THỰC TẠI & HOANG ĐƯỜNG 44/b

Thứ Bảy, tháng 4 25, 2015

THỰC TẠI VÀ HOANG ĐƯỜNG (V)

ĐẠI CHÚNG

Nguyễn Ngọc Chi

Chi cố
0903 714 111
SG

1970

2011

PHẦN V: THỐNG NHẤT

“Chính qua cuộc đấu tranh nhằm thống nhất một cách hợp lý cái đa dạng mà đã đạt được những thành công lớn nhất, dù rằng chính ý đồ đó có thể gây ra những nguy cơ lớn nhất để trở thành con mồi của ảo vọng”.

A. Anhxtanh

“Người nhìn thấy cái đa dạng mà không thấy cái đồng nhất thì cứ trôi lăn trong cõi chết”.

Upanishad

CHƯƠNG IV: ÊTE

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

Charles Schwab

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

Thầy Cãi

(tiếp theo)

Tồn Tại là duy nhất, tuyệt đối và khẳng định bằng một Không Gian Vũ Trụ vận động “không biết mệt mỏi” đến… vĩnh hằng. Sự khẳng định ấy là nguyên nhân làm xuất hiện đủ thứ tồn tại tương đối dưới dạng vật chất và phi vật chất cũng như thời gian.

Có thể nói, Không Gian làm nên tất cả, kể cả thời gian. Không có Không Gian thì cũng tuyệt nhiên không có gì và đó là điều không thể đối với “tôi tư duy nghĩa là tôi tồn tại”. Vạn vật - hiện tượng trong Vũ Trụ đều có nguồn gốc từ Không Gian và sự vận động của Nó. Suy ra từ quan niệm này thì Không Gian thể hiện ra trước quan sát - nhận thức dưới hai dạng cơ bản là môi trường và vật chất. Môi trường tuyệt đối, nền tảng, “cưu mang” toàn bộ vật chất – môi trường tương đối khác có trong Vũ Trụ, chính là Không Gian Vũ Trụ được hợp thành từ vô vàn hạt KG bình thường (ở trạng thái coi như chưa bị kích thích). Có thể coi Không Gian Vũ Trụ chính là môi trường ête và hạt KG bình thường chính là hạt ête mà các nhà vật lý đã hình dung, cố công tìm kiếm trong một thời gian dài và cho đến tận ngày nay vẫn chưa phát hiện ra.

Nhờ có hai trạng thái kích thích tột độ tương phản nhau và sự tương tác bằng phương thức cảm ứng tương hỗ giữa chúng mà có thể thấy (dường như) có các lượng Không Gian nổi trội lan truyền trong khắp môi trường Không Gian Vũ Trụ. “Vật mang” những lượng Không Gian nổi trội ấy chính là những hạt KG kích thích và do đó cũng có thể thấy (dường như) những hạt KG ấy chuyển động khắp Không Gian Vũ Trụ với vận tốc cực đại c. Chúng tương tác nhau để nếu không triệt tiêu trạng thái kích thích của nhau thì “xô đẩy” tránh xa nhau (vì cùng dấu tương phản) và nếu hai trường hợp đó không xảy ra thì chúng “hút” nhau, kết hợp với nhau mà tạo thành những thực thể lớn hơn vận động trong Không Gian Vũ Trụ. Phải cho rằng tổng lượng Không Gian kích thích được bảo toàn tuyệt đối trong suốt quá trình tương tác xảy ra khắp Vũ Trụ đó. Nghĩa là nếu xảy ra một sự triệt tiêu kích thích lẫn nhau của một cặp hạt KG kích thích nào đó thì đồng thời cũng phải xuất hiện ngay lập tức hai hạt KG kích thích tương phản nhau ở đâu đó.(Có thể tưởng tượng: do cấu tạo bắt buộc của không gian mà đương nhiên có tỷ lệ 3/5 (60%) đối với hạt KG thường và 2/5 (40%) đối với hạt KG kích thích. Nếu số chỉ khối lượng của một hạt KG kích thích, như có lần chúng ta xác định bằng 0,1024, thì số chỉ khối lượng của hạt KG thường (vật chất tối!) có trong Vũ Trụ bằng 0,3072.)

Quá trình tương tác nói trên là vĩnh cửu, đồng thời là đầu mối duy nhất làm xuất hiện các loại vật chất khác nhau, các thực thể to nhỏ khác nhau, các hình thức tương tác khác nhau, các kiểu vận động khác nhau mà con người đã thấy được (và cả chưa thấy được) trong Vũ Trụ hiện thực khách quan của mình. Có thể chia vật chất thành hai dạng cơ bản và mang tính tương đối là vật thể và môi trường chất. Cảm ứng Không Gian là phương thức tương tác duy nhất trong Vũ Trụ. Tuy nhiên, Không Gian Vũ Trụ, nhằm khẳng định sự tồn tại tuyệt đối của mình, đã phải liên tục biến hóa đến tận “chân tơ kẽ tóc”, làm nên một toàn thể vận động - chuyển hóa cực kỳ phi phàm, một quá trình sinh sinh diệt diệt vô cùng bi tráng và kéo dài bất tận. Muốn thế, Không Gian Vũ Trụ phải phân định, làm xuất hiện những dạng thức tồn tại tương đối khác biệt nhau, gọi chung là vật chất. Vật chất vận động và tương tác nhau theo những cách thức tương đối khác nhau hay còn gọi là có tính đặc thù. Có thể phân tương tác thành hai loại là tương tác gián tiếp và tương tác trực tiếp. Tương tác gián tiếp là tương tác thông qua môi trường (như tương tác hấp dẫn, tương tác điện từ…) mà môi trường tuyệt đối, nền tảng cuối cùng của vạn vật - hiện tượng là Không Gian Vũ Trụ. Tương tác trực tiếp là tương tác coi như không thông qua môi trường, vật chất vận động tiếp cận nhau, va chạm nhau, chuyển hóa nhau làm biến đổi nhau ở một mức độ nhất định nào đó từ trạng thái vận động, hình thức tồn tại đến tính chất vật chất của chúng. Cần phải nhấn mạnh lần nữa rằng vật chất và vận động dù có biểu hiện muôn màu muôn vẻ đến thế nào chăng nữa thì truy nguyên cho đến cùng đều có nguồn gốc là Không Gian và Cảm ứng Không Gian, đều chính là các hạt KG chuyển hóa lẫn nhau. Không Gian là tồn tại tuyệt đối và duy nhất. Vì phải khẳng định sự tồn tại tuyệt đối và duy nhất đó mà Không Gian phải vận động tuyệt đối và do đó mà cũng xuất hiện trong Không Gian Vũ Trụ “đủ thứ” tồn tại tương đối.

Nếu tin vào quan niệm nói trên về Không Gian Vũ Trụ thì chúng ta phải phản biện lại Anhxtanh như thế này: “Nếu vật chất biến mất thì không gian và thời gian vẫn còn đó. Nếu cả thời gian cũng biến mất thì quan sát - nhận thức biến mất theo chứ không gian thì cũng vẫn còn đó. Còn nếu không gian biến mất thì tuyệt đối chẳng còn gì ngoài Hư Vô. Nhưng Hư Vô thì vẫn là Tồn Tại cho nên không gian không thể biến mất được. Do đó, khi không gian biến mất thì chỉ có nghĩa rằng quan sát - nhận thức đã bị tiêu diệt”.

Ngày nay, những khảo sát và nghiên cứu ngày một sâu vào tầng nấc Vũ Trụ vi mô của Vật lý học hiện đại đã chỉ ra rằng cái gọi là “khoảng chân không” thực ra không hoàn toàn trống rỗng mà vẫn có những biểu hiện về biến đổi năng lượng dù rất nhỏ, và được các nhà vật lý gọi là “thăng giáng lượng tử”.

Chúng ta tin rằng, càng quan sát sâu vào miền vi mô, tính cấu trúc mạng khối của Không Gian Vũ Trụ càng thể hiện rõ rệt, và nếu “thấy được” hạt KG thì cũng sẽ thấy được một mạng khối Không Gian bền chặt cũng như cứng tuyệt đối. Còn nếu từ đó đi ngược lại về phía vĩ mô, sẽ thấy mạng khối Không Gian đó có vẻ như “loãng” dần, lỏng lẻo dần cũng như “mềm” dần. Đến tầng nấc vĩ mô mà chúng ta đang hiện hữu thì Không Gian Vũ Trụ đã được thấy như hoàn toàn trống rỗng và do đó mà cũng xuất hiện một loại hình vận động đặc thù gọi là sự chuyển động di dời vị trí.

Có ba biểu hiện cơ bản về tồn tại và vận động ở sâu thẳm Vũ Trụ vi mô trong Vũ Trụ vĩ mô là hiện tượng hấp dẫn vạn vật, hiện tượng cảm ứng điện từ và hiện tượng lan truyền ánh sáng. Đó là ba “nhánh” tồn tại, vận động và tương tác tương đối khác nhau nên có những nét đặc thù khác nhau nhưng về cùng chung một gốc xuất phát nên giữa chúng có mối quan hệ mật thiết với nhau và có thể thiết lập được một biểu diễn toán học về mối quan hệ đó. Rất có thể rằng hiện tượng ánh sáng là có tính “trung gian chuyển tiếp” giữa hai hiện tượng hấp dẫn và cảm ứng điện từ trước quan sát và nhận thức của con người. Nếu cho rằng cảm ứng điện từ là do những luồng thực thể vi mô mang điện chuyển động biến đổi (giao động) làm lan truyền kích thích có tính điện (và từ) trong môi trường Không Gian gây ra, thì hiện tượng hấp dẫn là do quá trình bức xạ tự nhiên từ hai vật ra các luồng thực thể vi mô nhỏ hơn nữa nhưng trung hòa điện về phía nhau, tương tác nhau hoặc không tương tác nhau theo cách nào đó mà gây ra hiệu ứng hút giữa hai vật đó. Nhìn ở góc độ này thì ánh sáng được thấy như sự lan truyền sóng điện từ, nhìn ở góc độ kia thì lại được thấy giống như luồng bức xạ đóng vai trò trong tương tác gây ra hiệu ứng hấp dẫn.

Nếu vận tốc truyền sáng chính xác bằng vận tốc lan truyền cực đại c trong Vũ Trụ, nghĩa là bằng vận tốc của hạt KG kích thích thì chúng ta có thể coi áng sáng chính là một luồng gồm các thực thể trung hòa điện có cấu tạo nội tại gồm hai hay vài hạt KG kích thích phân thành hai lực lượng bằng nhau nhưng tương phản nhau, tạm gọi là hạt sáng lan truyền theo đường thẳng trong Vũ Trụ vĩ mô.

Trên cơ sở những quan hiện vừa trình bày, đến đây chúng ta bước sang khảo sát mối quan hệ giữa quan sát và sự truyền sáng.

Hình 3: Tính tương đối và tuyệt đối của hiện tượng đồng thời trước quan sát.

Giả sử có 5 điểm được cho là đứng yên tuyệt đối trong chân không (so với ête) được bố trí như minh họa ở hình 3/a. Tại A và B đặt lần lượt hai bóng đèn và đồng thời được bật sáng. Tại Q₁, Q₂, Q₃ đặt lần lượt ba trạm quan sát hiện tượng, trong đó Q₂ ở chính giữa Q₁ và Q₃. Nếu sự đồng thời bật sáng của hai bóng đèn ở A và B là tuyệt đối chính xác thì do tốc độ truyền sáng trong chân không là bất biến nên chỉ có quan sát ở Q₂ “thấy” được sự đồng thời ấy vì khoảng cách từ A và B đến Q₂ là bằng nhau. Quan sát tại Q₁, do khảong cách từ A đến đó ngắn hơn khỏang cách từ B đến nên sẽ phải thấy đèn ở A bật sáng sớm hơn đèn ở B. Ngược lại và vì lý do tương tự quan sát ở Q₃ sẽ thấy bóng đèn ở B bật sáng sớm hơn bóng đèn ở A. Chúng ta gọi đây là tính tương đối của hiện tượng đồng thời do vị trí quan sát gây ra. Tuy nhiên, nếu thực hiện được việc đo đạc các khoảng cách truyền sáng thì cả ba quan sát Q₁, Q₂, Q₃ đều đi đến kết luận sự bật sáng của hai bóng đèn ở A và B là đồng thời tuyệt đối một cách khách quan.

Khi hai bóng đèn ở A và B đồng thời bật sáng thì từ A và B đồng thời cũng xuất phát hai tia sáng ngược chiều nhau để một cách khách quan đồng thời đến điểm N với N là trung điểm của khoảng cách

. Giả sử rằng chỉ có sự đồng thời “đập vào” N của hai tia sáng, bằng cách nào đó mới làm cho N phát sáng và có ba tia sáng đến được S₁, S₂, S₃ (xem minh họa ở hình 3/b). Một cách khách quan có thể thấy chỉ có quan sát ở S₂, dù trễ, là quan sát được chính xác nhất hiện tượng. Một cách chủ quan, nếu chưa xác định được chính xác các khoảng cách truyền sáng thì cả ba trạm quan sát đều không thể quả quyết được vị trí của N trong không gian. Dù bất định về vị trí của N và chênh nhau về thời điểm phát hiện thì cả ba trạm quan sát ấy đều khẳng định sự đồng thời đến N của hai tia sáng. Chúng ta gọi đây là tính tuyệt đối của hiện tượng đồng thời. Điều cần nhấn mạnh là dù quan sát ở vị trí nào, ở góc độ nào thì cũng không vi phạm vào nguyên lý nhân quả, nghĩa là bao giờ cũng thấy sự phát sáng ở A và B xuất hiện trước rồi mới đến sự phát sáng ở N.

Chúng ta tiếp tục thực hiện một thí nghiệm giả tưởng khác. Giả sử có hai hệ qui chiến quán tính O đứng yên và O’ chuyển động đều với vận tốc V so với O. Trên O đặt hai điểm có thể phát sáng A và B, trên, O’ đặt hai điểm có thể phát sáng A’ và B’ sao cho:

AO = AB = A’O’ = O’B’

Với A, O, B cũng như A’, O’, B’ thẳng hàng và cùng nằm trùng trên một đường thẳng theo phương của vận tốc V như mô tả ở hình 4/a và

Hình 4: Tính tương đổi và tuyệt đối của sự bất biến vận tốc ánh sáng

Tại thời điểm O’ trùng với O, cho các điểm A, B, A’, D’ đồng thời phát sáng, làm xuất hiện hai tia sáng từ A và B truyền về hướng O và hai tia sáng từ A’ và B’ truyền về hướng O’. Đối với hai tia sáng xuất phát từ A và B, vì hệ O được cho là đứng yên tuyệt đối trong chân không nên hai tia sáng cùng có vận tốc bất biến c sẽ phải đồng thời đến O. Nếu quan sát từ O’, cũng sẽ thấy hai tia sáng đó đồng thời đến O, hoặc đến điểm N’ của hệ O’ mà tại thời điểm đó N’ trùng với O (xem hình 4/6). Nếu quan sát tại O’ không biết rằng hệ O’ chuyển động, cũng không thấy hệ O và tưởng rằng hai tia sáng đó xuất phát từ A’ và B’, thì nó phải đi đến hai nhận định trái ngược nhau: hai tia sáng phát ra đồng thời và do đó, vận tốc ánh sáng trong chân không là không bất biến, hoặc nếu cho rằng vận tốc ánh sáng trong chân không là bất biến và thời điểm xuất phát của hai tia sáng là không đồng thời. Nếu thực nghiệm chỉ ra rằng hai tia sáng đúng là phát ra đồng thời và cũng đồng thời đến N’, trong khi đã phát hiện rằng hệ O’ chuyển động đều so với O thì quan sát tại O’ sẽ phải lựa chọn một trong hai nhận định mới: hoặc phải cho rằng khoảng cách A’N’ và N’B’, do hệ O’ chuyển động nên phải co, giãn thế nào đó để với vận tốc bất biến, hai tia sáng phát ra đồng thời từ A’ và B’ cũng đồng thời đến N’, hoặc phải cho rằng hai tia sáng đó xuất phát từ hai điểm ở ngoài hệ thống, đứng yên so với hệ thống là A và B, nhận N’ là trung điểm tại lúc hai tia sáng đồng thời đến đó, nghĩa là vận tốc ánh sáng chỉ bất biến đối với ête chứ không bất biến đối với quan sát đặt trong hệ chuyển động. Ở đây, nếu quan niệm vận tốc ánh sáng trong chân không là bất biến tuyệt đối so với ête (Không Gian Vũ Trụ) thì sẽ rút ra được một điều quí giá là: một khi thực nghiệm xác nhận đúng đắn và chính xác khoảng cách AO và OB bằng nhau, hai tia sáng thực sự đồng thời xuất phát từ A và B rồi cũng thực sự đồng thời đến O thì hệ O chắc chắn đứng yên tuyệt đối trong chân không.

Đối với hai tia sáng thực sự đồng thời xuất phát từ A’ và B’ truyền đến O’ thì chúng gặp nhau hay còn nói là điểm đồng thời và duy nhất mà chúng cùng đạt tới là ở đâu? Nếu quan sát từ O’ xác định chắc chắn rằng hai tia sáng phát ra từ A’ và B’ một cách đồng thời và cũng đồng thời gặp nhau tại O’ thì hệ O’ phải đứng yên tuyệt đối trong chân không so với ête và chính hệ O mới chuyển động đều với vận tốc –V. Lúc này, nếu quan sát ở hệ O sẽ phải đi đến những nhận định như quan sát ở hệ O’ trong trường hợp đầu. Nếu đúng là hệ O mới đứng yên tuyệt đối còn hệ O’ chuyển động đều với vận tốc V so với hệ O và nếu cho rằng vận tốc truyền ánh sáng phát ra từ hai điểm trong một hệ chuyển động cũng bất biến so với ête thì cả quan sát từ O lẫn từ O’ đều thấy điểm đồng thời hai tia sáng gặp nhau chính là N’. (Ở đây, chúng ta bỏ qua thời gian truyền tín hiệu thông tin đến các trạm quan sát O, O’, nghĩa là thời gian quan sát các sự kiện là tức thời). Điều này sẽ dẫn đến mâu thuẫn đối với quan sát và nhận thức ở hệ O’ và rồi cũng phải đi đến nhận định: nếu không phải là sự co giãn của khoảng cách do chuyển động gây ra thì phải cho rằng vận tốc truyền sáng trong chân không từ hai điểm (chuyển động) là không bất biến so với ête. Mặt khác, thật khó mà hình dung được một điểm chuyển động, nghĩa là nội tại của nó cũng chuyển động, phát ra một tia sáng từ “trong lòng” nó lại không ảnh hưởng chút xíu nào đến sự truyền sáng của tia sáng ấy. Do đó, chúng ta cho rằng cần phải quan niệm lại sự bất biến của vận tốc ánh sáng trong chân không so với ête.

Đối với những hạt KG ở trạng thái kích thích tột độ, vì không thể duy trì được trạng thái đó nên chúng phải ngay lập tức, trong khoảng thời gian là đơn vị thời gian nhỏ nhất tuyệt đối, bằng con đường cảm ứng Không Gian, “trút bỏ” trạng thái đó cho hạt KG thông thường nào đó ở kề sát nó (nếu không gặp được hạt KG kích thích tột độ tương phản để dung hòa nhau) và gây ra hiện tượng lan truyền hạt KG kích thích trong Không Gian Vũ Trụ với vận tốc cực đại và bất biến c (so với ête). Vì hạt sáng được cấu thành nên từ những hạt KG kích thích đó, nên có thể thấy, vận tốc toàn phần của nó luôn bằng c nhưng vận tốc truyền thẳng của nó trong Vũ Trụ vĩ mô, do có sự “cản trở” của hiện tượng chuyển động mà có thể nhỏ hơn c.

Trên cơ sở quan niệm đó, chúng ta phán đoán rằng khi tia sáng xuất phát từ A’ truyền về phía O’, dù được sự “ủng hộ” của vận tốc V, nhưng vì vận tốc cực đại trong Vũ Trụ là c nên tia sáng đó chỉ có thể truyền với vận tốc c. Đối với tia sáng truyền từ B’ về phía O’, vì bị “cản trở” bởi vận tốc V nên nó sẽ truyền với một giá trị vận tốc nhỏ hơn một chút so với c. Nghĩa là khi tia sáng truyền từ A’ đạt đến điểm N’ thì tia sáng truyền từ B’ mới đạt đến điểm O’. Do đó điểm đồng thời mà hai tia sáng gặp nhau phải nằm đâu đó trong khoảng giữa N’ và O’. Nếu quan sát tại O thấy điểm đó thì quan sát tại O’ cũng thấy điểm đó do biến cố đồng thời là khách quan và duy nhất.

Để thấy rõ hơn nữa, chúng ta xét đến trường hợp khi O trùng với O’, nghĩa là A cũng trùng với A’ và B cũng trùng với B’. Lúc này không cho phát sáng đồng thời tại các điểm A. B, A’, B’ nữa mà cho phát sáng đồng thời tại O và O’. Sẽ có hai tia sáng đồng thời xuất phát từ O truyền ngược hướng nhau về hai phía A và B, và cũng có hai tia sáng đồng thời xuất phát từ O’ truyền ngược hướng nhau về hai phía A’ và B’. Đối với hai tia sáng xuất phát từ O, vì hệ O được cho là đứng yên tuyệt đối trong chân không so với ête cho nên vận tốc của hai tia sáng đều bằng c và dù có quan sát ở O hay ở O’ thì cũng thấy hai tia sáng đồng thời đạt đến A và B (nếu bỏ qua thời gian truyền tín hiệu thông tin đến O cũng như O’, hay cho rằng thời gian quan sát được hiện tượng là tức thời). Đối với hai tia sáng đồng thời xuất phát từ O’, nếu quan sát ở O’ không phát hiện được sự chuyển động của O’ và phát hiện được sự đạt đến A’ và B’ của hai tia sáng là không đồng thời (tia sáng đến A’ sớm hơn tia sáng đến B’), thì quan sát đó phải đi đến quan niệm về sự không bất biến của vận tốc truyền sáng trong chân không. Còn nếu quan sát ở O’ phát hiện được sự chuyển động của nó đối với hệ O thì phải đi đến quan niệm về sự co giãn của khoảng cách do chuyển động gây ra hoặc phải cho rằng vận tốc ánh sáng phát ra từ điểm chuyển động sẽ không còn mang tính bất biến theo phương chiều truyền sáng nữa. Nếu quan sát từ O, cũng sẽ thấy hai tia sáng đạt đến A’ và B’ là không đồng thời. Tuy nhiên quan sát từ O sẽ không thấy sự co rút kích thước nào cả của hệ chuyển động O’ và giải thích rằng do tác động của sự chuyển động mà vận tốc truyền sáng từ O’ tới A’ nhỏ hơn c trong khi vận tốc truyền sáng từ O’ đến B’ vẫn bằng c sao cho tia sáng đạt đến A’ sớm hơn tia sáng đạt đến B’ và không có sự co rút kích thước do chuyển động gây ra nào cả.

Nếu quan sát ở O’ cho rằng hai tia sáng đồng thời xuất phát từ O’ cùng đồng thời đạt đến A’ và B’ thì quan sát tại O cũng phải thấy điều đó và quan sát tại O sẽ phải kết luận rằng vận tốc tia sáng từ O’ đến B’ sẽ lớn hơn c trong chân không so với ête. Kết luận đó sẽ mâu thuẫn với kết luận rút ra từ suy lý của chúng ta về sự cực đại tuyệt đối của c. Cần lưu ý rằng giả sử hệ O’ chuyển động với vận tốc c, trong khi đó có một hạt sáng cũng lan truyền với vận tốc c theo phương trùng với đường thẳng chứa véctơ vận tốc của O’ và đi qua O’ nhưng ngược chiều với véctơ vận tốc ấy, thì quan sát ở O’ sẽ phải thấy hạt ánh sáng chuyển động về phía mình với vận tốc 2c và như vậy hạt sáng đó có gốc xuất phát từ đâu đó bên ngoài hệ O’. Từ đây, có thể nói rằng vận tốc truyền sáng cực đại trong chân không so với ête là c, nhưng so với một hệ qui chiếu nào đó, do hiệu ứng của sự cộng vận tốc mà có thể thấy nó lớn hơn c và cực đại là bằng 2c. Khi chúng ta nói vận tốc c là cực đại và bất biến trong không Không Gian Vũ Trụ là chỉ nói cho chuyển động của hạt KG kích thích thôi và hiểu rằng không chỉ có trong chân không mà ở bất cứ đâu, trong bất cứ vật thể nào và môi trường nào, một hạt KG kích thích bất kỳ cũng phải luôn luôn chuyển động với vận tốc cực đại và bất biến ấy. Vì ánh sáng có thể lan truyền với vận tốc c và do tác động của chuyển động mà cũng có thể lan truyền với vận tốc nhỏ hơn c so với ête, cho nên phải coi vận tốc truyền sáng là không bất biến và vận tốc cực đại c được coi như vận tốc gọi là “toàn phần” của sự truyền sáng.

Phép tổng hợp vận tốc trong cơ học cổ điển là một suy lý toán học chính xác trên cơ sở quán sát trực quan nên nó có tính chân lý cao độ, khó lòng phủ nhận được. Vận tốc truyền sáng cực đại C đã là kết luận rút ra được từ hàng loạt trắc nghiệm thực tế, do đó mà cũng khó lòng bác bỏ được. Việc tác động của một hay nhiều chuyển động có thể gây biến đổi ở một hay nhiều chuyển động khác, là hiện tượng phổ biến, không loại trừ nhưng lại không gây ảnh hưởng chút gì đến sự truyền sáng là một điều đáng ngạn nhiên mà khó hình dung. Vì những lẽ đó, chúng ta cho rằng, phép tổng hợp vận tốc của cơ học cổ điển và sự không thể vượt qua c của vận tốc chuyển động, bằng cách nào đó đã “thỏa thuận” với nhau, hòa hợp với nhau để từ đó có thể xây dựng nên một biểu diễn toán học thỏa mãn cả hai.

Trên cơ sở nhận định suy lý đó, chúng ta đi đến với thí nghiệm giả tưởng mới. Trong thí nghiệm này, chúng ta cũng bỏ qua thời gian truyền thông tin (thấy hiện tượng - biến cố một cách tức thời). Làm như vậy không những không ảnh hưởng “xấu” đến vấn đề nghiên cứu mà còn thấy được sáng tỏ hơn.

Cũng cho hai hệ qui chiếu quán tính là O, đứng yên tuyệt đối và O’ chuyển động đều với vận tốc v so với hệ O trên hình 5/a. Vận tốc v nhỏ hơn nhiều so với c.

Hình 5: Ảnh hưởng của chuyển động và tính cực đại C đối với sự truyền sáng.

Giả sử hai hệ (phẳng) đó, mỗi hệ được bao bọc bởi một đường tròn có thể phát tín hiệu đến các trạm quan sát đặt ở O và O’, có tâm là gốc tọa độ của hệ. Hai đường tròn ấy có bán kính bằng nhau và bằng ct (với c là vận tốc truyền sáng cực đại trong chân không so với ête, t là thời gian hạt sáng từ O đến đường tròn bao của nó). Chúng ta gọi hai đường tròn có tâm O và O’ lần lượt là K và K’.

Bây giờ, tại đúng thời điểm O trùng với O’, đồng thời cho O và O’ phát sáng ra khắp các phương chiều trong mặt phẳng của mỗi hệ. Trước hết xét các hạt sáng đồng thời xuất phát từ O ra mọi phía. Vì hệ O đứng yên tuyệt đối trong chân không so với ête, nên các hạt sáng đó không bị ảnh hưởng bởi chuyển động nào và sẽ lan truyền với cùng một vận tốc cực đại c và sau một thời gian t, chúng cũng sẽ đồng thời đến “đập” vào đường tròn K. Dù quan sát từ O hay O’ thì vì qui ước sự truyền tín hiệu thông tin là tức thời nên đều thấy duy nhất hiện tượng khách quan đó.

Xét đến các hạt sáng phát đồng thời từ O’ ra mọi phía trong hệ O’. Do hệ O’ chuyển động đều với vận tốc v so với hệ O (cũng là so với ête) nên có sự ảnh hưởng của chuyển động ấy đối với các hạt sáng phát ra từ tâm hệ (điểm chuyển động). Dù chuyển động của hệ O’ có gây ảnh hưởng đến sự truyền sáng như thế nào chăng nữa thì như chúng ta đã suy đoán, nó phải vừa tuân theo phép tổng hợp vận tốc của cơ học cổ điển, vừa không được “tạo ra” sự truyền sáng có vân tốc vượt qua giá trị cực đại tuyệt đối c.

Vậy đối với hạt sáng truyền từ O’ (tại thời điểm O’ trùng với O) theo phương ngang, cùng chiều với

, đáng lý ra theo phép tổng hợp vận tốc cổ điển, nó phải có vận tốc là c+v, nhưng vì c+v>C là phạm luật cho nên vận tốc của nó chỉ đạt được tối đa là C, nghĩa là theo quan sát tại O, đáng lý ra hạt sáng đạt đến điểm a’ thì nó chỉ đạt đến điểm a sau khi đi hết đoạn đường ct (xem hình 5/b). Đối với hạt sáng xuất phát từ O’ (tại thời điểm O’ trùng với O) cũng truyền theo phương ngang nhưng ngược chiều với

, nếu O’ đứng yên thì trong thời gian t nó sẽ chuyển động với vận tốc C để đạt đến. Song trong thời gian t, vì cũng đồng thời tham gia chuyển động có vận tốc

, cho nên nó chỉ có thể đạt đến điểm b’ sau khi hành trình hết đoạn đường Ob’ với vận tốc

. Đối với hạt ánh sáng xuất phát từ O’ (tại thời điểm O’ trùng với O) truyền theo phương vuông góc với

và hướng lên trên (hướng xuống dưới cũng tương tự). Tuân theo phép cộng vận tốc cổ điển (theo nguyên tắc hình bình hành) và không được vi phạm điều cấm kỵ, đáng lý trong thời gian t đạt đến điểm d’ thì hạt sáng chỉ đạt đến điểm d và hơn nữa, theo quan sát ở O, nó phải truyền theo đường xiên

với vận tốc:

Với V₁<c là vận tốc truyền sáng theo phương vuông góc với

Đối với các hạt sáng xuất phát từ D’ (tại thời điểm O’ trùng với O), truyền theo mọi phương xiên khác, bằng lập luận và dựng hình tương tự, chúng ta sẽ xác định được mọi điểm mà sau t thời gian các hạt sáng đồng thời xuất phát từ O’ cũng đồng thời đạt tới (chẳng hạn như mô tả trên hình 5/b, ở một phương xiên, đáng lẽ trong thời gian t, hạt sáng sẽ đạt đến điểm e nhưng thực tế lại đạt đến điểm e’, ở phương xiên khác và cũng trong thời gian t đáng lẽ hạt sáng đạt đến điểm f’ thì thực tế chỉ đạt đến điểm f. Toàn bộ những điểm gọi là đồng thời ấy sẽ hợp thành một đường cong kín được chúng ta vẽ đậm hơn trên hình 5/b, và gọi là “đường đồng thời”, ký hiệu là D (và D’).

Nếu thí nghiệm giả tưởng của chúng ta đã diễn giải đúng một cách cơ bản về sự truyền sáng trong thực tại khách quan của Vũ Trụ vĩ mô thì đường đồng thời cũng phải là một tồn tại khách quan và do đó nếu thời gian thấy mọi biến cố là tức thời đối với mọi hệ quan sát thì mọi hệ quan sát ở cả hệ O lẫn hệ O’ đều phải thấy như nhau đối với hình dạng và kích thước đường đồng thời D’ của hệ O’ trong thí nghiệm giả tưởng vừa trình bày.

Do cách đặt vấn đề của thí nghiệm mà có thể thấy đường đồng thời D của hệ đứng yên tuyệt đối O trùng với đường tròn (đặc trưng cho cấu trúc) k của nó. Trong khi đó, đối với hệ O’, đường K’ và đường D’ là có thể phân biệt được. Qua đây, cũng có thể nghĩ rằng đối với những vật thể chuyển động trong Vũ Trụ vĩ mô, không xảy ra hiện tượng tự co rút nào cả mà chỉ vì hiện tượng truyền sáng trong đó mà tưởng rằng kích thước của nó co theo phương chuyển động. Sự co rút do chuyển động gây ra, nếu có thì có lẽ chỉ xảy ra đối với các hạt vi mô, khi mà “vỏ bao ngoài” của chúng không xác định dứt khoát được, hoàn toàn lệ thuộc vào sự vận động của các thành phần trong nội tại chúng, liên kết làm nên chúng.

Có thể nào phát hiện được một hệ vật lý đứng yên hay chuyển động trong chân không so với ête không? Vì hạt KG thông thường là đứng yên tuyệt đối trong Không Gian Vũ Trụ nên một khi phát hiện được nó thì lúc đó câu trả lời là khẳng định. Nếu không phát hiện được hạt KG thông thường (hạt ête) thì còn một cách nữa là làm sao chế được một dụng cụ đo đủ nhạy để xác định cho được hình dáng và kích thước đường đồng thời của hệ vật lý cần khảo sát. Đó là một việc cực kỳ khó khăn do giá trị C quá lớn, sự nhiễu loạn do tương tác giữa ánh sáng với dụng cụ đo và do sự “gây rối” của thời gian truyền thông tin không đồng đều về các biến cố không thể loại trừ được trong thực tiễn thí nghiệm. Chẳng hạn, chỉ riêng việc xác định chính xác vận tốc truyền sáng từ O’ đến a đối với quan sát ở O’ đã thực sự là một khó khăn lớn rồi. Giả sử gọi vận tốc đó là c’ thì:

c’=c-v

Nếu v’ là vận tốc trái đất và bằng 3.10⁶

. Biết giá trị c là bằng 3.10¹⁰

. Vậy:

c’=3.10¹⁰-3.10⁶=3.10¹⁰(1-3.10^-4)=3.10¹⁰.0,9997=2,9991.10¹⁰

Nếu đem so với giá trị c đã được thực nghiệm xác định là 2,9979.10¹⁰ thì rõ ràng là c'>c và như thế làm sao biết được hệ O’ có đứng yên tuyệt đối trong chân không so với ête hay không?

Tình hình vô cùng khó khăn đó đã dẫn đến quan niệm: đối với hai hệ quán tính có sự chênh lệch chuyển động là V so với nhau, sẽ không thể biết được hệ nào thực sự chuyển động so với hệ nào và hơn nữa không có cách nào xác định được trạng thái chuyển động tuyệt đối của một hệ vật lý quán tính trong không gian. Như vậy trong hai hệ qui chiếu quán tính ấy, có thể tùy tiện chọn một trong hai hệ là đứng yên so với hệ kia và quá trình khảo sát khoa học đều đưa ra một kết quả duy nhất.

Nếu quan sát ở hai hệ đó chỉ “chằm chằm nhìn nhau” mà suy đoán thôi thì quan niệm trên có thể chấp nhận được. Nhưng quá trình quan sát ngày một sâu rộng để nhận thức ngày một đích đáng hơn là một quá trình tất yếu khách quan cho nên trước sau gì hai quan sát ở hai hệ đó cũng phải hướng quan sát ra xung quanh, bên ngoài hai hệ. Chính vì thế mà quan sát ở cả hai hệ đều xác định được chắc chắn hệ nào chuyển động so với hệ nào. Trong cuộc sống đời thường cũng thấy rõ điều đó. Sự ngộ nhận chỉ có thể là do quan sát còn thiển cận, nhận thức còn nông cạn và cũng chỉ mang tính nhất thời.

Chúng ta gọi một quần thể các vật chất vận động nào đó là hệ thống không gian nếu các vật chất đó liên kết với nhau theo cách thức nào đó để có mối quan hệ phụ thuộc lẫn nhau, ảnh hưởng lẫn nhau, cùng nhau tồn tại. Chẳng hạn Trái Đất và Mặt Trăng là một hệ thống không gian, Thái Dương Hệ là một hệ thống không gian. Cần thấy rằng vận động (nội tại) của một hệ thống không gian luôn được duy trì trong trạng thái cân bằng động. Vì nếu không như thế nó sẽ bị phá vỡ và chấm dứt tồn tại. Nói đến một tổng thể vận động cân bằng thì phải nghĩ đến một điểm chung nhất, đóng vai trò là trung điểm duy nhất của toàn bộ hệ thống cân bằng động. Điểm đó được toán học nêu ra và gọi là “điểm bất động”. Một cách hình thức có thể cho rằng điểm bất động luôn “trôi nổi” trong không gian theo cách thức và sự ràng buộc nào đấy nhằm mục đích duy trì tình trạng cân bằng động cho toàn bộ hệ thống mà nó đại diện. Khi có một tác động ngoại lai gây nguy cơ phá vỡ trạng thái cân bằng động của hệ thống, điểm cân bằng động lập tức phải thay đổi cách “trôi nổi” sao cho phù hợp để cố gắng duy trì tình trạng cân bằng động, và nếu sự thay đổi ấy bị ngăn chặn, hệ thống sẽ không tồn tại như cũ nữa, thậm chí là bị tan vỡ hoàn toàn.

Điểm bất động “trôi nổi” trong không gian như thế nhưng đối với nội tại hệ thống, nó được xem là đứng yên thực sự hay có thể nói là đứng yên tuyệt đối đối với toàn bộ vật chất vận động trong hệ thống, tạo nên nội tại của hệ thống. Nhờ có điểm bất động đóng vai trò chuẩn mốc mà có thể xác định rõ ràng được mối quan hệ về chuyển động giữa các vật chất thành phần (vật thể - môi trường chất) trong nội tại hệ thống. Nếu quan sát trên Trái Đất và quan sát trên Mặt Trăng chỉ “đắm đuối” nhìn nhau thôi thì cả hai đều không biết được thực sự Trái Đất quay quanh Mặt Trăng hay Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. Nhưng nếu cả hai quan sát ấy cùng xác định được điểm bất động của hệ thống Trái Đất - Mặt Trăng thì dựa vào điểm đó cả hai quan sát sẽ cùng đi đến kết quả khảo sát là Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. Nếu xác định được điểm bất động của Thái Dương Hệ thì dựa vào đó cũng sẽ thấy Mặt Trăng quay quanh Trái Đất và Sao Hỏa để nhận định đích thực hành tinh nào chuyển động so với hành tinh nào, chuyển động đó như thế nào với vận tốc là bao nhiêu. Kết quả xác định đó có tính tương đối và chủ quan so với bên ngoài Thái Dương Hệ nhưng cũng có tính tuyệt đối và khách quan trong phạm vi nội tại hệ thống.

Quay trở lại với thí nghiệm giả tưởng mà chúng ta đang bàn luận dở dang. Chúng ta đã cho rằng sự tồn tại đường đồng thời là một hiện tượng khách quan thuần túy cho nên dù quan sát từ O hay từ O’ và có thể có những nhận xét sai biệt giữa hai quan sát ấy thì hai quan sát ấy đều phải thấy đường D’ như nhau về hình dạng và kích thước một cách đồng thời (vì qui ước sự truyền thông tin là tức thời). Điều quan trọng là cả hai quan sát ở O và O’ đều thấy đúng là vận tốc truyền sáng trong bất cứ trường hợp nào cũng không lớn hơn giá trị c. Chẳng hạn, đối với hạt sáng phát ra từ O’ đúng thời điểm O’ và O trùng nhau, theo phương vuông góc với véctơ vận tốc

, thì sau thời gian t, nó phải đạt đến điểm d chứ không thể là điểm đ’ và cả hai quan sát ở O lẫn ở O’ đều phải thấy điểm d duy nhất đó. Có thật sự là như vậy không? Như đã nói thì đối với quan sát ở O, do tác động ngang của chuyển động nên hạt sáng phải truyền lệch đi một góc so với phương vuông góc và do vận tốc truyền sáng có tính giới hạn nên nó phải truyền theo tuyến od với vận tốc c và sau thời gian t sẽ đạt đến d. Còn quan sát ở O’, quan niệm vận tốc ánh sáng luôn cực đại bất biến trong môi trường chân không so với ête và đồng thời cũng phải tuân theo nguyên lý quán tính của Galilê, sẽ đi đến suy luận rằng hạt sáng sẽ truyền từ O’, theo tuyến o’d’ với vận tốc c và sau thời gian t sẽ đạt đến điểm d’. Suy luận đó sai lầm vì nếu hạt sáng đạt đến d’ thì quan sát từ O cũng thấy điều đó, nghĩa là phải thấy hạt sáng truyền với vận tốc lớn hơn c. Vì hệ O đứng yên tuyệt đối trong chân không cho nên vận tốc truyền của các hạt sáng phát ra từ o theo mọi hướng đều phải như nhau, phải cực đại, nghĩa là bằng một số c cực đại bất biến nào đó gọi là vận tốc toàn phần. Do đó việc thấy một hạt sáng truyền có vận tốc lớn hơn c, đối với quan sát ở O là điều phi lý. Một khi có được các công cụ đo đủ khả năng quan sát chính xác hiện tượng thì quan sát ở O’ sẽ có được kết quả thí nghiệm xác nhận rằng hạt sáng sau thời gian t đúng là chỉ đạt đến điểm d chứ không phải điểm d’, và phải từ bỏ suy luận sai lầm của mình để nhận thức lại.

Vì cả hai hệ đều thấy điểm d sau thời gian t một cách đồng thời, cho nên tại thời điểm ấy điểm d phải đứng yên tuyệt đối trong chân không, nếu thời điểm ấy có độ “dài lâu” bằng đơn vị thời gian nhỏ nhất tuyệt đối. Nếu thế, đường đồng thời D’ của hệ O’ cũng là một tồn tại khách quan tuyệt đối, chưa bị quan sát chủ quan “bóp méo” tại thời điểm ấy. Nghĩa là nếu có một quan sát thứ ba trong hệ qui chiếu quán tính O’’ nào đó, cũng phải thấy đường O’ đúng như thế về hình dạng và kích thước.

Ba quan sát ở ba hệ, sau khi đã nhất quán với nhau về điểm đến của hạt sáng thì có thể vẫn không nhất quán với nhau về điểm xuất phát và độ dài quãng đường truyền sau thời gian t của nó. Giả sử rằng hạt sáng phát ra tại thời điểm gốc tọa độ o, o’, o’’ của ba hệ trùng nhau, và cho rằng quan sát ở o lúc này không biết hệ O đứng yên tuyệt đối trong chân không. Nếu ba quan sát không phát hiện được hạt sáng phát ra từ hệ nào thì cả ba quan sát ấy đều quả quyết rằng hạt sáng xuất phát từ gốc hệ của mình để đến d. Với ba nhận định khác nhau đó, hạt sáng được thấy như phải “phân thân” thành ba hạt sáng, truyền theo ba tuyến có độ dài khác nhau để sau thời gian t đồng thời hội ngộ, trở lại nguyên hình là một hạt sáng duy nhất tại điểm d. Hơn nữa điều “đáng sợ” nhất là ở chỗ trong ba tuyến truyền hạt sáng đó, hoàn toàn có khả năng trên một tuyến nào đó, hạt sáng phải truyền với vận tốc lớn hơn c. Đó là điều không thể tin được!

Thực ra, điểm xuất phát của hạt sáng là duy nhất và do đó nó cũng truyền trên tuyến duy nhất để đến điểm d. Vì đã qui ước hạt sáng được phát ra từ O’ nếu đúng thật là nó xuất phát từ O’, nhưng phải tại điểm đơn vị thời gian nhỏ nhất tuyệt đối khi mà O’ trùng với O và O’’, nghĩa là phải coi hạt sáng xuất phát từ O’ trong thời điểm cả O’, O, O’’ trùng với một điểm đứng yên tuyệt đối nào đó trong chân không và tuyến đường truyền thực của hạt sáng đó có điểm đầu là điểm đứng yên tuyệt đối mà ở đó điểm gốc của ba hệ trùng nhau và điểm cuối là điểm đứng yên tuyệt đối d. Vì đã cho rằng hệ O đứng yên tuyệt đối trong chân không nên tuyến od chính là tuyến thực sự khách quan mà hạt sáng truyền đi và vận tốc truyền trên tuyến đó cùng lắm cũng chỉ bằng c (cụ thể trong thí nghiệm ở đây là đúng bằng c). Rõ ràng, nhận định của quan sát ở O’ và O’’ là ngộ nhận nên cũng phạm sai lầm.

Khái niệm đơn vị thời gian nhỏ nhất tuyệt đối làm xuất hiện nghi vấn là tại thời điểm đó toàn bộ vật chất, hiện tượng trong Vũ Trụ đều bất động tuyệt đối, nghĩa là Không Gian tuyệt đối không vận động. Vậy thì lúc đó, trong cái thời khắc cực nhỏ đó có phải là Hư Vô không? Một bức ảnh chụp phong cảnh, dù cảnh vật trong đó là hoàn toàn bất động thì đâu vẫn còn đó. Dù quan sát có thấy được hay không, không cần thiết, cảnh vật trong bức ảnh vẫn tồn tại bởi vì nội tại của bức ảnh vẫn vận động không ngừng nghỉ để duy trì bức ảnh. Tương tự như vậy, trong khoảnh khắcthời gian nhỏ tuyệt đối không thể nhỏ hơn được ấy thì nội tại của hạt KG vẫn vận động không ngừng. Đơn vị thời gian nhỏ nhất trong Vũ Trụ thực lại chính là khoảng thời gian dài đến… “thiên thu” đối với bất kỳ hạt KG nào. Hư Vô thì cứ vẫn Tồn Tại là vì thế!

Có một câu hỏi hay ho được đặt ra là khi hệ O’ chuyển động đều so với hệ O không phải với vận tốc v nữa mà với vận tốc c và tại thời điểm O’ trùng với O thì O’ phát sáng, tình hình truyền sáng sẽ xảy ra như thế nào? Rất nhanh chóng, chúng ta trả lời rằng, vì vừa phải thỏa mãn phép tổng hợp vận tốc trong cơ học cổ điển, vừa phải không được vượt giới hạn c, nghĩa là vừa đồng thời bị hai điều kiện đó khống chế, cho nên O’ không thể phát sáng ra bất kỳ phương chiều nào. Hay trả lời cách khác: O’ không thể phát sáng ra bất cứ hướng nào ngoài hướng “chuyển động” của nó vì lúc này nó chính là một luồng hạt sáng lan truyền với vận tốc toàn phần c.

Tóm lại, chúng ta có thể rút ra vài kết luận sau:

- Nếu sự đồng thời của hai biến cố là sự thực khách quan thì nó mang tính tuyệt đối và giữa chúng không có mối quan hệ nhân - quả khách quan. Tùy thuộc vào góc độ, trạng thái vận động của hệ quan sát mà thấy hai biến cố đó tương đối không đồng thời.

- Nếu hai biến cố có mối quan hệ nhân quả khách quan thì chúng tuyệt đối không đồng thời. Giữa chúng phải là một quá trình chuyển biến cho nên sự xuất hiện của chúng là có tính trước - sau và cách nhau một khoảng thời gian nhất định. Bất kỳ quan sát và nhận thức xác đáng nào đều phải thấy được hiện tượng xuất hiện trước - sau của hai biến cố đó nghĩa là trước hết phải không được vi phạm luật nhân - quả.

- Vận tốc truyền cực đại của ánh sáng là c. Trong Vũ Trụ, không thể có một vật thể nào vận chuyển vượt qua được tốc độ này. Vận tốc truyền sáng trong chân không là không bất biến hoặc có thể nói chỉ bất biến một cách có điều kiện. Nhưng vì mục đích nhận thức mà có thể qui ước cho nó luôn cực đại bất biến trong mọi tình huống, mọi phương chiều ở môi trường chân không.

- Đối với cùng một hiện tượng, cùng một quá trình vận động vật chất xảy ra trong thực tại khách quan, các hệ quan sát khác nhau (về góc độ, vê vị trí, về trạng thái vận động của hệ vật lý đặt trạm quan sát…) có thế thấy khác nhau (về thời điểm xuất hiện, về thời gian diễn tiến, về qui mô không gian,… và thậm chí là cả về mặt cấu trúc vật chất). Nguyên nhân của hiện tượng ấy chính là do có sự “lũng đoạn” không thể loại bỏ được bởi tính chủ quan cố hữu của bản thân quan sát gây ra trong quá trình khảo cứu. Sự chủ quan trong quan sát - nhận thức có nguyên nhân từ khách quan và từ chính chủ thể. Sự chủ quan do chủ thể gây ra là khả năng quan sát chưa đáp ứng, quan sát còn phiến diện, trình độ nhận thức còn thấp dẫn đến nhận xét, kết luận chưa thỏa đáng, thậm chí là hoàn toàn ngộ nhận, sai lầm. Loại chủ quan này có thể được loại trừ trong quá trình nâng cao khả năng quan sát và trình độ nhận thức. Sự chủ quan có nguyên nhân từ khách quan là khả năng quan sát bị giới hạn một cách tự nhiên, góc độ quan sát, khoảng cách quan sát… và nhất là sự không thể quan sát được cùng một lúc toàn bộ sự vật, toàn bộ khía cạnh về trạng thái, một cách tức thời đối với hiện tượng quá trình vận động vật chất đang khảo cứu. Loại chủ quan này là có tính vốn dĩ, không thể khắc phục được. Tuy nhiên dù các kết quả thực nghiệm của các hệ quan sát về cùng một hiện tượng, một quá trình tự nhiên, có khác nhau đến mấy, thì nếu đó là những kết quả hoàn toàn xác đáng, chúng sẽ không thể vi phạm bất cứ nguyên lý cơ bản nào của tự nhiên, chẳng hạn như nguyên lý nhân quả, nguyên lý bảo toàn Không Gian… và có thể lập được một biểu diễn toán học về mối quan hệ giữa chúng và thông qua đó có thể đưa chúng về một mối, đóng vai trò một qui luật khách quan phổ quát.

Sau hàng loạt những thí nghiệm giả tưởng và qua đó rút ra hàng loạt những nhận xét, những hết luận có vẻ khá chí lý, chúng ta thấy rằng đã đến lúc chín muồi để bước và cuộc thí nghiệm giả tưởng có tầm quan trọng đặc biệt, có thể là then chốt cuối cùng mở ra một chân trời mới cho nhận thức vật lý.

Cho hai hệ qui chiếu quán tính O và O’ mà giữa chúng hệ O được cho là đứng yên còn hệ O’ thì chuyển động đều với vận tốc v so với hệ O (Xem hình 6). Để loại bỏ bớt sự nhiễu loạn do chủ quan gây ra trong quá trình khảo cứu, chúng ta qui ước hệ O đứng yên tuyệt đối trong chân không. Nghĩa là hạt sáng phát ra từ O theo mọi phương chiều đều có tốc độ truyền cực đại bất biến c và vận tốc v là có tính tuyệt đối so với ête. Chúng ta gọi đường thẳng qua O và O’, trùng phương với véctơ vận tốc

là đường trục tọa độ k (và k’) của hệ O và O’. Đường trục tọa độ này nhận O (và O’) làm gốc tọa độ của hệ O (và hệ O’) và nhận chiều của

làm chiều dương.

Hình 6: Thí nghiệm về phát và truyền sáng trong một hệ chuyển động.

Tại thời điểm O’ trùng với O (có thể qui ước t = 0), trong hệ O’ phát một hạt sáng từ O’ theo hướng

, lập với trục k một góc

. Sau khoảng thời gian

, khoảng cách giữa hai hệ là vt. Vì v nhỏ hơn rất nhiều so với c (v << c) cho nên theo nguyên lý quán tính Galilê, quan sát tại O’ phải thấy hạt sáng luôn truyền theo hướng

và sau t thời gian đạt được khoảng cách:

L’ = O’A

Tuy nhiên, theo quan sát từ O, vì hạt sáng “ngay từ đầu” đã sẵn mang thành phần vận tốc v của hệ O’ chuyển động ngang, cho nên theo phép tổng hợp vận tốc của cơ học cổ điển, nó không thể truyền theo hướng

mà phải truyền theo hướng

để sau thời gian t đạt được khoảng cách:

Rõ ràng, việc cho rằng hạt sáng truyền theo hướng

, sau thời gian t đạt khoảng cách L_o là mang tính khách quan hơn hẳn nhận định của quan sát tại O’ khi quan sát này (do ảnh hưởng gây “nhiễu” của chuyển động) cho rằng, hạt sáng phát từ O’, truyền theo hướng

, sau thời gian t đạt được khoảng cách O’A.

Vì chúng ta đã “láu cá” qui ước ngay từ đầu thí nghiệm rằng hệ O thực sự là đứng yên tuyệt đối trong chân không (trong ête) nên kết luận mà quan sát tại O rút ra được về điểm đầu, điểm cuối, cũng như khoảng cách đạt được trong thời gian t của sự truyền đi của hạt sáng đang xét là hoàn toàn khách quan, phù hợp với thực tại (chứ không phải phù hợp với thực nghiệm!), thậm chí có thể coi chính là thực tại.

Có thể quan sát ở O không biết nhưng chúng ta, những kẻ “dựng nên” thí nghiệm này thì “biết tỏng”: vì luôn luôn phải thỏa mãn điều kiện:

Cho nên trong trường hợp cụ thể ở hình 6:

và do đó:

Dựa trên minh họa của hình 6, chúng ta sẽ đi thiết lập biểu diễn toán học về mối quan hệ giữa L_o và L’. Để đỡ rối rắm, trước hết chúng ta đặt l=vt.

Vì:

L_o là cạnh huyền của tam giác vuông OBA.

Nên chúng ta lập được:

Vậy chúng ta có phương trình bậc hai với ẩn số là L' như sau:

Giải ra thì được hai nghiệm:

Trong hai nghiệm đó có một nghiệm cho ra khoảng cách âm.

Chúng ta tin rằng Tạo Hóa, vốn dĩ đã “bở hơi tai” trong việc điều hành, giám sát tồn tại và vận động của toàn Vũ Trụ quá ư mông lung, hỗn độn rồi nên Ngài chẳng hơi sức đâu mà tạo thêm ra những thứ dư thừa “vô tích sự”. Chắc rằng nghiệm âm ở đây phải mang một ý nghĩa nào đó mà chúng ta chưa phát hiện ra. Nhưng thôi, chúng ta hãy tạm loại nó ra khỏi “cuộc chơi tung hứng” vì đối với chúng ta, chỉ cần nghiệm dương thôi, cũng đủ dùng để mua vui thiên hạ rồi. Vậy, biểu diễn toán học về mối quan hệ giữa L_o và L’ là:

Ở vế phải của biểu diễn, nếu chúng ta giữ nguyên ký hiệu L_o ở ngoài dấu ngoặc đơn, còn trong ngoặc đơn thay:

l=vt
L_o=ct

sẽ được biểu diễn mới:

Vì đã có “kinh nghiệm” trong lần thực hành thí nghiệm giả tưởng mô tả ở hình 5/a và 5/b, nên chúng ta thấy rằng biểu diễn

chỉ có thể đúng trong một phạm vi hạn hẹp, khi L_o=ct. Còn nói chung, nếu không có những “biện hộ” cho tính khách quan, tất yếu của nó, đồng thời vạch ra mặt công cụ toán học đơn thuần để hỗ trợ cho nhận thức thực tại của nó, thì nó hoàn toàn sai lầm, và cứ cố tình nhắm mắt sử dụng nó một cách “thiếu hiểu biết”, sẽ dẫn đến những ngộ nhận, nghịch lý tai hại. Tuy nhiên, có thể thấy biểu diễn

là cách viết tổng quát dẫn đến những tính toán về thời gian của hai tia sáng truyền theo hai hướng vuông góc và song song với phương chuyển động của hệ thống thí nghiệm và phản xạ trở lại điểm xuất phát. Và cũng chính biểu diễn

sẽ chỉ ra ngộ nhận đáng tiếc về sự co kích thước của vật chuyển động dẫn đến sai lầm “chết người” trong phép biến đổi Lorenxơ. Vì tiếp thu trọn vẹn sai lầm này nên Anhxtanh cũng sai lầm nốt.

Dù đã kể thì chúng ta cũng nên nhắc lại những điểm cơ bản dẫn đến mâu thuẫn không khắc phục nổi của thí nghiệm Maikenxơn-Moocly để rồi phải giải quyết bằng cách đưa ra ý tưởng về sự co kích thước của vật chuyển động.

Tin tưởng tuyệt đối vào phép cộng vận tốc của cơ học cổ điển, người ta đã tính toán ra thời gian tia sáng đi từ B đến E và phản xạ lại B (theo phương song song với vận tốc

, xem lại hình 1) là:

L ở đây được cho là khoảng cách giữa B và E của hệ thống đang trong trạng thái chuyển động. Để khỏi lầm lẫn, chúng ta ký hiệu lại L thành L’_//.

Trong khi đó, kết quả tính toán ra thời gian tia sáng đi từ B đến C rồi phản xạ trở lại B (theo phương vuông góc với vận tốc

), là:

L ở đây được cho là khoảng cách giữa B và C của hệ thống đang trong trạng thái chuyển động. Để khỏi lầm lẫn, chúng ta ký hiệu lại L thành

So sánh hai kết quả tính toán cho thấy hai khoảng thời gian ấy là khác nhau, trong khi kết quả cho thấy chúng phải bằng nhau vì hai tia sáng cùng xuất phát từ B và trở về đến B một cách đồng thời.

Mâu thuẫn đó trở thành một thách thức “dữ dội” đối với các nhà vật lý lúc bấy giờ. Nhiều giả thuyết được đưa ra nhưng chỉ có giả thuyết về sự co kích thước của Lorenxơ (thực ra, người đầu tiên đề xuất ý tưởng này là Filzgerald) là hợp lý hơn cả và trên cơ sở đó đã giải thích thỏa đáng được mâu thuẫn của thí nghiệm Maikenxơn-Moocly.

Lorenxơ cho rằng khi không chuyển động, khoảng cách giữa B và C, giữa B và E đều bằng L_o, nghĩa là:

L_o=L₁=L_//

Khi hệ thống chuyển động với vận tốc v thì:

Mà cụ thể là:

Nhờ thế mà dẫn đến kết quả thí nghiệm:

Tuy nhiên, sự thể sẽ ít “mờ ám” hơn nhiều nếu chúng ta dẫn dắt ra từ biểu diễn

để giải quyết mâu thuẫn của thí nghiệm.

Khi cho

thì L' chính là:

Và:

Khi cho

thì chúng ta phải có:

Khi cho

thì chúng ta có:

Vậy:

Nghĩa là: t₁+t₂=2t₃

Rõ ràng là khi hệ thống chuyển động, chẳng xảy ra sự co kích thước nào cả. Nếu cho rằng vẫn có sự co kích thước thì L₁ cũng phải co nhưng điều quyết địnhlà phải thỏa mãn L_// nếu co lại bao nhiêu khi tia sáng đi từ B đến E thì cũng phải dãn ra bấy nhiêu khi tia sáng từ E trở về B! Còn không nữa thì chỉ còn cách nghĩ rằng hai tia sáng đi, về trên hai quãng đường tuy khác nhau nhưng có tổng độ dài bằng nhau với cùng một vận tốc (trung bình) là C, nếu quan sát từ O. Giả sử có thể hỏi được hai tia sáng ấy: “Sao vậy?”, chắc là chúng sẽ cười khanh khách nói: “Chúng tớ đi theo khoảng cách chứ đâu có đi theo kích thước”.

Biểu thức

đã làm một điều “giỏi” như thế nhưng vì sao chúng ta lại vẫn “chê” nó? Bởi vì bản thân nó cũng mang một mâu thuẫn nội tại ghê gớm. Dễ thấy là khi

, biểu diễn

phải có dạng:

Từ dẫn dắt của thí nghiệm giả tưởng ở hình 5, có thể thấy rằng biểu diễn

chỉ đúng “một nửa”. Nghĩa là phải dùng hai biểu diễn để diễn tả sự truyền sáng từ O’ trên khắp mọi phương chiều, đó là:

Có thể thấy điều thú vị này từ hai biểu diễn: nếu

là thể hiện phép tổng hợp vận tốc của cơ học cổ điển bị ánh sáng bắt phải tuân theo nguyên tắc không được vượt qua giá trị vận tốc cực đại C thì

là thể hiện ánh sáng buộc phải giảm tốc độ truyền để tuân theo pháp tổng hợp vận tốc của cơ học cổ điển.

Dùng hệ hai biểu diễn

và

để giải quyết mâu thuẫn, tưởng là “tuyệt cú mèo”, ai dè, chỉ là một “đống hỗn độn” chủ quan khiên cưỡng và… sai bét nhè! Chỉ cần đưa ra một thí dụ nhỏ sau đây thôi cũng đủ biết hệ hai biểu diễn ấy là không thể “xài” được.

Có thể thấy khi phát sáng từ O’ đồng thời ra khắp các phương chiều, thì cả hai biểu diễn ấy cũng coi như đồng thời phải triển khai và sẽ xảy ra trường hợp: L'=L.

Thay vế phải của

cho L ở

rồi biến đổi, ước lược, sẽ làm xuất hiện kết quả:

Muốn thế v phải bằng 0.

Có thể quan sát ở O’ coi kết quả đó là hiển nhiên (vì nghĩ là mình đứng yên). Còn quan sát ở O thì cũng chưa chắc đã dám phủ nhận vì có thể đang phân vân không biết mình đứng yên hay chuyển động. Đối với chúng ta, “chắc như bắp”, kết quả đó là hoàn toàn phi lý, vì chính chúng ta chứ không ai khác đã “phù phép” cho hệ O’ chuyển động với vận tốc v so với hệ O và đến tận lúc này vẫn chưa cho phép nó dừng lại!

Không đồng ý với Lorenxơ, hệ hai biểu diễn cũng “hỏng”, vậy thì bằng cách nào đây để xây dựng được một biểu diễn hợp lý (không có mâu thuẫn nội tại) cho mối quan hệ giữa O và O’ trong việc quan sát sự truyền sáng ra từ O’?

Chẳng còn cách nào khác là phải quay lại với biểu diễn

. Lý do thứ nhất là vì nó được xây dựng trên cơ sở lập luận khá “rõ ràng và sáng sủa”. Thứ hai là vì nó được xác lập một cách chắc chắn và chính xác về mặt toán học. Thứ ba là như chúng ta đã trình bày, nó đã giải quyết được một cách hoàn toàn tự nhiên, không một chút mắc mứu cái mâu thuẫn huyền bí nảy sinh ra từ thí nghiệm Maikenxơ - Moocly. Lý do thứ tự là vì nó thỏa mãn một cách không chê vào đâu được hai đòi hỏi cơ bản, có ý nghĩa sống còn đối với quan niệm của chúng ta (và cũng là đối với quan sát thực tiễn của vật lý học). Đó là khi v nhỏ hơn nhiều so với c thì nguyên lý quán tính của Galilê vẫn đúng (thậm chí là hoàn toàn đúng) và vận tốc c đúng là cực đại tuyệt đối trong Vũ Trụ, bởi vì một khi v=c thì L’ biến mất hay cũng có nghĩa là một lượng vật chất trở thành Hư Vô, gây ra sự “xâm phạm thô bạo” đối với nguyên lý bảo toàn Không Gian. Lý do thứ năm là vì điều vô cùng sảng khoái này: không những hình 6 đã phơi bày ra một cách trực quan hiện tượng quang sai (là hiện tượng hướng truyền của một tia sáng trên hệ chuyển động O’ bị lệch đi còn có thể xây dựng công thức toán học để tính giá trị góc lệch ấy. Nếu gọi góc lệnh ấy là

thì đưa vào thuyết tương đối hẹp của Anhxtanh, người ta rút ra được:

Nếu tính theo biểu diễn

thì trước hết, hình 6 cho chúng ta biết:

Từ đó:

Vì:

Và: v << c

Nên:

Theo lượng giác thì:

Nhớ rằng vì v << c nên:

Và:

Hay:

Cuối cùng, chúng ta thu được:

Chúng ta cho rằng bản thân biểu diễn

, sau khi được xây dựng, cũng trở thành một hiện tượng của tự nhiên đòi hỏi phải nhận thức nó. Nếu thế thì biểu diễn

phải không có mâu thuẫn nội tại nào cả và do đó cái mâu thuẫn nội tại mà chúng ta gán cho nó là do chính chúng ta đã sai lầm trong nhận định, tự tạo ra để làm khổ mình. Xem xét kỹ lại, té ra chúng ta sai ở chỗ từ yêu cầu đúng đắn ban đầu:

nghĩa là chỉ cấm L_o không được lớn hơn ct thôi, thì sau đó, chúng ta lại lấy trường hợp cụ thể khi L_o=ct áp đặt cho mọi trường hợp khác của biểu diễn

, nghĩa là coi vận tốc truyền sáng từ O’ ra xung quanh là bất biến trên mọi phương chiều mà thực ra là không bất biến nếu quan sát từ O. Tương tự như vậy, đối với quan sát ở O’, vì không biết hệ O’ chuyển động (trường hợp v=0) nên cũng tưởng rằng vận tốc truyền sáng từ O’ ra xung quanh là cực đại bất biến theo mọi phương chiều nhưng thực ra lại không phải như vậy, nghĩa là cũng chỉ có điều kiện:

Một người quan sát không thể cùng lúc quan sát hiện tượng từ O và O’, nghĩa là không thể thấy L_o và L’ cùng một lúc. Biểu diễn

chỉ là sự thỏa thuận, hợp sức xây dựng của hai quan sát sau khi quan sát, nghiên cứu từ những số liệu đo đạc được hoặc suy lý từ kết quả định tính thu lượm được. Để tìm hiểu sâu hơn, chúng ta có thể viết lại biểu thức

như sau:

và nhớ rằng

(trong trường hợp

) là những lượng không bất biến có thể nhỏ hơn nhưng không bao giờ được vượt quá giá trị ct.

Trước hết, chúng ta thấy rằng thành phần trong dấu ngoặc đơn ở vế trái của biểu diễn chỉ lệ thuộc vào

và v mà không lệ thuộc vào t (nghĩa là bất biến đối với thời gian). Nó chính là biểu diễn chặt chẽ bằng toán học về sự thỏa hiệp giữa phép tổng hợp vận tốc theo cơ học cổ điển và giới hạn cực đại c không thể vượt qua đối với mọi chuyển động trong Vũ Trụ.

Bây giờ, chúng ta lại phải bàn luận đến vấn đề thời gian, thứ mà cùng với không gian, loài người đã hình dung đi hình dung lại, tranh luận miệt mài từ cổ chí kim và ngày nay tính huyền bí của chúng hầu như vẫn còn nguyên, thậm chí là “nhờ” thuyết tương đối của Anhxtanh mà còn huyền bí hơn nữa.

Một đặc tính thuộc hàng cơ bản nhất của giới sinh vật và có thể dùng nó để phân biệt với giới vô tri vô giác, đó là sự chủ động tương tác, trao đổi chất với môi trường thiên nhiên để duy trì sự sống của chúng một cách tích cực. Không phải bỗng dưng mà giới sinh vật có đặc tính ấy. Nguồn gốc sâu xa của sự tích cực duy trì sự sống ở giới sinh vật chính là nguyên lý vận động cân bằng: tất cả vật thể, hệ thống, môi trường và cả bản thân Vũ Trụ đều ở trạng thái vận động cân bằng nội tại và tự động duy trì sự cân bằng động ấy bằng cách tương tác với môi trường chứa nó, thường xuyên trao đổi vật chất với môi trường ấy. Một khi có nguy cơ vận động nội tại mất cân bằng, bất cứ thực thể nào cũng lập tức tự biến đổi và bị biến đổi tương tác, biến đổi quá trình trao đổi vật chất giữa nó với môi trường một cách phù hợp, theo hướng bảo đảm sự cân bằng động nội tại không bị vi phạm. Có thể nói một thực thể biến đổi, chuyển động trong môi trường chứa nó chính là sự thể hiện đồng thời hai mặt: vận động nội tại cân bằng và vận động mất cân bằng của nó đối với môi trường. Trong trường hợp gặp “tai biến” bất ngờ, môi trường bị biến đổi đột ngột, nếu vật thể không kịp biến chuyển vận động theo làm cho vận động nội tại của nó trở nên mất cân bằng không thể khôi phục so với điều kiện, hoàn cảnh của môi trường mới, nó sẽ chấm dứt tồn tại (bị tan vỡ, biến chất hoàn toàn chẳng hạn).

Khi môi trường thiên nhiên hoang dã chuyển biến đến một điều kiện, hoàn cảnh gọi là chín muồi nào đấy đối với sự sống thì sự sống xuất hiện. Sự sống xuất hiện trong điều kiện thuận lợi sẽ phát triển nhanh chóng về lực lượng làm biến đổi môi trường và đến một giới hạn nào đó thì dẫn đến “khủng hoảng” thiếu đối tượng tương tác, thiếu chất trao đổi đối với những thực thể sống đã định hình phương thức tương tác và trao đổi chất ấy. Trong số những thực thể sống ấy, một số không chịu nổi sẽ chết đi, một số chuyển biến dần sang một cách thức tương tác và trao đổi mới và đồng thời như thế cũng tạo nên sự “giải phóng” môi trường cho số còn lại tiếp tục lối sống cũ. Trong môi trường sống hữu hạn, quá trình đó cũng chính là quá trình mở rộng một cách tương đối môi trường sống, đáp ứng sự phát triển của lực lượng sống để rồi môi trường sống lại bị thu hẹp tương đối, và cứ thế, trở thành cốt lõi của quá trình có tính chu kỳ, lặp lại theo thời gian trong suốt lịch sử tồn tại của giới sinh vật.

Quá trình “đi tìm lẽ sống” đầu tiên nói trên đã là tiền đề làm xuất hiện cảm giác sinh vật để có thể phân biệt, lựa chọn giữa lợi và hại, cũng như từ đó xuất hiện nhưng biểu hiện đặc thù khác ở giới sinh vật như: tích cực duy trì sự sống bản thân, ít hay nhiều đều có biểu hiện chủ động thích nghi và tiến hóa để chủ động thích nghi hơn nữa, cạnh tranh để sinh tồn.

Cơ sở tự nhiên cho cảm giác sinh hoạt xuất hiện và tồn tại chỉ có thể là dựa trên nguyên lý tác động - phản ứng. Quá trình tiến hóa thích nghi ở giới sinh vật sẽ làm cho cảm giác sinh học ngày càng tinh vi, ngày càng hoàn thiện. Trên cơ sở cảm giác nói chung mà xuất hiện các loại cảm giác tương đối đặc thù để đáp ứng đầy đủ cho lối sống tích cực thích nghi, tìm kiếm miếng ăn, né tránh kẻ thù… của các giống loài sinh vật. Tùy theo cấu tạo sinh học cũng như lối sống ở mỗi giống loài mà một hay một vài loại cảm giác được ưu tiên lựa chọn và được tăng cường nổi trội. Có thể phân loại và liệt kê các loại cảm giác đó là, cảm giác nhìn thấy, cảm giác nghe thấy, cảm giác ngửi thấy, cảm giác nếm thấy, cảm giác sờ thấy, cảm ứng thấy (nhận biết thông tin bằng sóng siêu âm, bằng từ trường, điện trường, điện từ trường, bằng cảm biến nhiệt…).

Có thể nói cảm giác được môi trường thiên nhiên để lựa chọn thích nghi nhằm duy trì sống còn, cải thiện cuộc sống, tăng cường khả năng tồn tại là yêu cầu cơ bản số một của mọi thực thể sinh vật, của mọi giống loài sinh vật. Từ cảm giác, sự lặp đi lặp lại của cùng một cảm giác, sự lưu lại cảm giác trong một khoảng thời gian nhất định tại đâu đó trong vận động nội tại của thực thể sống, mà đối với động vật bậc cao là tập trung ở cơ quan thần kinh trung ương, hình thành nên những thứ như cảm giác hồi ức, bản năng, phản xạ vô điều kiện, phản xạ có điều kiện, kinh nghiệm… Thành quả cao nhất hình thành trong suốt quá trình cảm giác và tăng cường cảm giác nhằm nâng cao khả năng thích nghi cũng như khả năng đấu tranh sinh tồn, chính là sự suy nghĩ – tư duy trừu tượng.

Khi một giống loài động vật đã được trang bị tư duy, trở thành loài người, thì quan sát (cảm giác nhìn thấy thông qua cơ quan cảm thụ ánh sáng gọi là thị giác và hệ thần kinh thị giác) cũng trở thành loại cảm giác tối quan trọng không những đối với cuộc sống luôn phải cử động, di dời vị trí, mà còn đối với lối sống chủ động, tích cực nhận biết hiện thực khách quan nhằm mục đích cuối cùng, xét ra thì cũng là sống còn.

Quan sát được chính là khả năng phân biệt được vạn vật - hiện tượng trong hiện thực khách quan nhờ vào hai biểu hiện cơ bản của chúng là hình dạng (quảng tính, tính không gian) và sự biến chuyển (tính vận động). Nhờ có tư duy mà quan sát ở loài người được tăng cường mạnh mẽ, không những làm cho quan sát trực giác sẵn có trở nên sâu sắc hơn, chính xác hơn, mở rộng hơn mà còn làm xuất hiện một loại hình quan sát mới, cũng cực kỳ quan trọng trong nhận thức tự nhiên, đó là quan sát trong tưởng tượng trên cơ sở kiến thức sẵn có và suy tư.

Từ xa xưa, loài người đã cảm nhận được sự không đều đặn của những sự biến đổi khác nhau trong hiện thực khách quan có những sự vật xuất hiện “sớm” hơn, có những sự vật xuất hiện “muộn” hơn, có những quá trình biến chuyển “chập chạp” hơn, duy trì “lâu hơn, thì cũng có những quá trình biến chuyển “nhanh chóng” hơn, “mau” kết thúc hơn. Thuở ban sơ ấy, loài người còn cảm nhận được những biến đổi có vẻ lặp lại, như trăng khuyết rồi tròn, tròn rồi khuyết, những biến đổi có tính xoay vần như sự chuyển mùa Xuân - Hạ - Thu - Đông. Tuy nhiên, cò một loại biến đổi bao trùm lên tất cả vạn vật - hiện tượng, đó là có một thứ gì đó “trôi” đi như ngày đêm kế tiếp nhau trôi đi, trở thành cái gọi là “hôm qua”, là “quá khứ”, làm cho mọi giống loài sinh vật, không biết vì sao, mang một định mệnh không cưỡng được, đó là sinh ra - lớn lên - già đi và “qua đời”. Quá trình sống du cư, săn bắ htái lượm cũng như sau này là quá trình sống chăn nuôi, trồng trọt theo mùa màng, đã tự nhiên nảy sinh trong lòng nó sự đòi hỏi giải so sánh được sự lâu - mau, nhân - chận, sớm - muộn của những biến đổi trong thiên nhiên với nhau để xác định được sự xuất hiện cũng như khoảng tồn tại lâu - mau của những trạng thái thời tiết khí hậu khác nhau, tất yếu dẫn loài người không những đến với ý niệm về thời gian, nêu ra khái niệm thời gian mà còn dẫn đến những qui ước để định lượng thời gian.

Như vậy, qui ước đơn vị thời gian và định lượng thời gian dựa trên một vận động vật chất làm chuẩn mốc là hành động hoàn toàn tự nhiên của loài người, lầ tất yếu khách quan đối với loài người, khi bước vào tìm hiểu, nhận thức sự biến đổi, nghĩa là sự vận động, tương tác, chuyển hóa lẫn nhau của vạn vật - hiện tượng. Có thể thấy thời gian là biểu hiện cơ bản nhất của vận động vật chất. Nhận thức Tự Nhiên Tồn Tại chủ yếu là các quá trình tương tác và chuyển hóa lẫn nhau của vật chất trong khắp Vũ Trụ. Đó cũng là vấn đề mà vật lý học đã khám phá ra được không trực tiếp thì cũng gián tiếp hiện diện thời gian. Dù là tương đối thì thời gian cũng là một tồn tại và sự tồn tại của nó chính là sự kết hợp giữa vận động có tính khách quan và qui ước có tính chủ quan của quan sát, nhận thức ở loài người (thực ra ở nhiều giống loài sinh vật khác nhau cũng có những biểu hiện cảm biết về thời gian, nhưng tạm gọi là bản năng, mù quáng).

Cũng rất hồn nhiên thôi, để đo độ lâu - mau, nhanh - chậm của vận động, người ta chỉ cấn qui ước một đơn vị thời gian là đủ để so sáng, “qui chiếu” và như thế là xác đáng. Không thể tưởng tượng được lại có thể tồn tại cùng một lúc hai đơn vị thời gian hoàn toàn khác nhau, không quy đổi được cho nhau một cách tuyệt đối. Chúng ta cho đó là hoàn toàn phi lý vì nó xâm phạm đến tính thống nhất và duy nhất của Không Gian Vũ Trụ. Tuy nhiên, do “ảo giác” gây ra bởi chuyển động , cũng có thể tồn tại hai đơn vị thời gian gọi là “riêng” được phân biệt tương đối so với nhau của hai hệ thống vận động (chuyển động) khác nhau nào đó.

Với quan niệm “thời gian trôi” đặc tính của qui ước về thời gian nói trên thì thời gian trong một hệ quán tính nào đó và thậm chí là trong toàn Vũ Trụ, đều “trôi” như nhau tại mọi vị trí, theo mọi phương chiều Không Gian. Nhưng như đã nói thì thời gian chỉ là biểu hiện của vận động trước quan sát, cho nên nó gắn liền với vận động và chỉ khi một quan sát thấy được sự vận động thì thời gian mới hiện hữu trước quan sát đó. Có thể nói thời gian là một hiện hữu ảo nhờ có sự vận động và sự “đánh giá” vận động đó là lâu hay mau, là nhanh hay chậm của quan sát. Thời gian chẳng trôi đi đâu cả và cũng chẳng cuối theo cái gì từ tương lai, qua hiện tại để “dồn” về quá khứ cả. Quá khứ, hiện tại, tương lai là do con người “đẻ ra” từ cảm giác “biết” hồi tưởng, suy tưởng mạnh mẽ nhờ tư duy trừu tượng đã đạt mức “ghê hồn bạt vía” của mình. Tổ tiên loài người Việt Nam, không biết tự bao giờ, đã đặt ra một “nghi vấn” mà có lẽ đến ngàn đời con cháu mai sau sẽ không bao giờ trả lời thỏa đáng được đó là:

Trăng bao nhiêu tuổi trăng già

Núi bao nhiêu tuổi gọi là núi non?

Chúng ta hãy quay lại tiếp tục tìm hiểu biểu diễn

’. Cần phải cho rằng biểu diễn này được thiết lập bởi chủ thể thực hành thí nghiệm giả tưởng ở hình 6. Trong hiện thực khách quan, một quan sát khó lòng, thậm chí là không thể nhìn thấy hai hay nhiều hiện tượng xảy ra cùng một lúc, cũng như không thể nhìn thấy cùng một lúc, tại cùng một vị trí những thể hiện của cùng một diễn tiến, cùng một biến cố. Tuy nhiên, trong thí nghiệm giả tưởng, nhờ có suy lý mà điều đó hoàn toàn có thể xảy ra. Biểu thức

’ được xây dựng nhờ vào khả năng quan sát “siêu phàm” nhưng hợp lý của chủ thể thí nghiệm là thấy được mọi biến cố, mọi diễn biến xuất hiện và xảy ra đồng thời trong thí nghiệm đó.

Khi bước vào thí nghiệm, chủ thể thí nghiệm đã cố tình cho hệ O đứng yên (so với bản thân ông ta và đo đó ông ta tuy đứng ngoài hệ O nhưng cũng coi như thuộc về hệ ấu) và hệ O’ chuyển động với vận tốc v so với hệ O.

Đầu tiên chủ thể thí nghiệm cho điềm O phát sáng ra mọi hướng. Với quan niệm vận tốc truyền sáng là cực đại bất biến cũng như sự “trôi” của thời gian là như nhau trên mọi phương chiều, chủ thể thí nghiệm cho rằng, nếu ở một hướng bất kỳ, kết quả đạt được của sự truyền tráng là ct, thì ở mọi hướng khác, kết quả của sự truyền sáng cũng là ct (Có thể suy ra điều đó từ chính biểu diễn

’, khi vận tốc tương đối giữa O và chủ thể quan sát là bằng không).

Tiếp theo, chủ thể thí nghiệm tiến hành quan sát, đo đạc và nghiên cứu hiện tượng tia sáng phát ra từ O’ khi

theo một hướng xiên (như minh họa ở hình 6). Qua đó, ông ta rút ra những nhận xét quan trọng:

- Đường truyền thuộc của tia sáng sau khoảng thời gian t chính là:

=ct

lập với phương của vận tốc v một góc

- Nếu quan sát ở hệ O’, sẽ thấy tia sáng phát ra rừ O’ theo hướng lập với phương của vận tốc v một góc là

và phương truyền ấy là bất biến đối với quan sát ở O’. Nghĩa là đường truyền của tia sáng đối với quan sát ở hệ O’ là

- Rõ ràng là do ảnh hưởng của chuyển động mà xảy ra hiện tượng quan sát ở hệ O đứng yên và quan sát ở hệ O’ chuyển động so với hệ O đã thấy khác nhau đối với cùng một sự truyền sáng.

- Tuy nhiên một sự truyền sáng duy nhất (của một thực thể sáng duy nhất), một cách khách quan không thể cùng một lúc “đi” trên hai tuyến đường khác biệt nhau được (vì vi phạm nguyên lýbảo toàn Không Gian), cho nên phải kết luận: đúng thực là tia sáng xuất phát từ O’ nhưng đường truyền

, mới là sự thực khách quan, còn tuyến

chỉ là sự ngộ nhận của quan sát ở O’ do ảnh hưởng của chuyển động gây ra.

Từ kết quả thí nghiệm và nhận xét rút ra đó, chủ thể thí nghiệm đi đến xây dựng được biểu diễn toán học

và

’ để rồi “đâm sầm” vào… mâu thuẫn.

Dựa theo biểu diễn toán học đó, chủ thể thí nghiệm tính ra được các giá trị L’ (hay (ct)’) mà ông ta cho rằng quan sát ở O’ “đo” được hay ít nhất cũng tính toán được (một cách ngộ nhận). Kết quả tính toán của chủ thể thí nghiệm (tất nhiên là theo đơn vị độ dài và đơn vị thời gian đã qui ước từ trước, và cũng là của hệ O) sẽ phải dẫn đến nhận định đối với quan sát ở hệ O’, ánh sáng từ O’ ra các hướng với những giá trị không tuân theo nguyên tắc cực đại bất biến, nghĩa là có những hướng vận tốc truyền sáng nhỏ hơn c và cũng có những hướng lại lớn hơn c. Sự ngộ nhận đó đã phủ nhận nguyên lý quán tính của Galilê đồng thời cũng phủ nhận tính cực đại bất biến của vận tốc truyền sáng trong chân không.

Nhưng có đứng thực là quan sát ở O’ đã ngộ nhận như thế và sự ngộ nhận đó là mang tính tất yếu không, hay là do chủ thể thí nghiệm áp đặt? Để trả lời câu hỏi này, chủ thể thí nghiệm thấy rằng cần phải lặp lại thí nghiệm và lần này ông sẽ dấn thâm làm người quan sát trong hệ O’.

Những gì trực tiếp quan sát được ở hệ O’ đã làm cho chủ thể hết sức ngạc nhiên. Từ kết quả thí nghiệm, đến những nhận xét rút ra từ đó đều hoàn toàn tương tự như khi ông ở hệ O thực hành thí nghiệm chỉ có điều phải thay các ký hiệu O’ thành O, L’ (hay (ct)’) thành L_o (hay ct). Rồi ông cũng đi đến biểu diễn toán học giống hệt như biểu diễn

(hay

’), nhưng lúc này phải coi ánh sáng xuất phát từ O’ và truyền theo tuyến

mới là sự thực khách quan, còn những kết quả quan sát trước đây khi ở hệ O chỉ là ngộ nhận. Thế là thế nào?

Chủ thể thí nghiệm không nổ lực giải quyết nghịch lý ấy. Bởi vì nghịch lý ấy đe dọa làm đổ vỡ niềm tin vào những kết quả thực nghiệm, cái nền tảng mà vật lý cổ điển được xây dựng nên, cũng như đe dọa đến sự tồn tại của quan niệm về vận tốc truyền sáng là hữu hạn đã được lý thuyết và cả thực nghiệm xác nhận.

Thế rồi, sớm hay muộn gì chủ thể quan sát, để giải quyết rốt ráo được nghịch lý, sẽ phải đi đến suy lý cuối cùng và có thể là duy nhất, tạo nên một cách mạng trong quan niệm về không gian và thời gian. Ông cho rằng khi tia sáng thoát ly khỏi điểm

thì trong chân không (hay trong môi trường ête). Do đó vận tốc truyền của tia sáng, quan sát từ hệ O hay hệ O’ đều thấy bằng giá trị cực đại bất biến c. Chính sự “trải nghiệm” của ông trong quá trình thí nghiệm cũng xác nhận điều đó. mặt khác, biểu diễn

hay

’ không phải được xây dựng một cách tùy tiện hay “mù quáng” tuân theo phép tổng hợp vận tốc của cơ học cổ điển , mà từ kết quả quan sát và “đo đạc”. Trong quá trình thí nghiệm đã dẫn đến phải và chỉ có thể xây dựng biểu diễn toán học ấy theo phép tổng hợp vận tốc của cơ học cổ điển trong điều kiện bị khống chế bởi giá trị cực đại và bất biến c của vận tốc. Tính xác đáng của biểu diễn

hay

’ là ở chỗ dù quan sát hiện tượng ở hệ đứng yên O hay ở hệ chuyển động O’, thì chủ thể thí nghiệm cũng thiết lập được đúng biểu diễn ấy. Vậy phải cho rằng biểu diễn

là hoàn toàn đáng tin cậy và nếu có thấy ở nó xuất hiện mâu thuẫn thì phải xem xét lại chính cái sự “thấy” ấy. Từ biểu diễn

’ có thể viết:

Vì đó là sự tổng hợp hai vận tốc “có thật” là c và v nên kết quả c’ cũng phải là vận tốc “có thật” chứ không phải là ngộ nhận như suy diễn lúc đầu (của chủ thể quan sát). Nếu c’ là “có thật” thì nó tuyệt đối không được lớn hơn c. Tuy nhiên, như biểu diễn trên cho thấy sẽ có ít ra là một giá trị góc

nào đó (chẳng hạn

=180^o) làm cho c’>c. Đó chính là cái mâu thuẫn tạo thành “gót chân Asin” của biểu diễn

’.

Để giải quyết mâu thuẫn đó, đồng thời cũng bảo vệ được quan niệm c là vận tốc truyền sáng cực đại bất biến trong chân không Vũ Trụ, chủ thể thí nghiệm chỉ còn nước kết luận rằng không thể viết:

mà đúng ra phải là:

Và như vậy, biểu diễn

’ sẽ được viết lại:

Từ đó làm xuất hiện một biểu diễn dẫn đến phải quan niệm lại về vấn đề thời gian:

và hơn nữa, cũng làm xuất hiện một biểu diễn “đi cặp” với biểu diễn

dẫn đến phải quan niệm lại về vấn đề không gian, là:

Với niềm tin sắt đá vào sự đúng đắn của quan niệm tia sáng truyền trong chân không với vận tốc luôn bằng giá trị cực đại bất biến c, và cũng tin vào sự tồn tại của cái gọi là “thời gian trôi”, chủ thể thực thành thí nghiệm giả tưởng sẽ phải lý giải hai biểu diễn có tính cách mạng

và

mà ông “buộc phải” nêu ra và thừa nhận để tháo gỡ bế tắc, như sau:

- Đối với quan sát đặt ở hệ O (được cho là đứng yên so với hệ O’) thì thời gian của hệ O(t) trôi đều đặn ở mọi nơi, trên mọi phương chiều, không gian của hệ O(x) là đồng nhất, đẳng hướng. Trong khi đó, thời gian của hệ O(t’) được thấy trôi không đồng đều, có hiện tượng “co - giãn” (nhanh - chậm) theo phương chiều nếu so với sự trôi thời gian của hệ O, và không gian của hệ O’(x’) là không đồng nhất, đẳng hướng, có hiện tượng “co - giãn” (ngắn - dài) khoảng cách theo phương chiều so với không gian của hệ O.

- Ngược lại, đối với quan sát đặt ở hệ O’ (được cho là chuyển động so với hệ O) thì thời gian của hệ O’(t’) trôi đều đặn, ở mọi nơi, trên mọi phương chiều, không gian của hệ O’ là đồng nhất, đẳng hướng. Trong khi đó, thời gian của hệ O(t) lại được thấy trôi không đồng đều, có hiện tượng “co - giãn” (ngắn - dài) khoảng cách theo phương chiều so với không gian của hệ O’(x’).

- Vì trên cùng một phương chiều, nếu có sự co - giãn của thời gian thì cũng có sự co - giãn của khoảng cách và hai co – giãn ấy là có mức độ hoàn toàn như nhau nên bao giờ cũng có:

Nghĩa là trong bất cứ hệ nào (O hay O’), bao giờ cũng thấy vận tốc truyền sáng luôn bằng giá trị bất biến cực đại c.

- Vì quan sát ở hệ nào trong hệ nào trong hai hệ O và O’ cũng thấy hiện tượng hoàn toàn tương tự như hệ nào nên phải kết luận rằng sự co - giãn không gian và thời gian theo phương chiều của một hệ nào đó thể hiện ra trước quan sát từ hệ kia là do hiệu ứng bởi sự ảnh hưởng đồng thời của sự chuyển động và tình hữu hạn của vận tốc truyền sáng gây ra, chứ thực ra, một cách tuyệt đối, không có sự co – giãn không gian hay co – giãn thời gian nào cả. Sẽ thấy rõ ràng hơn nhận định này nếu có thêm một hệ qui chiếu quán tính O’’ chuyển động có vận tốc

so với hệ O. Quan sát từ hệ này, sẽ thấy đồng thời có sự co – giãn không gian và thời gian ở cả hai hệ O và O’ mà về mặt mức độ và thậm chí cả về mặt phương chiều, có sự khác biệt so với kết quả quan sát từ hệ O đối với hệ O’ và ngược lại, từ hệ O’ đối với hệ O. (Tuy nhiên, vì vật thể (lượng vật chất liên kết nhau và chiếm một thể tích nào đó) được cấu tạo nên, xét cho cùng là từ những hạt KG kích thích, cho nên, nhất là đối với những thực thể vi mô chuyển động với vận tốc lớn đáng kể so với c, cũng có thể bị co – giãn kích thước do chuyển động gây ra. Nhưng nếu có thế đi chăng nữa thì phải giải thích hiện tượng theo một cách khác, trên một cơ sở quan niệm khác).

- Giả sử rằng hệ tọa độ góc của hệ O (có gốc tại O) có trục và chiều dương trùng với véctơ

và đồng thời cũng trùng với trục của hệ tọa độ của hệ O’ (có gốc tại O’). Hai biểu diễn

và

chỉ ra rằng, trong hệ tọa độ O’, nếu có một hạt sáng phát ra từ O’, truyền theo hướng lập với trục k’ một góc

, sau thời gian t’ đạt được khoảng cách x’, thì khi chuyển sang hệ tọa độ O, coi như hạt sáng đó được phát ra từ O, truyền theo hướng lập với trục k một góc

, sau thời gian t (được tính theo biểu diễn

), đạt được khoảng cách x (được tính theo biểu diễn

), hiệu số giữa

và

đúng bằng góc quang sai.

Những lý giải ở trên của chủ thể thí nghiệm rất chi là hay ho và phải nói là khá đích đáng. Nhưng theo ý kiến riêng của chúng ta, những kẻ thực ra là “vừa đá bóng vừa thổi còi” hay cũng có thể gọi là lũ “ném đá giấu tay”, thì những lý giải đó vẫn chưa triệt để. Dù đã đi đúng hướng nhưng còn nặng lòng với những quan niệm như đã nói mà chủ thể thí nghiệm đã không thể đi đến được chân lý đích thực. Dù quan niệm vận tốc truyền sáng trong chân không luôn cực đại bất biến đã được thực nghiệm xác nhận thì vì có thể cách tiến hành thí nghiệm chưa phù hợp, nhưng chủ yếu là vì phương tiện thí nghiệm chưa đủ đáp ứng độ chính xác cần thiết nên bản thân thực nghiệm cũng chưa đủ độ tin cậy. Trong khi mọi thực thể trong một hệ chuyển động đều bị sự chuyển động đó gây ảnh hưởng, thì riêng sự truyền sáng lại không bị ảnh hưởng gì là một điều khó tin. Còn nếu chuyển động được thấy là có ảnh hưởng đến sự truyền sáng nhưng chỉ làm lệch hướng truyền thôi mà không đả động đến vận tốc truyền sáng, thì cũng gây sự đáng ngờ không kém. Rõ ràng rằng qua hai biểu diễn

và

, đã thấy hé lộ về tính bất ổn của quan niệm vận tốc truyền sáng cực đại bất biến trong chân không và cả của quan niệm về thời gian trôi. Chính quá trình thực hành thí nghiệm, lần lượt dưới hai góc độ quan sát khác nhau (từ hệ O và từ hệ O’) rồi từ đó lần lượt xây dựng một cách độc lập hai biểu diễn toán học mà về thực chất, chỉ là một biểu diễn toán học duy nhất (biểu diễn

) đóng vai trò là xuất phát điểm dẫn đến hai biểu diễn về không gian và thời gian

và

đã chỉ ra rằng:

- Sự truyền sáng trong chân không đúng là bị biến đổi bởi sự ảnh hưởng của chuyển động. Có ảnh hưởng này là do hoặc chuyển động tác động trực tiếp đến hạt sáng (hay tia sáng), hoặc chuyển động tác động trực tiếp đến quan sát, nhưng thông thường là do cả hai xảy ra cùng một lúc.

- Vì vậy, sự biến đổi bởi chuyển động của sự truyền sáng trong chân không trước quan sát là một hiện thực vừa khách quan vừa chủ quan, hay có thể nói là hiện thực khách quan đã bị lũng đoạn bởi chủ quan, mà xét cho đến cùng là hoàn toàn khách quan (vì phải như thế chứ không thể khác).

- Sự biến đổi ấy thể hiện ra, có khi chỉ là sự lệch hướng truyền sáng, có khi chỉ là sự thay đổi tốc độ truyền sáng, nhưng phổ biến là đồng thời vừa lệch hướng vừa thay đổi tốc độ truyền sáng.

- Sự biến đổi ấy là có qui luật: tuân theo triệt để phép tổng hợp vận tốc (nguyên tắc hình bình hành) của cơ học cổ điển, đồng thời phải thỏa mãn mặc định c là giá trị vận tốc giới hạn cực đại. Nghĩa là nếu chia hai vế của biểu diễn

cho cùng một thời gian t (hoặc t’) nào đó thì sẽ nhận được hai giá trị vận tốc w và w’ nào đó mà nếu chúng không trùng phương thì cùng với vận tốc v, bao giờ cũng lập được chính xác một hình bình hành vận tốc, và kể cả trường hợp trùng phương, trong hai vận tốc ấy (w và w’) nếu vận tốc này bằng c thì vận tốc kia phải nhỏ hơn c và ngược lại.

- Hai biểu diễn ấy trình bày mối quan hệ nhất quán giữa sự truyền sáng, chuyển động và quan sát liên quan đến hai hệ qui chiếu quán tính chuyển động vận tốc v so với nhau, trong đó, một cách tùy ý, nếu chọn một hệ là đứng yên thì hệ còn lại là chuyển động. Khi chưa có cách nào xác định được sự đứng yên tuyệt đối trong chân không (hay trong môi trường ête) thì vận tốc v là có tính tương đối và hai biểu diễn, nếu có đúng thì cũng chỉ đúng đối với các quan sát được cho là ở một trong hai hệ qui chiếu quán tính đang xét. Hay có thể nói, hai biểu diễn ấy mô tả một hiện tượng phổ quát khách quan là, trong mọi quan sát chủ quan về thực tại, luôn tồn tại một sự bất định nhất định và sự bất định ấy là có tính khách quan nên cũng không thể khắc phục được. (Như vậy, nếu không có sự suy lý hỗ trợ, thậm chí là đóng vai trò trọng yếu, thì nhận thức sẽ không bao giờ đạt đến tận cùng chân lý).

- Đến đây, có thể thấy, quan niệm về sự phát sáng từ một hệ đứng yên tương đối (cũng có nghĩa là chuyển động tương đối), lan truyền trong chân không với vận tốc cực đại bất biến c trên mọi phương chiều là không thể đứng vững được. (Ánh sáng là vật chất nên cũng phải vận động tuân thủ nguyên lý Tự Nhiên, phải tương tác và bị tương tác). Việc thực nghiệm xác nhận sự bất biến của vận tốc c trong sự truyền sáng, không bị ảnh hưởng bởi tác động của chuyển động chỉ có thể là do thực nghiệm đã không đủ khả năng phát hiện ra sự chênh lệch quá nhỏ của sự biến đổi vận tốc truyền sáng trên các phương chiều. Còn thấy rằng, vận tốc v không chỉ có tính tương đối mà còn hàm chứa cả tính tuyệt đối (so với ête) nữa. Tại thời điểm

thì sự “hội ngộ” ấy xảy ra trong môi trường ête nên lúc đó O và O’ cũng trùng với điểm ête đứng yên tuyệt đối O_e nào đó. Giả sử rằng khi

thì xảy ra sự phát sáng từ O_e. Chỉ khi đó, nghĩa là chỉ khi được phát ra từ hệ đứng yên tuyệt đối trong chân không, ánh sáng mới lan truyền với vận tốc cực đại c và bất biến trên mọi phương chiều. Vận tốc v lúc đó cũng bộc lộ ra tính tuyệt đối của nó. Tuy nhiên, nếu quan sát từ O và O’, chỉ trong trường hợp lý tưởng (sự truyền tin tức thời, quan niệm đúng đắn về sự truyền sáng và chuyển động…) mới “thấy” được hiện tượng ngoạn mục đó, còn trong thực tế là không thể quan sát được.

- Nếu hai biểu diễn ấy là thực sự đúng đắn thì chúng cũng là một tất yếu khách quan và có tính duy nhất. Do đó có thể dựa vào chúng và thậm chí phải dựa vào chúng để tiếp tục nhận thức, tiếp tục nghiên cứu những hiện tượng có liên quan đến chuyển động và sự truyền sáng. Tuy nhiên, vì hai biểu diễn ấy cũng đồng thời chỉ ra sự tồn tại không thể khắc phục được của tính bất định trong quan sát, cho nên khi sử dụng chúng, phải cẩn trọng trong nhận định đối với các kết quả thu được. Chẳng hạn, có thể suy ra một cách giản đơn từ hai biểu diễn ấy sự bất biến về giá trị vận tốc truyền sáng đối với ảnh hưởng của chuyển động và do đó, cũng phải đi đến quan niệm không gian của hai hệ qui chiếu quán tính chuyển động so với nhau là không đồng nhất và sự trôi thời gian trong mỗi hệ là nhanh chậm khác nhau. Thế nhưng sự suy ra ấy chỉ là ngộ nhận và do đó mà cũng phạm sai lầm. Đúng ra thì nên hiểu: không gian ở tầng vĩ mô của Vũ Trụ thực tại là đồng nhất, và trong Vũ Trụ thực tại không hề có sự trôi thời gian nào cả. Hai biểu diễn

và

chỉ nói lên rằng, do ảnh hưởng của chuyển động mà kết quả quan sát đối với cùng một hiện tượng truyền sáng, đặt trên hai hệ qui chiếu quán tính chuyển động tương đối so với nhau là có sự sai biệt nhau về hướng truyền sáng, độ dài ngắn của khoảng cách truyền và độ lâu mau của thời gian truyền theo qui luật tỷ lệ của độ dài khoảng cách và khoảng thời gian tương ứng với nó là bất biến đối với hai quan sát ấy, hơn nữa là sao cho quan sát nào cũng thấy c là giá trị vận tốc cực đại giới hạn trong Vũ Trụ. Nghĩa là về mặt toán học, hai biểu diễn

và

hợp thành một phép biến đổi qua lại nhau giữa hai kết quả quan sát nói trên, hay nói xác đáng hơn là giữa hai tọa độ góc lấy phương chiều véctơ

làm đồng trục của hai hệ quán tính chuyển động tương đối so với nhau.

Qua những nhận xét trên có thể thấy quan niệm về thời gian trôi hoàn toàn chỉ là do cảm nhận thuần túy chủ quan tạo ra. Đáng chú ý là trên cơ sở hai biểu diễn

và

có thể chỉ ra một cách cụ thể sai lầm của nhận định thời gian trong hệ chuyển động trôi chậm hơn so với sự trôi của thời gian trong hệ đứng yên và thời gian trôi càng chậm khi vận tốc của hệ chuyển động càng lớn dẫn đến nghịch lý anh em sinh đôi mà chúng ta đã kể.

Giả sử tại điểm S (đứng yên) trong hệ chuyển động O’ với vận tốc v, xuất hiện một biến đổi vật lý nào đó và sau khoảng thời gian t' thì quá trình biến đổi vật lý đó kết thúc. Theo thuyết tương đối hẹp của Anhxtanh thì:

với t là khoảng thời gian tồn tại của quá trình vật lý xảy ra tại điểm S, được “thấy” trong hệ O đứng yên.

Từ đó mà suy ra rằng thời gian trôi trong hệ O’ chậm hơn thời gian trôi trong hệ O.

Thực ra, cần thấy rằng, điểm S chỉ đứng yên trong hệ O’ thôi chứ đối với quan sát ở hệ O, nó đang chuyển động với vận tốc

. Cho nên theo nhận định của quan sát ở hệ O, thời gian tồn tại của quá trình biến đổi vật lý tại S hoàn toàn tương đương với thời gian điểm S chuyển động với vận tốc

(song song với trục tọa độ k’ và cũng là k) và đạt được một quãng đường nào đó. Như thế, theo biểu diễn 3, vì

nên phải có:

Nếu dừng lại ở đây và với quan niệm thời gian trôi thì cũng “đành” phải nhận định rằng thời gian trong hệ chuyển động O’ trôi chậm hơn sự trôi của thời gian trong hệ O. Tuy nhiên, chúng ta còn có biểu diễn

xác định quãng đường mà điểm S đạt được trong thời gian t, quan sát từ hai hệ trong mối quan hệ chuyển đổi lẫn nhau là:

Đem chia quãng đường cho thời gian, chúng ta sẽ có:

Ở đây, có thể thấy giá trị x', t' là được xác định bởi chủ thể thí nghiệm, hay cũng là bởi quan sát ở hệ O. Tuy nhiên, một khi quan sát ở hệ O’ nhận thức được sự chuyển động với vận tốc v của hệ O’ thì cũng đi đến kết luận rằng, trong khoảng thời gian tồn tại quá trình biến đổi vật lý tại S, điểm S cũng chuyển động và đạt được quãng đường:

x'=vt'

Vậy thì rốt cuộc, nhận thức cuối cùng rồi cũng phải rút ra được kết luận gì? Đó là: vận tốc biến đổi và thời gian tồn tại của quá trình vật lý tại S là tương đương với tốc độ chuyển động của hệ O’ và thời gian điểm S chuyển động với vận tốc ấy để đạt được quãng đường x' trong nhận thức của quan sát ở O’ và x trong quan sát ở hệ O; hay có thể nói vận tốc biến đổi của quá trình vật lý xảy ra tại S là được thấy như nhau trong mọi hệ qui chiếu quán tính. Nghĩa là không thể xảy ra trong thực tại nghịch lý anh em sinh đôi. Nếu cho rằng tuổi thọ của hai anh em sinh đôi bằng nhau thì do tốc độ biến đổi sinh học cơ thể của người du hành với vận tốc đáng kể so với giá trị vận tốc c cũng y hệt như vận tốc biến đổi sinh học cơ thể của người ở lại Trái Đất, cho nên khi người du hành Vũ Trụ quay về Trái Đất, hai người anh em ấy chẳng thấy xảy ra điều gì bất thường cả, vì họ đều “răng long, tóc bạc” như nhau. (Trong thực tế, thậm chí người du hành có thể chết sớm hơn nhiều nhưng đó thuộc về vấn đề khác).

Nói rộng ra, sự trôi thời gian là không có thực, thời gian chỉ là một thể hiện cơ bản của vận động vật chất trước quan sát - nhận thức, là thước đo để đánh giá sự lâu mau, nhanh – chậm của quá trình biến, chuyển hóa hay nói chung là của sự vận động vật chất cụ thể nào đó trên cơ sở qui ước chung của quan sát - nhận thức về đơn vị đo thời gian. Thời gian gắn liền với vận động, không có vận động thì chủ thể quan sát có trực giác tinh nhạy đến đâu đi nữa, có “nhìn lòi mắt ếch” ra cũng không cảm nhận được thời gian, cũng không “thấy” được thời gian. Cuộc “công phá” thuyết tương đối hẹp của Anhxtanh, có lẽ, đã đến hồi kết thúc. Nhìn lại, kể từ lúc bắt đầu “xắn tay áo” lên… trình bày lại thí nghiệm của Maikenxơn – Moocly cho đến nay, chúng ta có cảm tưởng như thời gian đã… trôi qua hàng thế kỷ rồi. Dù đang mệt nhoài và tóc râu có phần bạc nhiều hơn trước, thì chúng ta cũng vô cùng phấn khởi đã dám “cãi lại” thần tượng vật lý học của thế kỷ XX để bảo vệ những luận điểm cơ bản của triết học duy tồn về Tự Nhiên Tồn Tại. Và (có thể là) đã thành công mỹ mãn.

Chúng ta tin tưởng sâu sắc rằng, dù có thể còn ở dạng thô sơ (vì kiến thức toán học còn ngây thơ của chúng ta chỉ cho phép xây dựng được đến đó), thì hai biểu diễn

và

cũng hoàn toàn đủ năng lực thay thế cho phép biến đổi Lorenxơ trong vật lý học. Có thể thấy phép biến đổi Lorenxơ được xây dựng dựa trên một phán đoán có tính huyền bí và chỉ là một phép biến đổi gần đúng. Còn phép biến đổi gồm hai biểu diễn

và

thì được xây dựng trên cơ sở một tiền đề duy nhất (c là giới hạn trên của vận tốc trong Vũ Trụ), đồng thời cũng được giải thích tường tận hơn về mặt vật lý và điều quan trọng là được dẫn dắt một cách tự nhiên, có tính giản dị, trong sáng về mặt toán học.

Để khẳng định sự xác đáng của hai biểu diễn

và

thì cách thuyết phục nhất là… bắt chước Anhxtanh, xây dựng nên một lý thuyết cơ học mới. Lý thuyết này phải là sự kết thừa có phê phán cơ học cổ điển trong điều kiện phải thỏa mãn giá trị c là vận tốc cực đại giới hạn trong Vũ Trụ mà mọi chuyển động, vận động, truyền tương tác không thể vượt qua và đòi hỏi có tính sống còn đối với lý thuyết này là ít ra, nó cũng phải giải thích được hiện tượng vật lý mà thuyết tương đối hẹp đã giải thích, phải được thực nghiệm thừa nhận tương tự như đối với thuyết tương đối hẹp.

Chúng ta nhất quyết sẽ thực hiện công việc đó. Nhưng tiếp theo, chúng ta xin kể một câu chuyện và coi như đây là sự kết thúc có hậu cho những ăn nói bổ bã, liến thoắng “tự mình cãi cọ với mình”, và những phát biểu văng mạng có phần phởn chí, huênh hoang của “thằng cha” chủ thể thực hành thí nghiệm giả tưởng cũng như của “lũ ném đá giấu tay” ở trên.

Vào năm 1851, một nhà vật lý học người Pháp, tên là Fucô (Leon Foucault) đã thực hiện một thí nghiệm nhằm chứng tỏ Trái Đất xoay quanh trục của nó. Fucô đã không thể ngờ rằng thí nghiệm đó của ông trở nên rất nổi tiếng vì những hệ lụy mà nó gây ra cho các nhà vật lý và ngày nay trong nhiều viện bảo tàng trên thế giới, vẫn còn trưng bày mô hình của nó.

Trong thí nghiệm đó, Fucô đã treo một con lắc nặng 28 kg vào đầu một sợi dây dài 67m, đầu dây kia được neo chặt tại đỉnh vòm của điện Pantheon ở Pari bằng cách sao cho hầu như loại bỏ được ảnh hưởng của ma sát và tác động do sự tự xoay của Trái Đất lên con lắc đó. Khi cho con lắc dao động thì quá trình dao động của nó đã thể hiện ra một điều đặc biệt là, nếu thả con lắc dao động theo hướng Bắc – Nam, vài giờ sau nó sẽ dao động theo hướng Đông – Tây; nghĩa là có hiện tượng mặt phẳng dao động của con lắc xoay quanh trục vuông góc với mặt đất và đi qua điểm cân bằng của nó (chúng ta dùng từ “xoay” thay cho từ “quay” vì coi như đã loại bỏ được tác động của chuyển động Trái Đất quanh Mặt Trời lên con lắc!). Ở Pari, do bị chi phối bởi vĩ độ nên sự xoay đó chỉ “quét” được một phần nào đó của hình tròn trên mặt phẳng cố định và song song với mặt đất. Nếu thực hiện thí nghiệm tại Bắc cực hay Nam cực thì mặt phẳng dao động của con lắc sẽ xoay đúng một vòng sau 24 tiếng.
(còn nữa)

Mời xem:

Bạn Trỗi K6

Thứ Bảy, 25 tháng 4, 2015

THỰC TẠI & HOANG ĐƯỜNG 44/b

THỰC TẠI VÀ HOANG ĐƯỜNG (V)

PHẦN V: THỐNG NHẤT

CHƯƠNG IV: ÊTE

LỜI PHÂN TRẦN

PHẦN I: CÓ MỘT CÁI GÌ ĐÓ

PHẦN II: NỀN TẢNG

PHẦN III: NGUỒN CỘI

PHẦN IV: BÁU VẬT

PHẦN V: THỐNG NHẤT

Người đăng bài

0 comments:

DS Bạn Trỗi

Lưu trữ Blog

Bài đăng gần đây

Tin buồn: bạn Nguyễn Xuân Lộc mất

Bài đăng phổ biến

Chuyên mục

Thứ Bảy, 25 tháng 4, 2015

THỰC TẠI & HOANG ĐƯỜNG 44/b

THỰC TẠI VÀ HOANG ĐƯỜNG (V)

PHẦN V: THỐNG NHẤT

Người đăng bài

0 comments:

Tìm trong Bạn Trỗi K6

DS Bạn Trỗi

Lưu trữ Blog

Bài đăng gần đây

Bài đăng phổ biến

Chuyên mục