá»›i gần trái đất tá»›i 2 lần nhá» hÆ¡n so vá»›i ở những thá»i Ä‘iểm khác. Ptolemy Ä‘Ã nh phải chấp nháºn Ä‘iểm yếu đó, nhÆ°ng dẫu sao vỠđại thể, là có thể chấp nháºn được. Mô hình nà y đã được nhà thá» Thiên chúa giáo chuẩn y nhÆ° má»™t bức tranh vá» vÅ© trụ phù hợp vá»›i Kinh Thánh, bởi vì nó có má»™t Æ°u Ä‘iểm rất lá»›n là để dà nh khá nhiá»u chá»— ở ngoà i mặt cầu cuối cùng của các ngôi sao cố định cho thiên Ä‘Æ°á»ng và địa ngục.
Tuy nhiên, má»™t mô hình Ä‘Æ¡n giản hÆ¡n đã được má»™t mục sÆ° ngÆ°á»i Ba Lan, tên là Nicholas Copernicus Ä‘á» xuất và o năm 1554. (Thoạt đầu, có lẽ vì sợ nhà thá» quy là dị giáo, Copernicus đã cho lÆ°u hà nh mô hình của mình nhÆ° má»™t tác phẩm khuyết danh). à tưởng của ông là mặt trá»i đứng yên, còn trái đất và những hà nh tinh chuyển Ä‘á»™ng theo những quỹ đạo tròn xung quanh mặt trá»i. Phải mất gần má»™t thế ká»·, ý tưởng nà y má»›i được chấp nháºn má»™t cách thá»±c sá»±. Hai nhà thiên văn - má»™t ngÆ°á»i Äức tên là Johannes Kepler và má»™t ngÆ°á»i Italy tên là Galileo Galilei - đã bắt đầu công khai ủng há»™ há»c thuyết Copernicus, mặc dù những quỹ đạo mà nó tiên Ä‘oán chÆ°a ăn khá»›p hoà n toà n vá»›i những quỹ đạo quan sát được. Và và o năm 1609 má»™t đòn chà mạng đã giáng xuống há»c thuyết Aristotle - Ptolemy. Và o năm đó, Galileo bắt đầu quan sát bầu trá»i bằng chiếc kÃnh thiên văn của ông vừa phát minh ra. Khi quan sát sao Má»™c, Galileo thấy rằng kèm theo nó còn có má»™t số vệ tinh hay nói cách khác là những mặt trăng quay xung quanh nó. Äiá»u nà y ngụ ý rằng không phải má»i thiên hà đá»u nhất thiết phải trá»±c tiếp quay xung quanh trái đất, nhÆ° Aristotle và Ptolemy đã nghÄ©. (Tất nhiên vẫn có thể tin rằng trái đất đứng yên ở trung tâm của vÅ© trụ và các mặt trăng của sao Má»™c chuyển Ä‘á»™ng theo những quỹ đạo cá»±c kỳ phức tạp khiến ta có cảm tưởng nhÆ° nó quay quanh sao Má»™c. Tuy nhiên há»c thuyết của Copernicus Ä‘Æ¡n giản hÆ¡n nhiá»u). Cùng thá»i gian đó, Kepler đã cải tiến há»c thuyết của Copernicus bằng cách Ä‘Æ°a ra giả thuyết rằng các hà nh tinh không chuyển Ä‘á»™ng theo Ä‘Æ°á»ng tròn mà theo Ä‘Æ°á»ng elip. Và những tiên Ä‘oán bấy giá» hoà n toà n ăn khá»›p vá»›i quan sát.
Äối vá»›i Kepler, các quỹ đạo elip Ä‘Æ¡n giản chỉ là má»™t giả thuyết tiện lợi và chÃnh thế nó cà ng khó chấp nháºn bởi vì các elip rõ rà ng là kém hoà n thiện hÆ¡n các vòng tròn. Khi phát hiện thấy gần nhÆ° má»™t cách ngẫu nhiên rằng các quỹ đạo elip rất ăn khá»›p vá»›i quan sát, Kepler không sao dung hòa được nó vá»›i ý tưởng của ông cho rằng các hà nh tinh quay quanh mặt trá»i là do các lá»±c từ. Äiá»u nà y phải mãi tá»›i sau nà y, và o năm 1867, má»›i giải thÃch được, khi Isaac Newton công bố tác phẩm Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Những nguyên lý toán há»c của triết há»c tá»± nhiên) của ông. Có lẽ đây là công trình váºt lý há»c quan trá»ng báºc nhất đã được xuất bản từ trÆ°á»›c đến nay. Trong công trình nà y, Newton không chỉ Ä‘Æ°a ra má»™t lý thuyết mô tả sá»± chuyển Ä‘á»™ng của các váºt trong không gian và thá»i gian, mà ông còn phát triển má»™t công cụ toán há»c phức tạp dùng để phân tÃch các chuyển Ä‘á»™ng đó. HÆ¡n thế nữa, Newton còn Ä‘Æ°a ra má»™t định luáºt vá» hấp dẫn vÅ© trụ mà theo đó má»—i má»™t váºt trong vÅ© trụ Ä‘á»u được hút bởi má»™t váºt khác bằng má»™t lá»±c cà ng mạnh nếu hai váºt cà ng nặng và cà ng ở gần nhau. ChÃnh lá»±c nà y đã buá»™c các váºt phải rÆ¡i xuống đất.(Câu chuyện kể rằng, do có quả táo rÆ¡i trúng đầu mà Newton đã cảm hứng phát minh ra định luáºt hấp dẫn vÅ© trụ chắc chắn chỉ là chuyện thêu dệt. Tất cả những Ä‘iá»u mà Newton nói ra chỉ là : ý tưởng vá» hấp dẫn đến vá»›i ông khi Ä‘ang ngồi ở “trạng thái chiêm nghiệm†và “được nảy sinh bởi sá»± rÆ¡i của quả táoâ€). Newton đã chỉ ra rằng theo định luáºt của ông, lá»±c hấp dẫn sẽ là m cho mặt trăng chuyển Ä‘á»™ng theo quỹ đạo elip xung quanh trái đất và các hà nh tinh chuyển Ä‘á»™ng theo quỹ đạo elip xung quanh mặt trá»i.
Mô hình Copernicus đã vứt bá» những thiên cầu của Ptolemy và cùng vá»›i chúng vứt bá» luôn ý tưởng cho rằng vÅ© trụ có má»™t biên giá»›i tá»± nhiên. Vì “những ngôi sao cố định†dÆ°á»ng nhÆ° không thay đổi vị trà của chúng trừ sá»± quay xung quanh bầu trá»i do trái đất quay xung quanh trục của nó, nên sẽ là hoà n toà n tá»± nhiên nếu giả thiết rằng các ngôi sao cố định là những thiên thể giống nhÆ° mặt trá»i của chúng ta, nhÆ°ng ở xa hÆ¡n rất nhiá»u. Căn cứ và o lý thuyết hấp dẫn của mình, Newton thấy rằng do các ngôi sao hút nhau nên vá» căn bản chúng không thể là đứng yên được. Váºy liệu chúng có cùng rÆ¡i và o má»™t Ä‘iểm nà o đó không? Trong bức thÆ° viết năm 1691 gá»i Richard Bentley, cÅ©ng là má»™t nhà tÆ° tưởng lá»—i lạc thá»i đó, Newton đã chứng tá» rằng Ä‘iá»u đó thá»±c tế có thể xảy ra nếu chỉ có má»™t số hữu hạn các ngôi sao được phân bố trong má»™t vùng hữu hạn của không gian. NhÆ°ng mặt khác, ông cÅ©ng chỉ ra rằng nếu có má»™t số vô hạn các ngôi sao được phân bố tÆ°Æ¡ng đối đồng Ä‘á»u trong không gian vô táºn thì Ä‘iá»u đó không thể xảy ra được, bởi vì khi đó sẽ không có Ä‘iểm nà o là trung tâm để cho chúng rÆ¡i và o. Luáºn chứng nà y là má»™t và dụ vá» những cái bẫy mà ta có thể gặp khi nói vá» sá»± vô hạn. Trong vÅ© trụ vô hạn, má»—i má»™t Ä‘iểm Ä‘á»u có thể được xem là má»™t tâm, bởi má»—i má»™t Ä‘iểm Ä‘á»u có má»™t số vô hạn các ngôi sao ở má»—i phÃa của nó. Cách tiếp cáºn đúng đắn - mà điá»u nà y phải mãi sau nà y má»›i có - phải là xem xét má»™t tình trạng hữu hạn trong đó tất cả các ngôi sao sẽ rÆ¡i và o nhau và sau đó đặt câu há»i tình hình sẽ thay đổi nhÆ° thế nà o nếu ta thêm và o má»™t số ngôi sao nữa được phân bố gần nhÆ° đồng Ä‘á»u ở ngoà i vùng Ä‘ang xét. Theo định luáºt của Newton thì vá» trung bình, những ngôi sao má»›i thêm và o nà y cÅ©ng hoà n toà n không là m được Ä‘iá»u gì khác vá»›i những ngôi sao ban đầu, tức là chúng cÅ©ng rÆ¡i nhanh nhÆ° váºy. Chúng ta có thể thêm và o bao nhiêu ngôi sao tùy ý, nhÆ°ng chúng cÅ©ng sẽ rÆ¡i sáºp và o nhau. Bây giá» thì chúng ta hiểu rằng không thể có má»™t mô hình tÄ©nh vô hạn của vÅ© trụ trong đó hấp dẫn luôn là lá»±c hút.
Äây là sá»± phản ánh lý thú vá» bầu không khà tÆ° tưởng chung của má»™t giai Ä‘oạn trÆ°á»›c thế ká»· hai mÆ°Æ¡i, trong đó không má»™t ai nghÄ© rằng vÅ© trụ Ä‘ang giãn nở hoặc Ä‘ang co lại. Má»i ngÆ°á»i Ä‘á»u thừa nháºn rằng hoặc vÅ© trụ tồn tại vÄ©nh cá»u trong trạng thái không thay đổi, hoặc nó được tạo ra ở má»™t thá»i Ä‘iểm hữu hạn trong quá khứ đã gần giống chúng ta quan sát thấy hiện nay. Äiá»u nà y có thể má»™t phần là do thiên hÆ°á»›ng của con ngÆ°á»i muốn tin và o những sá»± tháºt vÄ©nh cá»u cÅ©ng nhÆ° sá»± tiện lợi mà há» tìm thấy trong ý nghÄ© rằng vÅ© trụ là vÄ©nh cá»u và không thay đổi, mặc dù ngay bản thân há» cÅ©ng có thể già đi và chết.
Tháºm chà ngay cả những ngÆ°á»i thấy rằng lý thuyết hấp dẫn của Newton chứng tá» vÅ© trụ không thể là tÄ©nh, cÅ©ng không nghÄ© tá»›i chuyện cho rằng nó có thể Ä‘ang giãn nở. Thay vì thế, há» lại có ý định cải biến lý thuyết nà y bằng cách là m cho lá»±c hấp dẫn trở thà nh lá»±c đẩy ở những khoảng cách rất lá»›n. Äiá»u nà y không ảnh hưởng đáng kể đến những tiên Ä‘oán của há» vá» chuyển Ä‘á»™ng của các hà nh tinh, nhÆ°ng lại cho phép má»™t sá»± dà n trải vô hạn của các ngôi sao còn ở trạng thái cân bằng: những lá»±c hút của các ngôi sao ở gần nhau sẽ được cân bằng bởi lá»±c đẩy từ các ngôi sao ở rất xa. Tuy nhiên, ngà y nay chúng ta biết chắc chắn rằng, sá»± cân bằng đó là không bá»n: nếu những ngôi sao ở má»™t vùng nà o đó chỉ cần xÃch lại gần nhau má»™t chút là lá»±c hút giữa chúng sẽ mạnh hÆ¡n và lấn át lá»±c đẩy, và thế là các ngôi sao sẽ tiếp tục co lại và o nhau. Mặt khác, nếu những ngôi sao dịch ra xa nhau má»™t chút là lá»±c đẩy sẽ lại lấn át, và các ngôi sao sẽ chuyển Ä‘á»™ng ra xa nhau.
Má»™t phản bác nữa đối vá»›i mô hình vÅ© trụ tÄ©nh vô hạn thÆ°á»ng được xem là của nhà triết há»c ngÆ°á»i Äức Heinrich Olbers, ngÆ°á»i viết vá» lý thuyết nà y và o năm 1823. Thá»±c tế thì rất nhiá»u ngÆ°á»i Ä‘Æ°Æ¡ng thá»i của Newton đã nêu ra vấn Ä‘á» nà y, và bà i báo của Olbers tháºm chà cÅ©ng không phải là bà i đầu tiên chứa Ä‘á»±ng những lý lẽ hợp lý chống lại nó. Tuy nhiên, đây là bà i báo đầu tiên được nhiá»u ngÆ°á»i chú ý. Khó khăn là ở chá»— trong má»™t vÅ© trụ tÄ©nh vô hạn thì gần nhÆ° má»—i má»™t Ä‘Æ°á»ng ngắm Ä‘á»u kết thúc trên bá» mặt của má»™t ngôi sao. NhÆ° thế thì toà n bá»™ bầu trá»i sẽ phải sáng chói nhÆ° mặt trá»i, tháºm chà cả ban đêm. Lý lẽ phản bác của Olbers cho rằng ánh sáng từ các ngôi sao xa sẽ bị má» nhạt Ä‘i do sá»± hấp thụ của váºt chất xen giữa các ngôi sao. Tuy nhiên, dù cho Ä‘iá»u đó có xảy ra Ä‘i nữa thì váºt chất xen giữa cuối cùng sẽ nóng lên, cho đến khi nó cÅ©ng phát sáng nhÆ° những ngôi sao. Con Ä‘Æ°á»ng duy nhất tránh được kết luáºn cho rằng toà n bá»™ bầu trá»i đêm cÅ©ng sáng chói nhÆ° bá» mặt của mặt trá»i là phải giả thiết rằng, các ngôi sao không phát sáng vÄ©nh viá»…n, mà chỉ báºt sáng ở má»™t thá»i Ä‘iểm hữu hạn nà o đó trong quá khứ. Trong trÆ°á»ng hợp hợp đó, váºt chất hấp thụ còn chÆ°a thể đủ nóng, hay ánh sáng từ các ngôi sao xa chÆ°a kịp tá»›i chúng ta. Và điá»u nà y lại đặt ra cho chúng ta má»™t câu há»i: cái gì đã là m cho các ngôi sao báºt sáng đầu tiên?
Sá»± bắt đầu của vÅ© trụ, tất nhiên, đã được ngÆ°á»i ta thảo luáºn từ trÆ°á»›c đó rất lâu. Theo má»™t số lý thuyết vá» vÅ© trụ có từ xa xÆ°a, và theo truyá»n thống của ngÆ°á»i Do Thái giáo/ Thiên Chúa giáo/ Hồi giáo, thì vÅ© trụ bắt đầu có từ má»™t thá»i Ä‘iểm hữu hạn nhÆ°ng chÆ°a tháºt quá xa trong quá khứ. Má»™t lý lẽ chứng tá» có sá»± bắt đầu đó là cảm giác cần phải có cái “nguyên nhân đầu tiên†để giải thÃch sá»± tồn tại của vÅ© trụ. (Trong vÅ© trụ, bạn luôn luôn giải thÃch má»™t sá»± kiện nhÆ° là được gây ra bởi má»™t sá»± kiện khác xảy ra trÆ°á»›c đó, nhÆ°ng sá»± tồn tại của chÃnh bản thân vÅ© trụ chỉ có thể được giải thÃch bằng cách đó, nếu nó có sá»± bắt đầu). Má»™t lý lẽ nữa do St. Augustine Ä‘Æ°a ra trong cuốn sách của ông nhan Ä‘á» Thà nh phố của Chúa. Ông chỉ ra rằng, ná»n văn minh còn Ä‘ang tiến bá»™, và chúng ta nhá»› được ai là ngÆ°á»i đã thá»±c hiện kỳ công nà y hoặc ai đã phát triển kỹ thuáºt kia. NhÆ° váºy, con ngÆ°á»i và có lẽ cả vÅ© trụ nữa Ä‘á»u chÆ°a thể được trải nghiệm được quá lâu dà i. Và đã thừa nháºn ngà y ra Ä‘á»i của vÅ© trụ và o khoảng 5.000 năm trÆ°á»›c Công nguyên, phù hợp vá»›i sách Chúa sáng tạo ra thế giá»›i (phần Sáng thế ký của Kinh Cá»±u Æ°á»›c). (Äiá»u lý thú là thá»i Ä‘iểm đó không quá xa thá»i Ä‘iểm kết thúc của thá»i kỳ băng hà cuối cùng, khoảng 10.000 năm trÆ°á»›c Công nguyên, thá»i Ä‘iểm mà các nhà khảo cổ nói vá»›i chúng ta rằng ná»n văn minh má»›i thá»±c bắt đầu).
Mặt khác, Aristotle và các triết gia Hy Lạp khác lại không thÃch ý tưởng vá» sá»± Sáng thế vì nó dÃnh lÃu quá nhiá»u tá»›i sá»± can thiệp của thần thánh. Do đó há» tin rằng loà i ngÆ°á»i và thế giá»›i xung quanh đã tồn tại và sẽ còn tồn tại mãi mãi. Những ngÆ°á»i cổ đại đã xem xét lý lẽ nêu ở trên vá» sá»± tiến bá»™ và há» giải đáp nhÆ° sau: đã có nhiá»u nạn hồng thuá»· hoặc các tai há»a khác xảy ra má»™t cách định kỳ Ä‘Æ°a loà i ngÆ°á»i tụt lại Ä‘iểm bắt đầu của ná»n văn minh.
Những vấn Ä‘á»: vÅ© trụ có Ä‘iểm bắt đầu trong thá»i gian và có bị giá»›i hạn trong không gian hay không sau nà y đã được nhà triết há»c Immannuel Kant xem xét má»™t cách bao quát trong cuốn Phê phán sá»± suy lý thuần tuý, má»™t công trình vÄ© đại (và rất tối nghÄ©a) của ông, được xuất bản năm 1781. Ông gá»i những câu há»i đó là sá»± mâu thuẫn của suy lý thuần tuý, bởi vì ông cảm thấy có những lý lẽ vá»›i sức thuyết phục nhÆ° nhau để tin và o luáºn Ä‘á» cho rằng vÅ© trụ có Ä‘iểm bắt đầu, cÅ©ng nhÆ° và o phản Ä‘á» cho rằng vÅ© trụ đã tồn tại mãi mãi. Lý lẽ của ông bênh vá»±c luáºn Ä‘á» là : nếu vÅ© trụ không có Ä‘iểm bắt đầu thì trÆ°á»›c bất kỳ má»™t sá»± kiện nà o cÅ©ng có má»™t khoảng thá»i gian vô hạn, Ä‘iá»u nà y ông cho là vô lý! Lý lẽ của ông bảo vệ phản Ä‘á» là : nếu vÅ© trụ có Ä‘iểm bắt đầu, thì sẽ có má»™t khoảng thá»i gian vô hạn trÆ°á»›c nó, váºy thì tại sao vÅ© trụ lại bắt đầu ở má»™t thá»i Ä‘iểm nà o đó? Sá»± tháºt thì những trÆ°á»ng hợp ông Ä‘Æ°a ra cho cả luáºn Ä‘á» và phản Ä‘á» Ä‘á»u chỉ là má»™t lý lẽ mà thôi. Cả hai Ä‘á»u dá»±a trên má»™t giả thiết không nói rõ ra cho rằng thá»i gian lùi vô táºn vá» phÃa sau bất kể vÅ© trụ có tồn tại mãi mãi hay không. NhÆ° chúng ta sẽ thấy sau nà y, khái niệm thá»i gian mất ý nghÄ©a trÆ°á»›c thá»i Ä‘iểm bắt đầu của vÅ© trụ. St. Augustine là ngÆ°á»i đầu tiên đã chỉ ra Ä‘iá»u đó. Khi được há»i: Chúa đã là m gì trÆ°á»›c khi NgÆ°á»i sáng tạo ra thế giá»›i? Ông không đáp: NgÆ°á»i Ä‘ang tạo ra Äịa ngục cho những kẻ đặt những câu há»i nhÆ° váºy. Thay vì thế, ông nói rằng thá»i gian là má»™t tÃnh chất của vÅ© trụ mà Chúa đã tạo ra và thá»i gian không tồn tại trÆ°á»›c khi vÅ© trụ bắt đầu.
Khi mà số đông tin rằng vÅ© trụ vá» căn bản là tÄ©nh và không thay đổi thì câu há»i nó có Ä‘iểm bắt đầu hay không thá»±c tế chỉ là má»™t câu há»i của siêu hình há»c hoặc thần há»c. NgÆ°á»i ta có thể viện lẽ rằng những Ä‘iá»u quan sát được Ä‘á»u phù hợp tốt nhÆ° nhau vá»›i lý thuyết cho rằng nó bắt đầu váºn Ä‘á»™ng ở má»™t thá»i Ä‘iểm hữu hạn nà o đó, theo cách sao cho dÆ°á»ng nhÆ° là nó đã tồn tại mãi mãi. NhÆ°ng và o năm 1929, Edwin Hubble đã thá»±c hiện má»™t quan sát có tÃnh chất là má»™t cá»™t mốc cho thấy dù bạn nhìn ở đâu thì những thiên hà xa xôi cÅ©ng Ä‘ang chuyển Ä‘á»™ng rất nhanh ra xa chúng ta. Nói má»™t cách khác, vÅ© trụ Ä‘ang giãn nở ra. Äiá»u nà y có nghÄ©a là , ở những thá»i gian trÆ°á»›c kia các váºt gần nhau hÆ¡n. Thá»±c tế, dÆ°á»ng nhÆ° là có má»™t thá»i, mÆ°á»i hoặc hai mÆ°Æ¡i ngà n triệu năm vá» trÆ°á»›c, tất cả chúng Ä‘á»u chÃnh xác ở cùng má»™t chá»— và do đó máºt Ä‘á»™ của vÅ© trụ khi đó là vô hạn. Phát minh nà y cuối cùng đã Ä‘Æ°a câu há»i vá» sá»± bắt đầu vÅ© trụ và o địa hạt của khoa há»c.
Những quan sát của Hubble đã gợi ý rằng có má»™t thá»i Ä‘iểm, được gá»i là vụ nổ lá»›n, tại đó vÅ© trụ vô cùng nhá» và vô cùng đặc (máºt Ä‘á»™ vô hạn). DÆ°á»›i những Ä‘iá»u kiện nhÆ° váºy, tất cả các định luáºt khoa há»c và do đó má»i khả năng tiên Ä‘oán tÆ°Æ¡ng lai Ä‘á»u không dùng được.
Nếu có những sá»± kiện ở trÆ°á»›c Ä‘iểm đó thì chúng không thể ảnh hưởng tá»›i những cái Ä‘ang xảy ra trong hiện tại. Do đó, sá»± tồn tại của chúng có thể bá» qua bởi vì nó không có những háºu quả quan sát được. NgÆ°á»i ta có thể nói rằng thá»i gian có Ä‘iểm bắt đầu ở vụ nổ lá»›n, theo nghÄ©a là những thá»i Ä‘iểm trÆ°á»›c đó không thể xác định được. CÅ©ng cần nhấn mạnh rằng sá»± bắt đầu nà y của thá»i gian rất khác vá»›i những sá»± bắt đầu đã được xem xét trÆ°á»›c đó. Trong vÅ© trụ tÄ©nh không thay đổi, sá»± bắt đầu của thá»i gian là cái gì đó được áp đặt bởi má»™t Äấng ở ngoà i vÅ© trụ, chứ không có má»™t yếu tố nà o cho sá»± bắt đầu đó cả. NgÆ°á»i ta có thể tưởng tượng Chúa tạo ra thế giá»›i ở bất kỳ má»™t thá»i Ä‘iểm nà o trong quá khứ. Trái lại, nếu vÅ© trụ giãn nở thì có những nguyên nhân váºt lý để cần phải có sá»± bắt đầu. NgÆ°á»i ta vẫn còn có thể tưởng tượng Chúa đã tạo ra thế giá»›i ở thá»i Ä‘iểm vụ nổ lá»›n hoặc tháºm chà sau đó theo cách sao cho dÆ°á»ng nhÆ° có vụ nổ lá»›n, nhÆ°ng sẽ là vô nghÄ©a nếu cho rằng vÅ© trụ được tạo ra trÆ°á»›c vụ nổ lá»›n. Má»™t vÅ© trụ giãn nở không loại trừ Äấng sáng tạo, nhÆ°ng nó đặt ra những hạn chế khi NgÆ°á»i cần thá»±c hiện công việc của mình!
Äể nói vá» bản chất của vÅ© trụ và thảo luáºn những vấn Ä‘á» nhÆ°: nó có Ä‘iểm bắt đầu hay kết thúc hay không, các bạn cần hiểu rõ má»™t lý thuyết khoa há»c là nhÆ° thế nà o. Ở đây, tôi sẽ lấy má»™t quan niệm má»™c mạc cho rằng lý thuyết chỉ là má»™t mô hình vá» vÅ© trụ, hoặc vá» má»™t phần hạn chế nà o đó, của nó cùng vá»›i táºp hợp những quy tắc liên hệ các đại lượng của mô hình vá»›i quan sát mà chúng ta sẽ thá»±c hiện. Tất nhiên lý thuyết chỉ tồn tại trong đầu của chúng ta chứ không có má»™t thá»±c tại nà o khác (dù nó có thể có ý nghÄ©a gì Ä‘i nữa). Má»™t lý thuyết được xem là tốt nếu nó thá»a mãn hai yêu cầu: nó phải mô tả chÃnh xác má»™t lá»›p rá»™ng lá»›n những quan sát, trên cÆ¡ sở của mô hình chỉ chứa má»™t số Ãt những phần tá» tùy ý; và nó phải Ä‘Æ°a ra được những tiên Ä‘oán vá» các quan sát trong tÆ°Æ¡ng lai. Và dụ, lý thuyết của Aristotle cho rằng má»i váºt Ä‘á»u được cấu tạo nên từ bốn yếu tố: đất, không khÃ, lá»a và nÆ°á»›c. Nó có Æ°u Ä‘iểm là khá Ä‘Æ¡n giản, nhÆ°ng lại không Ä‘Æ°a ra được má»™t tiên Ä‘oán xác định nà o. Trong khi đó, lý thuyết của Newton vá» hấp dẫn dá»±a trên má»™t mô hình còn Ä‘Æ¡n giản hÆ¡n, trong đó các váºt hút nhau bởi má»™t lá»±c tá»· lệ vá»›i má»™t đại lượng được gá»i là khối lượng của váºt, và tá»· lệ nghịch vá»›i bình phÆ°Æ¡ng khoảng cách giữa chúng. Thế nhÆ°ng nó lại tiên Ä‘oán được những chuyển Ä‘á»™ng của mặt trá»i, mặt trăng và các hà nh tinh vá»›i má»™t Ä‘á»™ chÃnh xác cao.
Bất kỳ má»™t lý thuyết váºt lý nà o cÅ©ng chỉ là tạm thá»i, theo nghÄ©a nó chỉ là má»™t giả thuyết: bạn sẽ không khi nà o có thể chứng minh được nó. Dù cho những kết quả thá»±c nghiệm phù hợp vá»›i má»™t lý thuyết váºt lý bao nhiêu lần Ä‘i nữa, bạn cÅ©ng không bao giỠđảm bảo được chắc chắn rằng kết quả thà nghiệm lần tá»›i sẽ không mâu thuẫn vá»›i lý thuyết. Trong khi đó, để bác bá» má»™t lý thuyết bạn chỉ cần tìm ra má»™t quan sát không phù hợp vá»›i những tiên Ä‘oán của lý thuyết đó. NhÆ° nhà triết há»c của khoa há»c Karl Popper đã nhấn mạnh, má»™t lý thuyết tốt được đặc trÆ°ng bởi Ä‘iá»u là : nó Ä‘Æ°a ra được nhiá»u tiên Ä‘oán mà vá» nguyên tắc có thể bác bá» bởi quan sát. Má»—i má»™t lần những thá»±c nghiệm má»›i còn phù hợp vá»›i những tiên Ä‘oán thì lý thuyết còn sống sót và niá»m tin của chúng ta và o nó lại được tăng thêm, nhÆ°ng nếu tháºm chà chỉ có má»™t quan sát má»›i tá» ra là không phù hợp thì chúng ta cần phải vứt bá» hoặc phải sá»a đổi lý thuyết đó. Ãt nhất đó là điá»u được xem là sẽ xảy ra, nhÆ°ng bạn cÅ©ng luôn luôn có thể đặt vấn Ä‘á» vá» thẩm quyá»n của ngÆ°á»i thá»±c hiện quan sát đó.
Trên thá»±c tế, Ä‘iá»u thÆ°á»ng hay xảy ra là má»™t lý thuyết má»›i thá»±c ra chỉ là sá»± mở rá»™ng của lý thuyết trÆ°á»›c. Và dụ, những quan sát rất chÃnh xác vá» hà nh tinh Thủy (mà ta quen gá»i sai là sao Thủy) đã cho thấy sá»± sai khác nhá» giữa chuyển Ä‘á»™ng của nó và những tiên Ä‘oán của lý thuyết hấp dẫn Newton. Sá»± tháºt là những tiên Ä‘oán của Einstein hoà n toà n ăn khá»›p vá»›i quan sát, trong khi những tiên Ä‘oán của Newton chÆ°a đạt được Ä‘iá»u đó - là má»™t trong những khẳng định có tÃnh chất quyết định đối vá»›i lý thuyết má»›i. Tuy nhiên, chúng ta vẫn còn thÆ°á»ng xuyên sá» dụng lý thuyết của Newton cho những mục Ä‘Ãch thá»±c tiá»…n, bởi vì sá»± khác biệt giữa những tiên Ä‘oán của nó và của thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng là rất nhá» trong những tình huống mà chúng ta gặp thÆ°á»ng ngà y. (Lý thuyết của Newton cÅ©ng còn má»™t Æ°u Ä‘iểm lá»›n nữa là nó dá»… sá» dụng hÆ¡n lý thuyết của Einstein rất nhiá»u).
Mục Ä‘Ãch tối háºu của khoa há»c là tạo ra được má»™t lý thuyết duy nhất có khả năng mô tả được toà n bá»™ vÅ© trụ. Tuy nhiên, cách tiếp cáºn mà phần đông các nhà khoa há»c thá»±c sá»± theo Ä‘uổi là tách vấn Ä‘á» nà y ra là m hai phần. Thứ nhất là những quy luáºt cho biết vÅ© trụ sẽ thay đổi nhÆ° thế nà o theo thá»i gian. (Nếu chúng ta biết ở má»™t thá»i Ä‘iểm nà o đó vÅ© trụ là nhÆ° thế nà o thì các định luáºt váºt lý sẽ cho chúng ta biết nó sẽ ra sao ở bất kỳ thá»i Ä‘iểm nà o tiếp sau). Thứ hai là vấn Ä‘á» vá» trạng thái ban đầu của vÅ© trụ. Má»™t số ngÆ°á»i cảm thấy rằng có lẽ khoa há»c chỉ nên quan tâm tá»›i phần thứ nhất; há» xem vấn Ä‘á» vá» trạng thái ban đầu của vÅ© trụ là vấn Ä‘á» của siêu hình há»c hoặc của tôn giáo. Há» cho rằng Chúa, Äấng toà n năng có thể cho vÅ© trụ bắt đầu theo bất cứ cách nà o mà NgÆ°á»i muốn. CÅ©ng có thể là nhÆ° váºy, nhÆ°ng trong trÆ°á»ng hợp đó NgÆ°á»i cÅ©ng có thể là m cho vÅ© trụ phát triển má»™t cách hoà n toà n tùy ý. NhÆ°ng hóa ra NgÆ°á»i lại chá»n cách là m cho vÅ© trụ tiến triển má»™t cách rất quy củ phù hợp vá»›i má»™t số quy luáºt. Vì váºy cÅ©ng sẽ là hợp lý nếu giả thiết rằng cÅ©ng có những quy luáºt chi phối trạng thái ban đầu.
Thá»±c ra, rất khó có thể xây dá»±ng được má»™t lý thuyết mô tả được toà n bá»™ vÅ© trụ trong tổng thể của nó. Thay vì thế, chúng ta phân bà i toán thà nh từng phần và từ đó phát minh ra nhiá»u lý thuyết có tÃnh chất riêng phần. Má»—i má»™t lý thuyết nhÆ° thế mô tả và tiên Ä‘oán chỉ được má»™t lá»›p hạn chế những quan sát, trong khi phải bá» qua ảnh hưởng của những đại lượng khác hoặc biểu diá»…n chúng bằng táºp hợp Ä‘Æ¡n giản các con số. CÅ©ng có thể cách tiếp cáºn nà y là hoà n toà n sai lầm. Nếu má»i váºt trong vÅ© trụ phụ thuá»™c và o nhau má»™t cách căn bản, thì sẽ không thể tiếp cáºn lá»i giải đầy đủ bằng cách nghiên cứu các phần của bà i toán má»™t cách riêng rẽ, cô láºp. Tuy nhiên, đó chắc chắn là cách mà chúng ta đã là m ra sá»± tiến bá»™ trong quá khứ. Má»™t và dụ kinh Ä‘iển lại là lý thuyết hấp dẫn của Newton. Lý thuyết nà y nói vá»›i chúng ta rằng lá»±c hấp dẫn giữa hai váºt chỉ phụ thuá»™c và o má»™t con số gắn liá»n vá»›i má»—i váºt - đó là khối lượng của chúng, nhÆ°ng lại hoà n toà n Ä‘á»™c láºp vá»›i chuyện váºt đó được là m bằng chất gì. NhÆ° váºy ngÆ°á»i ta không cần phải có má»™t lý thuyết vá» cấu trúc và thà nh phần của mặt trá»i và các hà nh tinh mà vẫn tÃnh được quỹ đạo của chúng. Ngà y nay, các nhà khoa há»c mô tả vÅ© trụ dá»±a trên hai lý thuyết cÆ¡ sở có tÃnh chất riêng phần, đó là thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng và cÆ¡ há»c lượng tá». Hai lý thuyết đó là những thà nh tá»±u trà tuệ vÄ© đại của ná»a đầu thế ká»· nà y. Lý thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng mô tả lá»±c hấp dẫn và cấu trúc cá»±c vÄ© của vÅ© trụ, - cấu trúc từ quy mô Ãt dặm tá»›i triệu triệu triệu triệu (1 và hai mÆ°Æ¡i bốn số 0 tiếp sau) dặm tức là kÃch thÆ°á»›c của vÅ© trụ quan sát được. Trái lại, cÆ¡ há»c lượng tá» lại mô tả những hiện tượng ở phạm vi cá»±c nhá», cỡ má»™t phần triệu triệu của 1 inch. Tuy nhiên, không may, hai lý thuyết nà y lại không tÆ°Æ¡ng thÃch vá»›i nhau - nghÄ©a là cả hai không thể Ä‘á»u đồng thá»i đúng. Má»™t trong những ná»— lá»±c chủ yếu trong váºt lý há»c ngà y nay và cÅ©ng là đỠtà i chủ yếu của cuốn sách nà y, đó là tìm kiếm má»™t lý thuyết má»›i có thể dung nạp cả hai lý thuyết trên - lý thuyết lượng tá» của hấp dẫn. Hiện chúng ta còn chÆ°a có má»™t lý thuyết nhÆ° váºy và có thể còn lâu má»›i có được, nhÆ°ng chúng ta đã biết được nhiá»u tÃnh chất mà lý thuyết đó cần phải có. Và nhÆ° chúng ta sẽ thấy trong các chÆ°Æ¡ng sau, chúng ta cÅ©ng đã biết khá nhiá»u vá» những tiên Ä‘oán mà lý thuyết lượng tá» của hấp dẫn cần phải Ä‘Æ°a ra.
Bây giá», nếu bạn đã tin rằng vÅ© trụ không phải là tùy tiện mà được Ä‘iá»u khiển bởi những quy luáºt xác định thì Ä‘iá»u tối háºu là cần phải kết hợp những lý thuyết riêng phần thà nh những lý thuyết thống nhất hoà n chỉnh có khả năng mô tả má»i Ä‘iá»u trong vÅ© trụ. NhÆ°ng trong quá trình tìm kiếm má»™t lý thuyết thống nhất hoà n chỉnh nhÆ° váºy, lại vấp phải má»™t nghịch lý rất cÆ¡ bản. Những ý niệm vá» các lý thuyết khoa há»c được phác ra ở trên xem rằng chúng ta là những sinh váºt có lý trà tá»± do quan sát vÅ© trụ theo ý chúng ta và rút ra những suy diá»…n logic từ những cái mà chúng ta nhìn thấy. Trong má»™t sÆ¡ đồ nhÆ° thế, sẽ là hợp lý nếu cho rằng chúng ta có thể ngà y cà ng tiến gần tá»›i các quy luáºt Ä‘iá»u khiển vÅ© trụ. NhÆ°ng nếu quả thá»±c có má»™t lý thuyết thống nhất hoà n chỉnh, thì nó cÅ©ng sẽ có thể quyết định những hà nh Ä‘á»™ng của chúng ta. Và nhÆ° váºy tá»± bản thân lý thuyết đó sẽ quyết định kết quả việc tìm kiếm lý thuyết ấy của chúng ta! HÆ¡n nữa, tại sao nó sẽ quyết định rằng chúng ta sẽ Ä‘i tá»›i những kết luáºn đúng từ những Ä‘iá»u quan sát được? Hay là tại sao nó không thể quyết định để chúng ta rút ra những kết luáºn sai? Hay là không có má»™t kết luáºn nà o hết?
Câu trả lá»i duy nhất mà tôi có thể Ä‘Æ°a ra cho vấn vấn Ä‘á» nà y là dá»±a trên nguyên lý chá»n lá»c tá»± nhiên của Darwin. Y tưởng đó nhÆ° sau: trong bất cứ quần thể nà o của các cÆ¡ thể tá»± sinh sản, cÅ©ng Ä‘á»u có những biến đổi trong váºt liệu di truyá»n và sá»± giáo dưỡng, khiến cho có các cá thể khác nhau. Sá»± khác nhau đó có nghÄ©a là , má»™t số cá thể có khả năng hÆ¡n những cá thể khác trong việc rút ra những kết luáºn đúng vá» thế giá»›i quanh mình và biết hà nh Ä‘á»™ng má»™t cách phù hợp. Những cá thể nà y có sức sống và sinh sản mạnh hÆ¡n, và vì thế, kiểu mẫu hà nh vi và suy nghÄ© của há» sẽ dần chiếm Æ°u thế. Trong quá khứ, đúng là những cái mà chúng ta gá»i là trà tuệ và phát minh khoa há»c đã truyá»n được cái lợi thế sống sót của con ngÆ°á»i. NhÆ°ng còn chÆ°a rõ rà ng là liệu Ä‘iá»u đó có còn đúng trong trÆ°á»ng hợp khi mà những phát minh khoa há»c của chúng ta có thể sẽ tiêu diệt tất cả chúng ta và tháºm chà nếu không xảy ra Ä‘iá»u đó, thì má»™t lý thuyết thống nhất hoà n chỉnh cÅ©ng có thể không là m khác Ä‘i bao nhiêu cÆ¡ há»™i sống sót của chúng ta. Tuy nhiên, vá»›i Ä‘iá»u kiện vÅ© trụ đã tiến triển má»™t cách quy củ, chúng ta có thể hy vá»ng rằng những khả năng suy luáºn mà sá»± chá»n lá»c tá»± nhiên đã cho chúng ta vẫn còn đắc dụng trong cuá»™c tìm kiếm má»™t lý thuyết thống nhất hoà n chỉnh và sẽ không dẫn chúng ta tá»›i những kết luáºn sai lầm.
Vì những lý thuyết riêng phần mà chúng ta đã có đủ để Ä‘Æ°a ra những tiên Ä‘oán vá» tất cả, trừ những tình huống cá»±c Ä‘oan nhất, nên việc tìm kiếm má»™t lý thuyết tối háºu vá» vÅ© trụ khó có thể biện minh trên cÆ¡ sở những ứng dụng thá»±c tiá»…n. (Tuy nhiên, cần phải thấy rằng chÃnh lý lẽ tÆ°Æ¡ng tá»± đã được Ä‘Æ°a ra để chống lại thuyết tÆ°Æ¡ng đối và cÆ¡ há»c lượng tá», thế mà chÃnh những lý thuyết nà y đã mang lại cho chúng ta cả năng lượng hạt nhân lẫn cuá»™c cách mạng vi Ä‘iện tá»!). Do đó sá»± phát minh ra lý thuyết thống nhất hoà n chỉnh có thể không giúp gì cho sá»± sống sót của chúng ta. Nó tháºm chà cÅ©ng không ảnh hưởng gì đến lối sống của chúng ta. NhÆ°ng ngay từ buổi bình minh của ná»n văn minh, loà i ngÆ°á»i đã không bằng lòng nhìn những sá»± kiện nhÆ° những thứ rá»i rạc và không giải thÃch được. HỠđã khao khát hiểu biết cái tráºt tá»± nằm sâu kÃn trong thế giá»›i. Ngà y hôm nay chúng ta cÅ©ng vẫn trăn trở muốn biết tại sao chúng ta lại ở đây và chúng ta từ đâu tá»›i. Khát vá»ng tri thức, khát vá»ng sâu xa nhất của loà i ngÆ°á»i, đủ để biện minh cho sá»± tìm kiếm liên tục của chúng ta. Và mục Ä‘Ãch của chúng ta không gì khác hÆ¡n là sá»± mô tả đầy đủ vÅ© trụ, nÆ¡i chúng ta Ä‘ang sống.
|
24-08-2008, 09:05 AM
|
|
Cái Thế Ma Nhân
|
|
Tham gia: May 2008
Äến từ: SG
Bà i gởi: 37
Thá»i gian online: 7 giá» 22 phút 5 giây
Thanks: 1
Thanked 0 Times in 0 Posts
|
|
ChÆ°Æ¡ng II: Không gian và thá»i gian
Những ý niệm của chúng ta hiện nay vá» chuyển Ä‘á»™ng của váºt thể bắt nguồn từ Galileo và Newton. TrÆ°á»›c há», ngÆ°á»i ta tin Aristotle, ngÆ°á»i đã nói rằng trạng thái tá»± nhiên của má»™t váºt là đứng yên, và nó chỉ chuyển Ä‘á»™ng dÆ°á»›i tác dụng của má»™t lá»±c hoặc má»™t xung lá»±c. Từ đó suy ra rằng, váºt nặng sẽ rÆ¡i nhanh hÆ¡n váºt nhẹ, bởi vì nó có má»™t lá»±c kéo xuống đất lá»›n hÆ¡n.
Truyá»n thống Aristotle cÅ©ng cho rằng ngÆ°á»i ta có thể rút ra tất cả các định luáºt Ä‘iá»u khiển vÅ© trụ chỉ bằng tÆ° duy thuần túy, nghÄ©a là không cần kiểm tra bằng quan sát. NhÆ° váºy, cho tá»›i táºn Galileo không có ai băn khoăn thá» quan sát xem có thá»±c là các váºt có trá»ng lượng khác nhau sẽ rÆ¡i vá»›i váºn tốc khác nhau hay không. NgÆ°á»i ta kể rằng Galieo đã chứng minh niá»m tin của Aristotle là sai bằng cách thả những váºt có trá»ng lượng khác nhau từ tháp nghiêng Pisa. Câu chuyện nà y chắn hẳn là không có tháºt, nhÆ°ng Galileo đã là m má»™t việc tÆ°Æ¡ng Ä‘Æ°Æ¡ng: ông thả những viên bi có trá»ng lượng khác nhau trên má»™t mặt phẳng nghiêng nhẵn. Tình huống ở đây cÅ©ng tÆ°Æ¡ng tá»± nhÆ° tình huống của các váºt rÆ¡i theo phÆ°Æ¡ng thẳng đứng, nhÆ°ng có Ä‘iá»u nó dá»… quan sát hÆ¡n vì váºn tốc của các váºt nhá» hÆ¡n. Các phép Ä‘o của Galileo chỉ ra rằng các váºt tăng tốc vá»›i má»™t nhịp Ä‘á»™ nhÆ° nhau bất kể trá»ng lượng của nó bằng bao nhiêu. Và dụ, nếu bạn thả má»™t viên bi trên má»™t mặt phẳng nghiêng có Ä‘á»™ nghiêng sao cho cứ 10 m dá»c theo mặt phẳng thì Ä‘á»™ cao lại giảm 1m, thì viên bi sẽ lăn xuống vá»›i váºn tốc 1m/s sau 1 giây, 2m/s sau 2 giây... bất kể viên bi nặng bao nhiêu. Tất nhiên, viên bi bằng chì sẽ rÆ¡i nhanh hÆ¡n má»™t chiếc lông chim, nhÆ°ng chiếc lông chim bị là m cháºm lại chỉ vì sức cản của không khà mà thôi. Nếu thả hai váºt không chịu nhiá»u sức cản không khÃ, và dụ nhÆ° hai viên bi Ä‘á»u bằng chì, nhÆ°ng có trá»ng lượng khác nhau, thì chúng sẽ rÆ¡i nhanh nhÆ° nhau.
Những phép Ä‘o của Galileo đã được Newton sá» dụng là m cÆ¡ sở cho những định luáºt vá» chuyển Ä‘á»™ng của ông. Trong những thá»±c nghiệm của Galileo, khi má»™t váºt lăn trên mặt phẳng nghiêng, nó luôn luôn chịu tác dụng của cùng má»™t lá»±c (là trá»ng lá»±c của nó) và kết quả là là m cho váºn tốc của nó tăng má»™t cách Ä‘á»u đặn. Äiá»u đó chứng tá» rằng, háºu quả thá»±c sá»± của má»™t lá»±c là luôn luôn là m thay đổi váºn tốc của má»™t váºt, chứ không phải là là m cho nó chuyển Ä‘á»™ng nhÆ° ngÆ°á»i ta nghÄ© trÆ°á»›c đó. Äiá»u nà y cÅ©ng có nghÄ©a là , bất cứ khi nà o váºt không chịu tác dụng của má»™t lá»±c, thì nó vẫn tiếp tục chuyển Ä‘á»™ng thẳng vá»›i cùng má»™t váºn tốc. à tưởng nà y đã được phát biểu má»™t cách tÆ°á»ng minh lần đầu tiên trong cuốn Principia Mathematica (Các nguyên lý toán há»c), được công bố năm 1867, của Newton và sau nà y được biết nhÆ° định luáºt thứ nhất của Newton. Äịnh luáºt thứ hai của Newton cho biết Ä‘iá»u gì sẽ xảy ra đối vá»›i má»™t váºt khi có má»™t lá»±c tác dụng lên nó. Äịnh luáºt nà y phát biểu rằng váºt sẽ có gia tốc, hay nói cách khác là sẽ thay đổi váºn tốc tá»· lệ vá»›i lá»±c tác dụng lên nó. (Và dụ, gia tốc sẽ tăng gấp đôi, nếu lá»±c tác dụng tăng gấp đôi). Gia tốc cÅ©ng sẽ cà ng nhá» nếu khối lượng (lượng váºt chất) của váºt cà ng lá»›n.(Cùng má»™t lá»±c tác dụng lên váºt có khối lượng lá»›n gấp hai lần sẽ tạo ra má»™t gia tốc nhá» hÆ¡n hai lần). Má»™t và dụ tÆ°Æ¡ng tá»± lấy ngay từ chiếc ô tô: Ä‘á»™ng cÆ¡ cà ng mạnh thì gia tốc cà ng lá»›n, nhÆ°ng vá»›i cùng má»™t Ä‘á»™ng cÆ¡, xe cà ng nặng thì gia tốc cà ng nhá».
Ngoà i những định luáºt vá» chuyển Ä‘á»™ng, Newton còn phát minh ra định luáºt vá» lá»±c hấp dẫn. Äịnh luáºt nà y phát biểu rằng má»i váºt Ä‘á»u hút má»™t váºt khác vá»›i má»™t lá»±c tỉ lệ vá»›i khối lượng của má»—i váºt. NhÆ° váºy lá»±c giữa hai váºt sẽ mạnh gấp đôi nếu má»™t trong hai váºt (và dụ váºt A) có khối lượng tăng gấp hai. Äây là điá»u bạn cần phải trông đợi bởi vì có thể xem váºt má»›i A được là m từ hai váºt có khối lượng ban đầu, và má»—i váºt đó sẽ hút váºt B vá»›i má»™t lá»±c ban đầu. NhÆ° váºy lá»±c tổng hợp giữa A và B sẽ hai lần lá»›n hÆ¡n lá»±c ban đầu. Và nếu, và dụ, má»™t trong hai váºt có khối lượng hai lần lá»›n hÆ¡n và váºt kia có khối lượng ba lần lá»›n hÆ¡n thì lá»±c tác dụng giữa chúng sẽ sáu lần mạnh hÆ¡n. Bây giá» thì ta có thể hiểu tại sao các váºt lại rÆ¡i vá»›i má»™t gia tốc nhÆ° nhau: má»™t váºt có trá»ng lượng lá»›n gấp hai lần sẽ chịu má»™t lá»±c hấp dẫn kéo xuống mạnh gấp hai lần, nhÆ°ng nó lại có khối lượng lá»›n gấp hai lần. NhÆ° váºy theo định luáºt 2 của Newton, thì hai kết quả nà y bù trừ chÃnh xác cho nhau, vì váºy gia tốc của các váºt là nhÆ° nhau trong má»i trÆ°á»ng hợp.
Äịnh luáºt hấp dẫn của Newton cÅ©ng cho chúng ta biết rằng các váºt cà ng ở xa nhau thì lá»±c hấp dẫn cà ng nhá». Và dụ, lá»±c hút hấp dẫn của má»™t ngôi sao đúng bằng má»™t phần tÆ° lá»±c hút của má»™t ngôi sao tÆ°Æ¡ng tá»±, nhÆ°ng ở khoảng cách giảm Ä‘i má»™t ná»a. Äịnh luáºt nà y tiên Ä‘oán quỹ đạo của trái đất, mặt trăng và các hà nh tinh vá»›i Ä‘á»™ chÃnh xác rất cao. Nếu định luáºt nà y khác Ä‘i, chẳng hạn, lá»±c hút hấp dẫn của má»™t ngôi sao giảm theo khoảng cách nhanh hÆ¡n, thì quỹ đạo của các hà nh tinh không còn là hình elip nữa, mà chúng sẽ là những Ä‘Æ°á»ng xoắn ốc vá» phÃa mặt trá»i. Nếu lá»±c đó lại giảm cháºm hÆ¡n, thì lá»±c hấp dẫn từ các ngôi sao xa sẽ lấn át lá»±c hấp dẫn từ mặt trá»i.
Sá»± khác biệt to lá»›n giữa những tÆ° tưởng của Aristotle và những tÆ° tưởng của Galileo và Newton là ở chá»— Aristotle tin rằng trạng thái đứng yên là trạng thái được “ưa thÃch†hÆ¡n của má»i váºt - má»i váºt sẽ lấy trạng thái đó, nếu không có má»™t lá»±c hoặc xung lá»±c nà o tác dụng và o nó. Äặc biệt, ông cho rằng trái đất là đứng yên. NhÆ°ng từ những định luáºt của Newton suy ra rằng không có má»™t tiêu chuẩn Ä‘Æ¡n nhất cho sá»± đứng yên. NgÆ°á»i ta hoà n toà n có quyá»n nhÆ° nhau khi nói rằng, váºt A là đứng yên và váºt B chuyển Ä‘á»™ng vá»›i váºn tốc không đổi đối vá»›i váºt A hoặc váºt B là đứng yên và váºt A chuyển Ä‘á»™ng. Và dụ, nếu tạm gác ra má»™t bên chuyển Ä‘á»™ng quay của trái đất quanh trục của nó và quỹ đạo của nó xung quanh mặt trá»i, ngÆ°á»i ta có thể nói rằng trái đất là đứng yên và đoà n tà u trên nó chuyển Ä‘á»™ng vá» phÃa bắc vá»›i váºn tốc 90 dặm má»™t giá» hoặc Ä‘oà n tà u là đứng yên còn trái đất chuyển Ä‘á»™ng vá» phÃa nam cÅ©ng vá»›i váºn tốc đó. Nếu ngÆ°á»i ta tiến hà nh những thà nghiệm của chúng ta vá»›i các váºt chuyển Ä‘á»™ng trên con tà u đó thì tất cả các định luáºt của Newton vẫn còn đúng. Và dụ, khi đánh bóng bà n trên con tà u đó, ngÆ°á»i ta sẽ thấy rằng quả bóng vẫn tuân theo các định luáºt của Newton hệt nhÆ° khi bà n bóng đặt cạnh Ä‘Æ°á»ng ray. NhÆ° váºy không có cách nà o cho phép ta nói được là con tà u hay trái đất Ä‘ang chuyển Ä‘á»™ng.
Việc không có má»™t tiêu chuẩn tuyệt đối cho sá»± đứng yên có nghÄ©a là ngÆ°á»i ta không thể xác định được hai sá»± kiện xảy ra ở hai thá»i Ä‘iểm khác nhau có cùng ở má»™t vị trà trong không gian hay không. Và dụ, giả sá» quả bóng bà n trên con tà u nảy lên và rÆ¡i xuống chạm bà n ở cùng má»™t chá»— sau khoảng thá»i gian 1 giây. Äối vá»›i ngÆ°á»i đứng cạnh Ä‘Æ°á»ng ray thì hai lần chạm bà n đó xảy ra ở hai vị trà cách nhau 40 m vì con tà u chạy được quãng Ä‘Æ°á»ng đó trong khoảng thá»i gian giữa hai lần quả bóng chạm bà n. Sá»± không tồn tại sá»± đứng yên tuyệt đối, vì váºy, có nghÄ©a là ngÆ°á»i ta không thể gán cho má»™t sá»± kiện má»™t vị trà tuyệt đối trong không gian, nhÆ° Aristotle đã tâm niệm. Vị trà của các sá»± kiện và khoảng cách giữa chúng là khác nhau đối vá»›i ngÆ°á»i ở trên tà u và ngÆ°á»i đứng cạnh Ä‘Æ°á»ng ray và chẳng có lý do gì để thÃch vị trà của ngÆ°á»i nà y hÆ¡n vị trà của ngÆ°á»i kia.
Newton là ngÆ°á»i rất băn khoăn vá» sá»± không có vị trà tuyệt đối, hay nhÆ° ngÆ°á»i ta vẫn gá»i là không có không gian tuyệt đối, vì Ä‘iá»u đó không phù hợp vá»›i ý niệm của ông vá» Thượng đế tuyệt đối. Thá»±c tế, Newton đã chối bá», không chấp nháºn sá»± không tồn tại của không gian tuyệt đối, mặc dù tháºm chà điá»u đó đã ngầm chứa trong những định luáºt của ông. Ông đã bị nhiá»u ngÆ°á»i phê phán nghiêm khắc vì niá»m tin phi lý đó, mà chủ yếu nhất là bởi Giám mục Berkeley, má»™t nhà triết há»c tin rằng má»i đối tượng váºt chất và cả không gian lẫn thá»i gian chỉ là má»™t ảo ảnh. Khi ngÆ°á»i ta kể cho tiến sÄ© Johnson nổi tiếng vá» quan Ä‘iểm của Berkeley, ông kêu lá»›n: “Tôi sẽ bác bá» nó nhÆ° thế nà y nà y!†và ông đá ngón chân cái và o má»™t hòn đá lá»›n.
Cả Aristotle lẫn Newton Ä‘á»u tin và o thá»i gian tuyệt đối. NghÄ©a là , há» tin rằng ngÆ°á»i ta có thể Ä‘o má»™t cách Ä‘Ã ng hoà ng khoảng thá»i gian giữa hai sá»± kiện, rằng thá»i gian đó hoà n toà n nhÆ° nhau dù bất kỳ ai tiến hà nh Ä‘o nó, miá»…n là há» dùng má»™t chiếc đồng hồ tốt. Thá»i gian hoà n toà n tách rá»i và độc láºp vá»›i không gian. Äó là điá»u mà nhiá»u ngÆ°á»i xem là chuyện thÆ°á»ng tình. Tuy nhiên, đến lúc chúng ta phải thay đổi những ý niệm của chúng ta vá» không gian và thá»i gian. Mặc dù những quan niệm thông thÆ°á»ng đó của chúng ta vẫn có kết quả tốt khi Ä‘á» cáºp tá»›i các váºt nhÆ° quả táo hoặc các hà nh tinh là những váºt chuyển Ä‘á»™ng tÆ°Æ¡ng đối cháºm, nhÆ°ng chúng sẽ hoà n toà n không dùng được nữa đối vá»›i những váºt chuyển Ä‘á»™ng vá»›i váºn tốc bằng hoặc gần bằng váºn tốc ánh sáng.
Năm 1676, nhà thiên văn há»c Äan Mạch Ole Christensen Roemer là ngÆ°á»i đầu tiên phát hiện ra rằng ánh sáng truyá»n vá»›i váºn tốc hữu hạn, mặc dù rất lá»›n. Ông quan sát thấy rằng thá»i gian để các mặt trăng của sao Má»™c xuất hiện sau khi Ä‘i qua phÃa sau của hà nh tinh đó không cách Ä‘á»u nhau nhÆ° ngÆ°á»i ta chỠđợi, nếu các mặt trăng đó chuyển Ä‘á»™ng vòng quanh sao Má»™c vá»›i váºn tốc không đổi. Khi trái đất và sao Má»™c quanh xung quanh mặt trá»i, khoảng cách giữa chúng thay đổi. Roemer thấy rằng sá»± che khuất các mặt trăng của sao Má»™c xuất hiện cà ng muá»™n khi chúng ta cà ng ở xa hà nh tinh đó. Ông lý luáºn rằng Ä‘iá»u đó xảy ra là do ánh sáng từ các mặt trăng đó đến chúng ta mất nhiá»u thá»i gian hÆ¡n khi chúng ta ở xa chúng hÆ¡n. Tuy nhiên, do những phép Ä‘o của ông vá» sá»± biến thiên khoảng cách giữa trái đất và sao Má»™c không được chÃnh xác lắm, nên giá trị váºn tốc ánh sáng mà ông xác định được là 140.000 dặm/s, trong khi giá trị hiện nay Ä‘o được của váºn tốc nà y là 186.000 dặm/s (khoảng 300.000 km/s). Dù sao thà nh tá»±u của Roemer cÅ©ng rất đáng kể, không chỉ trong việc chứng minh được rằng váºn tốc của ánh sáng là hữu hạn, mà cả trong việc Ä‘o được váºn tốc đó, đặc biệt nó lại được thá»±c hiện 11 năm trÆ°á»›c khi Newton cho xuất bản cuốn Principia Mathematica.
Má»™t lý thuyết Ä‘Ãch thá»±c vá» sá»± truyá»n ánh sáng phải mãi tá»›i năm 1865 má»›i ra Ä‘á»i, khi nhà váºt lý ngÆ°á»i Anh James Clerk Maxwell đã thà nh công thống nhất hai lý thuyết riêng phần cho tá»›i thá»i gian đó vẫn được dùng để mô tả riêng biệt các lá»±c Ä‘iện và từ. Các phÆ°Æ¡ng trình của Maxwell tiên Ä‘oán rằng có thể có những nhiá»…u Ä‘á»™ng giống nhÆ° sóng trong má»™t trÆ°á»ng Ä‘iện từ kết hợp, rằng những nhiá»…u Ä‘á»™ng đó sẽ được truyá»n vá»›i má»™t váºn tốc cố định giống nhÆ° những gợn sóng trên hồ. Nếu bÆ°á»›c sóng của những sóng đó (khoảng cách của hai đỉnh sóng liên tiếp) là má»™t mét hoặc lá»›n hÆ¡n, thì chúng được gá»i là sóng radio (hay sóng vô tuyến). Những sóng có bÆ°á»›c sóng ngắn hÆ¡n được gá»i là sóng cá»±c ngắn (vá»›i bÆ°á»›c sóng và i centimet) hoặc sóng hồng ngoại (vá»›i bÆ°á»›c sóng lá»›n hÆ¡n mÆ°á»i phần ngà n centimet). Ãnh sáng thấy được có bÆ°á»›c sóng nằm giữa bốn mÆ°Æ¡i phần triệu đến tám mÆ°Æ¡i phần triệu centimet. Những sóng có bÆ°á»›c sóng còn ngắn hÆ¡n nữa là tia tá» ngoại, tia - X và các tia gamma.
Lý thuyết của Maxwell tiên Ä‘oán các sóng vô tuyến và sóng ánh sáng truyá»n vá»›i má»™t váºn tốc cố định nà o đó. NhÆ°ng lý thuyết của Newton đã gạt bá» khái niệm đứng yên tuyệt đối, vì váºy nếu ánh sáng được giả thiết là truyá»n vá»›i má»™t váºn tốc cố định, thì cần phải nói váºn tốc cố định đó là đối vá»›i cái gì. Do đó ngÆ°á»i ta cho rằng có má»™t chất gá»i là “ether†có mặt ở khắp má»i nÆ¡i, tháºm chà cả trong không gian “trống rá»—ngâ€. Các sóng ánh sáng truyá»n qua ether nhÆ° sóng âm truyá»n trong không khÃ, và do váºy, váºn tốc của chúng là đối vá»›i ether. Những ngÆ°á»i quan sát khác nhau chuyển Ä‘á»™ng đối vá»›i ether sẽ thấy ánh sáng Ä‘i tá»›i mình vá»›i những váºn tốc khác nhau, nhÆ°ng váºn tốc của ánh sáng đối vá»›i ether luôn luôn có má»™t giá trị cố định. Äặc biệt, vì trái đất chuyển Ä‘á»™ng qua ether trên quỹ đạo quay quanh mặt trá»i, nên váºn tốc của ánh sáng được Ä‘o theo hÆ°á»›ng chuyển Ä‘á»™ng của trái đất qua ether (khi chúng ta chuyển Ä‘á»™ng tá»›i gần nguồn sáng) sẽ phải lá»›n hÆ¡n váºn tốc của ánh sáng hÆ°á»›ng vuông góc vá»›i phÆ°Æ¡ng chuyển Ä‘á»™ng (khi chúng ta không chuyển Ä‘á»™ng hÆ°á»›ng tá»›i nguồn sáng). Năm 1887, Albert Michelson (sau nà y trở thà nh ngÆ°á»i Mỹ đầu tiên nháºn được giải thưởng Nobel vá» váºt lý) và Edward Morley đã thá»±c hiện má»™t thá»±c nghiệm rất tinh xảo tại trÆ°á»ng Khoa há»c ứng dụng Case ở Cleveland. HỠđã so sánh váºn tốc ánh sáng theo hÆ°á»›ng chuyển Ä‘á»™ng của trái đất vá»›i váºn tốc ánh sáng hÆ°á»›ng vuông góc vá»›i chuyển Ä‘á»™ng của trái đất. Và hỠđã vô cùng ngạc nhiên khi thấy rằng hai váºn tốc đó hoà n toà n nhÆ° nhau!
Giữa năm 1887 và năm 1905 có má»™t số ý định, mà chủ yếu là của váºt lý ngÆ°á»i Hà Lan Hendrik Lorentz, nhằm giải thÃch kết quả của thà nghiệm Michelson - Morley bằng sá»± co lại của các váºt và sá»± cháºm lại của đồng hồ khi chúng chuyển Ä‘á»™ng qua ether. Tuy nhiên, trong bà i báo công bố và o năm 1905, Albert Einstein, má»™t nhân viên thuá»™c văn phòng cấp bằng sáng chế phát minh ở Thụy SÄ©, ngÆ°á»i mà trÆ°á»›c đó còn chÆ°a ai biết tá»›i, đã chỉ ra rằng toà n bá»™ ý tưởng vá» ether là không cần thiết nếu ngÆ°á»i ta sẵn lòng vứt bỠý tưởng vá» thá»i gian tuyệt đối. Quan niệm tÆ°Æ¡ng tá»± cÅ©ng đã được má»™t nhà toán há»c hà ng đầu của Pháp là Henri Poincaré Ä‘Æ°a ra chỉ Ãt tuần sau. Tuy nhiên, những lý lẽ của Einstein gần vá»›i váºt lý hÆ¡n Poincaré, ngÆ°á»i đã xem vấn Ä‘á» nà y nhÆ° má»™t vấn Ä‘á» toán há»c. Công lao xây dá»±ng nên lý thuyết má»›i nà y thÆ°á»ng được thừa nháºn là của Einstein, nhÆ°ng Poincaré vẫn thÆ°á»ng được nhắc nhở tá»›i và tên tuổi của ông gắn liá»n vá»›i má»™t phần quan trá»ng của lý thuyết đó.
Tiên Ä‘á» cÆ¡ bản của lý thuyết má»›i - mà ngÆ°á»i ta thÆ°á»ng gá»i là thuyết tÆ°Æ¡ng đối - được phát biểu nhÆ° sau: má»i định luáºt của khoa há»c là nhÆ° nhau đối vá»›i tất cả những ngÆ°á»i quan sát chuyển Ä‘á»™ng tá»± do bất kể váºn tốc của há» là bao nhiêu. Äiá»u nà y đúng đối vá»›i các định luáºt của Newton vá» chuyển Ä‘á»™ng, nhÆ°ng bây giá» lý thuyết đó được mở rá»™ng ra bao hà m cả lý thuyết của Maxwell và váºn tốc ánh sáng: má»i ngÆ°á»i quan sát Ä‘á»u Ä‘o được váºn tốc ánh sáng có giá trị hoà n toà n nhÆ° nhau bất kể há» chuyển Ä‘á»™ng nhanh, cháºm nhÆ° thế nà o. à tưởng Ä‘Æ¡n giản đó có má»™t số hệ quả rất đáng chú ý. Có lẽ nổi tiếng nhất là hệ quả vá» sá»± tÆ°Æ¡ng Ä‘Æ°Æ¡ng của khối lượng và năng lượng được đúc kết trong phÆ°Æ¡ng trình nổi tiếng của Einstein: E = mc2 và định luáºt nói rằng không có váºt nà o có thể chuyển Ä‘á»™ng nhanh hÆ¡n ánh sáng. Vì có sá»± tÆ°Æ¡ng Ä‘Æ°Æ¡ng giữa năng lượng và khối lượng nên năng lượng mà váºt có thể nhá» chuyển Ä‘á»™ng sẽ là m tăng khối lượng của nó. Nói má»™t cách khác, nó sẽ là m cho việc tăng váºn tốc của váºt trở nên khó khăn hÆ¡n.
Hiệu ứng nà y chỉ trá»±c sá»± quan trá»ng đối vá»›i các váºt chuyển Ä‘á»™ng vá»›i váºn tốc gần vá»›i váºn tốc ánh sáng. Và dụ, váºn tốc chỉ bằng 10 % váºn tốc ánh sáng khối lượng của váºt chỉ tăng 0,5 % so vá»›i khối lượng bình thÆ°á»ng, trong khi váºn tốc bằng 90 % váºn tốc ánh sáng khối lượng của nó còn tăng nhanh hÆ¡n, vì váºy sẽ cà ng mất nhiá»u năng lượng hÆ¡n để tăng váºn tốc của nó lên nữa. Thá»±c tế không bao giá» có thể đạt tá»›i váºn tốc của ánh sáng vì khi đó khối lượng của váºt sẽ trở thà nh vô hạn và do sá»± tÆ°Æ¡ng Ä‘Æ°Æ¡ng giữa năng lượng và khối lượng, sẽ phải tốn má»™t lượng vô hạn năng lượng để đạt được Ä‘iá»u đó. Vì lý do đó, má»™t váºt bình thÆ°á»ng vÄ©nh viá»…n bị tÃnh tÆ°Æ¡ng đối giá»›i hạn chuyển Ä‘á»™ng chỉ chuyển Ä‘á»™ng vá»›i váºn tốc nhá» hÆ¡n váºn tốc ánh sáng. Chỉ có ánh sáng hoặc các sóng khác không có khối lượng ná»™i tại là có thể chuyển Ä‘á»™ng vá»›i váºn tốc ánh sáng.
Má»™t hệ quả cÅ©ng đáng chú ý không kém của thuyết tÆ°Æ¡ng đối là nó đã là m cách mạng những ý niệm của chúng ta vá» không gian và thá»i gian. Trong lý thuyết của Newton, nếu má»™t xung ánh sáng được gá»i từ nÆ¡i nà y đến nÆ¡i khác thì những ngÆ°á»i quan sát khác nhau Ä‘á»u nhất trà vá»›i nhau vá» thá»i gian truyá»n xung ánh sáng đó (vì thá»i gian là tuyệt đối). Vì váºn tốc ánh sáng chÃnh bằng khoảng cách mà nó truyá»n được chia cho thá»i gian đã tốn để Ä‘i hết quãng Ä‘Æ°á»ng đó, nên những ngÆ°á»i quan sát khác nhau sẽ Ä‘o được váºn tốc của ánh sáng có giá trị khác nhau. Trong thuyết tÆ°Æ¡ng đối, trái lại, má»i ngÆ°á»i quan sát Ä‘á»u phải nhất trà vá» giá trị váºn tốc của ánh sáng. Tuy nhiên, há» vẫn còn không nhất trà vá» khoảng cách mà ánh sáng đã truyá»n, vì váºy há» cÅ©ng phải không nhất trà vá» thá»i gian mà ánh sáng đã tốn (thá»i gian nà y bằng khoảng cách ánh sáng đã truyá»n - Ä‘iá»u mà các nhà quan sát không nhất trà - chia cho váºn tốc ánh sáng - Ä‘iá»u mà các nhà quan sát Ä‘á»u nhất trÃ). Nói má»™t cách khác, lý thuyết tÆ°Æ¡ng đối đã cáo chung cho ý tưởng vá» thá»i gian tuyệt đối! Hóa ra là má»—i ngÆ°á»i quan sát cần phải có má»™t bá»™ Ä‘o thá»i gian riêng của mình nhÆ° được ghi nháºn bởi đồng hồ mà há» mang theo và các đồng hồ giống hệt nhau được mang bởi những ngÆ°á»i quan sát khác nhau không nhất thiết phải chỉ nhÆ° nhau.
Má»—i má»™t ngÆ°á»i quan sát có thể dùng radar để biết má»™t sá»± kiện xảy ra ở đâu và khi nà o bằng cách gá»i má»™t xung ánh sáng hoặc sóng vô tuyến. Má»™t phần của xung phản xạ từ sá»± kiện trở vá» và ngÆ°á»i quan sát Ä‘o thá»i gian mà há» nháºn được tiếng dá»™i. Thá»i gian xảy ra sá»± kiện khi đó sẽ bằng má»™t ná»a thá»i gian tÃnh từ khi xung được gá»i Ä‘i đến khi nháºn được tiếng dá»™i trở lại, còn khoảng cách tá»›i sá»± kiện bằng ná»a số thá»i gian cho hai lượt Ä‘i-vỠđó nhân vá»›i váºn tốc ánh sáng. (Má»™t sÆ° kiện, theo ý nghÄ©a nà y, là má»™t Ä‘iá»u gì đó xảy ra ở má»™t Ä‘iểm duy nhất trong không gian và ở má»™t Ä‘iểm xác định trong thá»i gian).
à tưởng nà y được minh há»a trên hình 2.1, nó là má»™t và dụ vá» giản đồ không-thá»i gian. Dùng thủ tục nà y, những ngÆ°á»i quan sát chuyển Ä‘á»™ng đối vá»›i nhau sẽ gán cho cùng má»™t sá»± kiện những thá»i gian và vị trà khác nhau. Không có những phép Ä‘o của ngÆ°á»i quan sát đặc biệt nà o là đúng hÆ¡n những ngÆ°á»i khác, nhÆ°ng tất cả các phép Ä‘o Ä‘á»u quan hệ vá»›i nhau. Bất kỳ má»™t ngÆ°á»i quan sát nà o cÅ©ng tÃnh ra được má»™t cách chÃnh xác thá»i gian và vị trà mà má»™t ngÆ°á»i quan sát khác gán cho má»™t sá»± kiện, miá»…n là ngÆ°á»i đó biết được váºn tốc tÆ°Æ¡ng đối của ngÆ°á»i kia.
Ngà y hôm nay để Ä‘o khoảng cách má»™t cách chÃnh xác, chúng ta vẫn còn dùng phÆ°Æ¡ng pháp nói trên, bởi vì chúng ta có thể Ä‘o thá»i gian chÃnh xác hÆ¡n Ä‘o chiá»u dà i. Thá»±c tế, mét được định nghÄ©a là khoảng cách mà ánh sáng Ä‘i được trong khoảng thá»i gian 0,000000003335640952 giây Ä‘o theo đồng hồ nguyên tá» xesi. (Nguyên nhân dẫn tá»›i con số lạ lùng nà y là để nó tÆ°Æ¡ng ứng vá»›i định nghÄ©a có tÃnh chất lịch sá» của mét: là khoảng cách giữa hai vạch trên má»™t cái thÆ°á»›c đặc biệt là m bằng bạch kim được giữ ở Paris). NhÆ° váºy chúng ta có thể dùng má»™t Ä‘Æ¡n vị má»›i thuáºn tiện hÆ¡n, được gá»i là giây-ánh-sáng. Nó Ä‘Æ¡n giản là khoảng cách mà ánh sáng Ä‘i được trong má»™t giây. Trong lý thuyết tÆ°Æ¡ng đối, bây giá» ta định nghÄ©a khoảng cách thông qua thá»i gian và váºn tốc ánh sáng, nhÆ° váºy phải tá»± Ä‘á»™ng suy ra rằng má»i ngÆ°á»i quan sát Ä‘o váºn tốc của ánh sáng sẽ nháºn được cùng má»™t giá trị (theo định nghÄ©a là 1 mét trong 0,000000003335640952 giây). Khá»i cần phải Ä‘Æ°a và o khái niệm ether, và lại sá»± có mặt của nó không thể được ghi nháºn bằng cách nà o, nhÆ° thà nghiệm của Michelson - Morley đã chứng tá».
Tuy nhiên, lý thuyết tÆ°Æ¡ng đối buá»™c chúng ta phải thay đổi má»™t cách căn bản những ý niệm của chúng ta vá» không gian và thá»i gian. Chúng ta buá»™c phải chấp nháºn rằng thá»i gian không hoà n toà n tách rá»i và độc láºp vá»›i không gian mà kết hợp vá»›i nó thà nh má»™t đối tượng gá»i là không - thá»i gian.
Theo kinh nghiệm thông thÆ°á»ng, ngÆ°á»i ta có thể mô tả vị trà của má»™t Ä‘iểm trong không gian bằng ba con số, hay nói cách khác là ba tá»a Ä‘á»™. Và dụ, ngÆ°á»i ta có thể nói: má»™t Ä‘iểm ở trong phòng cách má»™t bức tÆ°á»ng 7 bá»™, cách má»™t bức tÆ°á»ng khác 3 bá»™, và cao so vá»›i sà n 5 bá»™. Hoặc ngÆ°á»i ta có thể chỉ rõ má»™t Ä‘iểm ở kinh tuyến nà o, vÄ© tuyến bao nhiêu và ở Ä‘á»™ cao nà o so vá»›i má»±c nÆ°á»›c biển. NgÆ°á»i ta có thể thoải mái dùng ba tá»a Ä‘á»™ thÃch hợp nà o mà mình muốn, mặc dù chúng chỉ có phạm vi ứng dụng hạn chế. Chẳng hạn, chúng ta sẽ không chỉ vị trà của mặt trăng bằng khoảng cách theo phÆ°Æ¡ng bắc và phÆ°Æ¡ng tây so vá»›i rạp xiếc Piccadilly và chiá»u cao của nó so vá»›i má»±c nÆ°á»›c biển. Thay vì thế, ngÆ°á»i ta cần phải mô tả nó qua khoảng cách từ mặt trá»i, khoảng cách từ mặt phẳng quÄ© đạo của các hà nh tinh và góc giữa Ä‘Æ°á»ng nối mặt trăng vá»›i mặt trá»i và đưá»ng nối mặt trá»i tá»›i má»™t ngôi sao ở gần nhÆ° sao Alpha của chòm sao Nhân Mã. NhÆ°ng tháºm chà những tá»a Ä‘á»™ nà y cÅ©ng không được dùng nhiá»u để mô tả vị trà của mặt trá»i trong thiên hà của chúng ta hoặc của thiên hà chúng ta trong quần thể thiên hà khu vá»±c. Thá»±c tế, ngÆ°á»i ta có thể mô tả toà n bá»™ vÅ© trụ bằng má»™t táºp hợp các mảng gối lên nhau. Trong má»—i má»™t mảng, ngÆ°á»i ta có thể dùng má»™t táºp hợp ba tá»a Ä‘á»™ khác nhau để chỉ vị trà của các Ä‘iểm.
Má»™t sá»± kiện là má»™t cái gì đó xảy ra ở má»™t Ä‘iểm đặc biệt trong không gian và ở má»™t thá»i Ä‘iểm đặc biệt. NhÆ° váºy, ngÆ°á»i ta có thể chỉ nó bằng 4 con số hay là 4 tá»a Ä‘á»™. Và lần nà y cÅ©ng thế, việc lá»±a chá»n các tá»a Ä‘á»™ là tùy ý, ngÆ°á»i ta có thể dùng ba tá»a Ä‘á»™ không gian đã biết và má»™t Ä‘á»™ Ä‘o nà o đó của thá»i gian. Trong thuyết tÆ°Æ¡ng đối, không có sá»± phân biệt thá»±c sá»± giữa các tá»a Ä‘á»™ không gian và thá»i gian, cÅ©ng hệt nhÆ° không có sá»± khác biệt thá»±c sá»± giữa hai tá»a Ä‘á»™ không gian. NgÆ°á»i ta có thể chá»n má»™t táºp hợp tá»a Ä‘á»™ má»›i, trong đó, chẳng hạn, tá»a Ä‘á»™ không gian thứ nhất là tổ hợp của tá»a Ä‘á»™ không gian cÅ© thứ nhất và thứ hai. Và dụ, thay vì Ä‘o vị trà của má»™t Ä‘iểm trên mặt đất bằng khoảng cách theo phÆ°Æ¡ng bắc và tây của nó đối vá»›i rạp xiếc Piccadilly ngÆ°á»i ta có thể dùng khoảng cách theo hÆ°á»›ng đông bắc và tây bắc đối vá»›i Piccadilly. CÅ©ng tÆ°Æ¡ng tá»± nhÆ° váºy, trong thuyết tÆ°Æ¡ng đối, ngÆ°á»i ta có thể dùng tá»a Ä‘á»™ thá»i gian má»›i là thá»i gian cÅ© (tÃnh bằng giây) cá»™ng vá»›i khoảng cách (tÃnh bằng giây - ánh sáng) theo hÆ°á»›ng bắc của Piccadilly.
Má»™t cách rất hữu Ãch để suy nghÄ© vá» bốn tá»a Ä‘á»™ của má»™t sá»± kiện là chỉ vị trà của nó trong má»™t không gian 4 chiá»u, được gá»i là không -thá»i gian. Chúng ta không thể tưởng tượng nổi má»™t không gian 4 chiá»u. Riêng bản thân tôi hình dung má»™t không gian 3 chiá»u cÅ©ng đã vất vả lắm rồi. Tuy nhiên vẽ má»™t sÆ¡ đồ vá» không gian 2 chiá»u thì lại khá dá»… dà ng, chẳng hạn nhÆ° vẽ bá» mặt của trái đất (Bá» mặt của trái đất là hai chiá»u vì vị trà của má»™t Ä‘iểm trên đó có thể được ghi bằng hai tá»a Ä‘á»™, kinh Ä‘á»™ và vÄ© Ä‘á»™). Tôi sẽ thÆ°á»ng sá» dụng những giản đồ trong đó thá»i gian tăng theo phÆ°Æ¡ng thẳng đứng hÆ°á»›ng lên trên, còn má»™t trong những chiá»u không gian được vẽ theo phÆ°Æ¡ng nằm ngang. Hai chiá»u không gian còn lại sẽ bá» qua, hoặc đôi khi má»™t trong hai chiá»u đó được vẽ theo phối cảnh. (Những giản đồ nà y được gá»i là giản đồ không-thá»i gian, giống nhÆ° hình 2.1). Và dụ, trong hình 2.2 thá»i gian được đặt hÆ°á»›ng lên trên vá»›i Ä‘Æ¡n vị là năm, còn khoảng cách nằm dá»c theo Ä‘Æ°á»ng thẳng nối mặt trá»i vá»›i sao Anpha của chòm sao Nhân mã được đặt nằm ngang vá»›i Ä‘Æ¡n vị là dặm. Những con Ä‘Æ°á»ng của mặt trá»i và sao Alpha qua không - thá»i gian là những con Ä‘Æ°á»ng thẳng đứng ở bên trái và bên phải của giản đồ. Tia sáng từ mặt trá»i Ä‘i theo Ä‘Æ°á»ng chéo và phải mất 4 năm má»›i tá»›i được sao Alpha.
NhÆ° chúng ta đã thấy, các phÆ°Æ¡ng trình Maxwell tiên Ä‘oán rằng váºn tốc của ánh sáng sẽ là nhÆ° nhau bất kể váºn tốc của nguồn sáng bằng bao nhiêu, và điá»u nà y đã được khẳng định bằng nhiá»u phép Ä‘o chÃnh xác.
Äiá»u nà y suy ra từ sá»± kiện là nếu má»™t xung ánh sáng được phát ra ở má»™t thá»i Ä‘iểm đặc biệt, tại má»™t Ä‘iểm đặc biệt trong không gian, thì sau đó vá»›i thá»i gian nó sẽ lan ra nhÆ° má»™t mặt cầu ánh sáng vá»›i kÃch thÆ°á»›c và vị trà không phụ thuá»™c và o váºn tốc của nguồn sáng. Sau má»™t phần triệu giây, ánh sáng sẽ lan truyá»n, tạo thà nh má»™t mặt cầu có bán kÃnh 300 mét, sau hai phần triệu giây, bán kÃnh là 600 mét, và cứ nhÆ° váºy mãi. Äiá»u nà y cÅ©ng giống nhÆ° những gợn sóng truyá»n trên mặt nÆ°á»›c khi có hòn đá ném xuống hồ.
Những gợn sóng truyá»n nhÆ° má»™t vòng tròn cứ lá»›n dần mãi theo thá»i gian. Nếu ta nghÄ© vá» má»™t mô hình ba chiá»u gồm bá» mặt hai chiá»u của hồ và má»™t chiá»u thá»i gian thì vòng tròn lá»›n dần của các gợn sóng sẽ tạo thà nh má»™t nón có đỉnh nằm đúng tại chá»— và tại thá»i Ä‘iểm hòn đá chạm và o mặt nÆ°á»›c (hình 2.3). TÆ°Æ¡ng tá»±, ánh sáng lan truyá»n từ má»™t sá»± kiện sẽ tạo nên má»™t mặt nón ba chiá»u trong không-thá»i gian 4 chiá»u. Mặt nón đó được gá»i là mặt nón ánh sáng tÆ°Æ¡ng lai của sá»± kiện Ä‘ang xét. CÅ©ng bằng cách nhÆ° váºy ta có thể dá»±ng má»™t mặt nón khác, gá»i là mặt nón ánh sáng quá khứ - đó là táºp hợp các sá»± kiện mà từ chúng má»™t xung ánh sáng có thể tá»›i được sá»± kiện Ä‘ang xét ( hình 2.4).
Những mặt nón ánh sáng quá khứ và tÆ°Æ¡ng lai của má»™t sá»± kiện P chia không gian thà nh ba miá»n (hình 2.5.). TÆ°Æ¡ng lai tuyệt đối của sá»± kiện là vùng nằm trong mặt nón ánh sáng tÆ°Æ¡ng lai của P. Äây là táºp hợp của tất cả các sá»± kiện có thể chịu ảnh hưởng của những Ä‘iá»u xảy ra ở P.
Những tÃn hiệu từ P không thể tá»›i được những sá»± kiện nằm ngoà i nón ánh sáng của P bởi vì không gì có thể chuyển Ä‘á»™ng nhanh hÆ¡n ánh sáng. Do váºy mà các sá»± kiện đó không chịu ảnh hưởng những gì xảy ra ở P. Quá khứ tuyệt đối của P là vùng nằm trong nón ánh sáng quá khứ. Äây là táºp hợp các sá»± kiện mà từ đó những tÃn hiệu truyá»n vá»›i váºn tốc bằng hoặc nhá» hÆ¡n váºn tốc của ánh sáng có thể tá»›i được P. Do đó, táºp hợp những sá»± kiện nà y có thể ảnh hưởng tá»›i những gì xảy ra ở P. Nếu biết được ở má»™t thá»i Ä‘iểm đặc biệt nà o đó những gì xảy ra ở má»i nÆ¡i trong vùng không gian nằm trong nón ánh sáng quá khứ của P thì ngÆ°á»i ta có thể tiên Ä‘oán những gì sẽ xảy ra ở P.
Phần còn lại là vùng không - thá»i gian không nằm trong nón ánh sáng tÆ°Æ¡ng lai hoặc quá khứ của P. Các sá»± kiện trong phần còn lại nà y không thể ảnh hưởng hoặc chịu ảnh hưởng bởi những sá»± kiện ở P. Và dụ, nếu mặt trá»i ngừng chiếu sáng ở chÃnh thá»i Ä‘iểm nà y, thì nó sẽ không ảnh hưởng tá»›i các sá»± kiện trên trái đất ở ngay thá»i Ä‘iểm đó bởi vì chúng nằm ngoà i nón ánh sáng của ánh sáng khi mặt trá»i tắt (hình 2.6). Chúng ta sẽ biết vá» sá»± kiện đó chỉ sau 8 phút - là thá»i gian đủ để ánh sáng Ä‘i từ mặt trá»i đến trái đất. Và chỉ khi nà y những sá»± kiện trên trái đất má»›i nằm trong nón ánh sáng tÆ°Æ¡ng lai của sá»± kiện ở đó mặt trá»i tắt. TÆ°Æ¡ng tá»± nhÆ° váºy, ở thá»i Ä‘iểm hiện nay chúng ta không thể biết những gì Ä‘ang xảy ra ở những nÆ¡i xa xôi trong vÅ© trụ, bởi vì ánh sáng mà chúng ta thấy từ những thiên hà xa xôi đã rá»i chúng từ hà ng triệu năm trÆ°á»›c. NhÆ° váºy, khi chúng ta quan sát vÅ© trụ thì thá»±c ra là chúng ta Ä‘ang thấy nó trong qúa khứ.
Nếu ngÆ°á»i ta bá» qua những hiệu ứng hấp dẫn, nhÆ° Einstein và Poincaré đã là m năm 1905, thì ta có thuyết tÆ°Æ¡ng đối được gá»i là thuyết tÆ°Æ¡ng đối hẹp. Äối vá»›i má»—i sá»± kiện trong không-thá»i gian ta Ä‘á»u có thể dá»±ng má»™t nón ánh sáng (là táºp hợp má»i con Ä‘Æ°á»ng khả dÄ© của ánh sáng trong không-thá»i gian được phát ra ở sá»± kiện đó), và vì váºn tốc ánh sáng là nhÆ° nhau ở má»—i sá»± kiện và theo má»i hÆ°á»›ng, nên tất cả các nón ánh sáng là nhÆ° nhau và cùng hÆ°á»›ng theo má»™t hÆ°á»›ng. Lý thuyết nà y cÅ©ng nói vá»›i chúng ta rằng không gì có thể chuyển Ä‘á»™ng nhanh hÆ¡n ánh sáng. Äiá»u đó có nghÄ©a là đưá»ng Ä‘i của má»i váºt qua không-thá»i gian cần phải được biểu diá»…n bằng má»™t Ä‘Æ°á»ng nằm trong nón ánh sáng ở má»—i má»™t sá»± kiện trên nó (hình 2.7.).
Lý thuyết tÆ°Æ¡ng đối hẹp rất thà nh công trong việc giải thÃch sá»± nhÆ° nhau của váºn tốc ánh sáng đối vá»›i má»i ngÆ°á»i quan sát (nhÆ° thà nghiệm Michelson - Morley đã chứng tá») và trong sá»± mô tả những Ä‘iá»u xảy ra khi các váºt chuyển Ä‘á»™ng vá»›i váºn tốc gần vá»›i váºn tốc ánh sáng. Tuy nhiên, lý thuyết nà y lại không hòa hợp vá»›i thuyết hấp dẫn của Newton nói rằng các váºt hút nhau vá»›i má»™t lá»±c phụ thuá»™c và o khoảng cách giữa chúng. Äiá»u nà y có nghÄ©a là , nếu là m cho má»™t váºt chuyển Ä‘á»™ng thì lá»±c tác dụng lên các váºt khác sẽ thay đổi ngay láºp tức. Hay nói má»™t cách khác, các tác dụng hấp dẫn truyá»n vá»›i váºn tốc vô hạn, thay vì nó bằng hoặc nhá» hÆ¡n váºn tốc ánh sáng nhÆ° thuyết tÆ°Æ¡ng đối hẹp đòi há»i.
Trong khoảng thá»i gian từ năm 1908 đến năm 1914, Einstein đã nhiá»u lần thá» tìm má»™t lý thuyết hấp dẫn hòa hợp được vá»›i thuyết tÆ°Æ¡ng đối hẹp, nhÆ°ng đã không thà nh công. Cuối cùng, và o năm 1915, ông đã Ä‘Æ°a ra được má»™t lý thuyết mà ngà y nay chúng ta gá»i là thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng (hay thuyết tÆ°Æ¡ng đối tổng quát). Ông đã Ä‘Æ°a ra má»™t giả thiết có tÃnh chất cách mạng cho rằng hấp dẫn không phải là má»™t lá»±c giống nhÆ° những lá»±c khác mà nó là kết quả của sá»± kiện là : không - thá»i gian không phải phẳng nhÆ° trÆ°á»›c kia ngÆ°á»i ta vẫn tưởng, mà nó cong hay “vênh†đi do sá»± phân bố của khối lượng và năng lượng trong nó. Các váºt nhÆ° trái đất không phải được tạo ra để chuyển Ä‘á»™ng trên các quÄ© đạo cong bởi lá»±c hấp dẫn, mà thay vì thế, chúng chuyển Ä‘á»™ng theo Ä‘Æ°á»ng rất gần vá»›i Ä‘Æ°á»ng thẳng trong không gian cong mà ngÆ°á»i ta gá»i là đưá»ng trắc địa. ÄÆ°á»ng trắc địa là đưá»ng ngắn nhất (hoặc dà i nhất) giữa hai Ä‘iểm cạnh nhau. Và dụ, bá» mặt trái đất là má»™t không gian cong hai chiá»u.
ÄÆ°á»ng trắc địa trên mặt trái đất chÃnh là vòng tròn lá»›n và nó là đưá»ng ngắn nhất giữa hai Ä‘iểm trên mặt đất (H.2.8). Vì Ä‘Æ°á»ng trắc địa là đưá»ng ngắn nhất giữa hai sân bay, nên nó là đưá»ng mà những ngÆ°á»i dẫn Ä‘Æ°á»ng hà ng không hÆ°á»›ng các phi công bay theo. Trong lý thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng, các váºt luôn luôn chuyển Ä‘á»™ng theo các Ä‘Æ°á»ng “thẳng†trong không-thá»i gian 4 chiá»u, nhÆ°ng đối vá»›i chúng ta, chúng có vẻ chuyển Ä‘á»™ng theo những Ä‘Æ°á»ng cong trong không gian 3 chiá»u. (Äiá»u nà y rất giống vá»›i việc quan sát chiếc máy bay trên má»™t vùng đồi gò. Mặc dù nó bay theo Ä‘Æ°á»ng thẳng trong không gian 3 chiá»u, nhÆ°ng cái bóng của nó lại chuyển Ä‘á»™ng theo má»™t Ä‘Æ°á»ng cong trên mặt đất hai chiá»u).
Khối lượng của mặt trá»i là m cong không-thá»i gian theo cách sao cho mặc dù trái đất chuyển Ä‘á»™ng theo Ä‘Æ°á»ng thẳng trong không-thá»i gian 4 chiá»u, nhÆ°ng nó lại thể hiện đối vá»›i chúng ta là chuyển Ä‘á»™ng theo quÄ© đạo tròn trong không gian ba chiá»u. Và thá»±c tế, quÄ© đạo của các hà nh tinh được tiên Ä‘oán bởi lý thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng cÅ©ng chÃnh xác nhÆ° được tiên Ä‘oán bởi lý thuyết hấp dẫn của Newton. Tuy nhiên, trong trÆ°á»ng hợp đối vá»›i sao Thủy, hà nh tinh gần mặt trá»i nhất, do đó cảm thấy hiệu ứng hấp dẫn mạnh nhất và có quÄ© đạo thuôn dà i hÆ¡n, thì thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng tiên Ä‘oán rằng trục dà i của elip quÄ© đạo quay quanh mặt trá»i vá»›i váºn tốc 1 Ä‘á»™ trong 10 ngà n năm. Mặc dù hiệu ứng là rất nhá», nhÆ°ng nó đã được ghi nháºn từ trÆ°á»›c năm 1915 và được dùng nhÆ° má»™t bằng chứng đầu tiên khẳng định lý thuyết của Einstein. Trong những năm gần đây, những Ä‘á»™ lệch tháºm chà còn nhá» hÆ¡n nữa của quÄ© đạo các hà nh tinh khác so vá»›i những tiên Ä‘oán của lý thuyết Newton cÅ©ng đã được Ä‘o bằng rada và cho thấy chúng phù hợp vá»›i những tiên Ä‘oán của thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng.
Những tia sáng cÅ©ng cần phải Ä‘i theo những Ä‘Æ°á»ng trắc địa trong không-thá»i gian. CÅ©ng lại do không gian bị cong nên ánh sáng không còn thể hiện là truyá»n theo Ä‘Æ°á»ng thẳng trong không gian nữa. NhÆ° váºy thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng tiên Ä‘oán rằng anh sáng có thể bị bẻ cong bởi các trÆ°á»ng hấp dẫn. Và dụ, lý thuyết nà y tiên Ä‘oán rằng nón ánh sáng của những Ä‘iểm ở gần mặt trá»i sẽ hÆ¡i bị uốn hÆ°á»›ng và o phÃa trong do tác dụng của khối lượng mặt trá»i. Äiá»u nà y có nghÄ©a là ánh sáng từ má»™t ngôi sao xa khi Ä‘i qua gần mặt trá»i có thể bị lệch Ä‘i má»™t góc nhá», khiến cho đối vá»›i những ngÆ°á»i quan sát trên mặt đất, ngôi sao đó dÆ°á»ng nhÆ° ở má»™t vị trà khác (H.2.9). Tất nhiên, nếu ánh sáng từ ngôi sao đó luôn luôn Ä‘i qua gần mặt trá»i, thì chúng ta không thể nói tia sáng có bị lệch hay không hoặc thay vì thế ngôi sao có thá»±c sá»± nằm ở đúng chá»— chúng ta nhìn thấy nó hay không. Tuy nhiên, vì trái đất quay quanh mặt trá»i nên những ngôi sao khác nhau có lúc dÆ°á»ng nhÆ° Ä‘i qua phÃa sau mặt trá»i và ánh sáng của chúng bị lệch. Vì thế những ngôi sao nà y thay đổi vị trà biểu kiến của chúng đối vá»›i các ngôi sao khác.
ThÆ°á»ng thì rất khó quan sát hiệu ứng nà y, bởi vì ánh sáng của mặt trá»i là m cho ta không thể quan sát được những ngôi sao có vị trà biểu kiến ở gần mặt trá»i trên bầu trá»i. Tuy nhiên, Ä‘iá»u nà y có thể là m được trong thá»i gian có nháºt thá»±c, khi mà ánh sáng mặt trá»i bị mặt trăng chắn mất. NhÆ°ng tiên Ä‘oán của Einstein không được kiểm chứng ngay láºp tức trong năm 1915 vì cuá»™c chiến tranh thế giá»›i lần thứ nhất lúc đó Ä‘ang lan rá»™ng, và phải tá»›i táºn năm 1919 má»™t Ä‘oà n thám hiểm Anh khi quan sát nháºt thá»±c ở Tây Phi đã chứng tỠđược rằng ánh sáng thá»±c sá»± bị lệch do mặt trá»i đúng nhÆ° lý thuyết đã dá»± Ä‘oán. Sá»± chứng minh lý thuyết của má»™t ngÆ°á»i Äức bởi các nhà khoa há»c Anh đã được nhiệt liệt hoan nghênh nhÆ° má»™t hà nh Ä‘á»™ng hòa giải vÄ© đại giữa hai nÆ°á»›c sau chiến tranh. Do đó, tháºt là trá»› trêu khi kiểm tra lại sau đó những bức ảnh mà đoà n thám hiểm đã chụp, ngÆ°á»i ta phát hiện ra rằng sai số cÅ©ng lá»›n cỡ hiệu ứng mà hỠđịnh Ä‘o. Phép Ä‘o của há» hoà n toà n chỉ là may mắn hoặc má»™t trÆ°á»ng hợp đã biết trÆ°á»›c kết quả mà há» muốn nháºn được - má»™t Ä‘iá»u cÅ©ng thÆ°á»ng xảy ra trong khoa há»c. Tuy nhiên, sá»± lệch của tia sáng đã được khẳng định hoà n toà n chÃnh xác bởi nhiá»u quan sát sau nà y.
Má»™t tiên Ä‘oán khác của thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng là thá»i gian dÆ°á»ng nhÆ° chạy cháºm hÆ¡n khi ở gần những váºt có khối lượng lá»›n nhÆ° trái đất. Äó là bởi vì má»™t mối liên hệ giữa năng lượng của ánh sáng và tần số của nó (tần số là sóng ánh sáng trong má»™t giây): năng lượng cà ng lá»›n thì tần số cà ng cao. Khi ánh sáng truyá»n hÆ°á»›ng lên trong trÆ°á»ng hấp dẫn của trái đất, nó sẽ mất năng lượng và vì thế tần số của nó giảm. (Äiá»u nà y có nghÄ©a là khoảng thá»i gian giữa hai đỉnh sóng liên tiếp tăng lên). Äối vá»›i ngÆ°á»i ở trên cao má»i chuyện ở phÃa dÆ°á»›i xảy ra cháºm chạp hÆ¡n. Äiá»u tiên Ä‘oán nà y đã được kiểm chứng và o năm 1962 bằng cách dùng hai đồng hồ rất chÃnh xác: má»™t đặt ở đỉnh và má»™t đặt ở chân má»™t tháp nÆ°á»›c. Äồng hồ ở chân tháp, gần trái đất hÆ¡n, chạy cháºm hÆ¡n - hoà n toà n phù hợp vá»›i thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng. Sá»± khác biệt của tốc Ä‘á»™ đồng hồ ở những Ä‘á»™ cao khác nhau trên mặt đất có má»™t tầm quan trá»ng đặc biệt trong thá»±c tiá»…n hiện nay khi ngÆ°á»i ta sá» dụng những hệ thống đạo hà ng chÃnh xác dá»±a trên những tÃn hiệu từ vệ tinh. Nếu khi nà y ngÆ°á»i ta bá» qua những tiên Ä‘oán của thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng, thì vị trà tÃnh toán được có thể sai khác tá»›i và i ba dặm!
Những định luáºt vá» chuyển Ä‘á»™ng của Newton đã đặt dấu chấm hết cho ý niệm vá» vị trà tuyệt đối trong không gian. Thuyết tÆ°Æ¡ng đối đã vứt bá» khái niệm thá»i gian tuyệt đối. Ta hãy xét hai đứa trẻ sinh đôi. Giả sá» rằng má»™t đứa được Ä‘Æ°a lên sống trên đỉnh núi và má»™t đứa sống ở ngang má»±c nÆ°á»›c biển. Äứa thứ nhất sẽ già nhanh hÆ¡n đứa thứ hai. NhÆ° váºy, nếu gặp lại nhau má»™t đứa sẽ già hÆ¡n đứa kia. Trong trÆ°á»ng hợp nà y sá»± khác nhau vá» tuổi tác sẽ rất nhá», nhÆ°ng nó sẽ lá»›n hÆ¡n rất nhiá»u nếu má»™t đứa thá»±c hiện chuyến du hà nh dà i trong con tà u vÅ© trụ chuyển Ä‘á»™ng vá»›i váºn tốc gần váºn tốc ánh sáng. Khi trở vá» nó sẽ trẻ hÆ¡n rất nhiá»u so vá»›i đứa ở lại trái đất. Äiá»u nà y được gá»i là nghịch lý hai đứa trẻ sinh đôi, nhÆ°ng nó là nghịch lý chỉ nếu ý niệm vá» thá»i gian tuyệt đối vẫn còn lẩn quất trong đầu óc chúng ta. Trong lý thuyết tÆ°Æ¡ng đối không có má»™t thá»i gian tuyệt đối duy nhất, mà thay vì thế má»—i cá nhân có má»™t Ä‘á»™ Ä‘o thá»i gian riêng của mình và độ Ä‘o đó phụ thuá»™c và o nÆ¡i há» Ä‘ang ở và há» chuyển Ä‘á»™ng nhÆ° thế nà o.
TrÆ°á»›c năm 1915, không gian và thá»i gian được xem là má»™t sân khấu cố định nÆ¡i diá»…n ra má»i sá»± kiện và không chịu ảnh hưởng bởi những Ä‘iá»u xảy ra trong nó. Äiá»u nà y đúng tháºm chà cả vá»›i thuyết tÆ°Æ¡ng đối hẹp. Các váºt chuyển Ä‘á»™ng, các lá»±c hút và đẩy, nhÆ°ng không gian và thá»i gian vẫn liên tục và không bị ảnh hưởng gì. Và ý nghÄ© cho rằng không gian và thá»i gian cứ tiếp tục nhÆ° thế mãi mãi cÅ©ng là chuyện tá»± nhiên.
Tuy nhiên, tình hình hoà n toà n khác trong thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng. Bây giá» không gian và thá»i gian là những đại lượng Ä‘á»™ng lá»±c: khi má»™t váºt chuyển Ä‘á»™ng, hoặc má»™t lá»±c tác dụng, chúng Ä‘á»u ảnh hưởng tá»›i Ä‘á»™ cong của không gian và thá»i gian và đáp lại, cấu trúc của không - thá»i gian sẽ ảnh hưởng tá»›i cách thức mà các váºt chuyển Ä‘á»™ng và các lá»±c tác dụng. Không gian và thá»i gian không chỉ có tác Ä‘á»™ng mà còn bị tác Ä‘á»™ng bởi má»i Ä‘iá»u xảy ra trong vÅ© trụ. ChÃnh vì ngÆ°á»i ta không thể nói vá» các sá»± kiện trong vÅ© trụ mà không có khái niệm vá» không gian và thá»i gian, nên trong thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng sẽ trở nên vô nghÄ©a nếu nói vá» không gian và thá»i gian ở ngoà i giá»›i hạn của vÅ© trụ. Trong những tháºp ká»· tiếp sau, sá»± nháºn thức má»›i nà y vá» không gian và thá»i gian đã là m cách mạng quan niệm của chúng ta vá» vÅ© trụ. à tưởng xÆ°a cÅ© cho rằng má»™t vÅ© trụ căn bản không thay đổi có thể đã tồn tại và có thể còn tiếp tục tồn tại đã vÄ©nh viá»…n được thay thế bằng khái niệm má»™t vÅ© trụ Ä‘á»™ng, Ä‘ang giãn nở, má»™t vÅ© trụ dÆ°á»ng nhÆ° đã bắt đầu ở má»™t thá»i Ä‘iểm hữu hạn trong quá khứ và có thể chấm dứt ở má»™t thá»i Ä‘iểm hữu hạn trong tÆ°Æ¡ng lai. Cuá»™c cách mạng nà y là đỠtà i của chÆ°Æ¡ng tiếp sau. Và những năm sau đó nó cÅ©ng đã là điểm xuất phát cho hoạt Ä‘á»™ng của tôi trong lÄ©nh vá»±c váºt lý lý thuyết. Roger Penrose và tôi đã chứng tỠđược rằng chÃnh thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng đã ngụ ý vÅ© trụ cần phải có Ä‘iểm bắt đầu và có thể cả Ä‘iểm kết thúc nữa.
|
24-08-2008, 09:06 AM
|
|
Cái Thế Ma Nhân
|
|
Tham gia: May 2008
Äến từ: SG
Bà i gởi: 37
Thá»i gian online: 7 giá» 22 phút 5 giây
Thanks: 1
Thanked 0 Times in 0 Posts
|
|
Chương 3: Vũ trụ giãn nở
Nếu ta nhìn lên bầu trá»i và o những đêm quang đãng, không trăng, những váºt sáng nhất mà chúng ta nhìn thấy có lẽ là các hà nh tinh: sao Kim, sao Há»a, sao Má»™c và sao Thổ. CÅ©ng có rất nhiá»u các ngôi sao tÆ°Æ¡ng tá»± nhÆ° mặt trá»i của chúng ta nhÆ°ng ở rất xa. Má»™t số những ngôi sao cố định đó, thá»±c tế, lại dÆ°á»ng nhÆ° thay đổi - dù là rất Ãt - vị trà tÆ°Æ¡ng đối của chúng vá»›i nhau khi trái đất quay xung quanh mặt trá»i: chúng hoà n toà n không phải là cố định! Sở dÄ© có Ä‘iá»u nà y là do chúng tÆ°Æ¡ng đối ở gần chúng ta. Khi trái đất quanh xung quanh mặt trá»i, từ những vị trà khác nhau chúng ta thấy chúng trên ná»n của những ngôi sao ở xa hÆ¡n. Äó là má»™t Ä‘iá»u may mắn, vì nó cho phép chúng ta Ä‘o được má»™t cách trá»±c tiếp khoảng cách từ những ngôi sao đó đến chúng ta: chúng cà ng ở gần thì cà ng có vẻ di chuyển nhiá»u hÆ¡n.
Ngôi sao gần chúng ta nhất là sao Proxima của chòm sao Nhân Mã được tìm thấy cách chúng ta khoảng 4 năm ánh sáng (nghÄ©a là ánh sáng từ nó phải mất 4 năm má»›i tá»›i được trái đất), hay khoảng hai mÆ°Æ¡i ba triệu triệu dặm. Äa số các ngôi sao khác thấy được bằng mắt thÆ°á»ng nằm cách chúng ta trong khoảng và i trăm năm ánh sáng. Äể so sánh, bạn cần biết rằng mặt trá»i chỉ cách chúng ta có 8 phút ánh sáng! Những ngôi sao thấy được dÆ°á»ng nhÆ° nằm rải rắc trên toà n bá»™ bầu trá»i đêm, nhÆ°ng chúng đặc biệt táºp trung trong má»™t dải mà ngÆ°á»i ta gá»i là dải Ngân hà (Milky Way). Rất lâu vá» trÆ°á»›c, và o khoảng năm 1750, Ä‘a số các nhà thiên văn cho rằng sá»± xuất hiện của dải Ngân hà có thể giải thÃch được nếu phần lá»›n các sao nhìn thấy nằm trong má»™t cấu hình Ä‘Ä©a duy nhất - má»™t và dụ vá» cái mà hiện nay chúng ta gá»i là thiên hà xoắn ốc. Phải mấy chục năm sau, nhà thiên văn William Herschel má»›i khẳng định được ý tưởng đó của mình bằng cách cần mẫn láºp má»™t bá»™ sÆ°u táºp vá» vị trà và khoảng cách của má»™t số rất lá»›n các ngôi sao. Tháºm chà nhÆ° thế, những ý tưởng nà y chỉ được chấp nháºn hoà n toà n và o đầu thế ká»· nà y.
Bức tranh hiện đại vá» vÅ© trụ khởi đầu chỉ má»›i và o năm 1924, khi nhà thiên văn ngÆ°á»i Mỹ Edwin Hubble chứng tỠđược rằng thiên hà của chúng ta không phải là thiên hà duy nhất. Thá»±c tế còn có nhiá»u thiên hà khác và giữa chúng là những khoảng không gian trống rá»—ng rá»™ng lá»›n. Äể chứng minh Ä‘iá»u nà y, ông đã phải xác định khoảng cách đến các thiên hà khác đó. Những thiên hà nà y ở quá xa chúng ta, nên không giống những ngôi sao gần, chúng dÆ°á»ng nhÆ° thá»±c sá»± cố định. Do đó Hubble buá»™c phải sá» dụng các phÆ°Æ¡ng pháp gián tiếp để Ä‘o khoảng cách. NgÆ°á»i ta biết rằng Ä‘á»™ chói biểu kiến của các ngôi sao phụ thuá»™c và o hai yếu tố: ánh sáng nó phát ra bao nhiêu (tức Ä‘á»™ trÆ°ng của nó) và nó ở xa chúng ta tá»›i mức nà o. Äối vá»›i những ngôi sao ở gần, chúng ta có thể Ä‘o được cả Ä‘á»™ chói biểu kiến lẫn khoảng cách của chúng và nhÆ° váºy chúng ta có thể tÃnh được cả Ä‘á»™ trÆ°ng của chúng. Ngược lại nếu chúng ta biết được Ä‘á»™ trÆ°ng của các ngôi sao ở các thiên hà khác chúng ta có thể tÃnh được khoảng cách bằng cách Ä‘o Ä‘á»™ chói biển kiến của chúng. Hubble thấy rằng có má»™t số loại sao luôn luôn có cùng Ä‘á»™ trÆ°ng khi chúng ở đủ gần để ta có thể Ä‘o được, do đó ông rút ra kết luáºn rằng nếu ta tìm thấy những ngôi sao loại đó ở các thiên hà khác thì chúng ta có thể xem rằng chúng cÅ©ng có cùng Ä‘á»™ trÆ°ng - và nhÆ° váºy có thể tÃnh được khoảng cách đến thiên hà đó. Nếu chúng ta có thể là m Ä‘iá»u đó cho nhiá»u ngôi sao trong cùng má»™t thiên hà mà kết quả tÃnh toán Ä‘á»u cho má»™t khoảng cách nhÆ° nhau thì hoà n toà n có thể tin được và o đánh giá của chúng ta.
Theo cách đó Edwin Hubble đã xác định được khoảng cách đến 9 thiên hà khác nhau. Bây giá» thì chúng ta biết rằng thiên hà của chúng ta chỉ là má»™t trong số và i trăm ngà n triệu thiên hà có thể nhìn thấy được bằng các kÃnh thiên văn hiện đại, má»—i má»™t thiên hà lại gồm khoảng và i trăm ngà n triệu ngôi sao. Hình 3.1. là ảnh của má»™t thiên hà xoắn ốc mà chúng ta nghÄ© rằng thiên hà của chúng ta sẽ được nhìn giống nhÆ° thế dÆ°á»›i con mắt của ngÆ°á»i sống ở má»™t thiên hà khác. Chúng ta sống trong má»™t thiên hà có bá» ngang rá»™ng chừng má»™t trăm ngà n năm ánh sáng và quay cháºm; các ngôi sao nằm trong các nhánh xoắn của thiên hà quay xung quanh tâm của nó vá»›i váºn tốc góc má»™t vòng trong hai trăm triệu năm. Mặt trá»i của chúng ta cÅ©ng chỉ là má»™t ngôi sao bình thÆ°á»ng mà u và ng, có kÃch thÆ°á»›c trung bình và nằm ở mép trong của má»™t nhánh xoắn ốc. Kể từ thá»i Aristotle và Ptolemy, thá»i mà chúng ta nghÄ© rằng trái đất là trung tâm của vÅ© trụ, cho tá»›i ngà y nay, - quả tháºt chúng ta đã Ä‘i được má»™t chặng Ä‘Æ°á»ng rất dà i.
Những ngôi sao ở xa chúng ta đến ná»—i, đối vá»›i chúng ta, chúng chỉ là những chấm sáng nhợt nhạt. Chúng ta không thể thấy được kÃch thÆ°á»›c cÅ©ng nhÆ° hình dạng của chúng. Váºy thì bằng cách nà o ta có thể nói vá» các loại sao riêng biệt khác nhau? Äối vá»›i đại Ä‘a số các ngôi sao, chỉ có má»™t nét đặc trÆ°ng mà chúng ta quan sát được - đó là mầu ánh sáng của chúng. Newton đã phát hiện ra rằng nếu ánh sáng mặt trá»i Ä‘i qua má»™t lăng kÃnh nó sẽ tách thà nh các mà u thà nh phần (còn gá»i là quang phổ của nó) nhÆ° mà u của cầu vồng. Bằng cách hÆ°á»›ng kÃnh thiên văn và o má»™t ngôi sao riêng lẻ hay má»™t thiên hà ngÆ°á»i ta có thể quan sát má»™t cách tÆ°Æ¡ng tá»± quang phổ của ánh sáng từ ngôi sao hay thiên hà đó. Những ngôi sao khác nhau có quang phổ khác nhau, nhÆ°ng Ä‘á»™ chói tÆ°Æ¡ng đối của các mà u khác nhau luôn luôn chÃnh xác hệt nhÆ° ngÆ°á»i ta mong đợi tìm thấy trong ánh sáng của những váºt phát sáng nóng Ä‘á». (Thá»±c tế, ánh sáng được phát ra bởi má»™t váºt không trong suốt nóng Ä‘á» có phổ đặc trÆ°ng chỉ phụ thuá»™c và o nhiệt Ä‘á»™ của nó - quang phổ nhiệt. Äiá»u nà y có nghÄ©a là chúng ta có thể biết nhiệt Ä‘á»™ của ngôi sao từ quang phổ ánh sáng của nó). HÆ¡n nữa, chúng ta còn tìm thấy rằng má»™t số mà u rất xác định không có mặt trong quang phổ của ngôi sao, và những mà u vắng mặt đó khác nhau đối vá»›i những ngôi sao khác nhau. Vì chúng ta biết rằng má»—i nguyên tố hóa há»c hấp thụ má»™t táºp hợp đặc trÆ°ng những mà u rất xác định, nên bằng cách đối chiếu những mà u nà y vá»›i những mà u vắng mặt trong quang phổ của má»™t ngôi sao, chúng ta có thể xác định được chÃnh xác những nguyên tố nà o có mặt trong khà quyển của ngôi sao đó.
Trong những năm 1920, khi các nhà thiên văn bắt đầu quan sát quang phổ của các ngôi sao thuá»™c những thiên hà khác, hỠđã tìm thấy má»™t Ä‘iá»u rất đặc biệt: có những táºp hợp đặc trÆ°ng các mà u vắng mặt giống hệt nhÆ° đối vá»›i những ngôi sao trong thiên hà chúng ta, nhÆ°ng chúng bị dịch Ä‘i cùng má»™t lượng tÆ°Æ¡ng đối vá» phÃa Ä‘á» của quang phổ. Äể hiểu được ý nghÄ©a của Ä‘iá»u nà y, chúng ta trÆ°á»›c hết cần phải tìm hiểu vá» hiệu ứng Doppler. NhÆ° chúng ta đã thấy, ánh sáng thấy được gồm những thăng giáng, hay những sóng, trong trÆ°á»ng Ä‘iện từ. Tần số (hay số sóng trong má»™t giây) của ánh sáng là rất cao, trà i dà i từ bốn đến bảy trăm triệu triệu sóng trong má»™t giây. Các tần số khác nhau của ánh sáng được mắt ngÆ°á»i nhìn thấy nhÆ° những mà u khác nhau. Những ánh sáng có tần số thấp nhất nằm ở phÃa Ä‘á» của quang phổ và những ánh sáng có tần số cao nhất nằm ở phÃa tÃm của nó. Bây giá» chúng ta hãy hình dung má»™t nguồn sáng ở cách chúng ta má»™t khoảng không đổi, tá»· nhÆ° má»™t ngôi sao, và phát sóng ánh sáng có tần số không đổi. Rõ rà ng là tần số của các sóng mà chúng ta nháºn được cÅ©ng chÃnh là tần số mà chúng đã được nguồn phát ra. (TrÆ°á»ng hấp dẫn của thiên hà chÆ°a đủ mạnh để gây ra hiệu ứng đáng kể). Bây giá» giả thá» rằng nguồn sóng bắt đầu chuyển Ä‘á»™ng hÆ°á»›ng vá» phÃa chúng ta. Khi nguồn phát má»™t đỉnh sóng tiếp theo thì nó ở gần chúng ta hÆ¡n, vì váºy thá»i gian để đỉnh sóng đó tá»›i được chúng ta sẽ Ãt hÆ¡n so vá»›i khi nguồn sóng đứng yên. Äiá»u nà y có nghÄ©a là thá»i gian giữa hai đỉnh sóng tá»›i chúng ta là nhá» hÆ¡n và do đó số sóng mà chúng ta nháºn được trong má»™t giây (tức là tần số) sẽ lá»›n hÆ¡n so vá»›i khi nguồn sóng đứng im. TÆ°Æ¡ng ứng, nếu nguồn sóng Ä‘i ra xa chúng ta thì tần số mà chúng ta nháºn được sẽ thấp hÆ¡n. Do đó, trong trÆ°á»ng hợp ánh sáng Ä‘iá»u nà y có nghÄ©a là những ngôi sao chuyển Ä‘á»™ng ra xa chúng ta sẽ có quang phổ dịch vá» phÃa Ä‘á» của quang phổ (hiện tượng dịch vá» phÃa Ä‘á») và những ngôi sao chuyển Ä‘á»™ng vá» phÃa chúng ta sẽ có quang phổ dịch vá» phÃa tÃm. Mối quan hệ nà y giữa tần số và váºn tốc - được gá»i là hiệu ứng Doppler - là má»™t kinh nghiệm hà ng ngà y. Hãy lắng nghe má»™t chiếc xe ô tô chạy trên Ä‘Æ°á»ng: khi chiếc xe tiến lại gần, tiếng Ä‘á»™ng cÆ¡ của nó nghe bổng hÆ¡n (tức là tần số sóng âm cao hÆ¡n), còn khi nó Ä‘i ra xa âm của nó nghe trầm hÆ¡n. Äối vá»›i các sóng vô tuyến cÅ©ng tÆ°Æ¡ng tá»± nhÆ° váºy. Thá»±c tế cảnh sát đã dùng hiệu ứng Doppler để xác định váºn tốc của các xe ô tô bằng cách Ä‘o tần số của các xung sóng vô tuyến phản xạ từ các xe đó.
Sau khi chứng minh được sá»± tồn tại của các thiên hà khác, trong những năm tiếp sau, Hubble đã dà nh nhiá»u thá»i gian để láºp má»™t kho dữ liệu vá» khoảng cách giữa các thiên hà và quan sát quang phổ của các thiên hà đó. Và o thá»i gian ấy, nhiá»u ngÆ°á»i nhÄ© rằng các thiên hà chuyển Ä‘á»™ng hoà n toà n ngẫu nhiên, cho nên há» chỠđợi tìm thấy những quang phổ dịch vá» phÃa tÃm cÅ©ng nhiá»u nhÆ° những quang phổ dịch vá» phÃa Ä‘á». Do đó, ngÆ°á»i ta hết sức ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng Ä‘a số các thiên hà đá»u có quang phổ dịch vá» phÃa Ä‘á»: nghÄ©a là gần nhÆ° tất cả chúng Ä‘ang chuyển Ä‘á»™ng ra xa chúng ta! Äiá»u còn ngạc nhiên hÆ¡n nữa là phát hiện mà Hubble công bố năm 1929: tháºm chà độ dịch vá» phÃa Ä‘á» của thiên hà cÅ©ng không phải là ngẫu nhiên, mà nó tá»· lệ thuáºn vá»›i khoảng cách giữa thiên hà đó và chúng ta. Hoặc nói má»™t cách khác, thiên hà cà ng ở xa thì nó chuyển Ä‘á»™ng ra xa cà ng nhanh! Có nghÄ©a là vÅ© trụ không phải là tÄ©nh nhÆ° trÆ°á»›c kia ngÆ°á»i ta vẫn tưởng, mà nó thá»±c tế Ä‘ang giãn nở, khoảng cách giữa các thiên hà ngà y cà ng tăng lên theo thá»i gian.
Phát minh vÅ© trụ Ä‘ang giãn nở là má»™t trong những cuá»™c cách mạng trà tuệ vÄ© đại của thế ká»· 20. Vá»›i nháºn thức muá»™n mà ng, thì việc chỉ ngạc nhiên mà tá»± há»i tại sao trÆ°á»›c kia không ai nghÄ© tá»›i Ä‘iá»u đó là chuyện quá dá»… dà ng. Newton và những ngÆ°á»i khác lẽ ra phải thấy rằng vÅ© trụ tÄ©nh sá»›m hay muá»™n rồi cÅ©ng sẽ co lại dÆ°á»›i ảnh hưởng của hấp dẫn. NhÆ°ng bây giá», ta hãy cứ giả thá» rằng vÅ© trụ Ä‘ang giãn nở. Nếu nó giãn nở đủ cháºm, thì lá»±c hấp dẫn sẽ là m cho nó cuối cùng sẽ ngừng giãn nở và sau đó sẽ bắt đầu co lại. Tuy nhiên, nếu vÅ© trụ giãn nở vá»›i váºn tốc nhanh hÆ¡n má»™t váºn tốc giá»›i hạn nà o đó, thì lá»±c hấp dẫn sẽ không bao giỠđủ mạnh để là m dừng nó lại và vÅ© trụ sẽ tiếp tục giãn nở mãi mãi. Äiá»u nà y cÅ©ng hÆ¡i giống nhÆ° khi ngÆ°á»i ta phóng má»™t tên lá»a lên không trung từ mặt đất. Nếu nó có váºn tốc nhá» thì lá»±c hấp dẫn cuối cùng sẽ là m nó dừng lại và bắt đầu rÆ¡i xuống. Ngược lại, nếu tên lá»a có váºn tốc lá»›n hÆ¡n má»™t váºn tốc tá»›i hạn nà o đó (khoảng bảy dặm trong má»™t giây), thì lá»±c hấp dẫn sẽ không còn đủ mạnh để kéo nó lại nữa, và nó sẽ tiếp tục rá»i xa trái đất mãi mãi.
TÃnh chất đó của vÅ© trụ lẽ ra có thể hoà n toà n được tiên Ä‘oán từ lý thuyết hấp dẫn của Newton ở bất kỳ thá»i Ä‘iểm nà o của thế ká»· 19, 18, tháºm chà ở cuối thế ká»· 16. NhÆ°ng vì niá»m tin và o vÅ© trụ tÄ©nh quá mạnh tá»›i mức nó vẫn còn dai dẳng cho tá»›i đầu thế ká»· 20. Tháºm chà ngay cả Einstein, khi xây dá»±ng thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng và o năm 1915, cÅ©ng Ä‘inh ninh rằng vÅ© trụ cần phải là tÄ©nh. Vì thế ông đã phải sá»a đổi lý thuyết của mình để Ä‘iá»u đó có thể xảy ra, bằng cách Ä‘Æ°a và o những phÆ°Æ¡ng trình của mình cái được gá»i là "hằng số vÅ© trụ". Einstein đã Ä‘Æ°a và o má»™t lá»±c “phản hấp dẫn†má»›i, mà không giống nhÆ° những lá»±c khác, nó không có xuất xứ từ má»™t nguồn đặc biệt nà o, mà được tạo dá»±ng ngay trong cấu trúc của không-thá»i gian. Ông đặt ra yêu cầu là không-thá»i gian có xu hÆ°á»›ng ná»™i tại là nở ra, và điá»u đó là để cân bằng chÃnh xác vá»›i lá»±c hút của toà n bá»™ váºt chất trong vÅ© trụ, sao cho kết quả thu được là má»™t vÅ© trụ tÄ©nh. DÆ°á»ng nhÆ° chỉ có má»™t ngÆ°á»i muốn chấp nháºn thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng ở dạng ban đầu của nó, đó là nhà váºt lý và toán há»c ngÆ°á»i Nga Alexander Friedmann. Và trong khi Einstein và các nhà váºt lý khác tìm má»i cách để lảng tránh sá»± tiên Ä‘oán vá» má»™t vÅ© trụ không tÄ©nh, thì Friedmann đã chấp nháºn và bắt tay và o giải thÃch nó.
Friedmann đã Ä‘Æ°a ra hai giả thiết rất Ä‘Æ¡n giản vá» vÅ© trụ: đó là vÅ© trụ đồng nhất theo má»i hÆ°á»›ng mà chúng ta quan sát, và điá»u nà y cÅ©ng đúng vá»›i bất kỳ vị trà quan sát nà o. Chỉ từ hai ý tưởng đó, Friedmann đã chứng tỠđược rằng chúng ta không thể chỠđợi vÅ© trụ chỉ là tÄ©nh. Thá»±c tế, và o năm 1922, Ãt năm trÆ°á»›c phát minh của Hubble, Friedmann đã tiên Ä‘oán chÃnh xác Ä‘iá»u mà Hubble tìm ra!
Giả thiết cho rằng vÅ© trụ nhìn y hệt nhau theo má»i hÆ°á»›ng rõ rà ng là không đúng vá»›i thá»±c tế. Và dụ, nhÆ° chúng ta đã thấy, những ngôi sao khác trong thiên hà chúng ta tạo nên má»™t dải sáng nổi báºt trên ná»n trá»i đêm, tức là dải Ngân hà . NhÆ°ng nếu chúng ta quan sát những thiên hà ở xa thì số lượng của chúng tÆ°Æ¡ng đối giống nhau. NhÆ° váºy, vỠđại thể thì vÅ© trụ có thể xem là nhÆ° nhau theo má»i hÆ°á»›ng, vá»›i Ä‘iá»u kiện là ta phải nhìn nó ở qui mô lá»›n so vá»›i kÃch thÆ°á»›c giữa các thiên hà , và bá» qua những sai khác ở qui mô nhá». Trong má»™t thá»i gian dà i, Ä‘iá»u nà y đã đủ biện minh cho giả thiết của Friedmann nhÆ° má»™t phép gần đúng thô đối vá»›i vÅ© trụ thá»±c. NhÆ°ng gần đây hÆ¡n, má»™t sá»± tình cá» may mắn đã chỉ ra rằng giả thiết của Friedmann thá»±c tế là sá»± mô tả khá chÃnh xác vÅ© trụ của chúng ta.
Năm 1965, hai nhà váºt lý Mỹ là m việc ở phòng thà nghiệm của hãng Bell Telephone ở New Jersey là Arno Penzias và Robert Wilson Ä‘ang tiến hà nh trắc nghiệm má»™t máy dò sóng cá»±c ngắn rất nhạy. (Sóng cá»±c ngắn cÅ©ng giống nhÆ° ánh sáng nhÆ°ng vá»›i tần số chỉ cỡ 10 ngà n triệu sóng trong 1 giây). Penzias và Wilson rất băn khoăn khi há» phát hiện ra rằng máy dò của hỠđã ghi được quá nhiá»u tiếng ồn hÆ¡n mức cần thiết. Tiếng ồn nà y dÆ°á»ng nhÆ° không đến theo má»™t phÆ°Æ¡ng đặc biệt nà o. Äầu tiên há» phát hiện có phân chim trong máy, sau đó hỠđã kiểm tra má»i khả năng có thể há»ng hóc, nhÆ°ng tất cả Ä‘á»u bị loại trừ. Há» cÅ©ng biết rằng má»i loại tiếng ồn bên trong bầu khà quyển sẽ mạnh hÆ¡n khi máy dò không hÆ°á»›ng theo phÆ°Æ¡ng thẳng đứng, bởi vì các tia sáng truyá»n trong khà quyển sẽ thu được ở gần Ä‘Æ°á»ng chân trá»i nhiá»u hÆ¡n là trên đỉnh đầu. NhÆ°ng tiếng ồn thái quá ở đây lại nhÆ° nhau theo má»i phÆ°Æ¡ng mà há» hÆ°á»›ng đầu dò tá»›i và nhÆ° váºy nó phải tá»›i từ bên ngoà i khà quyển. Tiếng ồn nà y cÅ©ng nhÆ° nhau cả ngà y lẫn đêm trong suốt cả năm bất kể trái đất vẫn quay quanh trục của nó và quay quanh mặt trá»i. Äiá»u nà y chứng tá» bức xạ phải tá»›i từ bên ngoà i hệ mặt trá»i, tháºm chà từ ngoà i cả thiên hà chúng ta, vì nếu không nó sẽ thay đổi khi chuyển Ä‘á»™ng của trái đất là m cho máy dò hÆ°á»›ng theo những hÆ°á»›ng khác nhau. Thá»±c tế, chúng ta biết rằng bức xạ đó tá»›i được chúng ta đã phải Ä‘i qua phần lá»›n vùng vÅ© trụ quan sát được và vì nó nhÆ° nhau theo các phÆ°Æ¡ng khác nhau nên vÅ© trụ cÅ©ng cần phải nhÆ° nhau theo má»i phÆ°Æ¡ng, nếu chỉ xét trên qui mô lá»›n. Bây giá» thì chúng ta đã biết rằng bất kể nhìn theo phÆ°Æ¡ng nà o, thì tiếng ồn đó cÅ©ng chỉ biến thiên không bao giá» vượt quá má»™t phần vạn. NhÆ° váºy, Penzias và Wilson hoà n toà n tình cỠđã phát hiện được má»™t bằng chứng khá chÃnh xác khẳng định giả thiết thứ nhất của Friedmann.
Gần khoảng thá»i gian đó, hai nhà váºt lý Mỹ ở gần Äại há»c Princeton là Bod Dicke và Jim Peebles cÅ©ng Ä‘ang quan tâm tá»›i các sóng cá»±c ngắn. Há» Ä‘ang là m việc theo má»™t Ä‘á» xuất của George Gamow (ngÆ°á»i đã má»™t thá»i là sinh viên của Alexander Friedmann) cho rằng vÅ© trụ ở thá»i kỳ đầu phải rất nóng và đặc, đồng thá»i phát sáng nóng, trắng. Dicke và Peebles lý luáºn rằng chúng ta hiện nay vẫn còn có thể thấy được ánh sáng chói lá»i đó của vÅ© trụ ở thá»i kỳ đầu, bởi vì ánh sáng từ những phần rất xa của vÅ© trụ chỉ bây giá» má»›i đến được chá»— chúng ta. Tuy nhiên, sá»± giãn nở của vÅ© trụ có nghÄ©a là ánh sáng Ä‘á» phải dịch rất mạnh vá» phÃa Ä‘á» khiến cho bây giá» chúng ta thấy nó dÆ°á»›i dạng bức xạ viba (sóng cá»±c ngắn). Dicke và Peebles Ä‘ang chuẩn bị tìm kiếm bức xạ đó thì Penzias và Wilson nghe nói vá» công trình của há» và hai ông hiểu ngay rằng mình đã phát hiện được chÃnh bức xạ đó. Vì thế mà Penzias và Wilson đã được trao giải thưởng Nobel vá» váºt lý năm 1978 (má»™t Ä‘iá»u hÆ¡i chua chát đối vá»›i Dicke và Peebles, ấy là chÆ°a nói tá»›i Gamow!).
GiỠđây thoạt nhìn thì toà n bá»™ bằng chứng đó - bằng chứng xác nháºn rằng vÅ© trụ nhìn nhÆ° nhau theo bất kỳ hÆ°á»›ng nà o mà chúng ta quan sát - có thể dẫn đến ý nghÄ© cho rằng có má»™t cái gì đó đặc biệt vá» vị trà của chúng ta trong vÅ© trụ. Äặc biệt, có thể nghÄ© rằng nếu chúng ta quan sát thấy tất cả các thiên hà khác Ä‘ang chuyển Ä‘á»™ng ra xa chúng ta, thì chúng ta cần phải ở trung tâm của vÅ© trụ. Tuy nhiên, cÅ©ng có má»™t cách giải thÃch khác: vÅ© trụ cÅ©ng phải nhÆ° nhau theo má»i hÆ°á»›ng khi nó được quan sát từ bất kỳ má»™t thiên hà nà o khác. NhÆ°ng, nhÆ° chúng ta đã thấy, đó chÃnh là giả thiết thứ hai của Friedmann. Hiện chúng ta chÆ°a có bằng chứng khoa há»c để khẳng định hay bác bá» giả thiết đó. Chúng ta tin nó chỉ trên cÆ¡ sở của sá»± khiêm tốn: sẽ là quá nổi báºt nếu vÅ© trụ là nhÆ° nhau theo má»i phÆ°Æ¡ng xung quanh chúng ta, nhÆ°ng lại không nhÆ° thế xung quanh các Ä‘iểm khác trong vÅ© trụ. Trong mô hình của Friedmann tất cả các thiên hà đá»u chuyển Ä‘á»™ng ra xa nhau. Tình huống nà y khá giống má»™t quả bóng bay, trên mặt có vẽ nhiá»u chấm mà u, Ä‘ang được thổi căng lên từ từ. Khi quả bóng căng lên, khoảng cách giữa các chấm mà u tăng lên, nhÆ°ng không thể nói chấm mà u nà o là trung tâm của sá»± giãn nở đó. HÆ¡n nữa các chấm cà ng xa nhau thì chúng chuyển Ä‘á»™ng ra xa nhau cà ng nhanh. TÆ°Æ¡ng tá»± nhÆ° váºy, trong mô hình của Friedmann váºn tốc mà hai thiên hà chuyển Ä‘á»™ng ra xa nhau tá»· lệ vá»›i những khoảng cách giữa chúng. NhÆ° váºy, mô hình nà y tiên Ä‘oán rằng má»i sá»± dịch vá» phÃa Ä‘á» của má»™t thiên hà tá»· lệ thuáºn vá»›i khoảng cách từ nó đến chúng ta, đúng nhÆ° Hubble đã phát hiện. Mặc dù thà nh công của mô hình và tiên Ä‘oán của nó vá» những quan sát của Hubble, nhÆ°ng công trình của Friedmann Ãt được biết tá»›i, cho tá»›i khi những mô hình tÆ°Æ¡ng tá»± được phát minh bởi nhà váºt lý Mỹ Howard Robertson và nhà toán há»c Anh Arthur Walker, để giải thÃch phát hiện của Hubble vá» sá»± giãn nở Ä‘á»u của vÅ© trụ.
|
24-08-2008, 09:11 AM
|
|
Cái Thế Ma Nhân
|
|
Tham gia: May 2008
Äến từ: SG
Bà i gởi: 37
Thá»i gian online: 7 giá» 22 phút 5 giây
Thanks: 1
Thanked 0 Times in 0 Posts
|
|
Chương 4: Nguyên lý bất định
Thà nh công của nhiá»u lý thuyết khoa há»c mà đặc biệt là lý thuyết hấp dẫn của Newton đã Ä‘Æ°a nhà khoa há»c Pháp, hầu tÆ°á»›c Laplace, và o thế ká»· 19 tá»›i láºp luáºn rằng vÅ© trụ là hoà n toà n tất định. Ông cho rằng có má»™t táºp hợp các định luáºt khoa há»c cho phép chúng ta tiên Ä‘oán được má»i chuyện xảy ra trong vÅ© trụ, miá»…n là chúng ta phải biết được trạng thái đầy đủ của vÅ© trụ ở má»™t thá»i Ä‘iểm. Và dụ, nếu chúng ta biết vị trà và váºn tốc của mặt trá»i và các hà nh tinh ở má»™t thá»i Ä‘iểm, thì chúng ta có thể dùng các định luáºt Newton tÃnh được trạng thái của hệ mặt trá»i ở bất kể thá»i Ä‘iểm nà o khác. Quyết định luáºn dÆ°á»ng nhÆ° khá hiển nhiên trong trÆ°á»ng hợp nà y, nhÆ°ng Laplace còn Ä‘i xa hÆ¡n nữa, ông cho rằng có những qui luáºt tÆ°Æ¡ng tá»± Ä‘iá»u khiển má»i thứ khác nữa, kể cả hà nh vi của con ngÆ°á»i.
Há»c thuyết vá» quyết định luáºn khoa há»c đã bị chống đối rất mạnh bởi nhiá»u ngÆ°á»i, những ngÆ°á»i cảm thấy rằng nó xâm phạm đến sá»± tá»± do can thiệp của Chúa và o thế giá»›i nà y, nhÆ°ng nó vẫn còn má»™t sứ mạng vá»›i tÃnh cách là tiêu chuẩn của khoa há»c cho tá»›i táºn đầu thế ká»· nà y. Má»™t trong những chỉ dẫn đầu tiên cho thấy niá»m tin đó cần phải vứt bá» là khi những tÃnh toán của hai nhà khoa há»c Anh, huân tÆ°á»›c Rayleigh và ngà i James Jeans, cho kết quả là : má»™t đối tượng hay váºt thể nóng, chẳng hạn má»™t ngôi sao, cần phải phát xạ năng lượng vá»›i tốc Ä‘á»™ vô hạn. Theo những định luáºt mà ngÆ°á»i ta tin là đúng ở thá»i gian đó thì má»™t váºt thể nóng cần phải phát ra các sóng Ä‘iện từ (nhÆ° sóng vô tuyến, ánh sáng thấy được, hoặc tia X) nhÆ° nhau ở má»i tần số. Và dụ, má»™t váºt thể nóng cần phải phát xạ má»™t lượng năng lượng nhÆ° nhau trong các sóng có tần số nằm giữa má»™t và hai triệu triệu sóng má»™t giây cÅ©ng nhÆ° trong các sóng có tần số nằm giữa hai và ba triệu triệu sóng má»™t giây. Và vì số sóng trong má»™t giây là không có giá»›i hạn, nên Ä‘iá»u nà y có nghÄ©a là tổng năng lượng phát ra là vô hạn.
Äể tránh cái kết quả rõ rà ng là vô lý nà y, nhà khoa há»c ngÆ°á»i Äức Max Planck và o năm 1900 đã cho rằng ánh sáng, tia X và các sóng khác không thể được phát xạ vá»›i má»™t tốc Ä‘á»™ tùy ý, mà thà nh từng phần nhất định mà ông gá»i là lượng tá». HÆ¡n nữa, má»—i má»™t lượng tá» lại có má»™t lượng năng lượng nhất định, năng lượng nà y cà ng lá»›n nếu tần số của sóng cà ng cao, vì váºy ở tần số đủ cao, sá»± phát xạ chỉ má»™t lượng tá» thôi cÅ©ng có thể đòi há»i má»™t năng lượng lá»›n hÆ¡n năng lượng vốn có của váºt. NhÆ° váºy sá»± phát xạ ở tần số cao phải được rút bá»›t Ä‘i, khi đó tốc Ä‘á»™ mất năng lượng của váºt má»›i còn là hữu hạn.
Giả thuyết lượng tỠđã giải thÃch rất tốt tốc Ä‘á»™ phát xạ của các váºt nóng, nhÆ°ng những ngụ ý của nó đối vá»›i quyết định luáºn thì mãi tá»›i táºn năm 1926, khi má»™t nhà khoa há»c Äức khác là Werner Heisenberg phát biểu nguyên lý bất định nổi tiếng của mình, thì ngÆ°á»i ta má»›i nháºn thức được. Äể tiên Ä‘oán vị trà và váºn tốc trong tÆ°Æ¡ng lai của má»™t hạt, ngÆ°á»i ta cần phải Ä‘o vị trà và váºn tốc hiện thá»i của nó má»™t cách chÃnh xác. Má»™t cách hiển nhiên để là m việc nà y là chiếu ánh sáng lên hạt. Má»™t số sóng ánh sáng bị tán xạ bởi hạt và điá»u đó sẽ chỉ vị trà của nó. Tuy nhiên, ngÆ°á»i ta không thể xác định vị trà của hạt chÃnh xác hÆ¡n khoảng cách giữa hai đỉnh sóng của ánh sáng, vì váºy ngÆ°á»i ta phải dùng ánh sáng có bÆ°á»›c sóng ngắn để Ä‘o chÃnh xác vị trà của hạt. NhÆ°ng theo giả thuyết lượng tá» của Planck, ngÆ°á»i ta không thể dùng má»™t lượng ánh sáng nhá» tùy ý được, mà phải dùng Ãt nhất má»™t lượng tá». Lượng tá» nà y sẽ là m nhiá»…u Ä‘á»™ng hạt và là m thay đổi váºn tốc của hạt má»™t cách không thể tiên Ä‘oán được. HÆ¡n nữa, cà ng Ä‘o chÃnh xác vị trà của hạt, thì phải cần dùng ánh sáng có bÆ°á»›c cà ng ngắn, nghÄ©a là năng lượng của má»™t lượng tá» cà ng cao. Và vì thế váºn tốc của hạt sẽ bị nhiá»…u Ä‘á»™ng má»™t lượng cà ng lá»›n. Nói má»™t cách khác, bạn cà ng cố gắng Ä‘o vị trà của hạt chÃnh xác bao nhiêu thì bạn sẽ Ä‘o được váºn tốc của nó kém chÃnh xác bấy nhiêu, và ngược lại. Heisenberg đã chứng tỠđược rằng Ä‘á»™ bất định vá» vị trà của hạt nhân vá»›i Ä‘á»™ bất định vá» váºn tốc của nó nhân vá»›i khối lượng của hạt không bao giá» nhá» hÆ¡n má»™t lượng xác định - lượng đó là hằng số Planck. HÆ¡n nữa, giá»›i hạn nà y không phụ thuá»™c và o cách Ä‘o vị trà và váºn tốc của hạt hoặc và o loại hạt: nguyên lý bất định của Heisenberg là má»™t tÃnh chất căn bản không thể tránh khá»i của thế giá»›i.
Nguyên lý bất định có những ngụ ý sâu sắc đối vá»›i cách mà chúng ta nhìn nháºn thế giá»›i. Tháºm chà sau hÆ¡n 50 năm chúng vẫn chÆ°a được nhiá»u nhà triết há»c đánh giá đầy đủ và vẫn còn là đỠtà i của nhiá»u cuá»™c tranh luáºn. Nguyên lý bất định đã phát tÃn hiệu vá» sá»± cáo chung cho giấc mÆ¡ của Laplace vá» má»™t lý thuyết khoa há»c, má»™t mô hình của vÅ© trụ hoà n toà n có tÃnh chất tất định: ngÆ°á»i ta chắc chắn không thể tiên Ä‘oán những sá»± kiện tÆ°Æ¡ng lai má»™t cách chÃnh xác nếu nhÆ° ngÆ°á»i ta không thể dù chỉ là đo trạng thái hiện thá»i của vÅ© trụ má»™t cách chÃnh xác! Chúng ta vẫn còn có thể cho rằng có má»™t táºp hợp các định luáºt hoà n toà n quyết định các sá»± kiện dà nh riêng cho má»™t đấng siêu nhiên nà o đó, ngÆ°á»i có thể quan sát trạng thái hiện thá»i của vÅ© trụ mà không là m nhiá»…u Ä‘á»™ng nó. Tuy nhiên, những mô hình nhÆ° thế không lợi lá»™c bao nhiêu đối vá»›i những ngÆ°á»i trần thế chúng ta. Tốt hÆ¡n là hãy sá» dụng nguyên lý tiết kiệm được biết nhÆ° lưỡi dao cạo của Occam và cắt bá» Ä‘i tất cả những nét đặc biệt của lý thuyết mà ta không thể quan sát được. Cách tiếp cáºn nà y đã dẫn Heisenberg, Edwin Schrodinger và Paul Dirac và o những năm 20 xây dá»±ng lại cÆ¡ há»c trên cÆ¡ sở của nguyên lý bất định thà nh má»™t lý thuyết má»›i gá»i là cÆ¡ há»c lượng tá». Trong lý thuyết nà y, các hạt không có vị trÃ, không có váºn tốc tách bạch và không hoà n toà n xác định. Thay vì thế chúng có má»™t trạng thái lượng tá» là tổ hợp của vị trà và váºn tốc.
Nói chung, cÆ¡ há»c lượng tá» không tiên Ä‘oán má»™t kết quả xác định duy nhất cho má»™t quan sát. Thay vì thế, nó tiên Ä‘oán má»™t số kết cục khả dÄ© khác nhau và nói cho chúng ta biết má»—i má»™t kết cục đó là nhÆ° thế nà o. NghÄ©a là , nếu ta tiến hà nh cùng má»™t phép Ä‘o trên má»™t số lá»›n các hệ tÆ°Æ¡ng tá»± nhau, má»—i má»™t hệ Ä‘á»u khởi phát má»™t cách hệt nhÆ° nhau, thì ta sẽ thấy rằng kết quả của phép Ä‘o có thể là A trong má»™t số trÆ°á»ng hợp, là B trong má»™t số trÆ°á»ng hợp khác...NgÆ°á»i ta có thể tiên Ä‘oán được gần đúng số lần xuất hiện A hoặc B, nhÆ°ng ngÆ°á»i ta không thể tiên Ä‘oán má»™t kết quả đặc biệt nà o của chỉ má»™t phép Ä‘o. Do đó, cÆ¡ há»c lượng tỠđã Ä‘Æ°a và o khoa há»c má»™t yếu tố không thể tránh khá»i - đó là yếu tố không thể tiên Ä‘oán hay yếu tố ngẫu nhiên. Einstein đã kịch liệt phản đối Ä‘iá»u nà y, mặc dù ông đã đóng vai trò quan trá»ng trong sá»± phát triển những ý tưởng đó. Einstein đã được trao giải thưởng Nobel vì những đóng góp của ông đối vá»›i thuyết lượng tá». Tuy nhiên ông không bao giá» chấp nháºn rằng vÅ© trụ lại được Ä‘iá»u khiển bởi sá»± may rủi. Những tình cảm của ông đã được cô đúc trong câu nói nổi tiếng sau: “Chúa không chÆ¡i trò xúc xắcâ€. Tuy nhiên, phần lá»›n các nhà khoa há»c khác lại sẵn sà ng chấp nháºn cÆ¡ há»c lượng tá» vì nó phù hợp tuyệt vá»i vá»›i thá»±c nghiệm. Quả tháºt đây là má»™t lý thuyết thà nh công rá»±c rỡ và là cÆ¡ sở cho hầu hết các khoa há»c và công nghệ hiện đại. Nó Ä‘iá»u khiển hà nh vi của các tranzito và các mạch tÃch hợp - những thà nh phần căn bản của các dụng cụ Ä‘iện tá» nhÆ° máy thu hình và computer, đồng thá»i cÅ©ng là ná»n tảng của hóa há»c và sinh há»c hiện đại. LÄ©nh vá»±c duy nhất của váºt lý mà cÆ¡ há»c lượng tá» còn chÆ°a thâm nháºp và o má»™t cách thÃch đáng là hấp dẫn và cấu trúc của vÅ© trụ ở qui mô lá»›n.
Mặc dù ánh sáng được tạo bởi các sóng, nhÆ°ng giả thuyết lượng tá» của Planck nói vá»›i chúng ta rằng trong má»™t số phÆ°Æ¡ng diện nó xá» sá»± nhÆ° là được tạo thà nh từ các hạt: nó có thể được phát xạ hoặc hấp thụ chỉ theo từng phần riêng biệt hay theo các lượng tá». CÅ©ng nhÆ° vây, nguyên lý bất định Heisenberg lại ngụ ý rằng trên má»™t số phÆ°Æ¡ng diện các hạt lại xá» sá»± nhÆ° các sóng: chúng không có vị trà xác định mà bị “nhoè†đi vá»›i má»™t phân bố xác suất nà o đó. Lý thuyết cÆ¡ há»c lượng tỠđược xây dá»±ng trên má»™t loại toán há»c hoà n toà n má»›i. Nó không mô tả thế giá»›i thá»±c bằng các sóng và các hạt nữa và chỉ có những quan sát thế giá»›i là có thể được mô tả bằng những khái niệm đó. NhÆ° váºy là giữa sóng và hạt trong cÆ¡ há»c lượng tá» có tÃnh hai mặt: đối vá»›i má»™t số mục Ä‘Ãch sẽ rất lợi Ãch nếu xem hạt nhÆ° các sóng và đối vá»›i những mục Ä‘Ãch khác thì sẽ tốt hÆ¡n nếu xem sóng nhÆ° các hạt. Má»™t hệ quả quan trá»ng của Ä‘iá»u nà y là ngÆ°á»i ta có thể quan sát được cái gá»i là hiện tượng giao thoa giữa hai táºp hợp sóng hoặc hạt. Tức là , các đỉnh của táºp hợp sóng nà y có thể trùng vá»›i các hõm của táºp hợp kia. Hai táºp hợp sóng khi đó sẽ triệt tiêu lẫn nhau hÆ¡n là cá»™ng lại để trở thà nh mạnh hÆ¡n nhÆ° ngÆ°á»i ta chỠđợi (H.4.1). Má»™t và dụ quen thuá»™c của hiện tượng giao thoa ánh sáng là các mà u thÆ°á»ng thấy trên các bong bóng xà phòng. Hiện tượng nà y được gây bởi sá»± phản xạ ánh sáng ở hai mặt biên của mà ng má»ng nÆ°á»›c tạo nên bong bóng. Ãnh sáng trắng gồm các sóng ánh sáng có bÆ°á»›c sóng khác nhau, tức là có mà u sắc khác nhau. Äối vá»›i má»™t số bÆ°á»›c sóng, đỉnh của các sóng phản xạ từ má»™t mặt biên trùng vá»›i hõm sóng được phản xạ từ mặt biên kia. Các mà u tÆ°Æ¡ng ứng vá»›i các bÆ°á»›c sóng nà y sẽ vắng mặt trong ánh sáng phản xạ và do đó ánh sáng nà y hóa ra có mà u.
Sá»± giao thoa cÅ©ng có thể xảy ra đối vá»›i các hạt vì tÃnh hai mặt được Ä‘Æ°a và o bởi cÆ¡ há»c lượng tá». Má»™t và dụ nổi tiếng là cái được gá»i là thà nghiệm hai - khe (H.4.2). Xét má»™t mà n chắn có hai khe hẹp song song nhau. Ở má»™t phÃa của mà n chắn, ngÆ°á»i ta đặt má»™t nguồn sáng có mà u xác định (tức là có bÆ°á»›c sóng xác định). Äa số ánh sáng sẽ Ä‘áºp và o mà n chắn, chỉ có má»™t lượng nhá» Ä‘i qua hai khe thôi. Bây giá» giả sỠđặt má»™t mà n hứng ở phÃa bên kia của mà n chắn sáng. Má»i Ä‘iểm trên mà n hứng sẽ Ä‘á»u nháºn được sóng ánh sáng tá»›i từ hai khe. Tuy nhiên, nói chung, lá»™ trình mà ánh sáng Ä‘i từ nguồn tá»›i mà n hứng qua khe sẽ là khác nhau. Äiá»u nà y có nghÄ©a là các sóng ánh sáng tá»›i mà n hứng từ hai khe sẽ không trùng pha nhau: ở má»™t số chá»— các sóng sẽ triệt tiêu nhau và ở má»™t số chá»— khác chúng sẽ tăng cÆ°á»ng nhau. Kết quả là ta sẽ nháºn được bức tranh đặc trÆ°ng gồm những vân tối và sáng xen kẽ nhau.
Äiá»u đáng lÆ°u ý là ngÆ°á»i ta cÅ©ng nháºn được bức tranh các vân hệt nhÆ° váºy nếu thay nguồn sáng bằng nguồn hạt, chẳng hạn nhÆ° các electron có váºn tốc xác định (nghÄ©a là sóng tÆ°Æ¡ng ứng có bÆ°á»›c sóng xác định). Äiá»u nay xem ra hết sức lạ lùng, bởi vì nếu chỉ có hai khe thôi thì ta sẽ không nháºn được hệ vân nà o hết mà chỉ thu được má»™t phân bố Ä‘á»u đặn của các electron trên mà n hứng. Do đó ngÆ°á»i ta có thể nghÄ© rằng việc mở thêm má»™t khe nữa sẽ chỉ là m tăng số electron Ä‘áºp và o má»—i Ä‘iểm trên mà n hứng, nhÆ°ng do hiện tÆ°Æ¡ng giao thoa, nó lại là m giảm con số đó ở má»™t số chá»—. Nếu các electron được gá»i qua hai khe má»—i lần má»™t hạt, thì ngÆ°á»i ta chỠđợi rằng má»—i má»™t hạt sẽ Ä‘i qua khe nà y hoặc khe kia và nhÆ° váºy sẽ xá» sá»± hệt nhÆ° khi chỉ có má»™t khe, nghÄ©a là sẽ cho má»™t phân bố Ä‘á»u trên mà n hứng. NhÆ°ng thá»±c tế, tháºm chà cả khi gá»i má»—i lần má»™t electron, các vân giao thoa vẫn cứ xuất hiện. Do đó má»—i electron phải đồng thá»i Ä‘i qua cả hai khe.
Hiện tÆ°Æ¡ng giao thoa giữa các hạt là hiện tượng có tÃnh chất quyết định đối vá»›i sá»± tìm hiểu của chúng ta vá» cấu trúc nguyên tá» - phân tá» cÆ¡ bản của hóa há»c, sinh há»c và các Ä‘Æ¡n nguyên tạo nên bản thân chúng ta và các váºt xung quanh chúng ta. Ở đầu thế ká»· nà y, ngÆ°á»i ta nghÄ© rằng nguyên tá» khá giống vá»›i hệ mặt trá»i, trong đó các electron (mang Ä‘iện âm) quay xung quanh má»™t hạt nhân ở trung tâm mang Ä‘iện dÆ°Æ¡ng, tÆ°Æ¡ng tá»± nhÆ° các hà nh tinh quay xung quanh mặt trá»i. Lá»±c hút giữa Ä‘iện âm và điện dÆ°Æ¡ng được xem là lá»±c để giữ các electron trên quÄ© đạo của chúng hệt nhÆ° lá»±c hút hấp dẫn giữa mặt trá»i và các hà nh tinh giữ cho các hà nh tinh ở trên quÄ© đạo của chúng. NhÆ°ng ở đây có má»™t khó khăn, đó là các định luáºt của cÆ¡ há»c và điện há»c (trÆ°á»›c cÆ¡ há»c lượng tá»), lại tiên Ä‘oán rằng các electron sẽ mất dần năng lượng và vì thế sẽ chuyển Ä‘á»™ng theo Ä‘Æ°á»ng xoáy trôn ốc Ä‘i và o cho tá»›i khi rÆ¡i và o hạt nhân. Äiá»u đó có nghÄ©a là nguyên tá», và thá»±c tế là toà n bá»™ váºt chất, sẽ suy sáºp rất nhanh vá» trạng thái có máºt Ä‘á»™ rất cao. Lá»i giải má»™t phần của bà i toán nà y đã được nhà khoa há»c Äan Mạch Niels Bohr tìm ra và o năm 1913. Ông cho rằng các electron không thể chuyển Ä‘á»™ng theo những quỹ đạo cách hạt nhân má»™t khoảng tùy ý mà chỉ theo những quỹ đạo có khoảng cách xác định. Và nếu còn giả thiết thêm rằng trên má»™t quÄ© đạo nhÆ° thế chỉ có thể có má»™t hoặc hai electron thì bà i toán vá» sá»± suy sáºp của nguyên tá» xem nhÆ° đã được giải quyết, bởi vì các electron không thể chuyển Ä‘á»™ng xoáy trôn ốc Ä‘i và o mãi để lấp đầy các quỹ đạo vá»›i các khoảng cách và năng lượng nhá» hÆ¡n.
Mô hình nà y đã giải thÃch khá tốt cấu trúc của nguyên tá» Ä‘Æ¡n giản nhất - nguyên tá» hydro - chỉ có má»™t electron quay xung quanh hạt nhân. NhÆ°ng ngÆ°á»i ta còn chÆ°a rõ phải mở rá»™ng nó nhÆ° thế nà o cho các nguyên tá» phức tạp hÆ¡n. HÆ¡n nữa, ý tưởng vá» má»™t táºp hợp hạn chế các quỹ đạo được phép dÆ°á»ng nhÆ° là khá tùy tiện. Lý thuyết má»›i - tức cÆ¡ há»c lượng tá» - đã giải quyết được khó khăn nà y. Nó phát hiện ra rằng các electron quay xung quanh hạt nhân có thể xem nhÆ° má»™t sóng có bÆ°á»›c sóng phụ thuá»™c và o váºn tốc của nó. Äối vá»›i má»™t số quỹ đạo có chiá»u dà i tÆ°Æ¡ng ứng vá»›i má»™t số nguyên lần bÆ°á»›c sóng của electron, đỉnh sóng luôn luôn ở những vị trà nhất định sau má»—i lần quay, vì váºy các sóng được cá»™ng lại: những quỹ đạo nà y tÆ°Æ¡ng ứng vá»›i các quỹ đạo được phép của Bohr. Tuy nhiên đối vá»›i các quỹ đạo có chiá»u dà i không bằng số nguyên lần bÆ°á»›c sóng, thì má»—i đỉnh sóng cuối cùng sẽ bị triệt tiêu bởi má»™t hõm sóng khi các electron chuyển Ä‘á»™ng tròn: những quỹ đạo nà y là không được phép.
Má»™t cách rất hay để hình dung lưỡng tÃnh sóng/hạt là cái được gá»i là phép lấy tổng theo các lịch sá» quỹ đạo do nhà khoa há»c ngÆ°á»i Mỹ Rirchard Feynman Ä‘á» xuất. Trong cách tiếp cáºn nà y, hạt được xem là không có má»™t lịch sá» hay má»™t quỹ đạo duy nhất trong không - thá»i gian. Thay vì thế, ngÆ°á»i ta xem nó Ä‘i từ A đến B theo má»i quỹ đạo khả dÄ©. Má»—i má»™t quỹ đạo được gắn liá»n vá»›i hai con số: má»™t số biểu diá»…n biên Ä‘á»™ của sóng, còn số kia biểu diá»…n vị trà trong chu kỳ (tức là ở đỉnh sóng hay ở hõm sóng). Xác suất để hạt Ä‘i từ A đến B tìm được bằng cách cá»™ng các sóng cho tất cả các quỹ đạo. Nói chung, nếu ngÆ°á»i ta so sánh táºp hợp các quỹ đạo ở lân cáºn nhau, thì pha hay vị trà trên chu kỳ sẽ khác nhau nhiá»u. Äiá»u nà y có nghÄ©a là các sóng gắn liá»n vá»›i những quỹ đạo đó sẽ gần nhÆ° hoà n toà n triệt tiêu nhau. Tuy nhiên, đối vá»›i má»™t số táºp hợp các quỹ đạo lân cáºn nhau, pha không thay đổi nhiá»u lắm giữa các quỹ đạo. Những sóng của các quỹ đạo nà y sẽ không triệt tiêu nhau. Những quỹ đạo đó tÆ°Æ¡ng ứng vá»›i các quỹ đạo được phép của Bohr.
Vá»›i những ý tưởng đó, và dÆ°á»›i má»™t dạng toán há»c cụ thể, ngÆ°á»i ta có thể tÃnh không khó khăn lắm những quỹ đạo được phép trong những nguyên tá» phức tạp hÆ¡n, tháºm chà trong cả các phân tỠđược tạo thà nh từ nhiá»u nguyên tá» liên kết vá»›i nhau bằng các electron chuyển Ä‘á»™ng trên những quỹ đạo vòng quanh nhiá»u hạt nhân. Vì cấu trúc của phân tá» và các phản ứng của chúng vá»›i nhau là cÆ¡ sở của toà n bá»™ hóa há»c và sinh há»c, nên cÆ¡ há»c lượng tá», vá» nguyên tắc, tiên Ä‘oán được hầu nhÆ° má»i thứ xung quanh chúng ta trong giá»›i hạn do nguyên lý bất định quy định. (Tuy váºy, trên thá»±c tế, những tÃnh toán của các hệ chứa nhiá»u electron là quá phức tạp và tá»± chúng ta không thể là m được).
Lý thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng của Einstein dÆ°á»ng nhÆ° Ä‘iá»u khiển cấu trúc của vÅ© trụ trên quy mô lá»›n. Nó được gá»i là lý thuyết cổ Ä‘iển, tức là nó chÆ°a tÃnh đến nguyên lý bất định của cÆ¡ há»c lượng tá». Nguyên nhân tại sao Ä‘iá»u nà y lại không dẫn đến những bất đồng vá»›i quan sát là vì tất cả những trÆ°á»ng hấp dẫn mà chúng ta thÆ°á»ng gặp Ä‘á»u rất yếu. Tuy nhiên, những định lý vá» kỳ dị được thảo luáºn ở trên chỉ ra rằng trÆ°á»ng hấp dẫn sẽ trở nên rất mạnh Ãt nhất trong hai tình huống: các lá»— Ä‘en và vụ nổ lá»›n. Trong các trÆ°á»ng hấp dẫn mạnh nhÆ° thế, những hiệu ứng của cÆ¡ há»c lượng tá» sẽ trở nên quan trá»ng. Theo nghÄ©a đó thì thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng cổ Ä‘iển bằng sá»± tiên Ä‘oán những máºt Ä‘á»™ vô hạn, đã tiên Ä‘oán cả sá»± sụp đổ của chÃnh mình, cÅ©ng hệt nhÆ° cÆ¡ há»c cổ Ä‘iển (tức là phi lượng tá») đã tiên Ä‘oán sá»± sụp đổ của nó bằng cách cho rằng các nguyên tá» sẽ suy sáºp vá» trạng thái có máºt Ä‘á»™ vô hạn. Chúng ta hiện còn chÆ°a có má»™t lý thuyết hòa hợp hoà n chỉnh thống nhất thuyết tÆ°Æ¡ng đối rá»™ng vá»›i cÆ¡ há»c lượng tá», nhÆ°ng chúng ta đã biết nhiá»u đặc Ä‘iểm mà lý thuyết đó phải có. Các hệ quả rút ra từ những đặc Ä‘iểm nà y đối vá»›i lá»— Ä‘en và vụ nổ lá»›n sẽ được mô tả trong các chÆ°Æ¡ng sau. Tuy nhiên, bây giá» chúng ta sẽ chuyển sang những ná»— lá»±c má»›i đây nhằm tổng kết sá»± hiểu biết của chúng ta vá» các lá»±c khác nhau trong tá»± nhiên thà nh má»™t lý thuyết lượng tá» thống nhất và duy nhất.
Chương 5: Các hạt cơ bản và các lực trong tự nhiên
Aristotle tin rằng toà n bá»™ váºt chất trong vÅ© trụ được tạo thà nh từ bốn yếu tố cÆ¡ bản: đất, không khÃ, nÆ°á»›c và lá»a. Các yếu tố nà y được tác Ä‘á»™ng bởi hai lá»±c: lá»±c hấp dẫn có xu hÆ°á»›ng là m chìm xuống đối vá»›i đất và nÆ°á»›c và lá»±c nâng có xu hÆ°á»›ng là m nâng lên đối vá»›i không khà và lá»a. Sá»± phân chia ná»™i dung của vÅ© trụ thà nh váºt chất và các lá»±c nhÆ° thế vẫn còn được dùng cho đến ngà y nay.
Aristotle cÅ©ng tin rằng váºt chất là liên tục, tức là ngÆ°á»i ta có thể phân chia má»™t mẩu váºt chất ngà y cà ng nhá» mà không có má»™t giá»›i hạn nà o: ngÆ°á»i ta không bao giá» Ä‘i tá»›i má»™t hạt váºt chất mà không thể phân chia được nữa. Tuy nhiên má»™t số Ãt ngÆ°á»i Hy Lạp, chẳng hạn nhÆ° Democritus, lại cho rằng váºt chất vốn có dạng hạt và vạn váºt được tạo thà nh từ má»™t số lá»›n các loại nguyên tá» (atom) khác nhau (atom theo tiếng Hy Lạp có nghÄ©a là “không thể phân chia được nữaâ€). Cuá»™c tranh cãi kéo dà i hà ng thế ká»· mà không bên nà o có má»™t bằng chứng thá»±c tế nà o. Mãi tá»›i năm 1830, John Dalton - nhà váºt lý và hóa há»c ngÆ°á»i Anh - đã chỉ ra rằng việc các hợp chất hóa há»c luôn luôn được hóa hợp theo những tá»· lệ nhất định có thể được giải thÃch là do các nguyên tỠđã cụm lại vá»›i nhau tạo nên những Ä‘Æ¡n nguyên gá»i là phân tá». Tuy nhiên, cho tá»›i táºn những năm đầu thế ká»· nà y, cuá»™c tranh luáºn giữa hai trÆ°á»ng phái tÆ° tưởng má»›i ngã ngÅ© vá»›i phần thắng thuá»™c vá» những ngÆ°á»i theo nguyên tá» luáºn. Einstein là ngÆ°á»i đã Ä‘Æ°a ra được má»™t bằng chứng váºt lý quan trá»ng. Trong má»™t bà i báo viết năm 1905, chỉ Ãt tuần trÆ°á»›c bà i báo nổi tiếng vá» thuyết tÆ°Æ¡ng đối hẹp, Einstein đã chỉ ra rằng cái được gá»i là chuyển Ä‘á»™ng Brown - tức là chuyển Ä‘á»™ng không Ä‘á»u đặn, ngẫu nhiên của các hạt bụi lÆ¡ lá»ng trong má»™t chất lá»ng - có thể được giải thÃch nhÆ° là kết quả của sá»± va chạm của các nguyên tá» chất lá»ng vá»›i các hạt bụi.
Và o thá»i gian đó cÅ©ng đã có những nghi ngỠđối vá»›i giả thuyết cho rằng các nguyên tá» là không thể phân chia được. Và i năm trÆ°á»›c đó, má»™t nghiên cứu sinh của trÆ°á»ng Trinity College, Cambridge, là J.J. Thomson đã chứng minh được sá»± tồn tại của má»™t hạt váºt chất mà ông gá»i là electron. Äó là má»™t hạt có khối lượng nhá» hÆ¡n khối lượng của nguyên tá» nhẹ nhất khoảng má»™t ngà n lần. Ông đã dùng má»™t dụng cụ khá giống vá»›i chiếc đèn hình của má»™t máy thu hình hiện đại: má»™t sợi kim loại nóng Ä‘á» phát ra các hạt electron và bởi vì các hạt nà y mang Ä‘iện âm nên có thể dùng má»™t Ä‘iện trÆ°á»ng để gia tốc của chúng hÆ°á»›ng tá»›i má»™t mà n phủ photpho. Khi các hạt nà y Ä‘áºp và o mà n, chúng sẽ gây ra những chá»›p sáng. Chẳng bao lâu sau, ngÆ°á»i ta thấy rằng các hạt electron đó bắn ra từ chÃnh bên trong các nguyên tá» và và o năm 1911, nhà váºt lý ngÆ°á»i Anh Ernest Rutherford cuối cùng đã chứng tỠđược rằng các nguyên tá» váºt chất có cấu trúc bên trong: chúng tạo bởi má»™t hạt nhân cá»±c kỳ nhá» mang Ä‘iện dÆ°Æ¡ng và các electron quay quanh hạt nhân đó. Ông rút ra Ä‘iá»u nà y từ việc phân tÃch sá»± lệch hÆ°á»›ng của các hạt alpha - hạt mang Ä‘iện dÆ°Æ¡ng do các nguyên tá» phóng xạ phát ra - khi va chạm vá»›i các nguyên tá»
Thoạt đầu ngÆ°á»i ta nghÄ© rằng hạt nhân nguyên tỠđược tạo bởi electron và má»™t số hạt mang Ä‘iện dÆ°Æ¡ng gá»i là proton (theo tiếng Hy Lạp proton có nghÄ©a là “đầu tiênâ€, vì ngÆ°á»i ta nghÄ© rằng nó là đơn nguyên cÆ¡ bản tạo nên váºt chất). Tuy nhiên, và o năm 1932 má»™t đồng nghiệp của Rutherford ở Cambridge là James Chadwick đã phát hiện ra rằng hạt nhân còn chứa má»™t hạt khác gá»i là neutron. Äó là hạt có khối lượng gần nhÆ° proton nhÆ°ng không mang Ä‘iện. Chadwick đã được trao giải thưởng Nobel vì phát minh nà y và được bầu là m hiệu trưởng của trÆ°á»ng Gonville và Caius College, Cambridge (trÆ°á»ng mà hiện tôi là thà nh viên của ban giám hiệu). Sau nà y ông đã phải từ chức hiệu trưởng vì bất đồng vá»›i các thà nh viên trong ban giám hiệu. Sá»± bất đồng trong trÆ°á»ng còn gay gắt hÆ¡n khi nhóm các thà nh viên lãnh đạo trẻ trở vá» sau chiến tranh đã bá» phiếu loại các thà nh viên già ra khá»i các chức vụ của nhà trÆ°á»ng mà hỠđã giữ quá lâu. Chuyện nà y xảy ra trÆ°á»›c thá»i của tôi.
|
|
|
| |