THỰC TẠI & HOANG ĐƯỜNG 46/d

Thứ Bảy, tháng 7 11, 2015


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)

Dưới góc độ nhìn thấy dòng năng lượng là một đoàn sóng ánh sáng hay đúng hơn là một dòng lan truyền KG kích thích, gọi nôm na là lan truyền chấn động thì vì:
với a là bán kính của tiết diện s, đồng thời cũng chính là biên độ của sóng,  là tần số của sóng ấy.
Nên cũng có thể viết:
Dòng năng lượng “chảy” với vận tốc c. Để có đoạn dòng năng lượng l, phải cần một khoảng thời gian là:

Để đặc trưng cho “cường độ chảy” của dòng năng lượng, trong vật lý, người ta đưa ra đại lượng , gọi là thông lượng. Thông lượng là lượng năng lượng “chảy qua” diện tích vuông góc với dòng chảy (ở đây chính là s) trong một đơn vị thời gian. Vậy:
Từ đó, để đặc trưng cho mức độ “mạnh” hay “yếu” của một sóng hay một dòng năng lượng tại một vị trí nào đó, người ta đưa ra đại lượng I, gọi là cường độ sóng (hay cường độ dòng năng lượng) tại một điểm trong một đơn vị thời gian, và biểu diễn:
Đối với ánh sáng, I còn được gọi là cường độ sáng. Trong chân không, cường độ sáng của sóng phẳng coi như không đổi tại mọi điểm; cường độ sáng của sóng cầu tại một điểm so với cường độ sáng tại nguồn phát, giảm dần.
Khi luồng sáng của chúng ta đi vào lăng kính ở hình 6, và qua một lớp môi trường có bề dày (cũng là) I, nó sẽ bị hấp thụ một phần theo qui luật mà nhà vật lý Bouguer đã khám phá ra được: khi bề dày của lớp môi trường tăng theo cấp số cộng, thì cường độ chùm sáng giảm theo cấp số nhân. Biểu diễn toán học của qui luật này là:
I = Io.e-k.1
Trong đó: I là cường độ luồng sáng sau lớp môi trường.
Io là cường độ luồng sáng trước lớp môi trường.
k là hệ số hấp thụ của môi trường.
Theo quan niệm riêng của chúng ta thì giải thích hiện tượng hấp thụ ánh sáng như thế nào?
Giả sử năng lượng toàn phần của luồng sáng đó là mc2. Khi đi qua mặt phân cách để vào môi trường lăng kính năng lượng đó chuyển hóa thành:
mc2 = mv2 + mV2
với v là số chỉ thị mức năng lượng của môi trường lăng kính.
     V là tốc độ truyền sáng trong môi trường ấy.
Nếu trong chân không (có mức năng lượng bằng 0) vạn vật coi như được tự do vận động thì trong mọi môi trường có mức năng lượng v > 0, vận động của chúng luôn bị cản trở bởi sự tồn tại của mức năng lượng ấy và để duy trì vận động ban đầu thì chúng phải bị tiêu hao năng lượng. Nếu không bị môi trường lăng kính cản trở thì luồng sáng khi ra khỏi lăng kính vẫn bảo toàn năng lượng mc2. Tuy nhiên, sự cản trở liên tục của môi trường lăng kính đã làm cho luồng sáng, khi ra khỏi lăng kính phải bị tiêu hao một lượng năng lượng nào đó. Lượng tiêu hao đó chính là lượng mà môi trường lăng kính hấp thụ được theo qui luật Bouguer.
Như đã biết, vận tốc truyền sáng trong mọi môi trường đồng tính và đẳng hướng của một tia sáng là bất biến, cho nên sự tiêu hao năng lượng của luồng sáng khi đi qua lăng kính cũng chính là sự tiêu hao năng lượng KG được nhìn ở góc độ vật chất, mà ở đây cụ thể là khối lượng. Cũng vì môi trường đồng tính và đẳng hướng mà độ hấp thụ trên một đơn vị khoảng cách (hệ số hấp thụ k) ở mọi nơi trong môi trường là hằng số. Gọi mo là khối lượng của luồng sáng trước khi vào lăng kính, gọi m là khối lượng của nó sau khi ra khỏi lăng kính, gọi khoảng cách đi qua lăng kính của nó là l thì lượng năng lượng bị tiêu hao của luồng sáng là:
Hay khối lượng bị tiêu hao là:
(Sự giảm khối lượng liên quan đến khối lượng trước khi giảm là một biểu hiện về một qui luật phổ biến trong tự nhiên. Có thể thấy tăng trưởng lạm phát và giảm theo cấp số nhân là hai quá trình tương phản của nhau. Tưởng tượng luồng sáng truyền trong môi trường lăng kính như một xe tải đầy hàng chạy trên xa lộ. Khi xe tải đạt vận tốc V thì bị tắt máy. Do bị cản trở bởi ma sát, vận tốc của nó sẽ phải giảm dần. Muốn duy trì vận tốc V, người trên xe tải chỉ còn cách dỡ bớt hàng hóa xuống dần dần (giảm khối lượng) và xe tải càng nhẹ thì lượng hàng hóa phải dỡ bỏ càng ít đi).
Dễ dàng thấy cường độ sáng I tỷ lệ thuận với khối lượng để có cường độ ấy, nên có thể viết:
với q là hệ số tỷ lệ.
Viết biểu diễn trên dưới dạng vi phân rồi tích phân hai vế sẽ làm xuất hiện biểu diễn toán học của qui luật Bouguet.
Trong thực tế, luồng sáng trắng khi đi qua mặt phân cách vào môi trường lăng kính, không truyền theo hướng ban đầu nữa, mà bị khúc xạ. Sự khúc xạ này làm phân tán luồng sáng trắng để khi ra khỏi lăng kính nó sẽ được nhìn thấy trên màn ảnh A (hình 6) là một dải sáng có màu sắp xếp theo thứ tự: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím theo chiều hướng ánh sáng màu đỏ bị khúc xạ ít nhất, ánh sáng màu tím bị khúc xạ nhiều nhất.
Hiện tượng tán sắc có tính phổ biến và ngay từ thế kỷ XVII, Niutơn đã rút ra kết luận: chiết xuất của môi trường dùng làm lăng kính biến thiên theo bước sóng  và là hàm đơn vị của :
theo chiều giá trị bước sóng càng nhỏ thì ánh sáng (đơn sắc) càng bị khúc xạ nhiều.
Trong vật lý học, hiện tượng tán sắc ánh sáng đã được giải thích tường tận. Ở đây, chúng ta sẽ giải thích hiện tượng đó một cách định tính theo cách khác.
Luồng sáng trắng là một hỗn hợp các sóng sáng đơn sắc. Mỗi sóng đơn sắc đều được đặc trưng bởi một giá trị bước sóng (và tần số ). Trong đó ánh sáng đỏ có bước sóng dài nhất.
Gọi bước sóng và tần số của hai sóng đơn sắc trong luồng sáng khi còn ở môi trường chân không lần lượt là , và , , trong đó: , nghĩa là . Vì vận tốc truyền sáng trong chân không được cho là bằng giá trị cực đại bất biến c nên:
Khi hai sóng ấy vượt qua mặt phân cách đi vào môi trường lăng kính như minh họa ở hình 6 thì vì bước sóng cũng chính là khoảng cách truyền sóng trong một chu kỳ nên theo biểu thức , có thể viết:
       và
với , là bước sóng của hai sóng đơn sắc trong môi trường lăng kính tính theo đơn vị độ dài của môi trường chân không. Qua hai biểu diễn trên cũng thấy:

Nhân hai vế của biểu diễn trên cho và của biểu diễn dưới cho thì có:

và chính là hai vận tốc truyền V1 và V2 lần lượt của hai sóng đơn sắc nói trên trong môi trường lăng kính tính theo đơn vị thời gian của môi trường chân không. Điều đó nói lên rằng khi một sóng đơn sắc đi vào môi trường chiết quang hơn thì bước sóng của nó ngắn lại nhưng tần số của nó, tính theo đơn vị thời gian của môi trường chân không là không đổi:
Gọi khối lượng của hai sóng đơn sắc đang xét theo thứ tự là m1 và m2 thì năng lượng toàn phần của chúng lần lượt là m1c2 và m2c2. Khi đi vào môi trường lăng kính những năng lượng ấy chuyển biến tuân theo biểu diễn:
m1c2 = m1v12 + m1V12
     và: m2c2 = m2v22 + m2V22
Trong chân không, khi một sóng sáng truyền đi với vận tốc c thì năng lượng toàn phần của nó hoàn toàn được thấy dưới dạng động năng (mc2), khi định xứ ở đâu đó thì được thấy chuyển hóa hoàn toàn sang dưới dạng nội năng (). Khi sóng sáng đó truyền trong môi trường chiết quang hơn, một phần năng lượng được “trích ra” từ năng lượng toàn phần để cân bằng với sự cản trở của môi trường. Tuy nhiên, nếu bỏ qua những thất thoát do tán xạ, hấp thụ thì năng lượng toàn phần của sóng sáng đó vẫn được bảo toàn, nghĩa là lượng năng lượng được “trích ra” nói trên không bị mất đi mà đóng vai trò như nội năng của sóng sáng (hoặc làm tăng thêm nội năng nếu trước đó sóng sáng có nội tại).
Có thể thấy tần số là đại lượng đặc trưng cho “tốc độ” vận động, trong đó có vận động nội tại của một sóng sáng và nó bất biến một khi năng lượng toàn phần của sóng sáng bảo toàn. Như vậy, khi một sóng sáng đơn sắc đi vào môi trường chiết quang hơn thì vận tốc truyền của nó giảm đi, đồng thời mức độ vận động nội năng tăng lên. Chúng ta cho rằng mức độ vận động nội tại của một sóng sáng đơn sắc luôn tương ứng với mức độ cản trở của môi trường mà sóng sáng đơn sắc truyền trong đó, nghĩa là có thể biểu diễn:
m(c2 – V2) = mv2
với v là đại lượng biểu diễn mức năng lượng của môi trường.
Giả sử hai sóng đơn sắc đang xét có khối lượng bằng nhau (m1=m2), vận tốc truyền sáng trong môi trường lăng kính có mức năng lượng v là tương đối bất biến (V1=V2), thì mức vận động nội tại của chúng phải bằng nhau và cùng chung một biểu diễn vừa viết ở trên. Tuy nhiên, vì tần số cho nên sóng đơn sắc có tần số lớn hơn phải có mức vận động nội tại lớn hơn và do đó cũng phải “chịu” một mức cản trở của môi trường lớn hơn, nghĩa là:
m1(c2-V2) < m2 (c2-V2)
Từ đó mà suy ra m2 phải lớn hơn m1.
Vậy: đối với các sóng đơn sắc, xét trong cùng một môi trường, sóng có bước sóng ngắn hơn, và do đó có tần số cao hơn, thì có năng lượng toàn phần lớn hơn và phải chịu sức cản môi trường nhiều hơn. Để thỏa mãn điều đó thì khi hai sóng đơn sắc đang xét đi vào môi trường lăng kính, sóng có tần số phải bị khúc xạ nhiều hơn (có góc khúc xạ nhỏ hơn) sóng có tần số . Hay nói một cách tổng quát: chiết xuất của một môi trường tỷ lệ thuận với năng lượng toàn phần (cũng có nghĩa là tỷ lệ nghịch với bước sóng) của các sóng đơn sắc, khi c và V được cho là vận tốc truyền cực đại bất biến của ánh sáng trong môi trường chân không và môi trường chiết quang hơn.
Kết luận “tỷ lệ thuận (hay tỷ lệ nghịch)” một cách “chắc nịch” nêu trên đã không phù hợp với kết quả tính toán trong thực nghiệm vật lý.
Không phù hợp là điều dễ hiểu vì chính kết luận đó cũng đã nêu ra. Nếu gọi chiết xuất của môi trường lăng kính so với chân không, đối với sóng đơn sắc có bước sóng là n1 và đối với sóng đơn sắc có bước sóng là n2, thì:
n2 > n1
Muốn thế thì phải có: V2 < V1 hay v2 < v1, và thậm chí là:
Với C1, C2 là hai vận tốc truyền của hai sóng đơn sắc trong chân không. Hai giá trị này xấp xỉ c và không thể lớn hơn c.
Từ đó, có lẽ phải thêm một kết luận là: mỗi sóng đơn sắc truyền trong môi trường đều được đặc trưng bởi một giá trị vận tốc cực đại (không lớn hơn c) và phải coi sóng đơn sắc là một thực thể vật lý có tính tồn tại tương đối độc lập.
(Thật ra, sự biến thiên ngược chiều của chiết xuất theo bước sóng chỉ đúng đối với các chất trong suốt không màu. Thực nghiệm vật lý cho biết: bất cứ chất nào có tính hấp thu lọc lựa mạnh ở vùng bước sóng nào thì đều gây nên hiện tượng tán sắc dị thường ở vùng bước sóng đó, nghĩa là một số sóng có bước sóng dài lại bị khúc xạ nhiều hơn một số sóng có bước sóng ngắn hơn. Các chất trong suốt như thủy tinh, chẳng qua là mọi dải hấp thụ lựa lọc của chúng nằm trong vùng hồng ngoại và tử ngoại nên không thấy được trên ảnh quang phổ.
Có thể từ tính chất vận động nội tại của môi trường để qui ra một tần số đặc trưng cho nó rồi xét mối quan hệ giữa tần số đó với tần số của các sóng đơn sắc để giải thích hiện tượng tán sắc dị thường được không? Chúng ta không trả lời được nhưng tin rằng có khả năng đó.)
***
Như đã biết, Đềcác là người gợi mở ra ý tưởng làm hình thành nên nguyên lý tác dụng gần. Trên cơ sở đó mà trong vật lý học xuất hiện quan niệm Vũ Trụ lấp đầy một chất gọi là ête. Huygens thừa nhận sự tồn tại của ête và đề xướng ra thuyết sóng ánh sáng của mình. Dù không thể hình dung được tương tác hấp dẫn giữa các thiên thể lại truyền qua được những khoảng cách khổng lồ trong không gian hoàn toàn trống rỗng thì Niutơn cũng không thừa nhận sự “có mặt” của ête vì ông cho rằng như thế sẽ làm cản trở chuyển động của các thiên thể.
Sau Niutơn, khi thuyết sóng ánh sáng đã được đông đảo các nhà vật lý thừa nhận thì niềm tin về sự tồn tại của ête nhanh chóng chiếm địa vị thống trị trong vật lý học, dù chưa có bất cứ bằng chứng thuyết phục nào về nó cả. Điều đó làm xuất hiện trào lưu nghiên cứu nhằm phát hiện ête và xác định bản chất của nó. Dựa vào các hiện tượng đã biết và kết quả của những thí nghiệm mới, các nhà vật lý đua nhau suy đoán và đưa ra những giả thuyết về ête. Có một hiện tượng lạ lùng thú vị là có những giả thuyết gán cho ête những tính chất hết sức kỳ dị, khó lòng hình dung, ấy vậy mà dựa vào đó vẫn giải thích mĩ mãn một số hiện tượng nào đó. Tuy nhiên không có một giả thuyết nào lại không có khiếm khuyết không thể khắc phục được.
Niềm tin và cuộc đi tìm bằng chứng hiển nhiên về sự tồn tại của ête kéo dài đến hàng thế kỷ. Mãi đến đầu thế kỷ XX, khi thuyết tương đối hẹp của Anhxtanh ra đời (năm 1905) và được thừa nhận thì niềm tin ấy mới giảm xuống và rời khỏi vũ đài tranh luận khoa học. (Thế mà chúng ta lại đi dựng cái “thây ma” ête dậy, thổi KG vào cho nó sống động, thay tên nó bằng cái tên cực kỳ thông dụng, ai cũng biết và cũng không biết là gì: “không gian”, thì có liều mạng không nhỉ?).
Lúc đầu, theo Huygens thì ête như là một chất lưu, tương tự như nước hay chất khí thông thường. Khi hiện tượng phân cực ánh sáng được khám phá và tính ngang của sóng sáng được thừa nhận thì các nhà vật lý cũng từ bỏ giả thuyết đơn giản của Huygens và cố gắng xây dựng một mẫu ête với tham vọng dựa vào đó có thể giải thích được mọi hiện tượng quang học. Frênen là người đầu tiên phác họa ra mẫu gọi là “ête cơ học”. Ông nêu giả thuyết rằng, ête có tính chất của một chất rắn đàn hồi vì chỉ có chất rắn mới truyền được chấn động ngang, và kết luận ête có môđun nén (nghĩa là có suất trượt) vô cùng lớn. Ý kiến này được nhiều nhà vật lý đương thời ủng hộ. Dù vậy, thật khó mà giải quyết một chướng ngại rất lớn mà nó vấp phải: ête có sức kháng nén lớn như vậy, tại sao không gây sức cản nào đối với chuyển động của các thiên thể? Không còn cách nào khác, Xtốc phải đi đến lời giải thích cho rằng ête tương tự như một chất dẻo, không cản trở những chuyển động chậm, nhưng lại có tính chất của chất rắn đối với những biến động có vận tốc dao động lớn.
Với giả thuyết ête đàn hồi, Frênen đã giải thích được một cách phù hợp với thực nghiệm các hiện tượng phản xạ, khúc xạ và phân cực ánh sáng trong một số biểu hiện của chúng.
Theo một hướng khác, Côsi nêu giả thuyết rằng ête có môđun nén âm, do đó mà không truyền được sóng dọc. Dù là kỳ quặc, khó tin thì giả thuyết này cũng dẫn tới nhiều kết quả định lượng đúng.
Mac Kalakh đưa ra một mẫu ête đàn hồi còn kỳ quặc hơn nữa: ête chỉ có độ kháng đối với chuyển động quay và hoàn toàn không có độ kháng đối với các biến dạng khác. Ấy vậy và giả thuyết này cũng đưa tới nhiều kết quả đúng! Sự quá lạ thường như thế nêu giả thuyết này lúc ra đời ít người chú ý tới chỉ sau khi thuyết điện từ của Mắcxoen xuất hiện, người ta mới chú ý tới nó, vì hệ phương trình cơ bản của nó rất giống với hệ phương trình Mắcxoen.
Tất cả các giả thuyết “ête cơ học” trên đây đều không thành công trong việc xây dựng môn “quang học tinh thể” và không giải thích được hiện tượng tán sắc vì vận tốc truyền của chấn động trong môi trường đàn hồi không phụ thuộc vào tần số dao động mà chỉ phụ thuộc vào tỷ trọng và môđun đàn hồi của môi trường.
Sau khi Farađây khám phá ra hiện tượng từ quang, thuyết ête đàn hồi không còn được ủng hộ và phát triển nữa. Sự ra đời của thuyết điện từ Mắcxoen đã giúp các nhà vật lý giải thích được một cách có hệ thống và tự nhiên các hiện tượng về điện và từ cũng như nhiều hiện tượng quang học mà không cần đến bất cứ giả định nào về ête đàn hồi. Thế nhưng, vì cũng không thể hình dung được tương tác điện từ và sóng sáng lại có thể xảy ra trong trường tuyệt đối trống rỗng nên Mắcxoen vẫn quan niệm rằng phải có một môi trường vật chất nào đó và cần phải làm sáng tỏ nó. Từ quan niệm đó mà xuất hiện giả thuyết về sự tồn tại môi trường “ête điện từ”. Dù phần nào đó còn khiên cưỡng thì tính ưu việt hơn hẳn của ête điện từ so với ête đàn hồi là không cần phải có bất cứ tính chất dị thường kỳ quặc nào vẫn đảm bảo được tính đúng đắn của các phương trình Mắcxoen khi chuyển từ hệ qui chiếu quán tính này sang hệ qui chiếu quán tính khác. Như thế, ête điện từ là một thứ gì đó rất tế nhị, không có khối lượng và môi trường ête điện từ là đồng nhất với không gian tuyệt đối.
Nói thêm, về sự ảnh hưởng của chuyển động các vật thể đến môi trường ête, các nhà vật lý cũng đã từng có những ý kiến khác nhau. Chẳng hạn, mặc dù coi ête là đứng yên, nhưng do xét đến sự khác nhau về biểu hiện của ête trong chân không và trong các vật, Frênen đã cố chứng thực rằng, khi các vật chuyển động, do “sự đông đặc của ête” trong các vật, ête như bị kéo theo một phần. Còn Hecxơ, theo quan niệm ête điện từ, đã cho rằng ête hoàn toàn bị kéo theo. Tuy nhiên về sau, do giả thuyết này không phù hợp với một loạt các sự kiện nên ông đã từ bỏ, không xét đến các hiện tượng quang học. Ngược lại với ý kiến ête bị kéo theo một phần, Lorenxơ khi xây dựng thuyết điện tử cổ điển của mình, đã đưa ra giả thuyết rằng, ête hoàn toàn đứng yên trong không gian tuyệt đối, tuy nhiên, vì chuyển động của vật chất là chuyển động của các hạt tích điện tương tác với nhau trong ête đứng yên cho nên các hiện tượng quang học xảy ra trong môi trường ấy tựa như làm ête bị kéo theo một phần với hệ số phù hợp giả thuyết mà Frênen đã nêu ra. Cuối cùng, khi khám phá ra hiệu ứng Đốplơ trong quang học, nhiều nhà vật lý đi đến kết luận ête điện từ phải có vai trò trong hiện tượng đó như không khí của sóng âm thanh. Nếu thế các vật chuyển động trong môi trường ête điện từ phải tạo ra “gió ête” và nhiệm vụ của vật lý học lúc này là phải tạo ra các thực nghiệm quang học có khả năng phát hiện ra nó. Chính yêu cầu đó đã dẫn đến cuộc thực hành thí nghiệm nổi tiếng của Maikenxơn và Moócly làm chao đảo các nhà vật lý, và cùng với cái gọi là “tai biến tử ngoại”, đã mở đầu cho cuộc cách mạng “long trời lở đất” về nhận thức Tự Nhiên Tồn Tại trong vật lý học.
Lịch sử đi tìm hiểu thực tại khách quan của loài người là vô cùng bi tráng. Quá trình phát triển vật lý học là một bộ phận nổi bật, có tính tiêu biểu của cái lịch sử ấy. Chúng ta đã từng kể nhiều chuyện và bàn luận nhiều điều về vật lý học và ở đây, chúng ta sẽ kể thêm vài chuyện có liên quan đến vấn đề ête để qua đó, một lần nữa, cố gắng nêu ra những chứng thực cho các biểu thức của mình.
Năm 1728, trong khi khảo sát thị sai của các sao, nhà thiên văn Brêđli (Bradly) đã phát hiện ra hiện tượng mà ông gọi là “tinh sai”. Tinh sai là hiện tượng muốn quan sát thấy được một ngôi sao bất động trên vòm trời thì không phải là hướng trục kính thiên văn vào đúng ngôi sao đó mà phải hướng lệch đi một góc nhỏ theo hướng chuyển động của Trái Đất trong Vũ Trụ.
Thị sai của một ngôi sao là góc “nhìn” từ ngôi sao ấy đến đường kính của quĩ đạo Trái Đất. Giả sử rằng quĩ đạo Trái Đất là một đường tròn C có tâm là Mặt Trời T, còn ngôi sao S ở đúng trên trục của C (xem minh họa ở hình 7/a). Gọi Đ1, Đ2 là hai vị trí trên C, đối nhau qua tâm T. Góc  được định nghĩa là thị sao của sao S.
Hình 7: Hiện tượng thị sai và tinh sai trong thiên văn.
Muốn đo góc thị sai của , người ta hướng kính thiên văn vào sao S, sau đó vào T để xác định góc . Đúng nửa năm sau, lại đo góc . Từ đó tính ra . Thực tế, góc có giá trị rất nhỏ, dưới một giây góc. Sao thuộc chòm sao Nhân Mã, nằm gần Trái Đất hơn cả, có thị sai chỉ chừng 0,75".
Do có thị sai nên vị trí của S trên bầu trời tựa như thay đổi tuần hoàn trong một năm. Liên tục trong cả năm, S vẽ thành một đường tròn.
Tuy nhiên Brêđli nhận thấy rằng mọi sao đều vẽ thành những hình elíp mà trục lớn của chúng có cùng một giá trị qui ra góc là  (lớn hơn nhiều so với thị sai của những ngôi sao nằm gần Trái Đất nhất). Brêđli gọi hiện tượng ấy là tinh sai và cho rằng nguyên nhân của nó là chuyển động của Trái Đất và vận tốc hữu hạn của ánh sáng.
Theo quan điểm thuyết hạt của Niutơn, hiện tượng được giải thích như sau:
Giả sử F là tiêu điểm của vật kính thiên văn O và S là vị trí thực của ngôi sao trên vòm trời (xem minh họa trên hình 7/b). Nếu Trái Đất cố định trong không gian thì khi hướng kính thiên văn về S, ảnh của S phải nằm đúng F. Nhưng Trái Đất chuyển động trong không gian với vận tốc v, do đó trong khoảng thời gian t ánh sáng đi từ O đến F với quãng đường OF=c.t thì mặt phẳng tiêu của O dịch chuyển được một quãng F1F=v.t và tia sáng đến F1. Từ đó mà có:
Nửa năm sau, vận tốc Trái Đất đổi chiều và tia sáng từ S sẽ đến điểm F2.
Chúng ta cho rằng cách giải thích ở trên là sai lầm nên biểu thức được thiết lập trên cơ sở duy lý từ đó cũng sai lầm nốt. Thực nghiệm không hề cho thấy ánh sáng đi theo hướng OF mà chỉ cho thấy “rành rành” nó đi theo hướng OF1. Nếu suy luận rằng trong thời gian t ánh sáng đi được đoạn OF thì đồng thời nó (hay một tia sáng khác) cũng đi được đoạn OF1. Vậy phải có hai giá trị vận tốc ánh sáng và vì phụ thuộc vào độ lớn của v nên vận tốc ánh sáng không hữu hạn và bất biến.
Nếu chúng ta đứng ở O để quan sát thí nghiệm và cho rằng O đứng yên thì cũng phải cho rằng tia sáng được phát ra tại một điểm O’ chuyển động với vận tốc -v, tại thời điểm O’ trùng với O, và hướng của tia sáng là OF (vuông góc với v). Theo biểu thức và vì  nên sẽ có:
Gọi t là thời gian tính theo đơn vị thời gian của chúng ta, và đem chia hai vế của biểu diễn trên cho nó:
Rõ ràng  là vận tốc ánh sáng ảo vì chúng ta không hề đo được nó mà chỉ suy ra nó một cách chủ quan, và  mới chính là vận tốc thực của ánh sáng đối với quan sát ở O. Vậy:
Và:
Như vậy:
Biết:
Và bỏ qua thành phần căn hai vì quá nhỏ thì vận tốc ánh sáng được tính ra là:
Eri, nhà vật lý tin vào thuyết sóng về ánh sáng đã làm một cuộc thí nghiệm khác để giải thích hiện tượng theo quan niệm ấy, đồng thời qua đó mà tìm hiểu về ête (xem mô tả ở hình 8).
Hình 8: Thí nghiệm của Eri.
Theo Eri, giả sử ống kính thiên T đặt vuông góc với phương chuyển động của Trái Đất và phương OS hướng về sao S trùng với quang trục của T, (xem hình 8/a). Những mặt sóng ánh sáng phát ra từ S là những mặt phẳng song song với nhau và vuông góc với OS. Nếu ête bị kéo theo hoàn toàn thì vị trí các mặt sóng bên trong ống T không thay đổi và tia sáng sẽ đến đúng điểm F, tựa hồ như Trái Đất không chuyển động và như vậy là không có tinh sai. Nếu ête hoàn toàn đứng yên thì các mặt sóng trong ống T coi như lùi dần với vận tốc -v so với ống T. Muốn cho tia sáng đến được điểm F, phải nghiêng ống T đi một góc và từ đó mà cũng dẫn đến công thức tính góc tinh sai tương tự như trường hợp trên (dạng mà chúng ta cho là sai lầm do ngộ nhận).
Vậy hiện tượng tinh sai dường như chỉ thị về sự đứng yên hoàn toàn của ête.
Nếu đổ đầy nước vào ống T, do ánh sáng truyền trong nước với vận tốc nhỏ hơn trong chân không và được xác định bằng biểu thức (với n là chiết xuất), nên nó truyền đến một điểm F1’ nào đó mà có góc . Nếu thời gian ống T đi được quãng FF1 (trường hợp ống không có nước) là t thì thời gian đi được quãng FF1’ của nó là t'>t. Như vậy,  được xác định là:
Với giả định ête hoàn toàn đứng yên thì muốn cho tia sáng lại rọi đúng điểm F, phải nghiêng ống kính T đi một góc  sao cho:
Nghĩa là
Việc phải nghiêng ống kính T đi một góc lớn hơn góc là do tia sáng còn bị khúc xạ khi đi vào nước. Do các góc , ,  đều nhỏ nên có thể viết:
Suy ra:
Thế nhưng trong thí nghiệm của Eri, .
Để giải quyết mâu thuẫn, phải đi đến kết luận ête không đứng yên hoàn toàn mà bị kéo theo một phần, với vận tốc:
v'=x.v
với
n là chiết xuất
Theo quan niệm của mình thì chúng ta giải quyết mâu thuẫn đó như thế nào?
Trong trường hợp ống kính T đầy nước nhưng không nghiêng (trường hợp ở hình 8/a) thì tia sáng đi vào bình không bị khúc xạ nhưng giảm vận tốc do mức năng lượng của nước lớn hơn của chân không với chỉ số tượng trưng là v (có thí nghiệm vận tốc). Nếu thời gian truyền của tia sáng từ O đến F trong chân không là t và trong nước là t' và tương ứng với những thời gian ấy là những quãng đường x, x' thì trung thành với các biểu thức và , trường hợp , sẽ có:
Vì chúng ta coi như đứng ở O nhưng ngoài môi trường nước để quan sát hiện tượng nên có thể tiếp tục biểu diễn được thế này:

Đó là điều cực kỳ phi lý!
Đến lúc này chúng ta mới thấy được “gót chân Asin” trong biểu thức , và các biểu thức có liên quan còn lại dễ gây ngộ nhận chết người đến mức nào!
Rất rõ ràng: khi qui đổi khoảng cách x' ra theo đơn vị đo độ dài của quan sát ở môi trường chân không (tọa độ góc O) thì đó chính khoảng cách gộp của quãng đường mà tia sáng đi được trong hệ chuyển động O’ sau khoảng thời gian t' và quãng đường mà O’ đi được cũng sau khoảng thời gian ấy với vận tốc v. Do đó để xác định quãng đường thực đi của tia sáng thì phải viết lại hệ số  thành:
hoặc phải lấy giá trị tuyệt đối của khi  mang giá trị âm.
Như vậy trong trường hợp cụ thể ở đây, cách viết đúng phải là:

Từ đây, vì ống kính chuyển động, nên có thể lập luận tương tự như đối với ống kính không có nước để có biểu diễn:
Nếu để ý rằng ống kính chuyển động thì khối nước trong nó cũng chuyển động và có thể “kéo” tia sáng theo hướng chuyển động của nó. Như vậy, biểu diễn ấy chưa chắc đã đúng và hơn nữa chưa được hiểu thấu đáo.
Thực nghiệm chỉ ra rằng đúng là có hiện tượng kéo theo của nước đối với tia sáng đi từ O. Do bị kéo theo mà nó không đến được điểm F1’ mà đến điểm F2 với FF2 ngắn hơn FF1’. Nghĩa là nếu trong ống kính T không có nước với góc tinh sai là thì khi có nước góc tinh sai trong môi trường ấy được thấy là .
Với tưởng tượng tia sáng không xuất phát từ S mà từ S1, qua O đến F2 thì có thể nghĩ đến sự tương tự giữa hiện tượng này với hiện tượng khúc xạ. Có thể gọi nó là hiện tượng “khúc xạ ảo”. Nguyên nhân sâu xa nhất gây ra hiện tượng khúc xạ ảo chính là sự chiết quang đồng thời thực sự chuyển động với vận tốc v theo phương ngang của khối nước trong ống kính T chứ không có sự tác động nào của ête ở đây cả.
Chúng ta cho rằng trong môi trường nước, khi vận tốc truyền sáng giảm xuống ngang v thì coi như vận tốc chuyển động ngang v của hệ O’ so với O được cho là đứng yên, (thực ra là -v vì ngược chiều chuyển động của Trái Đất), giảm xuống còn v' theo qui luật tương tự như tia sáng được phát ra từ O’ khi O’ trùng với O.
Đặt: v'=v.k
với k là hệ số nhỏ hơn 0
Có thể biểu diễn hai vận tốc là:
Với x', x là hai khoảng cách không gian và tv’, tv là hai khoảng cách thời gian. Mối quan hệ của chúng tuân theo các biểu thức và với , nghĩa là:

Chú ý rằng ở đây, tv là thời gian xác định được một cách chắc chắn (đo được) ở hệ O. Do đó phải qui tv’ sang theo đơn vị đo thời gian của hệ O để có thể viết mối quan hệ giữa hai vận tốc v, v' như sau:

Vậy, phải có:
Bỏ qua đại lượng nhỏ cỡ 10-6 là  và nhớ rằng thì:
Vì các góc và ' rất nhỏ nên có thể suy ra:
Khi làm nghiêng ống kính T đi một góc nào đó sao cho tia sáng từ O rọi đúng điểm F, vì lúc đó đồng thời tia sáng cũng bị khúc xạ lệch đi một góc  (xem hình 8/b), nên:
Vì trên minh họa ở hình 8, góc tới tạo ra sự khúc xạ của tia sáng là góc  và góc đó cũng chính bằng . Nếu gọi góc khúc xạ là  thì:
Suy ra:  hay:
Và hiển nhiên:
Vậy:
Tự Nhiên Tồn Tại giản dị nên cũng tuyệt đẹp như thế đấy!
Từ đây, dễ dàng làm xuất hiện trở lại hệ số kéo theo một phần ête. Trong giả thuyết của Frênen. Nếu gọi vận tốc kéo theo của nước đối với tia sáng là w thì:
Hệ số kéo theo  được Frênen đưa ra khi giải thích kết quả một thí nghiệm do Aragô tiến hành. Hơn 30 năm sau, tức năm 1851, Fizô thực hiện một thí nghiệm nổi tiếng nhằm xác định vận tốc truyền sáng trong chất lỏng chuyển động và quá đó cũng xác nhận tính đúng đắn của giả thuyết ấy của Frênen. Sau đây chúng ta sẽ trình bày lại thí nghiệm này.
Thí nghiệm Fizô được bố trí như hình 9.
Hình 9: Sơ đồ thí nghiệm Fizô
Từ nguồn sáng S, chùm sáng đơn sắc tới bản bán mạ M (tại điểm A), phân thành hai tia đi ngược chiều nhau. Một tia vào truyền dọc trong ống O2, qua lăng kính K rồi truyền dọc trong ống O1, đến gương G thì phản xạ về A. Tia thứ hai đi theo hướng ngược lại, cũng về A. Hai tia sáng gặp nhau sẽ cho hình giao thoa. Vì hiệu quang trình của hai tia sáng bằng O nên quan sát Q sẽ thấy vân giao thoa với ánh sáng trắng.
Hai ống O1 và O2 thông nhau và chứa đầy nước. Khi nước đứng yên thì hệ vân giao thoa giữ nguyên vị trí như khi không có nước. Khi nước chảy trong hai ống đó theo chiều mũi tên với vận tốc U thì một tia sáng truyền cùng chiều, một tia sáng truyền ngược chiều chảy của nước. Quan sát Q thấy hệ vân giao thoa dịch chuyển. Nếu ête hoàn toàn đứng yên, tức là không bị nước kéo theo thì hệ vân phải giữ nguyên như khi nước không chảy. Kết quả thí nghiệm chứng tỏ ête đã bị kéo theo.
Fizô cho rằng nếu ête bị kéo theo hoàn toàn thì tốc độ truyền của hai tia sáng trong trường hợp nước chảy phải tuân theo phép tổng hợp vận tốc Galilê. Gọi vận tốc truyền sáng trong nước đứng yên là V thì vận tốc tia sáng truyền cùng chiều nước chảy là V + u và của tia sáng truyền ngược chiều nước chảy là V – u.  Gọi độ dài của mỗi ống là l thì thời gian truyền của hai tia sáng ấy khác nhau một lượng là:
Như vậy quãng quan tính chênh lệch của hai tia sáng là . Do đó, khoảng dịch của hệ vân giao thoa phải bằng:
                         (B)
Với           là bước sóng ánh sáng
        B là đơn vị độ chói
Biết chiết xuất của nước là , nên , và vì thế:
          (B)
Vì n2.v2<<c2 nên có thể bỏ qua để:
          (B)
Trong thí nghiệm Fizô, l=1,5m , , và . Kết quả tính toán thời đó cho ra kết quả . Tuy nhiên thực tế thí nghiệm lại thu được , nhỏ hơn kết quả tính toán đến chừng 2 lần. Điều đó chứng tỏ ête không bị nước kéo theo hoàn toàn mà chỉ một phần. Áp dụng hệ số kéo theo của Fênen, nghĩa là thay v bằng v.x thì kết quả thí nghiệm coi như thỏa mãn kết quả tính toán.
Ngày nay, người ta biết chắc rằng ête, một chất có những tính chất như thời bấy giờ quan niệm, là không tồn tại. Ấy vậy mà dựa vào ête, Frênen vẫn dẫn dắt ra được hệ số x và việc ứng dụng hệ số ấy đã tỏ ra hữu hiệu trong việc giải quyết ít nhất là ba thí nghiệm có liên quan đến ánh sáng. Để thấy điều lạ kỳ này tại sao lại có thể xảy ra được, chúng ta hãy xem lại quá trình suy đoán, lập luận của Frênen.
Trước tiên, Frênen cho rằng ête không chuyển động theo vật thể mà thấm qua nó. Trên cơ sở phán đoán đó, ông tiếp tục cho rằng, khi vật thể chuyển động, lượng ête thấm trong vật thể tăng lên. Điều đó dẫn đến mật độ khối lượng của ête trong vật thể lớn hơn mật độ khối lượng của ête trong chân không và sự tăng lên ấy thỏa mãn chính xác hệ thức:
Giả sử rằng vật thể đó là một khối hình trụ và nó chuyển động theo đường thẳng dọc trục của nó. Có thể tưởng tượng được rằng đáng lẽ vật thể phải chuyển động với vận tốc v so với ête, thì do mật độ khối lượng (hay khối lượng riêng) của ête trong vật tăng lên mà nó chỉ có thể chuyển động với vận tốc là v'>v, sao cho:
              
Nghĩa là:
              
Chính vì thế mà tia sáng truyền trong ống theo chiều chảy của nước với vận tốc là V-v', nhưng đối với máy đo bên ngoài ống (trong môi trường chân không!) thì vận tốc đó được thấy bằng:
              
Còn đối với tia nước truyền trong ống ngược chiều chảy của nước thì có vận tốc bằng:
              
Xuất phát từ một quan niệm sai lầm về thực tại mà vẫn dẫn ra được điều chí lý thì kể cũng thú vị thật. Trong khoa học không thiếu gì những trường hợp như thế. Có thể thấy rằng, trong giả thuyết của Frênen, nếu loại bỏ cái “vỏ bọc” ête đi thì sẽ thấy sự phán đoán của Frênen cũng phần nào hợp lý vì đã nêu ra được sự phụ thuộc của giá trị vận tốc vào khối lượng riêng, tức là vào mức năng lượng của môi trường so với của chân không.
Sau này, trên cơ sở phép cộng vận tốc trong thuyết tương đối hẹp của Anhxtanh, người ta cũng đi đến được hai biểu thức tính V1 và V2 giống như của Frênen.
Theo thuyết tương đối hẹp thì:
              
Vì lượng  rất nhỏ so với 1 nên có thể viết:
              
Bỏ qua lượng rất nhỏ , ta có kết quả cuối cùng trùng với kết quả đã suy ra được của Frênen:
              
Nghĩ thoáng qua thì có thể cho rằng việc dẫn dắt này là một trong nhiều bằng chứng củng cố niềm tin vào sự đúng đắn của thuyết tương đối hẹp. Thế nhưng, nếu nghĩ kỹ thì hóa ra sự dẫn dắt này lại có tác dụng ngược lại vì tỏ ra khiên cưỡng trong quá trình biến đổi biểu diễn. Trong trường hợp u lớn đáng kể thì việc suy ra hệ số x từ phép tổng hợp vận tốc mà thuyết tương đối nêu ra sẽ mất hiệu lực. Cho nên, phải chăng ở đây đã phơi bày ý này: do quan niệm vẫn còn chưa đúng về Tự Nhiên Tồn Tại, vẫn sai lầm về không gian, thời gian và mối quan hệ của chúng mà các biểu thức toán học của thuyết tương đối hẹp mới chỉ đạt đến được những kết quả “rất” gần đúng chứ chưa phải là đích thực?
Vậy thì liệu từ những biểu thức vẫn trong thời kỳ im hơi lặng tiếng (nghĩa là chưa ai biết tiếng mà mới chỉ nổi tiếng đối với hai gã Hiện Thực và Hoang Tưởng thôi!), liệu chúng ta có giải thích được sự sai lệch giữa kết quả tính toán lý thuyết và kết quả rút ra từ thực tiễn trong thí nghiệm Fizô không?
Để trả lời câu hỏi đó thì như thường lệ, phải xắn tay áo lên “chiến đấu đến cùng”! Hơn nữa, vì đã lỡ mạo muội phê phán bậc tiền bối mà tên tuổi vẫn còn đang lẫy lừng trong giới vật lý, nên không có quyền được “hy sinh anh dũng” mà phải dành thắng lợi để chứng tỏ những gã nhà quê dù nói năng thô kệch thì cũng có lý hơn một chút xíu. Ở đây, nói có lý hơn không có ý huyênh hoang tự cho mình tài giỏi hơn tiền bối mà chỉ có ý là thấy được cái mà tiền bối đã không thấy, hay nói đúng hơn là thấy khác cái mà tiền bối đã thấy và quan niệm. Được như vậy là vì chúng ta là hậu thế của tiền bối - một hậu thế cuồng si đi theo tiền bối, học hỏi tiền bối rồi bỗng chốc trở thành điên rồ, hoang tưởng, bỏ hết mọi công việc đồng áng để lêu têu ở những nơi mà nhiều người tỉnh táo đã tường tận đến chán chường. Niutơn đã đúng khi ông nói đại ý rằng ông hơn người không phải vì tài giỏi mà vì được đứng trên vai những người khổng lồ. Câu nói tỏ ý khiêm tốn đó của Niutơn, dù đúng thì cũng chưa thật chí lý, vì rằng không phải ai đứng trên vai những người khổng lồ cũng làm được như ông. Chúng ta cho rằng trong số những người được đứng trên vai những bậc tiền bối vĩ đại, chỉ có một số rất ít người biết và dám suy nghĩ khác thường để giải quyết những bế tắc khoa học to lớn của đương thời một cách khác thường. Và trong số họ chỉ có một hai người may mắn khám phá ra được chân lý. Có lẽ, muốn thấy được cái mà đương thời không thấy trong thực tại khách quan thi trước hết, ít ra cũng phải có tâm hồn như Lương Khải Siêu: nể phục thiên tài đồng thời cũng coi thường thiên tài, và có lối nhìn sự vật và tư duy “không giống ai” tương tự như nhà thơ Bùi Giáng của Việt Nam chăng?
Nhắc đến Bùi Giáng, chúng ta không thể không đọc lại vài lời thơ đối với chúng ta là thật hay, nghe cứ tưng tửng, giỡn chơi, như buông ra một cách “trời ơi đất hỡi”, suông đuột chỉ để cho có vần, mà ngẫm kỹ lại thấy thâm thúy, sâu lắng lạ lùng:
               “Trong linh hồn một bông hoa
               Hình như có cõi người ta đàng hoàng
               Ở trong một phút lang thang
               Có hồn dâu biển đa đoan cơ Trời”
               “Tiền gian trên đất dưới trời
Một lời là một không lời nói ra”
               Rồi tôi cũng phải xa tôi
               Đời tài hoa cũng xa trôi ven trời”
               “Bỏ quên mái tóc trên đầu
Bỏ quên túi áo đằng sau túi quần”
               “Một là một hóa ra ba
               Hai là hai một thiết tha muôn lần”
               “Em vui như thể thiên thần
               Em buồn như thể vô ngần em vui”
               “Sớm đào tối mận lân la
               Trước còn đất sét sau ra đá vàng”
               “O Thêm, O Mạnh, O Cừ
               Trẫm bây giờ vẫn tuyệt trù yêu O
               Biết rằng O cũng tròn vo
               Mà tôi I cứ thẳng ro một đường”
               “Gặp người tôi tưởng người điên
               Gặp tôi người tưởng tôi điên như người”
Trong giới nhạc sĩ Việt Nam từ trước tới nay, người có cách biểu đạt ý tưởng của mình bằng từ ngữ gần gũi nhất với cách của Bùi Giáng có lẽ là nhạc sĩ Trịnh Công Sơn. Nếu thơ của Bùi Giáng ngây ngô, tinh nghịch một cách uyên bác thì ca khúc của Trịnh Công Sơn ngơ ngác, hiền lành một cách kỳ tài.
Thôi! Chúng ta tiếp tục… lao động.
Cái nguyên nhân làm cho vận tốc truyền sáng trong nước tĩnh V chuyển biến thành V1 hoặc V2 chính là vận tốc nước chảy ra. Có thể coi là chỉ số đặc trưng cho sự kéo theo hoặc cản trở (đồng thời cũng có thể đặc trưng cho sự tăng giảm mức năng lượng) của môi trường theo một phương chiều nào đó đối với sự vận động của một thực thể trong môi trường đó, trước một quan sát ở ngoài môi trường được cho là đứng yên.
Nếu áp dụng biểu thức và ở đây  thì có ngay:
              
Biểu diễn đó lạ hoắc, khác xa với biểu diễn của Frênen và nếu đem áp dụng nó để tính khoảng xê dịch của hệ vân giao thoa thì trật lất so với kết quả thí nghiệm.
Hay lại lập luận giống như khi tìm cách xác định vận tốc u trong thí nghiệm của Evi để có được: ? Cũng… trật lất!
Vậy thì phải chăng biểu thức của chúng ta vẫn chưa đúng và hơn nữa tương tự như Frênen, chúng ta đã dựa trên một quan niệm sai lầm và may mắn dẫn ra được kết quả chuyển đổi, giá trị vận tốc đúng đắn trong việc xác định vận tốc kéo theo của nước ở thí nghiệm Êri?
Chúng ta đã rà soát lại một cách kỹ lưỡng và nhiều lần từng bước dẫn đến biểu thức mà vẫn chưa thấy bất cứ một sai sót nào. Do đó, chúng ta vẫn tin tưởng vào sự chí lý của biểu thức tổng hợp vận tốc . Tuy nhiên, có điều lạ lùng là có nhiều trường hợp giải quyết vấn đề một cách suông sẻ nhờ áp dụng nó, nhưng cũng có những trường hợp dùng nó sẽ dẫn đến kết quả tính toán không phù hợp với thực tế thí nghiệm. Như vậy, rất có thể biểu thức chưa mang tính tổng quát.
Từ suy nghĩ trên, chúng ta quay lại nghiền ngẫm những bước đi suy lý của mình trong khi bàn luận về thí nghiệm Eri và… bật té ngửa! Thì ra, chúng ta đã “gộp” hai hiện tượng có bản chất khác nhau làm một. Hai hiện tượng đó, chúng ta gọi là hệ chuyển động và môi trường chuyển động (cần hiểu chuyển động ở đây là chuyển động tương đối so với hệ quan sát được cho là đứng yên!
Nếu có hai hệ chuyển động tương đối so với nhau thì một tia sáng phát ra từ một hệ môi trường chân không, sau khi phát khỏi hệ, tia sáng không còn chịu bất cứ một tác động nào từ hệ đó nữa. Lúc đó, tùy thuộc vào nhận thức chủ quan của mỗi quan sát ở mỗi hệ mà các giá trị về khoảng cách, thời gian cũng như vận tốc và cả phương chiều lan truyền của tia sáng được xác định ra khác nhau, nhưng có thể chuyển thành nhau thông qua các biểu thức cơ bản mà chúng ta đã nêu. Ngược lại, nếu ánh sáng được phát ra từ môi trường có mức năng lượng v0 dù chuyển động hay không chuyển động một khi vẫn còn lan truyền trong môi trường đó (hoặc một tia sáng từ đâu đó đi vào và lan truyền trong môi trường đó) thì nó vẫn chịu tác động một cách liên tục bởi môi trường đó. Nghĩa là phải thấy tia sáng lan truyền trong môi trường chuyển động chịu ít nhất là đồng thời bởi hai tác động: tác động của mức năng lượng v khi môi trường đứng yên (tĩnh) và tác động của mức năng lượng chuyển động của môi trường (động). Lúc này không thể dùng biểu thức m để chuyển hóa vận tốc  được nữa.
Có thể coi môi trường chuyển động là một dạng của hiện tượng tạm gọi là môi trường “lồng” trong môi trường. Giả sử có một vật ở trong môi trường chuyển động thì coi như nó ở trong một hệ chuyển động so với môi trường tĩnh (đứng yên). Như vậy, trong thí nghiệm Fizô, một hệ quan sát đứng yên trong chân không sẽ phải đi đến kết luận: so với môi trường nước tĩnh có mức năng lượng v, khối nước chảy trong ống nghiệm với vận tốc v" và nếu qui chiếu về môi trường nước tĩnh, sẽ phải tuân theo biểu thức (lúc này, trong k bằng -1), nghĩa là:
Có như thế là vì nếu đứng trong môi trường nước tĩnh quan sát thì vận tốc ánh sáng là c' và khối nước chuyển động không bị tác động bởi v. Về mặt số trị, c' bằng c, bởi biểu thức và đã chỉ ra:
,
nghĩa là đơn vị đo khoảng cách và thời gian ở hai hệ hay hai môi trường, có thể dài, ngắn khác nhau nhưng đối với cùng một khoảng cách hay thời gian thì số lượng đơn vị đo là như nhau.
Nếu qui chiếu v' về hệ tọa độ của quan sát trong chân không (đứng yên như môi trường nước tĩnh), thì vì “thấy được” dòng nước chảy bị cản trở bởi v, nên trong k lúc này bằng 1, để có:
Nghĩa là v'>v.
Như vậy, theo hệ tọa độ đứng yên trong chân không:
Như đã nói, về mặt số trị:
v"=v'=v
Do đó, khi qui chiếu v" về cùng một đơn vị thời gian với v theo hệ tọa độ đứng yên trong chân không, sẽ thấy một mức độ chênh lệch vận tốc là:
Đó cũng chính là “lượng” vận tốc tăng lên hay giảm xuống đối với tia sáng truyền xuôi hay ngược trong dòng nước chảy ở thí nghiệm Fizô. Vậy có thể viết:
Trong sáng và chính xác là như thế chứ không cần đến giả định huyền bí của Frênen và cũng không phải bỏ bớt bất cứ lượng dù nhỏ bé nào theo Anhxtanh.
- Thế là anh đã thấy được “chân tướng yếu đuối” của biểu thức rồi phải không, Hoang Tưởng?
- Đúng vậy Hiện Thực ạ! Tôi rất đỗi vui mừng vì điều đó và có lẽ anh phải lưu lại lời cảm ơn chân thành của tôi đối với thí nghiệm của Eri và thí nghiệm của Fizô!
- Theo thiển ý của tôi thì biểu thức toán học tổng quát của phép tổng hợp vận tốc theo quan niệm của anh phải là thế này:
Với n là số môi trường “lồng” vào nhau không kể môi trường chân không.
- Có lẽ là như vậy! Nhưng thôi, không nên viết nó ra vì chưa chắc đó là dạng tổng quát nhất. Hơn nữa anh cũng đừng sốt sắng khoe với thiên hạ về “chân tướng yếu đuối” của biểu thức làm gì. Kẻo sách của chúng ta khi xuất bản ra không ai thèm mua thì khốn khổ lắm đấy!
- Anh chớ lo! Dù anh đang vi vu trên kệ sách và tôi cắm cổ ghi chép trong xó nhà thì cũng như đang cùng trên một con thuyền giữa đại dương mênh mông. Không lẽ tôi ngốc đến mức làm thủng con thuyền cho nó chìm?
- Đừng chủ quan! Con người ta, nhiều khi rất ngốc mà không biết mình ngốc. Đây, tôi kể cho anh nghe chuyện này:
“Một ông hàng thịt bày thịt lợn xề ra bán. Đứa con phụ ông bán có tính hay bép xép nên ông dặn trước:
- Mày đừng có nói là lợn xề đấy nhé!
Lúc sau có người đến hỏi mua thịt. Đứa con mau mồm nói trước:
- Đây không phải là thịt lợn xề đâu bác ạ!
Người kia nghe nói thế sinh nghi, không mua nữa.
Ông hàng thịt giận quá, mắng con:
- Ai bảo mày nói để người ta sinh nghi hả?
Thế rồi lại có người đến, xem thịt rồi hỏi:
- Sao bì nó dày thế này? Hay là thịt lợn xề?
Ông hàng thịt chưa kịp trả lời thì thằng con đã vội hấp tấp phân bua với bố:
- Đấy! Người ta nói trước chứ không phải con đâu đấy nhé!”
- Chuyện anh kể, cũ mèm và “phi đạo đức” quá. Nhưng thôi, để đáp lại, tôi kể anh nghe câu chuyện khoa học này:
“Hai ông thông thái tởm ngồi nói chuyện thiên văn. Ông thì bảo trời cách xa ta mấy chục vạn dặm. Ông thì bảo trời xa một vạn dặm là cùng. Họ cãi nhau, không ai chịu ai. Có người thứ ba nói xen vào:
- Hai ông nói sai cả. Làm gì xa đến vậy! Từ đây lên trời chỉ ba, bốn trăm dặm là cùng, đi mau thì ba ngày, đi chậm thì cũng chỉ bốn ngày là tới nơi… Vừa đi vừa về độ sáu, bảy ngày.
Hai ông kia hỏi vặn:
- Bằng vào đâu mà dám nói chắc như vậy?
- Cứ theo lệ thường thì ngày 23 Tết đưa Ông Táo lên trời, đến 30 Tết Ông Táo đã về tới nhà rồi. Hai ông tính lại thử xem?”
- Đó mà là chuyện khoa học?
- Ha, ha… ha! Nói ghẹo anh cho vui thôi.
- Ừ, kể cũng vui… Thoải mái rồi nhé! Tiếp tục ghi chép đi, Hiện Thực ơi! Tôi nói đến hiện tượng hiệu ứng Đốplơ trong quang học đây!
- Hiệu ứng Đốplơ trong quang học là một hiện tượng của quá trình phát và thu bức xạ điện từ. Đối với trường hợp nguồn phát và thiết bị thu sóng bức xạ điện từ đứng yên so với nhau thì tần số và bước sóng của đoàn sóng khi phát ra và khi thu vào là có giá trị như nhau, không có một sai biệt nào. Nhưng khi nguồn phát và thiết bị thu chuyển động tương đối so với nhau thì các tần số và bước sóng ở hai hệ thu và phát đó sẽ có sự chênh lệch về giá trị. Người ta gọi đó là hiệu ứng Đốplơ.
Dựa vào thuyết tương đối hẹp của Anhxtanh người ta đã giải thích được nguyên nhân sâu xa gây ra hiện tượng đó cũng như thiết lập được các công thức tính toán độ dịch chuyển tần số và bước sóng. Nhiệm vụ của chúng ta ở đây là từ hai biểu thức và của mình phải dần giải ra được các công thức tính toán ấy.
Hình 10: Mối quan hệ về bước sóng truyền sáng giữa hai hệ thu và phát chuyển động tương đối so với nhau
Giả sử có hai hệ thu, phát ánh sáng gọi là T và P chuyển động tương đối so với nhau, có giá trị vận tốc là v, có phương vận tốc tại thời điểm phát sóng sáng lập với đường thẳng qua hai hệ ấy một góc là , có phương truyền tín hiệu sáng đều được T lập với phương vận tốc v một góc là  (xem minh họa ở hình 10). Theo quan niệm của chúng ta thì mối quan hệ về khoảng cách và thời gian giữa hai hệ T và P phải tuân theo hai biểu thức và . Như vậy, dễ hiểu là cũng có thể biểu diễn mối quan hệ về tần số và bước sóng ánh sáng phát và thu bằng hai biểu thức ấy, nghĩa là có thể viết:
              
Trong đó: , là bước sóng và tần tố của tín hiệu được xác định trong hệ đứng yên. Chúng ta sẽ xem xét những trường hợp có thể xảy ra sau đây:
1/. Trường hợp T đứng yên, P chuyển động: lúc này và  của P, và của T.
   -. Khi : nguồn phát chuyển động đến gần thiết bị thu và có:
              
Có như vậy là do sự sự lũng đoạn của vận tốc v và góc đến sự phát và thu tín hiệu sáng. Nghĩa là cùng một loại sóng sáng lan truyền trong không gian, hai hệ chuyển động tương đối so với nhau sẽ phải thấy khác nhau. Ở đây, như biểu thức cho thấy bước sóng khi thu sẽ phải chậm hơn khi phát.
   -. Khi , tín hiệu được phát theo phương vuông góc với vận tốc v, mối quan hệ giữa hai bước sóng và hai tần số sẽ là:
              
Đây được gọi là hiệu ứng Đốplơ ngang
   -. Khi , nguồn phát chuyển động ra xa thiết bị thu, do vận tốc ánh sáng không được vượt qua giá trị cực đại C và suy ra từ phép tổng hợp vận tốc mà thấy:
              
   -. Khi , dễ dàng thấy được nguồn phát chuyển động ra xa thiết bị thu và phương của vận tốc v trùng với đường thẳng đi qua hai hệ P và T. Lúc này:
              
Ngược lại khi , nguồn phát chuyển động đến gần nguồn thu và vận tốc v có phương trùng với đường thẳng đi qua P và T. Lúc này:
              
              
Hiệu ứng Đốplơ xảy ra khi  gọi là hiệu ứng Đốplơ dọc.
2/. Trường hợp ngược lại, P đứng yên, T chuyển động với vận tốc –v, góc lập lúc này phải chuyển biến thành . Như vậy, dạng của các công thức trên không thay đổi, chỉ phải thay đổi vị trí của và , và cho nhau.
Trong lý thuyết cơ học lượng tử có một nguyên lý rất nổi tiếng gọi là nguyên lý bất định Hâyxenbec. Nội dung của nó là: không thể xác định chính xác một cách đồng thời tọa độ và xung lượng của một hạt vi mô. Hiệu ứng Đốplơ trong quang học đã như một gợi ý rằng nguyên lý ấy có thể chỉ là hệ quả của một nguyên lý bất định còn tổng quát hơn nhiều và nguyên lý này phải có mối quan hệ nhân – quả với sự chuyển động tương đối giữa các hệ phát thông tin (hệ bị quan sát) và nhận thông tin (hệ quan sát) đối với nhau. Như có lần chúng ta đã nói thì thông tin về một hiện tượng nào đó luôn bị lũng đoạn đó là không thể bị triệt tiêu được bởi vì sự chủ quan của hệ quan sát bao gồm hai bộ phận, một bộ phận do bản thân hệ quan sát gây ra như nhận định kỹ thuật sai lầm, thao tác quan sát chưa đúng…, một bộ phận do chính thực tại khách quan gây ra như hiệu ứng Đốplơ đã chỉ ra. Cố gắng lắm cũng chỉ khắc phục được sữ chủ quan do bản thân hệ quan sát gây ra mà thôi. Rõ ràng, điều đó dẫn đến nhận định: không thể không thừa nhận công lao vô cùng to lớn của thực nghiệm trong hiện thực khách quan đối với quá trình nhận thức của loài người về Tự Nhiên Tồn Tại, nhưng đến một lúc nào đó, để có thể tiếp tục nhận thức và nhận  thức đến tường tận Tự Nhiên Tồn Tại, loài người phải cần đến những thực nghiệm trong giả tưởng.
Hiệu ứng Đốplơ được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu các hiện tượng thiên văn. Khi khảo sát hệ quang phổ của ánh sáng đến từ các thiên thể, các nhà vật lý thấy rằng trong thành phần cấu tạo vật chất của các thiên thể không có nguyên tố nào không có ở Trái Đất. Tuy nhiên có khác là quang phổ của cùng một nguyên tố, một ở Trái Đất, một ở thiên thể thường không trùng nhau hoàn toàn. Các vạch quang phổ của thiên thể cùng dịch về phía tím (bước sóng ngắn) hoặc cùng dịch về phía đỏ (có bước sóng dài). Các nhà vật lý cho rằng hiện tượng ấy chỉ có thể có nguyên nhân là hiệu ứng Đốplơ. Đặc biệt, thí nghiệm đã chỉ ra một hiện tượng trong hiệu ứng Đốplơ là hệ P càng lùi ra xa hệ T thì quang phổ phát ra từ nó đến P càng dịch về phía đỏ. Vì phổ thu được của các thiên thể ở xa Trái Đất cũng có hiện tượng dịch về phía tím, nhưng phần nhiều là dịch về phía đỏ nên các nhà vật lý thiên văn thống nhất cho rằng hiện tượng tản ra ngày một xa nhau của các thiên hà là có tính phổ biến. Trên cơ sở đó, năm 1923, Fritman đề xướng thuyết Vũ Trụ giãn nở. Ngày nay, hầu hết các nhà vật lý đều thừa nhận thuyết này và thuyết Big Bang.
Vậy thì có thể giải thích hiện tượng quang phổ của các thiên thể dịch về một phía như thế nào?
Đến đây, có thể thấy, những biểu thức mà chúng ta đã nêu ra và gọi là cơ bản, có mối quan hệ qua lại khăng khít với nhau, mà về thực chất, đều là những dẫn xuất từ một quan niệm nền tảng duy nhất về tự nhiên. Chúng ta đã dùng chúng và chỉ dùng chúng để giải thích khá tốt nhiều hiện tượng quang học khác nhau. Như vậy, có thể nhận định những hiện tượng quang học có vẻ khác nhau ấy đều do cùng một nguyên nhân sâu xa tạo thành. Vậy nguyên nhân sâu xa ấy là gì? Chúng ta cho rằng đó chính là mức độ chênh lệch tương đối và tuyệt đối về mức độ vận động giữa hai hay nhiều hệ KG. Chúng ta dùng thuật ngữ “hệ KG” để gọi chung các dạng tồn tại như: mức năng lượng, tốc độ, tần số… của hệ KG. Trên cơ sở nhận định này và nếu nó xác đáng thì chúng ta cũng cho rằng, tất cả những hiện tượng quang học có nguyên nhân sâu xa nói trên, đều có thể được giải thích đúng đắn một cách đại thể trên cơ sở áp dụng những biểu thức mà chúng ta đã nêu ra, và chỉ cần thế, không cần đến bất cứ điều kiện bổ sung “xa lạ” nào.
Rõ ràng là khi hai hệ P và T đứng yên so với nhau (v=0) thì , , nghĩa là không xuất hiện hiệu ứng Đốplơ. Mặt khác, cho dù giữa hai hệ đó có chuyền động tương đối so với nhau, nhưng với vận tốc v rất nhỏ so với c, đến nỗi không có bất cứ cách nào phát hiện được sự sai biệt về bước sóng và tần số giữa hệ thu và hệ phát tín hiệu sáng, thì cũng coi như không có hiệu ứng Đốplơ. Vậy, đối với một thiên thể phát sáng, dù chuyển động tương đối giữa nó với Trái Đất là rất lớn đi nữa, nhưng nếu nó ở rất xa Trái Đất, chỉ như một điểm sáng ở cách Trái Đất hàng ngàn năm ánh sáng, thì lúc đó coi như nó và Trái Đất thực sự đứng yên so với nhau, và như thế, phải cho rằng không hề có hiệu ứng Đốplơ trong sự phát và thu tín hiệu giữa chúng ít ra là cũng trong khoảng thời gian hàng chục năm, thậm chí hàng trăm năm. Nếu cho rằng hiện tượng dịch về một phía trong quang phổ của các thiên thể ở xa Trái Đất có nguyên nhân trực tiếp từ hiệu ứng Đốplơ thì nó cũng không thể xảy ra trong những khoảng thời gian nói trên được. Thế mà thiên văn học đã phát hiện ra và luôn quan sát thấy. Do đó, có thể suy luận: hiện tượng dịch về một phía trong quang phổ của các thiên thể ở xa Trái Đất là sự thể hiện của một hiệu ứng tổng hợp nào đó, trong đó có hiệu ứng Đốplơ nhưng vai trò của hiệu ứng Đốplơ không đáng kể.
Vì không tin vào thuyết Big Bang, nghĩa là không tin vào quan niệm về một Vũ Trụ đang thời kỳ giãn nở, thậm chí là giãn nở lạm phát, nên chúng ta cho rằng hiệu ứng tổng hợp gây ra sự dịch chuyển quang phổ của các thiên thể về một phía, mà dịch về phía đỏ là phổ biến không phải là biểu hiện về sự tản ra xa nhau ngày càng nhanh của các thiên hà.
Không còn cách nào khác là phải cố gắng hết sức mình khám phá ra được hiệu ứng tổng hợp ấy vì nó là một trong những mấu chốt nhằm xác định đúng - sai giữa quan niệm Vũ Trụ chưa bao giờ giãn nở và cũng chưa bao giờ co lại (thường gọi là Vũ Trụ dừng) và quan niệm Vũ Trụ giãn nở. Quan niệm Vũ Trụ dừng hầu như đã bị phế bỏ trên vũ đài vật lý học nhưng chúng ta không nao núng, vẫn tin theo nó và cố bênh vực nó đến cùng.
Tuy nhiên, lúc này chưa phải là lúc thực hiện công việc ấy mà sẽ đợi đến lúc kể câu chuyện về quá trình các nhà vật lý thêu dệt nên huyền thoại Big Bang, vì trước mắt, chúng ta còn phải giải quyết một số vấn đề cần kíp hơn.


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



,