THỰC TẠI & HOANG ĐƯỜNG 46/c



THỰC TẠI VÀ HOANG ĐƯỜNG (V)



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 VI: THỰC CHỨNG

“Tinh thần thời đại cũng có thể là một sự thực khách quan như bất cứ sự thực nào trong khoa học tự nhiên (…).
Do đó, hai quá trình, quá trình khoa học và quá trình nghệ thuật, không phải là rất khác nhau. Cả khoa học và nghệ thuật trong suốt nhiều thế kỷ đã tạo nên ngôn ngữ con người mà nhờ đó chúng ta có thể nói về những phần rất xa xôi của thực tại…”.
W. Heisenberg

(tiếp theo)
Bây giờ, để khơi gợi lại những ký ức xa xôi về ánh sáng diệu kỳ và những thí nghiệm giả tưởng “cừ khôi”, chúng ta bắt tay vào thực hiện một thí nghiệm giả tưởng mới, tương đối đơn giản.
Cho một hệ O đứng yên và một hệ O’ chuyển động đều với vận tốc v so với hệ O, trên tuyến đường a (xem hình 1). Khi O’ đến trùng với O thì từ O phát ra hai tín hiệu sáng theo hai hướng đối xứng nhau qua trục ( a) là OA và OB. Khi một tín hiệu sáng đến A thì tín hiệu thứ hai cũng đến B và đồng thời lúc hệ O’ cũng cách hệ O một khoảng cách là OO’.
Hình 1: Thí nghiệm phát tín hiệu sáng trên hệ chuyển động.
Giả sử rằng hai tín hiệu sáng đó không được phát từ hệ O mà từ hệ O’ thì tình hình sẽ ra sao? Có phải là một tín hiệu sẽ đi theo hướng OA’ và tín hiệu kia đi theo hướng OB’ và khi tín hiệu thứ nhất đạt đến A’ thì đồng thời tín hiệu kia cũng đạt đến B’? Rõ ràng là không thể như thế được vì không được phép vượt qua vận tốc cực đại C (không được vượt qua đường đồng thời D’ - hãy nhớ lại!). Cho nên chỉ có khả năng là tín hiệu thứ hai đạt đến B”.
Nhưng có thật là hai tín hiệu sáng phát ra đồng thời từ O’ (khi O’ trùng với O) theo hai hướng đối xứng nhau qua là OA và OB, lại không đến A và B được mà một tín hiệu phải đi theo đường thẳng OB” để đến B” một cách đồng thời? Trả lời câu hỏi này không phải dễ dàng.

Sự kiện hai tín hiệu sáng được phát đồng thời từ O’ nêu trên là một hiện tượng khách quan, là duy nhất đối với nó. Tuy nhiên, khi sự kiện đó đã bị đánh giá bởi một quan sát (trở thành hiện thực khách quan của quan sát), thì nó không còn là nó nữa, mà đã méo mó, biến thái đi ở một mức độ nhất định theo đặc tính cố hữu và cả quan niệm chủ quan của quan sát (tính khách quan của hiện thực quan sát không còn thuần túy khách quan nữa vì đã bị sự chủ quan của quan sát lũng đoạn). Tùy thuộc vào góc độ, tình thế, trạng thái… của quan sát mà cùng một sự kiện (cùng một thực tại khách quan), đối với những quan sát khác nhau sẽ được thấy tương đối khác nhau (những hiện thực khác nhau). Điều đặc biệt cần chú ý là nếu những quan sát ấy không phạm sai lầm “kỹ thuật”, không làm xuất hiện mâu thuẫn nội tại thì có thể biến đổi được (qui chiếu được) những hiện thực của chúng thành nhau.
Trong thí nghiệm ở hình 1, giả sử có hai người cùng quan sát hiện tượng đồng thời phát hai tín hiệu từ O’, một đứng ở O’, một đứng ở O, họ sẽ phải thấy khác nhau. Đối với người quan sát ở O’, hai tín hiệu sẽ được thấy như đi trên hai đường thẳng, một tín hiệu đi từ O’ đến A’, một tín hiệu đồng thời đi từ O’ đến B”. Đó là hiện thực mà người ở O’ quan sát thấy và chỉ là hiện thực khách quan của người đó thôi, chứ trong thực tại khách quan, hai tín hiệu đâu có đi theo hai tuyến đó. Thế còn người quan sát ở O thấy như thế nào? Tất nhiên là cũng phải thấy hai tín hiệu đồng thời xuất phát từ O’ (nhưng là khi O’ trùng với O!) và mỗi tín hiệu đồng thời đạt đến đích của nó là A’ và B”. Cần phải cho rằng, điểm xuất phát đồng thời và hai điểm đến đồng thời của hai tín hiệu, trong không gian thực tại, là duy nhất. Vì không gian hiện thực là không gian thực tại đã bị biến đổi đi do tính đặc thù của quan sát, nhưng chỉ về mặt hình thức, còn vị trí của mọi điểm trong không gian thực tại cũng chính xác là vị trí của mọi điểm trong không gian hiện thực và ngược lại, cho nên mọi quan sát đều phải thấy vị trí những điểm đồng thời của hai tín hiệu nói trên đúng như vị trí của chúng trong không gian thực tại nếu không phạm sai lầm thao tác và nhận định. Vậy thì tuân theo định luật truyền thẳng của ánh sáng, người quan sát ở O cũng phải thấy hai tín hiệu ấy đi trên hai tuyến lần lượt là OA’ và OB”. Đó chính là hiện thực của người sát ở O.
Rõ ràng là cùng quan sát một sự kiện, người ở O và người ở O’ đã thấy một cách tương đối khác nhau về diễn tiến của nó, nghĩa là có hai hiện thực khác nhau đối với cùng một thực tại.
Nếu hai người đó đem so sánh kết quả quan sát của họ với nhau, thì họ sẽ phải lấy làm ngạc nhiên lắm  về sự sai biệt giữa chúng và đặc biệt là về sự không bất biến vận tốc theo phương chiều của vận tốc truyền sáng. Vì cùng quan sát duy nhất một sự kiện nên có lẽ hai người sẽ tranh luận, thậm chí là “cãi nhau ỏm tỏi” để bênh vực cái hiện thực “rõ rành rành” của mình. Cuối cùng, chắc rằng họ sẽ thỏa thuận được với nhau như thế này: vì hệ O đứng yên nên kết quả quan sát ở đó là chính xác, còn kết quả ở hệ O’ đã bị nhiễu loạn bởi chuyển động.
Hai người nói trên chưa kịp vui vẻ bởi sự tiến bộ trong nhận thức của mình thì lù lù xuất hiện người thứ ba. Người này nói:
- Kết quả quan sát của hai ông đều sai. Kết quả quan sát của tôi mới đúng, vì hệ quan sát của tôi mới thực sự đứng yên.
Thế là ba người lại cãi nhau!
Để không làm cho tình hình xấu hơn, chúng ta lên tiếng:
- Cả ba ngài đều vừa đúng vừa sai cả. Kết quả quan sát từ hệ nào cũng xác đáng nhưng chỉ xác đáng với hệ đó và sai đối với hệ khác. Tuy nhiên, có thể biến đổi các kết quả quan sát của các ngài thành nhau nhờ những biểu thức của chúng tôi. Đây xin kính biếu cho ba ngài!...
Cả ba người cùng nhìn chằm chặp chúng ta một lúc rồi đồng thanh:
- Xin cảm tạ ngài! Nhưng xin lỗi vì chúng tôi là những nhà vật lý học chứ không phải là lũ hoang tưởng rồ dại, nên không tin và do đó cũng không sử dụng những thứ rút ra từ hoang tưởng, chưa qua thực chứng. Mong ngài biến đi cho, đừng làm phiền chúng tôi nữa!
Nghe thế, chúng ta bật cười, chấm dứt đột ngột cuộc thí nghiệm giả tưởng. Ba người kia lập tức biến mất chứ không phải chúng ta.
Năng lực quan sát trực giác, cho dù có sự bổ trợ của các công cụ, phương tiện tinh vi đến cỡ nào thì cũng bị giới hạn. Đến một ngưỡng giới hạn nào đó về phía vi mô và vĩ mô mà nếu vượt qua ngưỡng đó, con người sẽ phải chịu bất lực, không thể quan sát rạch ròi hành vi của vật chất vận động được nữa. Hơn nữa, vì không thể loại bỏ triệt để được sự chi phối của chủ quan nên tính khách quan của hiện thực mà quan sát thấy được đã không còn thuần túy khách quan nữa. Do đó mà quan sát để rút ra những nhận định sai lầm hoặc chưa hoàn hảo từ những hiện tượng xảy ra trong hiện thực.
Chắc chắn rằng không có quan sát thì không có nhận thức. Còn nếu thiếu tư duy trừu tượng thì không thể nâng cao trình độ nhận thức lên được. Quan sát và suy tưởng là hai hoạt động có mối quan hệ khăng khít, không thể tách rời của quá trình nhận thức. Có thể nói đối tượng của quan sát là hiện thực còn đối tượng của suy tưởng là phi hiện thực. Lúc đầu, quan sát hiện thực đóng vai trò trọng yếu, chủ lực trong quá trình nhận thức khoa học. Đó là một tất yếu khách quan làm nảy sinh yêu cầu tăng cường năng lực quan sát sao cho sâu rộng hơn, sáng tỏ hơn, đáng tin cậy hơn. Tình hình đó dẫn đến sự ra đời của khoa học thực nghiệm nói chung và vật lý thực nghiệm nói riêng. Vật lý thực nghiệm đã đóng vai trò vô cùng lớn lao, vô cùng đắc lực trên còn đường đi nhận thức thực tại khách quan của loài người. Tuy nhiên, đến một lúc nào đó, do sự hạn chế khách quan của quan sát và sự lũng đoạn chủ quan tất yếu của hiện thực khống chế, mà vật lý thực nghiệm đơn thuần sẽ không còn đủ khả năng, thậm chí là hoàn toàn bất lực, không thể trả lời được những câu đố phát sinh từ thực tại khách quan. Nghĩa là quan sát hiện thực mất đi vai trò chủ lực của nó đối với sự nhận thức thực tại, nhường lại vai trò đó cho sự suy tưởng có lý.
Suy tưởng có lý là sự suy lý đã thăng hoa đến mức cao độ, tồn tại trên nền tảng thực tiễn nhưng hầu như thoát ly thực tiễn và như đã nói thì đối tượng của nó là phi hiện thực hay cũng có thể gọi là hiện thực ảo. Vì vậy, ở một góc độ nào đó, suy tưởng có lý cũng chính là quan sát. Nếu gọi quan sát hiện thực là quan sát thông thường thì cũng có thể gọi suy tưởng có lý là quan sát đặc biệt. Ở mức tột độ, suy tưởng có lý trở thành hoang tưởng có lý (chứ không phải hoang tưởng bệnh lý!), quan sát đặc biệt trở thành quan sát đặc biệt phi thường.
Không thể tưởng tượng được nghiên cứu vật lý lại thiếu khâu thực nghiệm. Chính trên con đường thực nghiệm và suy lý từ thực nghiệm mà vật lý học đã khám phá ra biết bao nhiêu điều bí ẩn lớn lao của thực tại, đạt được biết bao nhiêu thành tựu vĩ đại trong nhận thức về Tự Nhiên. Nhưng vì tính thể hiện “đỏng đảnh”, nhiều khi “giả dối” của hiện thực mà thực nghiệm cũng có những hạn chế của nó, nhiều ngộ nhận làm cho các nhà nghiên cứu vật lý gặp phải biết bao nhiêu khó khăn gian khổ trên bước đường đi chinh phục các bí ẩn đó. Vì vậy mà có lần Feynman (được giải thưởng Nôben vật lý) đã phải thốt lên: “Hình như các hiện tượng tự nhiên cùng âm mưu chống lại con người, hết chướng ngại này đến chướng ngại khác xuất hiện trên con đường của những người đi khám phá”.
Khi vật lý thực nghiệm không còn đủ khả năng đảm nhận vai trò tiên phong đi khám phá những bí ẩn của thực tại nữa thì vật lý lý thuyết sẽ đảm nhận vai trò đó và một cách tất yếu, trước sau gì nó cũng làm xuất hiện quan sát đặc biệt để quan sát hiện thực ảo mà nó suy diễn, mường tượng ra. Chúng ta cho rằng, có một bộ phận của hiện thực ảo, hỗ trợ đắc lực và đầy hiệu quả trong việc rút ra những kết luận từ quan sát đặc biệt, đó là những thí nghiệm giả tưởng.
Ba nhà vật lý lúc nãy chê bai chúng ta là phải, vì họ chưa nghe câu nói của Poincaré: “Một âm mưu thực sự hoàn hảo, bản thân nó, cũng là một qui luật của tự nhiên”.
Học đòi những bậc danh nhân, chúng ta góp thêm một câu: “Một sự bịa đặt hoàn hảo đến mức không ai chối cãi được sẽ trở thành một sự thực khách quan”…
Suy nghĩ đôi điều lan man một chút như thế cho vui và cũng để củng cố thêm niềm tin vào con đường chúng ta đã chọn và đang đi, mà tiếp tục “đẻ ra” những thí nghiệm hoang tưởng giản dị nhất có thể.
Còn bây giờ, chúng ta hãy ngắm nghía hình 2.
Hình 2: Sự lệch hướng truyền của tia sáng
Giả sử có hai môi trường đều là môi trường chân không I và II (nghĩa là chúng chẳng khác gì nhau cả!) bị phân cách bởi dải a. Dải a là một dải đặc biệt, được Tạo Hóa phù phép xuất hiện ở đó và xử sự theo ý của Ngài. Đường  vuông góc với dải a tại O. Cho một tia sáng xuất phát từ S đến O với vận tốc cực đại c. Một cách hình thức, có thể phân tích c ra hai thành phần vận tốc ngang và dọc là V1 V2. Từ O tia sáng tiếp tục được truyền đi. Nhưng truyền đi đâu? Đi đâu là do sở thích của Tạo Hóa.
Nếu Ngài phán: tia sáng tuyệt đối không được xuyên qua dải phân cách a, thì vì có hiện tượng tác động tương hỗ mà thành phần V2 sẽ phải chuyển biến thành -V2, còn V1 không đổi. Như vậy từ O, tia sáng tiếp tục truyền theo hướng S1 với vận tốc cực đại bất biến c.
Nếu Ngài phán: cho phép tia sáng đi qua dải phân cách a và dải phân cách a không được đụng chạm tí gì đến nó thì nó bình thản giữ nguyên hướng truyền (S3) và vận tốc c trong môi trường II.
Nếu Ngài phán: tia sáng phải đi vào môi trường II và dải phân cách a không được chạm tới nó, nhưng nó phải tăng thành phần V1 lên một lượng là v, thì khi đó sẽ xuất hiện biểu thức:
Nghĩa là để c bất biến (vì không có bất cứ tác động tương hỗ nào giữa tia sáng và dải a) thì khi V1 tăng lên, V2 phải giảm tương ứng. Vậy hướng truyền của tia sáng trong môi trường II phải lệch đi so với hướng ban đầu và phải là hướng S2.
Nếu Ngài phán: Tương tự như trên nhưng V1 không được tăng mà phải giảm đi một lượng là v thì sẽ có:
Và tia sáng truyền trong môi trường II cũng phải lệch khỏi hướng ban đầu và phải là hướng S4.
Vậy thí nghiệm ở hình 2 cho chúng ta rút ra được những nhận xét gì? Đây:
- Khi tia sáng từ O truyền theo hướng OS1, thì đó chính là hiện tượng phản xạ ánh sáng. Khi truyền theo hướng OS2, thì hiện tượng tương tự như hiện tượng khúc xạ ánh sáng trong trường hợp môi trường II chiết quang hơn (có mật độ năng lượng cao hơn, “đặc” hơn) môi trường I. Khi không đổi hướng truyền ban đầu (tức theo hướng OS3), thì không thể tồn tại thực dải phân cách a (hai môi trường I và II đồng nhất). Khi truyền theo hướng OS4, thì hiện tượng tương tự với hiện tượng khúc xạ ánh sáng trong trường hợp môi trường II kém chiết quang hơn môi trường I.
- Có thể dễ dàng thấy rằng, nguyên nhân làm lệch hướng truyền sáng trong thí nghiệm ở hình 2 là do sự biến đổi hai thành phần vận tốc V1 V2 trong mối tương quan đảm bảo sự bất biến vận tốc tổng hợp c của chúng mà không có sự tác động nào của môi trường lên tia sáng.
- Theo nguyên lý nhân quả thì không thể làm biến đổi được hai thành phần vận tốc V1 V2 nếu không có “cái gì đó” tác động đến tia sáng và “cái gì đó” ấy chắc chắn không phải là Hư Vô. Nghĩa là dù Tạo Hóa toàn năng toàn thiện đến mấy thì cũng không thể phán “suông” khơi khơi mà thỏa mãn ý thích của Ngài được. Muốn cho tia sáng từ O lệch hướng truyền, dải phân cách a phải là một tồn tại thực và hơn nữa, phải có sự khác nhau về độ chiết quang (mức năng lượng) giữa hai môi trường I và II.
- Có thể cho rằng thí nghiệm 2 là trường hợp lý tưởng của các hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng xảy ra trong thực tiễn.
Từ những nhận xét trên, chúng ta thấy thí nghiệm 2 đã gợi mở ra một điều quan trọng: có thể giải thích hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng bằng một cách khác hẳn với các cách chính thống hiện nay và trên cơ sở những biểu thức đã nêu ở phía trên của chúng ta để xác lập công thức tính chiết xuất.
Nhưng trước tiên chúng ta sẽ “hàn huyên” một chút với “câu chuyện nhỏ” sau đây:
Trên hình 3 gồm hai môi trường: môi trường I là chân không, môi trường II là nước tĩnh, và dĩ nhiên giữa chúng tồn tại thực sự mặt phân cách a.
Hình 3: Sự ngộ nhận về khúc xạ.
Bỏ qua sự trao đổi chất (và cả “bức xạ nền” nếu có) giữa hai môi trường ấy. Nếu SO là một tia sáng từ môi trường I truyền đến O và khúc xạ vào môi trường II thì vì môi trường II có mức năng lượng (mật độ năng lượng) cao hơn môi trường I thì theo định luật khúc xạ, nó phải truyền tiếp theo hướng OS1, sao cho thỏa mãn điều kiện .
Khi SO không phải là tia sáng mà là một đoạn của đoạn thẳng (chiếc đũa chẳng hạn) SS2 với phần bị nhúng vào môi trường II là OS2 thì từ môi trường I, qua làn nước trong, chúng ta thấy dường như nó bị gãy tại O, co ngắn lại và thay cho đoạn OS2 là đoạn OS3. Mặt phẳng chứa SO và khác mặt phẳng chứa tia sáng đến mắt và ). Nếu không suy xét kĩ, chúng ta sẽ lầm tưởng sự khúc xạ thỏa mãn điều kiện . Tuy nhiên nhìn hình 3 thì thấy đó là hiện tượng phản xạ ánh sáng từ cái que đến O’ trong môi trường II rồi từ O’ chuyển hướng và truyền đến mắt theo đúng định luật khúc xạ. Đó là thực tại. Chỉ có điều thực tại đã biến thành hiện thực “lừa dối” trước mắt chúng ta! Phải chăng sự “lừa dối” ấy đã làm cho Niutơn ngộ nhận, phát biểu định luật khúc xạ một cách… “ngược đời”?...
Bây giờ, chúng ta bắt đầu vào “câu chuyện lớn”. Hãy xem hình 4!
Hình 4: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
Môi trường I vẫn là chân không, môi trường II vẫn là nước tĩnh. Tia sáng S truyền thẳng trong môi trường I, qua O vào môi trường II, bị khúc xạ, đổi hướng truyền sang hướng OS’. Để tiện theo dõi, trong thí nghiệm này, chúng ta gọi tia sáng S là “hạt sáng S”.
Trong chân không, hạt sáng S lan truyền theo đường thẳng với vận tốc cực đại c. Hạt sáng S không thể là Hư Vô được nên dù sao nó cũng phải có một khối lượng m nào đó để biểu diễn được năng lượng toàn phần của nó. Năng lượng đó bằng mc2. Theo biểu thức thì có thể viết:


mc2=moc2+mc2
Và suy ra moc2 = 0,  nghĩa là năng lượng nội tại của hạt sáng S khi lan truyền trong chân không bằng 0 hay coi như nó không có nội tại. Không thể hình dung được một thực thể chỉ có ngoài thôi mà không có trong, cho nên phải nghĩ rằng, hoặc c là vận tốc có thực cực đại của Vũ Trụ nhưng giới hạn vận tốc thực sự cực đại phải là một giá trị nào đó lớn hơn c (dù không một thực thể nào đạt được vận tốc này, kể cả hạt KG), hoặc khi hạt sáng lan truyền với vận tốc c, nội tại của nó lặn xuống, hòa lẫn với môi trường không gian nên cũng coi như không có nội tại (nhưng không thể không tồn tại cái gọi là khối lượng m của nó!).
Môi trường nước là môi trường có mức năng lượng rõ ràng là cao hơn chân không nên có tính chiết quang (nghĩa là cản sự truyền ánh sáng) và khi hạt sáng S truyền (cũng theo đường thẳng) trong đó thì vận tốc của nó không còn là c nữa mà giảm xuống đến giá trị V nào đó. Nghĩa là khi tia sáng trong chân không truyền đến O, lập tức vận tốc của nó bị giảm một lượng:

v = c - V
     hay v2 = c2 - V2
Viết như thế là đã qui ước góc lập giữa véctơ c và véctơ V là bằng 0, nghĩa là chúng trùng nhau về phương chiều.
Theo biểu thức thì đối với hạt sáng S truyền trong môi trường nước, phải viết được:


mc2 = moc2 + mV2
      , nên:
Đại lượng mv2 chính là biểu diễn năng lượng nội tại của hạt sáng S trong môi trường nước nhưng vì mức năng lượng đó “hòa đồng” với mức năng lượng của môi trường nước nên bị chìm khuất và coi như hạt sáng S cũng không có nội tại trong môi trường ấy. Có thể suy ra từ hiện tượng này nhận định quan trọng: những môi trường có mức năng lượng khác nhau thì được qui định những vận tốc cực đại khác nhau (với giá trị cực đại tuyệt đối là c) và chỉ có sự truyền sáng là đạt được vận tốc cực đại trong một môi trường nhất định.
Nhưng vì sao đường truyền của hạt sáng S trong môi trường nước lại bị khúc xạ, làm đổi hướng?
Thí nghiệm 2 gợi ý cho chúng ta nghĩ rằng, có hiện tượng đó là vì hai thành phần ngang và dọc của vận tốc c trong chân không đã cùng bị biến đổi như thế nào đó và trở thành hai thành phần ngang và dọc của vận tốc V trong môi trường nước, làm cho hạt sáng S truyền trong đó chậm hơn và bị lệch hướng. Vậy thì cụ thể tình hình xảy ra như thế nào?
Hiện tượng hạt sáng từ môi trường chân không vào môi trường nước và lại bị làm thay đổi vận tốc truyền tại O, về mặt hình thức, tương tự như trong trường hợp tổng hợp vận tốc mà từ đó chúng ta rút ra được biểu thức . Tuy nhiên, dễ dàng hơn nếu dùng biểu thức ’ để đi thiết lập công thức chiết xuất ánh sáng trong hiện tượng khúc xạ, với tưởng tượng rằng môi trường chân không đóng vai trò là một hệ đứng yên và môi trường nước đóng vai trò một hệ chuyển động so với môi trường chân không, có vận tốc v có phương trùng với đường pháp tuyến , có chiều về phía môi trường chân không (xem hình 4).
Giả sử rằng, trong thời gian t, hạt sáng S trong môi trường I đạt được khoảng cách l1. Như vậy sẽ có:
Cũng trong một khoảng thời gian bằng t (là khoảng thời gian t’ của môi trường n đã được qui đổi ra theo đơn vị thời gian của môi trường I), hạt sáng đạt được khoảng cách trong môi trường II là l2 (đã qui đổi theo đơn vị độ dài của môi trường I!):
Mối quan hệ về độ dài giữa y1 và y2, x1 và x2, l1 và l2 như sau:
- Vì y1 và y2 được coi như khoảng cách mà hạt ánh sáng đạt được với thành phần vận tốc trùng phương với vận tốc v, sau một khoảng thời gian bằng t, lần lượt trong môi trường I và II, trong đó, y1 không bị ảnh hưởng bởi v còn y2 bị v tác động ngược chiều, nên theo biểu thức , phải có:
- Tương tự, vì x1 và x2 là hai khoảng cách mà coi như hạt sáng S đạt được lần lượt trong hai môi trường nhờ thành phần vận tốc vuông góc với phương của vận tốc v, nên theo , phải có:
- Từ v2 = c2 – V2 suy ra dễ dàng:
Sử dụng những biểu thức ở trên, chúng ta sẽ thiết lập được thêm:

Từ đó biết rằng, trong một tam giác vuông, sin của góc nhọn này bằng cosin của góc nhọn kia, chúng ta rút ra:
Và:
Nhìn lại hình 4, chúng ta phát hoảng! Rõ ràng trên hình 4 đã thể hiện:
Nhưng sao ở đây lại cho rằng chúng bằng nhau, hơn nữa nếu chúng bằng nhau thì cũng phải bằng , nhưng sao ở đây lại thể hiện ngược lại?
Té ra sự dẫn giải và rút ra kết quả trên đã phạm sai lầm ở đâu đó nên đã làm xuất hiện một mâu thuẫn nội tại. Trong quá trình biến đổi toán học.
Vậy thì sai lầm đó nằm ở đâu?
Nếu có rà đi soát lại những biến đổi toán học ở trên thì vĩnh viễn không thể phát hiện được. Sai lầm đó có nguyên nhân từ nhận thức vật lý chưa thấu đáo của chúng ta. Vì thế chúng ta chỉ có thể tìm manh mối dẫn tới sai lầm trong quá trình nhận thức ấy.
Theo lượng giác thì:
Nhưng ở đây lại không thỏa mãn được hằng đẳng thức ấy. Hiển nhiên là:
       và 
          
Tuy nhiên, sau khi đã biến đổi y1 sang y2, x1 sang x2, l1 sang l2 rồi áp dụng chúng thì… than ôi:
Vì trong trường hợp cụ thể ở đây, . Nhưng vì sao chỉ khi v = 0 nó mới nghiệm đúng, bằng 1?
Chính câu hỏi đó đã làm lộ diện cái nguyên nhân sâu xa dẫn đến mâu thuẫn nội tại ở trên. Khi chúng ta cho v bằng 0 thì rõ ràng cũng có nghĩa là cho hai môi trường I và II đồng nhất, do đó mà cũng chẳng xảy ra hiện tượng khúc xạ được. Vậy điều kiện tiên quyết là v phải khác 0. Mặt khác, khi thực hiện xác định giá trị sin và cosin của môi trường I và chuyển đổi chúng qua môi trường II, xác định sin và cosin của môi trường ấy như đã làm, chúng ta đã làm một điều rất chi là trái khoáy: chuyển đổi các khoảng cách ra hợp với môi trường I, rồi lại xem xét chúng trong môi trường II (nghĩa là ngồi trong nước mà dùng số liệu trong chân không để xem xét hiện tượng).
Chúng ta nên nhớ lại:
Từ v2 = c2 – V2, có thể viết:
Biểu diễn đó toát lên một điều: hạt sáng có khối lượng m lan truyền trong môi trường có mức năng lượng cao hơn môi trường chân không (biểu thị bằng v2) thì phải giảm tốc độ vì một phần động năng của nó (mv2) được dùng vào việc làm cân bằng sức cản của môi trường ấy và được mô tả dưới dạng toán học:
Từ mô tả đó có thể suy ra được:
Và:
Chia hai vế cho l1 thì:
Số  ở vế phải của biểu thức chính là đơn vị đo khoảng cách (đo chiều dài) qui ước trong môi trường chân không như thế, tỷ số , không thể khác, phải là đơn vị đo khoảng cách trong môi trường nước và nếu ký hiệu nó là thì:
Khi biến đổi l2 sang môi trường I thì đồng thời cũng biến đổi sang môi trường ấy và độ dài đã qui đổi của l2 là đo theo  đã qui đổi. Lúc này, vì nên l1 và l2 không được đo trên cùng một đơn vị đo khoảng cách. Vì thế mà các biểu thức xác định mối quan hệ giữa các sin và các cosin giữa hai môi trường đã sai lầm nghiêm trọng.
Vì đang xét hiện tượng trong hiện thực và qui ước về đơn vị đo khoảng cách và thời gian của môi trường I nên phải đưa l2 sang đo theo đơn vị đo khoảng cách của môi trường ấy cho đồng nhất đơn vị đo của l1. Muốn vậy, phải chia l2 đã qui đổi cho , nghĩa là đối với hai tỷ lệ thức ở phần mẫu số,  phải thay ký hiệu l2 bằng l1 và ở phần tử số, “vứt vào sọt rác” lượng  để có được hai biểu thức (có lẽ!) đúng đắn sau đây:
Và:
Có thể biến đổi:
Và:
Nên còn có thể viết:
Và:
Với n được gọi là chiết xuất tuyệt đối của một môi trường nào đó (ở đây là môi trường nước) đối với môi trường chân không.
Giả sử có hai môi trường không phải chân không là 1 và 2, có chiết xuất tuyệt đối lần lượt là:
và:
,
thì chiết xuất của môi trường 2 đối với môi trường 1 được gọi là chiết xuất tỷ đối, được xác định:
Thế là với thí nghiệm giả tưởng ở hình 4 và suy xét trên cơ sở những biểu thức do chúng ta “bày đặt” ra và cho rằng chúng có tính phổ quát, chúng ta cũng đã lập được công thức tính chiết xuất của quang hình học. Chúng ta cho rằng để diễn tả xử sự của một tia sáng khi nó được truyền đến mặt phân cách giữa hai môi trường có mức năng lượng khác nhau, phải dùng đến cả hai công thức mới đầy đủ. Để thử xem hai công thức đó hàm chứa những nội dung gì và hợp lý đến mức nào, chúng ta sẽ tìm hiểu vài trường hợp đặc biệt sau đây:
- Khi V = 0 thì v = c, môi trường II đạt mức năng lượng cực đại (mật độ năng lượng cực đại) tuyệt đối. Đó chính là mức năng lượng của nội tại hạt KG thông thường. Vì thế mà hạt KG “đứng” cố định tuyệt đối trong Vũ trụ và không có bất cứ tia sáng nào xâm nhập được vào môi trường đó được. Tuy nhiên sự cảm ứng kích thích đã tạo ra cảnh tượng có vạn vật - hiện tượng trong Vũ trụ và mọi thực thể đều vận động không ngừng, đều có thể chuyển động, di dời vị trí và lan truyền dễ dàng trong đó. Xét ở góc độ này thì mức năng lượng cực đại tuyệt đối lại là mức năng lượng cực tiểu tuyệt đối (gọi là mức năng lượng 0).
Xét hai công thức thì khi V = 0 (còn có thể hiểu là V không tồn tại), phải điều chỉnh lại cách viết. Lúc này được viết:
(: dấu cộng biến thành dấu trừ vì lúc này coi như tia sáng đi từ môi trường II sang môi trường I).
nên , do đó , và . Nghĩa là xét ở góc độ này thì tia sáng từ môi trường I không thể xâm nhập được vào môi trường II, nhìn ở góc độ kia thì môi trường II đồng nhất với môi trường I. Hoặc cũng có thể hiểu là hạt KG kích thích (năng lượng) chỉ có khả năng lan truyền hay bức xạ từ bề mặt của môi trường II vào môi trường I.
- Khi V = c thì v = 0, do đó hai môi trường là đồng nhất về mọi phương diện. Lúc này, theo hai công thức thì:
tia sáng truyền theo bất cứ phương chiều nào cũng thẳng, nghĩa là không thể xảy ra hiện tượng phản xạ, khúc xạ.
- Khi V = -c thì cũng theo hai công thức:
tia sáng phản xạ lại khi chạm phải dải phân cách.
- Cho thì . Theo công thức thì tia sáng đi trong môi trường I, song song với dải phân cách và không bị tác động bởi môi trường II (vế phải của công thức không tồn tại).
Những nhận xét ở trên có đúng không và nếu đúng thì đúng đến mức độ nào? Chúng ta không thể trả lời được và chỉ còn cách chờ “đèn trời” soi xét!
- Hình như hai công thức mới gần đúng thôi chứ chưa chính xác đâu, Hoang Tưởng ơi! - Tiếng Hiện Thực vọng đến.
- Ủa, anh đấy à!... Nhưng dựa vào đâu mà anh có ý kiến ấy?
- Thì cũng dựa vào những điều anh đã từng nói chứ dựa vào đâu được nữa? Dù là không hiểu ất giáp mấy nhưng trước đây có lần anh nói: chỉ khi bằng 1 thì mới có thể viết được c2 = V2 + v2. Như vậy, nếu phát biểu này đúng thì dù công thức có đồng thuận với quang học đi nữa, nó vẫn chưa hẳn chính xác…
- A, A…, A! Á, Á, …, Á! Thôi đúng rồi!... Tôi nói cho anh biết điều này nhé, Hiện Thực: từ đầu cuộc hành trình đến giờ tôi vẫn tưởng anh chỉ là một cái máy ghi chép, không ngờ anh còn đồng thời tư duy trên những vấn đề mà tôi hoang tưởng nữa, và ý kiến vừa rồi của anh, rõ ràng là tuyệt vời, thật đáng ngàn vàng! Cảm ơn nhé! Thôi… viết tiếp đi!
Chúng ta mừng quýnh! Hóa ra, tự chúng ta đã làm cho một vấn đề hết sức giản dị trở nên rối rắm, phức tạp. Có gì đâu! Chỉ cần duy nhất biểu thức và nhờ đến mối tương phản ảo thực (giữa trong và ngoài môi trường), là chúng ta rút ra được tất cả một cách đầy đủ:

Từ đó có ngay:

Với hai công thức mới là ’ và ’, chúng ta lại xem xét vài trường hợp đặc biệt:
- Khi V = c thì , suy ra môi trường II đồng nhất với môi trường I (môi trường chân không).
- Khi V = -c thì , suy ra tia sáng phản xạ.
Nếu đặt:
Thì từ hai công thức ’ và ’ chúng ta sẽ thiết lập được công thức tính chiết xuất mới. Trước hết công thức ’ được viết lại dưới dạng:
Suy ra:
Do đó mà có:
Đến đây, coi như chúng ta đã hoàn thành công việc thực chứng đầu tiên của mình. Còn nó có xác đáng hay không thì đó là vấn đề chúng ta không bận tâm đến. Chúng ta vẫn cứ sử dụng những công thức trên một khi thấy cần thiết trên bước đường sắp tới vì cho rằng chúng vẫn có lý ở mức độ nào đó và hoạt động tốt nếu đặt ra những điều kiện hạn định ứng dụng nào đó.
***
Sự truyền thẳng của ánh sáng trong hiện thực đã hướng các nhà nghiên cứu tiên phong về những hành vi của ánh sáng đến quan niệm coi tia sáng là một đường thẳng được hợp thành từ vô vàn điểm vô cùng nhỏ kế tiếp nhau (tương tự như trong hình học Ơclit). Trên cơ sở quan niệm đó mà quang hình học hình thành và bằng những suy luận toán học đơn thuần, đã giải thích được hai hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng.
Cũng trên cơ sở quan niệm ấy (cho rằng tia sáng gồm các chất điểm chuyển động kế tiếp nhau hợp thành), Niutơn đã xây dựng nên thuyết hạt để giải thích một số hiện tượng quang học một cách vật lý.
Tuy nhiên, quang hình cũng như thuyết hạt đã không thể giải thích được nhiều hiện tượng về ánh sáng mà thực nghiệm đã phơi bày ra, chẳng hạn như hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ… Sự tương tự giữa hiện tượng nhiễu xạ của sóng nước khi đi qua một khoảng mở của vách ngăn và hiện tượng lượn sóng của tia sáng khi đi qua mép vật chướng ngại (tức là hiện tượng vi phạm định luật truyền thẳng của ánh sáng) đã thúc đẩy Huygens phát triển ý tưởng cho rằng, ánh sáng là quá trình lan truyền các chấn động sáng trong một môi trường đàn hồi đặc biệt, hầu như không có khối lượng, “lấp đầy” không gian, có thể thẩm thấu qua các vật và được gọi là ête. Từ đó mà ông đề xướng ra thuyết sóng (xuất hiện gần như đồng thời với thuyết hạt của Niutơn).
Dựa vào thuyết sóng của mình, Huygens cũng giải thích được, thậm chí là như sau đó được thực nghiệm đo vận tốc ánh sáng xác nhận, còn mỹ mãn hơn cách giải thích của Niutơn, hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng. Nhưng cái tuyệt vời của nó là đã thành công trong việc giải thích hiện tượng giao thoa, hơn nữa là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng và nhiều hiện tượng khác nữa mà quang hình phải chịu bất lực. Nếu hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có bản chất sóng thì việc giải thích thành công hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng đã làm cho thuyết sóng của Huygens được thừa nhận hoàn toàn.
Sau này, khi thuyết trường điện tử của Mắcxoen ra đời và được xác nhận thì các nhà vật lý còn phát hiện bản chất điện tử của ánh sáng và sóng ánh sáng là một bộ phận của sóng điện từ, thuộc một dải tần số và bước sóng của sóng điện từ.
Tiếp đó, những nghiên cứu và thực nghiệm ngày càng sâu vào thế giới vi mô đã làm xuất hiện những vấn đề không thể nào giải thích được trên quan niệm sóng ánh sáng mà phải quay trở lại quan niệm coi ánh có tính hạt thì mới có được lời giải thích thỏa đáng.
Vật lý học ngày nay đã xác nhận dứt khoát lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng. Tùy vào sự tương tác cụ thể với vật chất như thế nào mà ánh sáng xử sự lúc thì biểu hiện tính hạt nổi trội, lúc thì biểu hiện tính sóng nổi trội.
Vì ánh sáng có bản chất sóng điện từ và đúng thật là một dải của sóng điện từ nên chúng ta cho rằng toàn bộ sóng điện từ đều mang lưỡng tính sóng  hạt.
Để “hòa mình” vào quan niệm ánh sáng nói riêng (và theo chúng ta là sóng điện từ nói chung) có lưỡng tính sóng - hạt, mà chúng ta cũng thừa nhận là đúng đắn, chúng ta phải giải thích được (dù có thể chỉ là hình thức) một cách hợp lý quan niệm ấy trên cơ sở nhận thức của mình về Tự Nhiên Tồn Tại. Muốn thế chỉ còn cách một phen nữa nâng mức hoang tưởng lên cao độ để ngoan cố bênh vực mình bằng được! Chứ còn cách nào khác nữa đâu?
Một vật thể luôn luôn phải trao đổi vật chất thường xuyên liên tục với môi trường chứa nó dưới một hình thức nào đó và ở một mức độ nào đó. Có thể nói trao đổi vật chất là phương thức tồn tại cơ bản của mọi vật thể. Không có vật thể nào tồn tại và tự duy trì tồn tại được nếu không có quá trình trao đổi vật chất. Cần phải hiểu khái niệm “trao đổi vật chất” có nội dung bao hàm rất rộng lớn. Mọi động thái gây ảnh hưởng đến nhau giữa vật thể và môi trường đều thuộc về “trao đổi vật chất”, từ tương tác cơ học đơn thuần đến thu - phát bức xạ, từ trao đổi nhiệt đến cảm ứng điện từ. Xét trên phương diện rộng lớn nhất, cùng cực nhất thì trao đổi vật chất chính là quá trình làm chuyển hóa lực lượng Không Gian của nhau giữa hai hay nhiều thực thể Không Gian có nội tại và hình thức tồn tại tương đối khác nhau.
Hình thức trao đổi vật chất phổ quát nhất là thu - phát bức xạ Không Gian (được thấy như bức xạ nhiệt, bức xạ điện từ…). Một vật thể hiện hữu trong một môi trường có thể không tương tác với môi trường cùng một lúc dưới nhiều hình thức khác nhau, nhưng không thể không thu - phát bức xạ KG.
Khi một vật thể trong chân không tự nhiên phát sáng thì có nghĩa rằng vận động nội tại của nó đã bị kích hoạt đến một mức độ căng thẳng nhất định làm tăng cường độ phát bức xạ KG, chuyển biến nó và thể hiện ra sự phát sáng. Vật đó không thể vô cớ và tự thân kích hoạt vận động nội tại của nó được, cho nên, nguyên nhân sâu xa của sự kích hoạt chính là sự tương tác và trao đổi vật chất xảy ra trước đó giữa vật và môi trường.
Theo chúng ta quan niệm, Vũ Trụ “lấp đầy” Không Gian và chỉ Không Gian thôi, ngoài ra không có gì khác. Từ Không Gian mà phân định ra thành môi trường không gian và vạn vật. Có thể coi thực thể khởi thủy làm nên vạn vật hay vật chất là sự tồn tại hai dạng hạt KG kích thích tương phản nhau . Thực chất của hai hạt này là những lượng KG, hay cũng có thể gọi là lượng vận động (năng lượng), xuất hiện ra khi một hạt KG thông thường bị kích thích vận động lên quá độ gây nguy cơ làm một nút mạng của khối mạng Không Gian bị phá hủy, dẫn đến toàn bộ Không Gian biến thành Hư Vô. Từ Có tất cả tuyệt đối biến thành Không có gì tuyệt đối là không thể hình dung được và cũng không thể chấp nhận được. Trong khi đó hạt KG không thể chịu đựng nổi trạng thái kích thích của nó trong khoảng thời gian lớn hơn đơn vị thời gian tuyệt đối (cũng là chu kỳ vận động của hạt KG thông thường) và cũng không thể tự nhiên trở về trạng thái bình thường được một khi vẫn phải “ôm” lượng KG “quá khích”. Để dung hòa sự căng thẳng cực độ ấy, Tự Nhiên Tồn Tại, bằng phương thức cảm ứng kích thích Không Gian, đã cho lượng KG hay năng lượng ấy lan truyền từ hạt KG thông thường này đến hạt KG thông thường khác trong khắp Vũ Trụ với vận tốc cực đại c, mà ở góc độ khác, sự lan truyền đó được thấy như hạt KG kích thích di dời vị trí trong không gian. Như vậy, rõ ràng các vừa là hạt vừa không phải hạt, là cả hai mà cũng không phải cả hai.
Từ hai hạt mang điện tích nguyên tố nhỏ nhất Vũ Trụ ấy hình thành nên các hạt cơ bản (bền) và giả hạt (không bền) có qui mô nội tại lớn dần: ... rồi từ những hạt cơ bản, giả hạt đó và cùng với hai hạt , mà tổ hợp nên những hạt cơ bản có qui mô nội tại lớn hơn nữa, đóng vai trò là những đơn vị khác nhau (chẳng hạn như các hạt điện tử, prôtôn, nơtrôn…) làm nên nguyên tử, phân tử… và cuối cùng là các nguyên tố đặc thù về chất, tế bào… - những “nguyên liệu” cấu thành đa dạng vật chất, phong phú vạn vật.
Chúng ta cho rằng tất cả các hạt KG cơ bản được cấu thành trực tiếp từ hai loại hạt (nghĩa là chỉ nhận  làm đơn vị lực lượng KG của chúng chứ không nhận bất cứ một đơn vị gián tiếp nào khác), thì đều có cấu trúc dạng dây. Dây KG cơ bản là một thực thể gồm hai hay nhiều hạt liên kết nối tiếp nhau thông qua hạt (hạt KG thông thường) theo cách xen kẽ lần lượt, tiếp theo hạt  (hoặc ) là hạt (hoặc ). Có hai loại dây KG cơ bản gọi là dây chẵn và dây lẻ. Dây chẵn là dây có số lượng đều chẵn (như vậy, tổng số cũng chẵn). Dây chẵn còn được gọi là dây trung tính vì nó trung hòa về điện tích. Dây lẻ là dây có số lượng lẻ, nghĩa là một trong hai số lượng của hay phải lẻ. Dây lẻ về mặt điện, bao giờ cũng mang đúng một điện tích nguyên tố âm hoặc dương. Như vậy, ở góc độ biểu hiện điện, dây KG cơ bản gồm ba loại là dây trung tính, dây dương và dây âm. Các dây đó khi định xứ thì cuộn lại thành hạt KG cơ bản có nội tại xoáy mạnh mẽ. Do cấu trúc không gian ở tầng sâu thẳm vi mô không đẳng hướng nên sự xoáy này không phải là sự xoáy thông thường mà là đặc biệt, tạm gọi là “xoáy không gian”. Khi một hạt KG cơ bản lan truyền trong chân không thì nó duỗi ra thành dây KG cơ bản và coi như không có nội tại. Vận tốc của mọi dây KG cơ bản lan truyền trong chân không đều bằng giá trị cực đại c (). Cũng vì cấu trúc không gian ở tầng sâu vi mô không đẳng hướng mà các dây KG cơ bản có hình dạng “uốn éo” chứ không thẳng và đường lan truyền của chúng cũng không thẳng mà có lẽ như một đường hình sin trên một bề mặt bị vặn.
Tất cả những hình dung của chúng ta về dây KG cơ bản được mô tả tượng trưng trên mặt phẳng ở hình 5.
Hình 5: Giả tượng về dây KG cơ bản và sự lan truyền của nó
Chúng ta tưởng tượng tiếp! Sự kết hợp giữa hai hay nhiều hạt KG cơ bản trong số các chủng loại hạt KG cơ bản theo cách thức nào đó sẽ làm xuất hiện các chủng loại hạt cơ bản mới (tạm gọi là hạt vật chất (vc) cơ bản). Các hạt vc cơ bản là các hạt nhận các hạt KG cơ bản cấu thành nên chúng làm đơn vị trực tiếp của chúng. Các hạt này luôn có nội tại xoáy không gian (hay dùng cách nói vật lý là có spin).
Các hạt vc cơ bản luôn thể hiện tính có nội tại của chúng và nội tại đó sẽ được bảo toàn khi lan truyền trong chân không nếu vận tốc lan truyền nhỏ hơn hoặc cùng lắm là bằng một giá trị v.max nào đó mà tự nhiên qui định cho nó. Nếu bị một “cú hích” nào đó bắt hạt vc cơ bản phải lan truyền vượt qua vận tốc v.max của nó, nó sẽ bị phát tán bớt lực lượng nội tại để không còn là nó nữa, và khi đạt đến vận tốc c thì lực lượng nội tại của nó sẽ bị phân rã hoàn toàn thành các dây KG cơ bản. Hiện tượng suy ra từ hoang tưởng này nếu đúng, thì có tính phổ quát, là một qui luật đối với vạn vật, và nếu gọi khối lượng của một vật thể chuyển động với vận tốc v.max qui định cho nó trước một quan sát đứng yên là momin thì biểu diễn toán học của qui luật là:
mc2 = mominc2 + mv.max
Từ biểu diễn đó và hiện tượng “không thấy được” nội tại của các dây KG cơ bản, chúng ta rút ra được một giả định, nếu đúng, thì cũng không kém phần quan trọng: vì bản chất nguyên thủy của mọi thực thể là KG và tồn tại chính là KG vận động, cho nên mọi thực thể có hai thể hiện ra trước quan sát là vật chất và năng lượng, hơn nữa, có thể qui đổi hoàn toàn lượng vật chất sang lượng năng lượng và ngược lại. Cũng chính vì thế mà mọi thực thể đều hàm chứa lưỡng tính sóng - hạt. Tùy góc độ của quan sát và quan niệm theo phương diện nào mà thấy thể hiện nào nổi trội hay chìm khuất giữa hai thể hiện vật chất và năng lượng, cũng như tính nào nổi trội hay chìm khuất giữa hai tính sóng và tính hạt.
Nhớ lại, vế phải của biểu thức gồm hai thành phần moc2 mv2. Một cách hình thức, chúng ta cho rằng thành phần moc2 là thể hiện về mặt vật chất (hàm chứa tính hạt), còn thành phần mv2 là thể hiện về mặt năng lượng (hàm chứa tính sóng). Tùy thuộc vào qui mô lực lượng (mc2) và tốc độ di dời của một thực thể trong môi trường không gian trước quan sát mà thể hiện vật chất hay năng lượng, tính hạt hay sóng trở nên nổi trội. Đây có thể là một qui luật: Càng đi sâu vào thể giới vi mô, nghĩa là thực thể có khối lượng càng nhỏ, thì mặt năng lượng của thực thể càng thể hiện nổi trội, còn mặt vật chất càng chìm khuất và ngược lại, càng đi sâu về thế giới vĩ mô, nghĩa là khối lượng của thực thể càng lớn, thì mặt vật chất càng thể hiện nổi trội, còn mặt năng lượng càng chìm khuất, mặt khác, vận tốc v.max của thực thể càng lớn thì tính sóng càng thể hiện rõ rệt, còn tính hạt càng thể hiện mờ nhạt và ngược lại, vận tốc v.max càng giảm thì tính hạt càng thể hiện rõ rệt, còn sự thể hiện của tính sóng càng trở nên mờ nhạt. Có thể coi Vũ Trụ là một tổng thể có khối lượng cực đại, có vận tốc di dời v.max = 0, nên cũng có thể coi Vũ Trụ là một “hạt” vật chất vĩ đại mà vận động nội tại của nó theo chu kỳ. Có thể coi hạt KG là một thực thể có khối lượng cực tiểu, có vận tốc di dời v.max = c, nên cũng có thể coi nó là một “sóng” năng lượng và không có nội tại.
Như vậy, theo “qui luật” nói trên, khi một vật thể có khối lượng m nào đó di dời trong chân không với vận tốc bằng c thì nó bị phân rã hoàn toàn thành một “khối” sóng gồm các dây KG cơ bản lan truyền, và khi “khối” sóng ấy định xứ thì được thấy là một khối (giả hạt) gồm các hạt KG cơ bản. Hơn nữa nếu “qui luật” đó xác đáng thì cần phải từ bỏ thuyết Big Bang và xét lại những kết quả quan sát thiên văn dẫn đến quan niệm về một Vũ Trụ giãn nở.
Giả sử ở tầng nấc Vũ Trụ vĩ mô có một thực thể hình cầu được thấy đứng yên (trước quan sát) trong chân không (đồng nhất và đẳng hướng). Khối cầu đó dù có đứng yên tuyệt đối đi chăng nữa thì cũng không “nghỉ” vì nội tại của nó vẫn vận động không ngừng để duy trì tồn tại và hiện hữu. Vận động nội tại đó, xét cho đến cùng là chuyển hóa KG theo cách thức tương đối đặc thù và có tính chu kỳ. Chuyển hóa KG, quan sát ở khoảng đáy cùng vi mô chính là sự di dời, tương tác, làm chuyển biến lẫn nhau giữa các dây - hạt KG cơ bản, giữa các dây - hạt VC cơ bản. Con đường ưu tiên lựa chọn cho sự lan truyền KG kích thích là theo xu thế từ vùng có mật độ năng lượng cao đến vùng có mật độ năng lượng thấp. Do đó mà vật thể khối cầu dù nhiều dù ít, luôn phát bức xạ vào khoảng chân không xung quanh nó một cách điều hòa. Vì khoảng chân không quanh nó là đồng tính và đẳng hướng nên những sóng phát xạ ra từ nó trong cùng một thời điểm là đồng pha theo mọi phương, tạo nên những mặt sóng hình cầu, nên cũng gọi là sóng cầu. Mặt sóng cầu được cho là phẳng khi ở rất xa nguồn phát nên còn được gọi là sóng phẳng.
Khi vận động nội tại của khối cầu bị kích hoạt thì sự phát bức xạ KG được tăng cường. Đến một mức độ nào đó thì khối thực thể cầu sẽ phát bức xạ nhìn thấy được và gọi là sự phát sóng, đồng thời khối thực thể cầu được gọi là nguồn phát sáng (hay điểm phát sáng). Như vậy, để có được bức xạ gọi là ánh sáng thì vận động nội tại của nguồn sáng phải hội đủ những điều kiện nào đó để giải phóng ra các dây KG cơ bản phù hợp cho việc tạo thành các sóng điện từ có tần số và bước sóng thuộc miền sóng ánh sáng.
Ở tầng sâu vi mô, tính gián đoạn của vật chất hay năng lượng trở nên rõ rệt, do đó mà tương tác và truyền tương tác cũng bộc lộ rõ rệt sự gián đoạn. Chính tính gián đoạn của năng lượng và tương tác đã làm giải phóng ra trong nội tại nguồn phát sáng điều hòa hàng loạt các loại hạt KG cơ bản. Đến lượt các hạt này tác hợp với nhau, liên kết thành những tổ hợp KG khác nhau lan truyền hỗn loạn với những vận tốc khác nhau (nhưng luôn nhỏ hơn c!) trong xu thế chung là cố thoát ra ngoài nguồn phát sáng. Trong số các tổ hợp KG đó, chúng ta gọi những tổ hợp KG đóng vai trò thành viên hợp thành ánh sáng đơn sắc là những sóng sáng đơn sắc. Sóng sáng đơn sắc khi lan truyền trong không gian sẽ được thấy (nếu thấy được!) là một “bó” dây KG cơ bản liên kết với nhau ở mức độ nào đó, tương tác, phối hợp với nhau nhịp nhàng theo cách nào đó. Có thể mỗi loại sóng đơn sắc có một số lượng xác định dây KG cơ bản với độ dài nào đó, hợp thành và yếu tố đó, cùng với sự liên kết, phối hợp với nhau giữa những dây ấy đã tạo ra một giá trị bước sóng và tần số có tính đặc thù cho mỗi loại sóng đơn sắc.
Vì các sóng đơn sắc lan truyền với tốc độ rất cao và hỗn loạn trong nội tại nguồn sáng nên trong tầng Vũ Trụ vĩ mô, dù khoảng thời gian đủ để cho mắt cảm nhận được là tương tác ngắn (khoảng 0,03 giây) thì đối với các sóng đơn sắc vẫn là “thiên thu”, do đó mà chỉ thấy một cách đồng thời có một màu thôi và màu đó gọi chung là màu tổng hợp. Khi nguồn sáng điều hòa phát sáng thì có nghĩa là nó phát đi đồng thời một hỗn hợp các sóng đơn sắc ra xung quanh, cho nên bằng mắt thường cũng chỉ thấy một màu thôi. Như vậy ánh sáng Mặt Trời đến trái đất là một đoàn hỗn hợp các sóng đơn sắc tạo ra một màu được gọi là màu trắng.
Nếu tưởng tượng sóng sáng đơn sắc như trên thì phải thay đổi lại quan niệm về ánh sáng rằng, không phải sóng sáng đơn sắc, khi lan truyền, hoàn toàn không có vận động nội tại mà thực ra vẫn thể hiện nội tại của nó dưới một hình thức nào đó và dù có thể chỉ là một lực lượng vô cùng nhỏ, nghĩa là cũng thể hiện tính khối lượng. Nếu thế lại phải đi đến bác bỏ nhận định: vận tốc truyền sáng trong chân không là giá trị cực đại bất biến c của Vũ Trụ, và phải nhận định lại: mỗi tia sáng đơn sắc đều lan truyền với một vận tốc cực đại qui định cho nó, xấp xỉ giá trị c nhưng nhỏ hơn c. Có thể do có bản chất điện từ mà giữa các sóng đơn sắc được phát đồng thời, cả cùng loại lẫn khác loại, cũng có mối liên kết nào đó với nhau, dù “lỏng lẻo”, đã gây ra sự “bù trừ” vận tốc của nhau làm cho các đoàn sóng sáng hỗn hợp lan truyền trong chân không (đồng tính và đẳng hướng) theo mọi phương với cùng một vận tốc trung bình và nhận định vận tốc truyền sáng bất biến, phải được hiểu trên tinh thần ấy. Nếu giá trị cực đại giới hạn của vận tốc trong Vũ Trụ chính xác là theo chúng ta quan niệm thì vận tốc truyền sáng trong không gian phải nhỏ hơn giá trị ấy.
Năm 1983, hội nghị quốc tế về cân đo đã thừa nhận vận tốc ánh sáng trong chân không là , nghĩa là so với giá trị c ở trên thì nó bằng 99,9308193% giá trị ấy, hay nhỏ hơn giá trị ấy một lượng là:
Rõ ràng, giá trị chênh lệch vận tốc ấy là không nhỏ tí nào nếu đem so nó với vận tốc thoát ly ra khỏi Hệ Mặt Trời của một con tàu vũ trụ từ Trái Đất và chuyển động ngược chiều với chiều chuyển động của Trái Đất (vào khoảng ).
Có thể nói giá trị thực nghiệm về vận tốc ánh sáng nêu trên là rất chính xác, nếu chú ý rằng độ chính xác tương đối trong việc đo vận tốc ánh sáng là 10-15. Và phải chăng giá trị đó nhỏ hơn giá trị c nêu ở trên là chỉ thị về sự tồn tại một lượng khối lượng nào đó dù rất nhỏ bé của sóng đơn sắc khi nó lan truyền trong chân không? Để bênh vực quan niệm của mình thì chúng ta phải khẳng định rằng đúng là như vậy. Còn không thì… hỡi những gã nhà quê ngù ngờ cục mịch, trước ở đâu thì hãy cuốn xéo về đấy mà cày ruộng!
Dù còn rất mong manh thì một sự kiện xảy ra gần đây trong thực nghiệm vật lý đã giúp chúng ta giữ vững tinh thần, nuôi hy vọng về sự đúng đắn của khẳng định khá liều mạng ở trên.
Một nhóm nhà nghiên cứu - gọi là nhóm Opêra - làm việc tại Tổ chức Nghiên cứu hạt nhân châu Âu (CERN) ở Thụy Sĩ đã thực hiện thí nghiệm: cho các hạt nơtrinô bay trong một “đường hầm” dài 730 km, từ phòng thí nghiệm ở Thụy Sĩ đến phòng thí nghiệm ở Ý. Nhiều phương pháp đo khoảng cách và thời gian được áp dụng với độ chính xác rất cao. Kết quả cho thấy một điều đáng kinh ngạc đối với các nhà vật lý: các hạt nơtrinô trong cuộc thí nghiệm đã bay nhanh hơn tốc độ ánh sáng đến 20 lần triệu giây. Giáo sư Nevin Hanin (Neville Harnew), trưởng Khoa Vật lý nguyên tử Trường đại học Oxford, cho biết: “Kết quả này rất đáng chú ý nếu nó là sự thật. Nếu được chứng minh là chính xác, nó sẽ cách mạng hóa ngành vật lý mà chúng ta biết”. Còn giáo sư Giêm Xtơling (James Stirling, trưởng phòng thí nghiệm Cavendish tại Trường đại học Cambridge (Mỹ) thì nói: “Điều này đã đánh bại kỷ lục về mốc tốc độ ánh sáng. Đây thực sự là một kết quả sẽ thách thức mọi nền tảng của toàn bộ ngành vật lý”.
Hy vọng tràn trề trong… thấp thỏm âu lo, chúng ta tiếp tục dòng hoang tưởng về ánh sáng của mình.
Giả sử có một mặt phẳng chắn trực diện một luồng ánh sáng trắng từ xa đến. Các sóng đơn sắc, theo chúng ta quan niệm, khi bị mặt phẳng ngăn chặn, sẽ cuộn lại thành những giả hạt. Nếu luồng sáng đập vào mặt phẳng theo một góc nghiêng thì do tương tác giữa luồng sáng và mặt phẳng mà xuất hiện hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng. Nhưng ở đây, sóng ánh sáng được cho là sóng phẳng, các sóng thành phần coi như song song với nhau hướng trực diện đến mặt phẳng được cho là không hấp thụ ánh sáng nên hiện tượng khúc xạ bị loại trừ, còn sự phản xạ thì bị cản trở mạnh mẽ bởi luồng sáng tới là liên tục. Lúc đó, tất yếu sẽ hình thành một “lớp đệm” các giả hạt, có độ dày nhất định, có mật độ năng lượng cao hơn mật độ năng lượng của luồng sáng, chắn giữa mặt phẳng và luồng sáng. Tình hình đó làm cho sự vận động của các giả hạt trong lớp đệm (nhằm đảm bảo cho chuyển hóa KG không thể trì trệ của chúng được đảm bảo) trở nên căng thẳng, có xu thế hướng về miền không gian (hay môi trường) có mật độ năng lượng thấp hơn, dẫn đến sự tương tác, chuyển hóa lẫn nhau giữa các giả hạt. Vì thế mà có sự nhiễu loạn, gây nên hiện tượng gọi là phản xạ nhiễu loạn (không tuân theo định luật phản xạ). Thậm chí, lớp đệm tồn tại đủ lâu và mật độ năng lượng của nó đủ lớn còn gây ra hiện tượng giảm công suất (thông lương bức xạ ánh sáng) của nguồn phát sáng về phía mặt phẳng chắn sáng (nghĩa là nguồn sáng lúc này không còn ở trong môi trường chân không đồng tính và đẳng hướng nữa!).
Khi trên mặt phẳng có luồng sáng tới xuất hiện một lỗ thủng thì đó trở thành hướng ưu tiên lan truyền ánh sáng. Chúng ta cho rằng trên cơ sở quan niệm nêu trên về hành vi của ánh sáng bị mặt phẳng có lỗ thủng chặn lại, cũng có thể đến được với nguyên lý Huygens: bất kỳ một điểm nào nhận được sóng ánh sáng truyền đến đều trở thành nguồn sáng thứ cấp phát ánh sáng về phía trước nó.
Bây giờ, chúng ta chuyển sự chú ý của mình sang một số hiện tượng khác về ánh sáng.
Giả sử có một luồng (hay còn gọi là chùm tia) sáng trắng nhỏ từ môi trường chân không hướng đến một lăng kính, lập với pháp tuyến của mặt phẳng phân cách giữa hai môi trường một góc (xem hình 6).
Hình 6: Sự xuất hiện quang phổ.
Khi luồng sáng tiếp xúc với mặt phân cách, giữa chúng có sự tương tác. Kết quả của sự tương tác ấy làm một phần ánh sáng phản xạ, phần còn lại đi vào môi trường lăng kính. Phần đi vào môi trường lăng kính bị môi trường hấp thụ một phần, một phần bị tán xạ ra mọi phía, còn phần lớn bị khúc xạ tạo ra hiện tượng tán sắc.
Có thể coi luồng sáng là một “dòng chảy” năng lượng. Theo quan niệm của chúng ta thì suy cho đến cùng, “dòng chảy” năng lượng ấy chính là “dòng chảy” các dây KG cơ bản. Rõ ràng, các dây ấy không thể “lấp đầy” dòng chảy được mà chỉ đạt đến một giá trị mật độ nào đó. Giả sử luồng ánh sáng đó là sóng phẳng (ở xa nguồn phát) thì nó cũng được thấy như một dòng chảy năng lượng ổn định trong chân không. Nếu tiết diện s của dòng ấy là tiết diện tròn và trong một đoạn dòng có chiều dài l “mang” một năng lượng (toàn phần) là E thì chúng ta sẽ tính được mật độ năng lượng dòng. Gọi mật độ dòng năng lượng toàn phần là w thì:
Biết khối lượng của đoạn dòng năng lượng ánh sáng ấy là M thì có thể viết:
với S là mật độ khối lượng của dòng năng lượng.
(còn tiếp)


Mời xem:

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