Đến nội dung


Chú ý

Nếu các bạn đăng kí thành viên mà không nhận được email kích hoạt thì hãy kiểm tra thùng thư rác (spam). Nếu không biết cách truy cập vào thùng thư rác thì các bạn chịu khó Google hoặc đăng câu hỏi vào mục Hướng dẫn - Trợ giúp để thành viên khác có thể hỗ trợ.


Hình ảnh
- - - - -

Những hình dạng của không gian


  • Please log in to reply
Chủ đề này có 184 trả lời

#41 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 29-03-2019 - 06:07

BÁN ĐẤU GIÁ THƯ VỀ CHÚA CỦA EINSTEIN 
Minh Long
 
Bức thư thể hiện quan điểm của nhà vật lý thiên tài Albert Einstein về sự tồn tại của Chúa sẽ được bán đấu giá trên eBay vào ngày 8/10 với giá khởi điểm ba triệu USD.   la-thueinstein-1.jpg
Lá thư của nhà vật lý Einstein gửi nhà triết học Eric B. Gutkind được đề ngày 3/1/1954. Ảnh: Livescience.

abert-einstein2.jpgKhoảng một năm trước khi qua đời, Einstein từng viết một lá thư tới Eric B. Gutkind, một nhà triết học Do Thái, vào ngày 3/1/1954. Bức thư là cách thể hiện phản ứng của Einstein đối với một cuốn sách mang tựa đề “Choose Life: The Biblical Call to Revolt”. Trong cuốn sách, Gutkind cho rằng tâm hồn của đa số nhân loại đang trở nên suy đồi bởi sự u mêTuy nhiên, Gutkin khẳng định người Do Thái là một ngoại lệ.

Livescience trích một đoạn mà Einstein viết trong bức thư: “Đối với tôi, đạo Do Thái và mọi tôn giáo khác đều là hiện thân của những sự mê tín ngây thơ nhất. Và tôi cũng nghĩ rằng người Do Thái, dân tộc mà tôi vinh dự là một thành viên, không có bất kỳ phẩm chất nào khác biệt so với những dân tộc khác. Kinh nghiệm của tôi cho thấy, người Do Thái không nổi trội hơn bất kỳ dân tộc nào. Tôi không thấy bất kỳ điểm nào khiến người Do Thái trở thành đối tượng để Chúa chọn làm dân tộc riêng của ngài”,

 
  phong-bila-thueinstein.jpg
Phong bì chứa lá thư mà Einstein gửi Gutkin. Ảnh: Livescience.

Lá thư của Einstein được bảo quản trong một căn phòng mà người ta có thể điều khiển nhiệt độ, ánh sáng và độ ẩm của một viện nghiên cứu, eBay cho biết. Do giới khoa học đã biết sự tồn tại của nó trong hơn 50 năm qua, tính chân thực của nó chưa bao giờ là vấn đề gây tranh cãi.

Giá ban đầu của lá thư là 3 triệu USD. Mọi người đều có thể tham gia phiên đấu giá trên eBay.

“Đây là một trong những thứ quan trọng nhất và mang tính lịch sử nhất mà chúng tôi từng đưa lên eBay. Chúng tôi cảm thấy phấn khích vì mang đến cho một người hoặc tổ chức nào đó cơ hội sở hữu một trong những tài liệu kích thích sự tò mò nhất trong thế kỷ 20. Bức thư cá nhân này của Einstein cho thấy mối liên hệ giữa khoa học, thần họclý luận và văn hóa”, Eric Gazin, chủ tịch của công ty bán đấu giá Auction Cause tại Mỹ, phát biểu.

Nhà vật lý lỗi lạc không tin rằng Chúa tồn tại. Trong một lá thư đề ngày 24/3/1954, ông viết: “Tôi không bao giờ tin vào Chúa và tôi chưa bao giờ chối cãi điều đó mà thể hiện nó một cách rõ ràngTôn giáocủa tôi là sự ngưỡng mộ cấu trúc của thế giới xung quanh”.


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#42 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 29-03-2019 - 06:09

BÀI TOÁN KHÓ NHẤT: Ý THỨC 
THE HARDEST PROBLEM: CONSCIOUSNESS 
Phạm Viết Hưng

 
Ai cũng biết ý thức tồn tại, nhưng không ai biết bản chất ý thức là cái gì. Các nhà khoa học muốn nắm bắt được ý thức, nhưng họ chỉ tóm được cái bóng của nó chứ không phải bản thân ý thứcVấn đề bản chất của ý thức đã trở thành bài toán khó nhất đang thách thức khoa học…(Everyone knows that consciousness exists, but no one knows what the nature of consciousness is. Scientists want to grasp consciousness, but they grasp only its shadow, not the consciousness itself. The problem of consciousness’ nature has become the hardest problem challenging science…)

Nếu có một cái gì đó hiển nhiên rõ ràng nhất nhưng lại bí ẩn khó hiểu nhất thì đó là Ý THỨC.

Ngay từ thời cổ Hy Lạp, một nhà thông thái bậc nhất như Socrates cũng đã phải thốt lên: “Tôi biết rằng tôi chẳng biết gì cả” (I know that I know nothing), rồi ông khuyên: “Hãy hiểu chính mình” (Connais-toi, toi même!). Dường như ông muốn nói với người đời rằng bao nhiêu hiểu biết cũng chẳng có ý nghĩa gì nếu không hiểu chính mình. Thế nào là hiểu chính mình? Ấy là đặt ra những câu hỏi về bản thân mình và trả lời những câu hỏi đó, chẳng hạn: sự hiểu biết của mình có đầy đủ không? Sự hiểu biết của mình có đúng đắn không? Tại sao mình có thể nhận biếttư duycảm xúc, suy tưởng? Sự vật mà mình nhận thức được là hiện thực khách quan hay chỉ là ảo ảnh do ý thức tạo ra? Bản chất của ý thức là gì?… Có lẽ Socrates không thể tìm được câu trả lời thỏa đáng cho những câu hỏi này nên ông cảm thấy bao nhiêu sự biết của mình vẫn như chẳng biết gì cả. Trở ngại chính đối với ông có lẽ là bí mật về bản chấtcủa ý thức.

Từ đó đến nay, ngót 2 thiên niên kỷ rưỡi đã trôi qualoài người đã đạt được những tiến bộ vượt bậc trong sự hiểu biết thế giới, nhưng dường như vẫn dậm chân tại chỗ trong sự hiểu biết về chính mình, mặc dù các nhà triết học và khoa học không ngừng nghiên cứuthảo luận, tranh cãi về bản chất của ý thứcTình hình này đã được phản ánh rõ ràng và thú vị trong một bài báo của Oliver Burkeman trên tờ The Guardian của Anh ngày 21/01/2015. Tiêu đề là một câu hỏi chất vấn: “Tại sao những trí tuệ vĩ đại nhất thế giới đều bất lực trước bí mật của ý thức?” ( Why can’t the world’s greatest minds solve the mystery of consciousness? ).

Hỏi tức là đã trả lờiBí mật của ý thức vượt quá khả năng của những trí tuệ vĩ đại nhất của nhân loại. Một trong những trí tuệ đó là René Descartes (1596-1650), nhà toán học và triết học trứ danh của nước Pháp và thế giới, cha đẻ của Hình học Giải tích, một trong những gương mặt tiêu biểu nhất của cuộc cách mạng khoa học và kỹ thuật lần thứ nhất trong lịch sử văn minh của nhân loại.

1/ Luận thuyết Descartes

consciousness-2.jpgTừ nửa sau thế kỷ 20 cho tới nay, sự phát triển vượt bậc của khoa học và công nghệ đã tạo ra một lợi thế rất lớn trong việc nghiên cứu bản chất của ý thức. Ấy là sự ra đời của một ngành khoa học “chạm” vào ý thức của con người: Khoa học về “Trí thông minh nhân tạo” (Artificial Intellgigence), viết tắt là AI. Thành tựu của AI đã và đang làm cho mọi người kinh ngạc, nhiều dự đoán cho rằng AI sẽ chế tạo ra những robots thông minh bằng và hơn con người trong một tương lai không xa. Năm 1997, chương trình Deep Blue đã đánh cờ thắng vua cờ Gary Kasparov, làm cho niềm hy vọng chế tạo ra trí thông minh trở nên hiện thực hơn bao giờ hết.

 

Nhưng đúng vào lúc đó, khi tư duy logic cơ giới thô thiển hí hửng nhất, thì những nhà khoa học có đầu óc triết học sâu sắc lại nhận ra sự thật của trí thông minh là cái gì ─ cái mà từ xưa tới nay từng được coi là thước đo của trí thông minh là tư duy logic tính toán hóa ra không phải là “thành phần chủ yếu của tư duy thực sự”, như Douglas Hofstadter nhận định trong cuốn sách nổi tiếng của ông, “Gödel, Escher, Bach”. Đây là một cuốn sách từng đoạt Giải Pulitzer, một sách “gối đầu giường” của tất cả các nhà khoa học về trí thông minh nhân tạo hiện nay, một tác phẩm đặc biệt chuyên sâu dành cho tất cả những ai quan tâm tới vấn đề bản chất của ý thức và trí thông minh của con người. Nguyên văn câu nói của Hofstadter như sau:

“Khi một hoạt động trí não nào đó đã được chương trình hóa thì người ta sẽ mau chóng ngừng coi nó như một thành phần chủ yếu của tư duy thực sự” (Once some mental function is programmed, people soon cease to consider it as an essential ingredient of real thinking) [1]

 

consciousness-3.jpgĐó là một nhận định mang tính cách mạng về bản chất của ý thức, làm tiêu tan hy vọng của những ai tưởng rằng có thể giải mã bí ẩn của ý thức thông qua công nghệ trí thông minh nhân tạo.

Nếu quả thật toàn bộ ý thức có thể chương trình hóa thì chắc chắn đến một lúc nào đó con người sẽ có thể chếtạo ra những robots có ý thức, và như thế thì ý thứckhông còn gì là bí mật nữa. Khi đó ý thức có thể được xem như kết quả của một hệ thống vật chất hoạt động theo những quy tắc logic xác định. Có nghĩa là thành tựu của khoa học và công nghệ AI một mặt nói lên sức mạnh của tư duy logic, nhưng mặt khác chỉ ra rằng tư duy logic chỉ là một bộ phận của ý thức và thậm chí không phải là bộ phận chủ yếu của tư duy thực sự. Theo tờ The New York Times, Hofstadter cho rằng ý thức thực sự của con người nằm ở tư duy cảm xúc, chẳng hạn như soạn nhạc, viết văn ─ “những lĩnh vực đòi hỏi một linh hồn” (they require a soul), cái mà robots không có và không bao giờ có thể có [1].

Tại sao robots không thể có tư duy cảm xúc? Đơn giản vì cảm xúc không tuân thủ chương trìnhcảm xúc là một dạng tư duy phi logic (non-logical thinking) trong khi computer là một cỗ máy hoạt động theo chương trình..

Tóm lạithành tựu của AI càng làm cho vấn đề bản chất của ý thức càng trở nên khó hiểu hơn. Nó chỉ ra rằng con người, hay sự sống nói chung, là những thực thể hoàn toàn khác biệt với những cỗ máy, mặc dù con người và sự sống nói chung cũng có những yếu tố của những cỗ máy.

Bài báo trên tờ The Guardian ngày 21/01/2015 (đã dẫn) cũng có những ý kiến làm sáng tỏ thêm nhận định nói trên. Xin tóm lược một đoạn thú vị nhất:

consciousness-4.jpgCác nhà triết học và khoa học đã tranh cãi nẩy lửa trong hàng thập kỷ nay về vấn đề cái gì làm cho con người phức tạp hơn robots. Bộ não đặt ra đủ các loại bài toán làm cho các nhà khoa học phải bận tâm. Chẳng hạn, chúng ta học như thế nào, làm thế nào để ghi nhớ, hoặc để nhận biết sự vật? Có một số bài toán được xếp vào loại dễ, thí dụ: Làm thế nào để bạn biết rụt tay lại khi chạm phải nước nóng, hoặc nghe thấy tên mình trong một căn phòng hội hè ồn ào? Nếu có đủ thời gian và tiền tài trợ, một ngày nào đó các chuyên gia về thần kinh có thể sẽ đưa ra lời giải đápChỉ có một bài toán duy nhấtthực sự khó, được gọi là Bài toán Hóc búa về Ý thức (the Hard Problem of Consciousness), nội dung gồm những câu hỏi như: Tại sao mọi quá trình phức tạp diễn ra bên trong bộ não có cảm giác như từ bên trong nội tâm? Tại sao chúng ta không chỉ thông minh như robots (nói cách khác, tại sao chúng ta không ngu như robots) tức là chỉ có khả năng ghi nhận thông tin, hoặc có phản xạ đáp ứng với ngoại cảnh như tiếng ồn hoặc mùi vị của thức ăn bốc lên từ xoong chảo,… nhưng vẫn dốt đặc và trống rỗng cuộc sống nội tâm? Và làm thế nào mà bộ não sản sinh ra những cảm xúc nội tâm đó? Làm thế nào mà một bộ não nặng khoảng 1.4kg với những mô não mầu hồng nhạt nằm bên trong hộp sọ lại có thể làm nẩy sinh ra một cái gì đó đầy bí ẩn như ý thức về sự sống mà nó và toàn bộ cơ thể được gắn vào sự sống đó?

consciousness-5.jpgKhởi nguồn những tranh cãi về bản chất của ý thức dẫn chúng ta đi ngược trở về quá khứ những năm 1600, khi René Descartes nêu lên một luận thuyết về ý thức mà hàng trăm năm sau vẫn là chủ đề để các học giả tiếp tục tranh cãi mà không tìm thấy lời giải. Một mặt Descartes nhận thấy không có cái gì rõ ràng hơn và khó bác bỏ hơn một thực tế là tất cả chúng tađều có ý thức. Về lý thuyết, tất cả mọi thứ mà bạn nghĩ là bạn biết về thế giới đều có thể chỉ là một ảo ảnh được tạo ra để đánh lừa bạn, nhưng bản thân ý thức thì không thể là một ảo ảnh. Mặt khác, hiện tượng quen thuộc nhất và chắc chắn nhất này lại không tuân thủ bất kỳ một quy luật thông thường nào của khoa học. Nó dường như không phải là vật chất. Nó không thể quan sát được, ngoại trừ sự cảm nhận từ bên trong, bởi chính ý thức của con người. Thậm chí nó không thể thực sự mô tả được. Do đó, Descartes kết luậný thức phải được tạo ra bởi một chất liệu gì đó đặc biệt, phi vật chất, không tuân thủ các định luậtcủa tự nhiên; vì thế ý thức ắt phải là một cái gì đó do Chúa truyền cho chúng ta.

Luận thuyết Descartes nói trên đẩy khoa học duy vật vào tình trạng bế tắc: thừa nhận luận thuyếtDescartes thì tự bác bỏ mình, không thừa nhận thì buộc phải chứng minh ý thức là vật chất. Nhưng làm thế nào để chứng minh?

Bế tắc! Bốn thế kỷ qua không có chứng minh nào cả! Thành tựu của khoa học về trí thông minh nhân tạo cho thấy trí thông minh thực sự nằm ở cảm xúc, một dạng ý thức phi logic, không tuân thủ bất kỳ một chương trình nào cả, và do đó nó nằm ở bên kia tầm với của khoa học. Trớ trêu thay, khoa học về trí thông minh nhân tạo không những không chống lại Descartes, mà vô tình còn ủng hộ Descartes.

Vậy là sau bốn thế kỷ, luận thuyết Descartes vẫn giữ nguyên giá trị. Bất chấp sự thắng thế của chủ nghĩa duy vật trong thế kỷ 20, những trí tuệ vĩ đại nhất trong thế kỷ này vẫn nghiêng về phía Descartes. Nhận định này có thể kiểm chứng thông qua tư duy của những đại diện khoa học lớn nhất trong thế kỷ 20.

2/ Các nhà khoa học giỏi nhất nghĩ gì về bản chất của ý thức?

Muốn bác bỏ Descartes thì phải chứng minh ý thức là vật chất. Rất nhiều công trình nghiên cứu muốn quy ý thức về một dạng năng lượng, nhưng khốn thay, không có cách nào để phát hiện ra dạng năng lượng đó. Vậy hãy tìm hiểu xem những bộ não vĩ đại nhất trong thế kỷ 20 và hiện nay nghĩ gì về vấn đềnày.

Max Planck (1858 – 1947)

consciousness-61.jpgMax Planck là cha đẻ của khái niệm lượng tử, mở đầu cuộc cách mạngvĩ đại về nhận thức trong thế kỷ 20. Tầm vóc khổng lồ về khoa học và tư tưởng của ông là điều không thể bàn cãi. Các nhà khoa học duy vậtrất ngại trích dẫn Planck bởi uy tín của ông quá lớn, nhưng ông lại có những phát biểu đối nghịch hoàn toàn với chủ nghĩa duy vật. Thật vậy, ông tuyên bố:

“Tôi coi ý thức là nền tảng căn bản, và vật chất bắt nguồn từ ý thức. Chúng ta không thể biết được những gì đằng sau ý thức. Mọi thứ chúng ta bàn đến, mọi thứ mà ta coi là đang tồn tại, đều do ý thức mặc nhận” (I regard consciousness as fundamental. I regard matter as derivative from consciousness. We cannot get behind consciousness. Everything that we talk about, everything that we regard as existing, postulates consciousness) [2]

Ý Planck muốn nói ý thức là gốc rễ của mọi nhận thức, phải có ý thức thì mới nhận biết được vật chất, vì thế không thể giải thích cái gốc rễ ấy là cái gì được. Giống như trong một hệ logic, không thể giải thích hệ tiên đề của hệ logic đó, vì hệ tiên đề là những nguyên lý đầu tiên chỉ có thể thừa nhận như một tiên nghiệm. Trong một trường hợp khác, ông nhắc lại ý kiến này trên phạm vi toàn vũ trụ.

“Mọi vật chất bắt nguồn và tồn tại chỉ vì một lực… Chúng ta phải thừa nhận đằng sau lực này tồn tại một Trí Tuệ có ý thức và thông minhTrí Tuệ này là cái sinh ra mọi vật chất” (All matter originates and exists only by virtue of a force… We must assume behind this force the existence of a conscious ans intelligent Mind. This Mind is the matrix of all matter) [3]

Chú ý rằng chữ “Trí Tuệ” trong câu nói trên được Planck viết hoa. Vậy Trí Tuệ đó là gì nếu không phải Nhà Thiết kế Thông minh của vũ trụ mà Lý thuyết Thiết kế Thông minh ngày nay mô tả?

consciousness-7.jpgAlbert Einstein (1879-1955)

Người hiểu rõ khái niệm năng lượng hơn ai hết là Albert Einstein, nhưng Einstein chưa bao giờ thể hiện quan điểm coi ý thức như một dạng năng lượng, dù chỉ ở mức nghi vấn hoặc đặt vấn đềCông thứcnổi tiếng của ông, E = mc^2 , thâu tóm toàn bộ năng lượng và vật chấttrong vũ trụ, nhưng không có chỗ cho ý thức ở đó. Ngược lại, ý thức đối với ông vẫn là một cái gì đó hoàn toàn không thể hiểu được, nó không thể là vật chất. Ông nói:

“Điều khó hiểu nhất về vũ trụ là ở chỗ nó có thể hiểu được” (The most incomprehensible thing about the universe is that it is comprehensible).

Còn ai hiểu vũ trụ bằng Einstein? Chẳng phải Thuyết tương đối tổng quát của ông đã mô tả toàn bộ vũ trụ trong một phương trình duy nhất đó sao? [4] Vậy mà ông không hiểu tại sao cái vũ trụ ấy lại có thể được phản ánh trong ý thức của con ngườihay nói cách khác, làm sao mà con người có thể nắm bắt được cái vũ trụ mênh mông và kỳ diệu như thế. Giữa vũ trụ và ý thức của con người có một mối quan hệ tương tác như thế nào để ý thức có thể trở thành một tấm gương phản chiếu vũ trụ? Nếu vũ trụ quá bí ẩn thì cái ý thức nắm bắt được vũ trụ còn bí ẩn gấp bội! Tại sao vậy? Vì ý thức không tuân thủ bất cứ một định luật tự nhiên nào, như Descartes khẳng định! Nếu vũ trụ quá kỳ diệu để làm cho Einstein phải thốt lên những lời ngạc nhiên thán phục thì ý thức còn làm cho ông tò mò gấp bội, vì nó hoàn toàn bí ẩnđối với ông. Ông nói: “Trải nghiệm cái bí ẩn – dù có pha trộn cảm giác sợ hãi – cũng chính là trải nghiệm mà tôn giáo đã tạo ra. Hiểu biết về sự hiện hữu của cái mà ta không thể nhìn thấu, của những biểu hiện lý trí sâu thẳm nhất và cái đẹp rực rỡ nhất, những cái chỉ có thể đến với trí não của ta trong những hình thức sơ khai nhất; chính cái biết và cái cảm này làm nên tính tín ngưỡng đích thực; những người có tín ngưỡng sâu xa” [5] Tín ngưỡng mà ông nói ở đây là niềm tin vào sự hiện hữu của cái không thể chứng minh được. Đối với người Thiên Chúa giáo, đó là Chúa, là Thượng Đế. Đối với các nhà khoa học như Pascal, Newton, Galilé, Pasteur, Mendel, Kelvin, Einstein, Heisenberg, Godel,… đó là Đấng Sáng tạoBản thân ý thức cũng là một hiện hữu không thể nhìn thấu, không thể chứng minh bằng khoa học, vì thế niềm tin vào sự hiện hữu của ý thức cũng chính là một tín ngưỡng. Vì thế không có gì để ngạc nhiên khi bốn thế kỷ trước, Descartes cho rằng ý thức có nguồn gốc từ Chúa. Einstein không nói rõ như Descartes, nhưng cũng nói điều tương tự khi tuyên bố:

“Tư duy trực giác là một quà tặng thiêng liêng…” [6]. Quà tặng thiêng liêng ấy do ai tặng, nếu khôngphải Đấng Sáng tạo?

Chú ý rằng tư duy trực giác cũng chỉ là một dạng thức đặc biệt của ý thức. Nó chẳng phải cái gì khác chiếc đèn pha của ý thức giúp con người phát hiện được chân lý một cách trực tiếp và bất chợt, không thông qua suy luận. Tất cả các nhà khoa học lớn đều thấy rõ điều đó. Henri Poincaré, nhà toán học vĩ đại nhất cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20, cũng từng nói “Logic giúp ta chứng minhtrực giác giúp ta khám phá”. Nhưng có lẽ Einstein là người băn khoăn nhiều nhất về bí ẩn của trực giác, vì thế ông thường xuyên nhắc tới vai trò định hướng của trực giác trong khám pháđồng thời gợi ý cho chúng ta suy ngẫm về tính chất bí ẩn không thể giải thích của dạng năng lực tinh thần kỳ lạ này. Ông nói:

“Tri thức đóng vai trò thứ yếu trên con đường khám phá. Có một sự nhảy vọt trong ý thức được gọi là Trực giác hay gọi là gì tùy ý, nhờ đó mà bạn tìm thấy lời giải nhưng bạn không hiểu điều đó diễn ra như thế nào và tại sao” (The intellect has little to do on the road to discovery. There comes a leap in consciousness, call it Intuition or what you will, the solution comes to you and you don’t know or why).

Nếu Einstein còn để cho chúng ta tự suy đoán nguồn gốc của năng lực tinh thần kỳ lạ đó thì Nicolas Tesla, một nhà khoa học xuất chúng đầu thế kỷ 20 lại nói rõ rằng nó đến từ một Trung Tâm trong vũ trụ.

consciousness-8.jpgNicolas Tesla (1856 – 1943)

Vào thời của Tesla, khái niệm trung tâm phát thanh và truyền hình hoặc là chưa có, hoặc là còn quá non trẻ, vậy mà Tesla đã quan niệm bộ óc của chúng ta chỉ là một chiếc máy nhận thông tin, giống như chiếc radio hay tivi bây giờ vậy. Nói cách khác, theo Tesla, ý thức đơn giản chỉ là những thông tin xuất phát từ một Trung tâm trí tuệ trong vũ trụTrung Tâm này là gì, nếu không phải Thượng Đế? Đây, ông nói:

“Bộ não của tôi chỉ là một điểm tiếp nhận. Trong Vũ trụ tồn tại một trung tâm mà từ đó chúng ta nhận được tri thứcsức mạnhcảm hứng. Tôi chưa thâm nhập được vào những bí mật của trung tâm này, nhưng tôi biết nó tồn tại” (My brain is only a receiver. In the Universe there is a core from which we obtain knowledge, strength, inspiration. I have not penetrated into the secrets of this core, but I know that it exists) [7]

Câu nói trên, mặc dù không có chứng minh khoa học, nhưng nó mang bóng dáng của một ngoại cảm tiên tri. [8]

Một câu nói khác của ông cũng chứa đựng nhiều gợi ý về bản chất của nhận thức:

“Thật nghịch lý nhưng là sự thật khi nói rằng chúng ta càng hiểu biết càng trở nên dốt nát theo nghĩa đen, bởi vì chỉ thông qua sự khai sáng thì chúng ta mới ý thức được những hạn chế của chúng ta” (It is paradoxical, yet true, to say, that the more we know, the more ignorant we become in the absolute sense, for it is only through enlightenment that we become conscious of our limitations) [9].

Tôi không rõ câu nói này được nói ra vào thời điểm nào, nhưng nó hoàn toàn phù hợp với tư tưởng của Định lý Bất toàn của Gödel năm 1931. Định lý này khẳng định rằng nhận thức của chúng ta bị hạn chế. Nhưng Tesla ý thức được tính hạn chế đó không phải do Định lý Gödel, mà do được khai sáng, tức được Chúa mặc khải. Khái niệm được mặc khải thực ra cũng là khái niệm trực giác như Einstein nhấn mạnh, đó là món quà thiêng liêng…

consciousness-9.jpgKurt Gödel (1906 – 1978)

Như chúng ta đã thấy, ý thức của con người bao gồm cả logic lẫn phi logic, và Douglas Hofstadter đã chỉ ra rằng tư duy logic không phải là thành phần mang tính người nhiều nhất. Tư duy mang tính người nhiều nhất là tư duycảm xúc ─ dạng tư duy theo cảm hứng, phi logic và không tuân thủ chương trình…

Sau một thời gian dài các nhà khoa học đánh giá trí thông minh theo cái gọi là IQ, để rồi thấy không ổn, gần đây họ sáng tác ra cái gọi là EQ. Đây là hệ quả của chủ nghĩa duy vật thô thiển, muốn quy mọi hiện tượng trong thế giới hiện thực về vật chất có thể cân đong đo đếm được. Điều đáng buồn là những sáng tác này được đám đông hùa theo, đương nhiên coi đó là những khái niệm khoa học. Nhưng đối với những người có cái nhìn triết học sâu sắc, đó chỉ là những trò hề khoa học. Bản thân chữ EQ (Emotional Quotient) đã là sai lầm, bởi cảm xúc là một hiện tượng không thể đo được. Nói cách khác, mọi giá trị đo lường về cảm xúc đều phiến diện, sai lệch, làm méo mó sự thậtThí dụ, mọi cách cho điểm các bức tranh của Van Gogh đều vô nghĩa, kể cả việc đo giá trị bức tranh bằng số tiền bán được. Tất cả những con số đó đều là lừa dối, không phản ánh được cảm xúc thực sự của người thưởng thứctranh. Vì thế, Hofstadter từng nói nếu computer có thể vẽ tranh hay viết văn ở trình độ nghệ thuật thì đó sẽ là một thảm họa.

Tất cả những thảo luận nói trên sẽ có thể kém thuyết phục nếu không có Định lý Bất toàn của Kurrt Gödel, “nhà logic vĩ đại nhất kể từ sau Aristotle”.

Thật trớ trêu, Định lý Bất toàn là con đẻ của toán học logic, nó đặt nền móng cho khoa học computer, nhưng nội dung của nó lại nói lên tính bất toàn của logic. Nếu trường phái Hilbert tôn sùng logic như “đấng toàn năng” của toán học thì Gödel lại hạ nó xuống đúng vị trí của nó, rằng logic là ngôn ngữ đắc dụng của computer, với những hạn chế mang tính bản chất không thể khắc phục được, và đối với con người, logic chỉ là một bộ phận của ý thức ─ ý thức của con người rộng lớn hơn và phức tạp hơn rất nhiều so với cái phần logic đó. Đây, hãy nghe ông nói:

“Bộ não là một chiếc máy tính được kết nối với một tâm linh” (The brain is a computing machine connected with a spirit) và “Ý thức được kết nối với một cái toàn thể” (Consciousness is connected with one unity) [10].

Chữ “bộ não” trong câu nói trên phải được hiểu là ý thức lưu hành trong bộ não. Vậy theo Gödel, ý thứcấy không chỉ có tư duy tính toán, tư duy theo chương trình, mà bao gồm cả tâm linh ─ phần ý thức chứa đựng tất cả những gì mà toán học nói riêng và khoa học nói chung bất lực, chẳng hạn như cảm xúc âm nhạccảm xúc trước cái đẹp, cảm xúc thi ca, khả năng trực giác, ngoại cảm, tiên tri,… Ở một mức độ nào đó, có thể thấy Gödel vượt xa Einstein trong những suy nghĩ về bản chất của ý thức ─ ông không dừng lại ở chỗ ngạc nhiên trước sự kỳ lạ khó hiểu về những khả năng không thể giải thích được của ý thức, mà cho rằng cái ý thức đó được nối kết với một trung tâm trí tuệ nào đó của vũ trụ, cái mà ông gọi là “một toàn thể” (one unity). Ở chỗ này ta thấy Gödel có phần nào giống Tesla, khi Tesla cho rằng bộ não chỉ là chiếc máy thu những tri thức được phát ra từ một Trung Tâm trong vũ trụ.

Cái mà Tesla gọi là một Trung Tâm, và Gödel gọi là một Toàn thểthực ra là Thượng Đế, hoặc Đấng Sáng tạo, Đấng Toàn năng, Nhà Thiết kế Vũ trụ, Nhà Lập trình Vũ trụ, Chúa, Brama, Alah, Bà Mẹ Tự Nhiên,… Điều này rất dễ hiểu, bởi cả Tesla lẫn Gödel đều công khai bầy tỏ Đức tin của mình.

Tesla từng nói: “Quà tặng sức mạnh tinh thần đến từ Chúa, Thực thể Thần thánh, và nếu chúng ta tập trung tư tưởng của chúng ta vào chân lý đó, chúng ta sẽ hòa hợp với sức mạnh vĩ đại ấy. Mẹ tôi dạy tôi tìm kiếm mọi chân lý từ trong Kinh Thánh”. [11]

Gödel còn đi xa hơn thế, ông không chỉ khẳng định sự tồn tại của những thế giới khác với thế giớichúng ta đang sống, mà còn dùng toán học logic để chứng minh sự hiện hữu của Chúa. Đầu năm 2013 hai nhà khoa học computer là Christoph Benzmüller thuộc Đại học Tự do ở Berlin (Free University of Berlin) và Bruno Woltzenlogel Paleo thuộc Đại học Kỹ thuật Vienna đã bắt tay vào việc “computer hóa” toàn bộ chứng minh của Gödel. Không đầy một năm, đến Tháng 10, kết quả được công bố trong một công trình mang tên: “Formalization, Mechanization and Automation of Gödel’s Proof of God’s Existence” (Hình thức hóa, Cơ giới hóa và Tự động hóa chứng minh của Gödel về sự hiện hữu của Chúa). Công trình này được giới khoa học computer nhiệt liệt hưởng ứng như một mẫu mực của bài toán computer hóa các định lý toán học. [12]

consciousness-10.jpgErwin Schrödinger (1887 – 1961)

Erwin Schrödinger là nhà vật lý lỗi lạc người Áo, đoạt Giải Nobel năm 1933, nổi tiếng với phương trình sóng trong Cơ học Lượng tử. Ông tuyên bố rất rõ ràng và dứt khoát về bản chất của ý thức như sau:

“Ý thức không thể giải thích được bằng những thuật ngữ mang tính vật chất. Vì ý thức là khái niệm gốc rễ, không thể giải thích được bằng thuật ngữ của bất cứ thứ gì khác” (Consciousness cannot be accounted for in physical terms. For cansciousness is absolutely fundamental. It cannot be accounted for in terms of anything else). [13]

Ý kiến này có thể xem như một lời thuyết minh hoặc tán thưởng ý kiếncủa Planck đã dẫn ở trên, rằng phải có ý thức thì mới nhận thức được mọi thứ, ý thức là mắt xích đầu tiên của hệ thống nhận thức, vì thế không thể giải thích mắt xích đầu tiên ấy là cái gì được.

Tóm lạiluận thuyết Descartes vẫn đứng vững trong thế kỷ 20, ít nhấttrong tư tưởng của những nhà khoa học tài giỏi nhất và có tầm nhìn triết học sâu xa nhất.

Tuy nhiên, các nhà khoa học duy vật không có lựa chọn nào khác là phải cố gắng chứng minh ý thức chỉ là một dạng vật chất đặc biệt nào đó. Hy vọng chứng minh này dấy lên mạnh mẽ trong bối cảnh xuất hiện ngày càng nhiều hiện tượng ngoại cảm và tâm linh trên khắp thế giớiNổi tiếng nhất là hiện tượngchữa bệnh bằng tâm linh có hiệu quả thực tế rất cao của nhà chữa bệnh bằng tâm linh Bruno Gröning ở Đức giai đoạn 1949-1959 và nhà chữa bệnh bằng tâm linh Nguyễn Đức Cần ở Việt Nam những năm 1970,… Nhiều dự án nghiên cứu những hiện tượng này đã xuất hiện ở nhiều quốc gia, được gọi tắt trên sách báo quốc tế là PSI, thu hút sự chú ý của rất nhiều nhà khoa học lẫn người không làm khoa học. Vậy kết quả PSI ra sao?

3/ PSI và những nghiên cứu thực tế về bản chất của ý thức

PSI là chữ viết tắt của thuật ngữ “Psychic phenomenna”, dịch nôm na là những hiện tượng tâm linhTìm hiểu kỹ hơn trên Google, gõ “what does psychic mean” (psychic nghĩa là gì), chúng ta nhận được kết quả như sau:

–  Nếu đóng vai trò tính từ, “psychic” có nghĩa thứ nhất là tính chất liên quan đến những hiện tượngdường như không thể giải thích được bằng các định luật tự nhiênđặc biệt là hiện tượng thần giao cách cảm (telepathy) hoặc thấu thị (clairvoyance). Những từ đồng nghĩa với nó là “supernatural” (siêu tự nhiên), “paranormal” (dị thường, ngoài phạm vi giải thích của khoa học), “other-worldly” (thuộc thế giớikhác), “supernormal” (siêu thường), “preternatural” (vượt quá tự nhiên), “metaphysical” (siêu hình), “extrasensory” (ngoại cảm), “transcendental” (siêu việt), “magic” (huyền ảo), “mystical” (huyền bí), occult (huyền bí),…

–  Nghĩa thứ hai, “psychic” là tính chất liên quan đến linh hồn (soul) hoặc tư tưởng (mind).

–  Nếu đóng vai trò danh từ thì “psychic” là một người có khả năng “psychic”, tức là có những khả năng dị thường không thể giải thích bằng các định luật tự nhiên được.

Vậy bản thân sự giải thích của Google (dựa trên các từ điển học thuật) đã thừa nhận hai sự thật:

Một, những hiện tượng ngoại cảm và tâm linh không thể giải thích được bằng các định luật tự nhiên là có thật! Những hiện tượng này tồn tại khách quan, hoàn toàn không phải là bịa đặtmê tín dị đoan như một số người lầm tưởng! Vì thế, việc quan tâm nghiên cứu những hiện tượng đó là cần thiết.

consciousness-11.jpgHai, những hiện tượng ngoại cảm và tâm linh không thể giải thích bằng các định luật tự nhiên, tức là nằm bên ngoài khoa học. Nói cách khác, khoa học không thể giải thích những hiện tượng ngoại cảm và tâm linh!

Hai kết luận trên hoàn toàn phù hợp với kết luận trong cuốn BÊN NGOÀI KHOA HỌC do NXB Khoa học & Kỹ thuật Hà-nội xuất bản năm 2004, trong đó viết:

  • “Đòi hỏi về tính phổ quát là một trong những lý do vì sao thật khó thực hiện một sự khảo sát khoa học về các hiện tượng như tâm động và ngoại cảm, các hiện tượng này dường như chỉ đi liền với một số cá nhân nào đó trong những hoàn cảnh đặc biệt. Với cùng lý do như vậy, kinh nghiệm cá nhân độc nhất, dù gây ấn tượng như thế nào đối với người nhận, không thể xem là một phần của khoa học” (ý kiến của nhà vật lý Peter Hodgson, trang 20).
  • “PSI vẫn còn đang trôi nổi! … Vì sao các nhà khoa học không chấp nhận PSI? Lý do đối với sự hoài nghi chính là chúng ta cần các số liệu lặp lại được và một lý thuyết có thể đứng vững được. Cả hai đòi hỏi này vẫn còn thiếu trong nghiên cứu về PSI…. Chừng nào mà người cổ vũ cho PSI vẫn chưa thể làm rõ việc ý nghĩ được sản sinh ra bởi các nơ-ron trong não của người gửi có thể đi qua xương sọ để vào não của người nhận thì hoài nghi là sự đáp ứng thích hợp…” (ý kiến của GS Đặng Mộng Lân, đồng dịch giả và biên tập viên của cuốn BÊN NGOÀI KHOA HỌC, trang 25-27, đã công bố trên tạp chí Vật lý Ngày nay số Tháng 10/2003).

Tóm lạicho đến hôm nay, khi độc giả đang đọc những dòng này, thì tất cả những công trình nghiên cứuvề ngoại cảm và tâm linh đều chưa đem lại một kết quả gì có lợi cho khoa học duy vật, và có lẽ điều này là BẤT KHẢ, vì như bản thân khái niệm “psychic”, tức “ngoại cảm và tâm linh”, đã được định nghĩa là những hiện tượng không thể giải thích được bằng các định luật tự nhiên.

Nói cách khác, những nghiên cứu về ngoại cảm và tâm linh không hề chứng minh được rằng ý thức là một dạng vật chất, mặc dù trong những nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu thường xuyên dùng những thuật ngữ vật lý để gán cho khả năng ngoại cảm và tâm linh, chẳng hạn, “trường sinh học”, “năng lượng tinh thần”, “năng lượng tâm linh”,… Thực chất, đây là một việc làm “gượng ép” ─ việc dùng những khái niệm và thuật ngữ quen thuộc trong một thế giới quen thuộc để mô tả một hiện tượng không biết rõ bản chất trong một thế giới chưa biết ─ tương tự như tình trạng khủng hoảng trong vật lý học đầu thế kỷ 20, khi các nhà vật lý cố gắng mô tả thế giới lượng tử bằng những khái niệm và thuật ngữ của thế giới vật chất thông thường. Niels Bohr đã cảnh tỉnh thế giới vật lý rằng đây là một nỗ lực BẤT KHẢ (impossible), và do đó đừng bao giờ cầu mong có thể hiểu được thế giới lượng tử một cách rõ ràng và xác định như thế giới hàng ngày của chúng taRốt cuộc các nhà vật lý chỉ có thể tiên đoán các hiện tượng lượng tử theo xác suất, và sự khôn ngoan mách bảo chúng ta rằng đừng cố hiểu bản chất của thế giới lượng tử, mà hãy tận dụng các hiện tượng lượng tử vào đời sống của chúng tamiễn là đem lại lợi ích cho loài người. Các nhà vật lý đã khôn ngoan đi theo con đường này. Chẳng hạn, “tương tác ma quái” giữa hai hạt photon là một hiện tượng không thể giải thích được, nhưng đã và đang được nghiên cứu để ứng dụng truyền thông tin tức thời, được gọi là “viễn tải lượng tử” (teleportation).

Đó là một bài học rất tốt cho những nghiên cứu về ngoại cảm và tâm linhhay nói chung cho những nghiên cứu về bản chất của ý thức. Nói gợi ý cho chúng ta thấy không nhất thiết phải ôm lấy quan điểmlỗi thời cho rằng mọi thứ trong thế giới hiện thực đều là vật chất. Hãy thừa nhận sự tồn tại của những hiện thực phi vật chất hoặc siêu nhiên mà khoa học bất lực, để tìm cách ứng dụng những hiện tượng đó vào những mục đích thiết thực đối với đời sống loài người, điển hình là việc chữa bệnh.

consciousness-11b.jpgDù khoa học thừa nhận hay không, việc chữa bệnh của “hai vị thánh chữa bệnh”, Bruno Gröning và Nguyễn Đức Cần, vẫn mang lại những kết quả phi thường không thể chối cãi. Nếu phương pháp chữa bệnh bằng tâm linh của “hai vị thánh” này không thể giải thích được bằng khoa học thì đơn giản là khoa học vật chất quá nghèo nàn để giải thíchcác hiện tượng thuộc về ý thức và tâm linh.

Sự nghèo nàn này thiết tưởng đã quá rõ.

Định lý Bất toàn của Gödel đã nói rằng tư duy lý lẽ và logic không đủ để chứng minh mọi hiện tượngngay trong thế giới vật chất thông thường chứ đừng nói đến những thế giới bên ngoài hoặc bên trên thế giới vật chất. Vì thế, cái cần phải thay đổi không phải là tìm kiếm một thứ máy móc hay công cụ vật lý tối tân hơn, tinh vi hơn, để chụp ảnh hay ghi lại dấu vết của ý thức hoặc tâm linh, mà là thay đổi thế giớiquan, thay đổi cách nhìn về thế giới!

PSI không được khoa học thừa nhận vì nó nghiên cứu những hiện thực khách quan cao hơn, rộng hơn thế giới vật chất ─ thế giới bên ngoài hoặc bên trên tầm với của khoa học. Vậy nếu nhìn nhận khoa học chỉ là một trong số những con đường khám phá chân lý thì hãy bổ sung cho những hiểu biết hạn hẹpcủa khoa học bằng những phương pháp nhận thức khác.

4/ Những con đường tiệm cận tới bản chất của ý thức

Việc PSI không được công nhận là khoa học không phải là một tin buồn đối với những người tin vào thế giới tâm linh, mà ngược lại, đó là một tin vui, vì nó chứng tỏ hai điều:

  • Nó xác nhận hiện tượng tâm linh là có thật.
  • Nó chỉ ra rằng khoa học vật chất không đủ để nghiên cứu ý thức và tâm linh. Nói cách khác, nó chỉ ra “cái gót A-sin” của khoa học duy vật ─ một dạng nhận thức dựa trên tư tưởng nền tảng cho rằng thế giới chỉ có vật chất và vật chấtngoài ra không có cái gì khác.

Cái “gót A-sin” ấy cản trở con người tiến về phía trước trên con đường nhận thức sự thật. Điều này đã được nhấn mạnh bởi David Hawkins, nhà triết học khoa học nổi tiếng của Mỹ trong thế kỷ 20 (từng là thành viên trong Dự án Manhattan – Dự án chế tạo bọm nguyên tử của Mỹ trong những năm 1940). Ông nói:

consciousness-12.jpg“Trở ngại chính trên con đường phát triển của chúng talà sự thiếu hiểu biết về bản chất của bản thân ý thức” (The main obstacle to our development is our lack of knowledge about the nature of consciousness itself). [14]

Làm thế nào để vượt qua trở ngại đó? Liệu khoa học có thể tự nó vượt qua trở ngại này không?

Câu trả lời là KHÔNG, chừng nào khoa học còn tiếp tục duy trì quan điểm lỗi thời cho rằng thế giới chỉ có vật chất và vật chất mà thôi. Nếu đóng khung trong quan niệm như thế thì làm sao một lý thuyếtthuần túy vật chất có thể giải thích một hiện thực phi vật chất? Chẳng phải các nhà khoa học giỏi nhất thế kỷ 20 như Max Planck, Einstein, Tesla, Gödel, Schrödinger,… đã nói rõ điều này rồi sao?

consciousness-13.jpgCác nhà triết họcthần học cũng thấy rõ điều đó. Trong cuốn “Vũ trụ trong một nguyên tử”, Đức Đạt Lai Lạt ma dùng thuyết nhân quả để bác bỏ khả năng quy giản tinh thần thành vật chất. Ngài viết:

“Điều cốt yếu để hiểu khái niệm của Phật giáovề ý thức – và sự bác bỏ của nó về khả năng quy giản tinh thần thành vật chất – là thuyết nhân quả” (trang 195, Công ty Nhã Nam và NXB Thế giới xuất bản năm 2016).

Đức Đạt Lai Lạt Ma nhấn mạnh rằng ý thức mang tính chủ quan, nhưng khoa học chỉ coi trọng những chứng cứ khách quan, và do đó khoa học dường như chẳng đạt được kết quả nào trong việc khám phábản chất của ý thức:

Kinh nghiệm của ý thức là hoàn toàn chủ quanTuy nhiên, điều nghịch lý là mặc cho thực tại không thể nghi ngờ của chủ quan tính của chúng ta và hàng ngàn năm khảo cứu triết họccó rất ít đồng thuận về vấn đề ý thức là gìKhoa học, với phương pháp ngôi thứ ba đặc trưng của nó – cái nhìn khách quan từ bên ngoài – chỉ đạt được những tiến bộ ít ỏi đến kinh ngạc trong sự hiểu biết này” (trang 177, sách đã dẫn) (chữ in đậm do tôi nhấn mạnh, PVHg).

Vậy có cách nào để khoa học vượt qua trở ngại hiện nay không?

Đức Đạt Lai Lạt ma nêu lên một đề nghị: kết hợp các phương pháp nghiên cứu truyền thống của khoa học với phương pháp nghiên cứu truyền thống của Phật họcCụ thểkết hợp phương phápthí nghiệm khách quan, mà ngài gọi là “phương pháp ngôi thứ ba), của khoa học với phương pháp chủ quan của thiền định Phật giáo, mà ngài gọi là “phương pháp ngôi thứ nhất”.

Cái khó trong sự kết hợp này là ở chỗ khoa học xưa nay chỉ chấp nhận “phương pháp ngôi thứ ba”, tức là chỉ chấp nhận những kết luận được rút ra từ những thí nghiệm khách quan, có thể lặp đi lặp lại, cùng cho một kết quả như nhau. Chẳng hạn, quy luật F = ma dù được bạn kiểm tra ở Việt Nam hay tôi kiểm tra tại Úc sẽ đều cho một kết luận như nhau. Và khoa học xưa nay không chấp nhận bất kỳ một kinh nghiệm cá nhân chủ quan nào, nếu nó không được kiểm chứng bởi những người khác và cho cùng một kết quả. Vì thế khoa học rất khó có thể chấp nhận những kinh nghiệm thiền định của các bậc tu hànhbất kể các ngài đắc đạo như thế nào. Xin nhắc lại ý kiến của nhà vật lý Peter Hodgson trong cuốn BÊN NGOÀI KHOA HỌC đã dẫn ở trên:

“…kinh nghiệm cá nhân độc nhất, dù gây ấn tượng như thế nào đối với người nhận, không thể xem là một phần của khoa học”.

Giả sử có một thiền giả cao cấp đã chứng ngộ được những sự thật huyền nhiệm ở những cõi giới ý thức siêu linhđồng thời lại là một nhà khoa học xuất chúng về vật lý, có khả năng quy kết những sự thật chứng ngộ được thành một định luật biểu thị dưới dạng toán học, liệu định luật đó có được khoa học công nhận không?

Câu trả lời là KHÔNG, nếu định luật đó không thể phát biểu được ở “ngôi thứ ba”, tức là không được kiểm chứng bởi những người khác ở địa vị hoàn toàn khách quan.

Thực chất vấn đề Đức Đạt Lai Lạt ma nêu lên cũng chính là vấn để hóc búa nhất của PSI ─ làm thế nào để kiểm chứng những ý thức nẩy sinh trong bộ não của những nhà ngoại cảm? Làm thế nào để biết ý thức thực sự diễn ra như thế nào ở các “vị thánh chữa bệnh”? Không có cách nào cả. Chúng ta chỉ có thể xác nhận đó là những hiện thực, những sự thật diễn ra trước mắt, để tin rằng đó là những phép lạcó thật. Đọc cuốn “Nguyễn Đức Cần, nhà văn hóa tâm linh” của Nguyễn Phúc Giác Hải và Nguyễn Tài Đức, do NXB Văn hóa Thông tin xuất bản năm 2013, một người có thể chất tinh thần lành mạnh không thể không tin đó là sự thậtCá nhân tôi, tôi hoàn toàn tin đó là sự thật, vì hai lý do: một, tôi có người nhà được cụ Cần chữa bệnh; hai, bản thân tôi có những trải nghiệm tâm linh nhất định, đủ để tôi tin vào sự tồn tại của những thế giới tâm linh khác và cao hơn thế giới vật chất của chúng taTuy nhiênniềm tincủa cá nhân tôi và của hàng nghìn hàng vạn người khác không đủ để trở thành một phát biểu ở “ngôi thứ ba” mà khoa học yêu cầu. Đức Đạt Lai Lạt Ma viết:

“Tôi biết rằng có sự hoài nghi sâu sắc về các phương pháp ngôi thứ nhất trong khoa học hiện đại” (trang201, sách đã dẫn).

Nhưng ngài cho rằng ĐÃ ĐẾN LÚC khoa học phải tìm cách dung nạp những trải nghiệm chủ quan, nếu thực sự muốn khám phá bí ẩn của ý thức, bởi bản thân ý thức mang tính chủ quan:

“Do đó một nghiên cứu khoa học toàn diện về ý thức phải dung chứa cả hai phương pháp ngôi thứ ba và ngôi thứ nhất” (trang 199, sách đã dẫn).

Đây thực sự là một lời mời gọi khoa học nhưng đồng thời là một thách thức quá lớn đối với khoa học, bởi nếu khoa học chấp nhận “ngôi thứ nhất” thì khoa học không còn là khoa học nữa, ít nhất là khoa học theo cách hiểu như hiện nay.

Riêng tôi, từ lâu tôi đã cho rằng có thể tiệm cận tới thế giới kỳ diệu của ý thức bằng một phương pháphoàn toàn khác, đó là phương pháp của logic toán học, mà Kurt Gödel từng gợi ý. Để đi theo hướng này, nhà khoa học phải xây dựng cho mình một hệ tiên đề. Từ đó nêu lên các định lý, tập hợp các định lý sẽ tạo nên một lý thuyết logic về ý thức. Nếu lý thuyết này phù hợp với các hiện tượng thực tế liên quan đến ý thức thì nó sẽ được chấp nhận; ngược lại nếu mâu thuẫn với thực tế thì sẽ bị loại bỏ.

5/ Hệ tiên đề về ý thức của sự sống

Việc gán cho ý thức bản chất vật chất, như năng lượng hoặc một trường vật chất nào đó, sẽ gặp phải hai khó khăn lớn: Một, phải chỉ ra dạng vật chất đó, hoặc phải cân đong đo đếm được dạng vật chất đó; Hai, việc cố gắng giải thích bản chất vật chất của ý thức là mâu thuẫn với logic nhận thức.

Thật vậy, theo logic nhận thức mà Planck và Schrödinger đã nói (mục 2 ở trên), phải có ý thức thì mới nhận biết được vật chất, do đó việc quy giản ý thức thành vật chất là một quy trình ngược, trái với logic nhận thức!

Tóm lại, khái niệm ý thức phải được coi là một tiên nghiệm, không cần giải thích. Nhưng từ tiên nghiệm đó có thể nêu lên các tiên đề về sự hiện hữu của ý thức, làm cơ sở cho một hệ thống lý thuyết logic về ý thứcCụ thể, tôi xin nêu lên Hệ tiên đề về ý thức của sự sống gồm 3 tiên đề sau đây:

Tiên đề 1Ý thức là một dạng thông tin đặc biệt mà chỉ sự sống mới có, được gọi là thông tin ý thức(conscious information).

Tiên đề 2Tồn tại một Trung Tâm Ý Thức trong vũ trụ.

Tiên đề 3: Bộ não là một cỗ máy sinh học có khả năng thu nhậnlưu trữ, xử lý và phát ra thông tin ý thức.

Nếu bạn hiểu Lý thuyết Thông tin, bạn sẽ dễ dàng chấp nhận Tiên đề 1. Thật vậy, theo Lý thuyết Thông tin, thông tin là một hiện thực phi vật chất, nhưng nó biểu lộ thông qua vật chấtHoàn toàn tương tựý thức cũng là một hiện thực phi vật chất, và cũng biểu lộ thông qua vật chất.

Nếu bạn hiểu ý kiến của Planck và Tesla như đã dẫn ở mục 2, bạn cũng sẽ dễ dàng chấp nhận Tiên đề 2. Xin nhắc lại, Planck nói: “Mọi vật chất bắt nguồn và tồn tại chỉ vì một lực… Chúng ta phải thừa nhậnđằng sau lực này tồn tại một Trí Tuệ có ý thức và thông minhTrí Tuệ này là cái sinh ra mọi vật chất”.

Tesla cũng nói: “Bộ não của tôi chỉ là một điểm tiếp nhận. Trong Vũ trụ tồn tại một trung tâm mà từ đó chúng ta nhận được tri thứcsức mạnhcảm hứng.”

Nếu bạn từng so sánh bộ não với computer, bạn cũng sẽ dễ dàng chấp nhận Tiên đề 3. Vật chất của bộ não giống như phần cứng; ý thức lưu hành trong bộ não giống như thông tin lưu hành trong computer.

Với hệ tiên đề đó, tôi cho rằng có thể giải thích được hầu hết các hiện tượng về ý thức của sự sống, từ những hiện tượng thông thường ta gặp hàng ngày đến những chuyện khó hiểu như bí mật của các giấc mơ, từ những thiên tài khoa học như Einstein, Gödel… đến những vị thánh chữa bệnh như Bruno Gröning, Nguyễn Đức Cần,…

Thí dụ, Eisnstein giỏi hơn chúng ta không phải vì ông có bộ não tốt hơn chúng ta, như khoa học thần kinh muốn chứng minh, mà vì ông nhận được những thông tin đặc biệt từ Trung Tâm Ý Thức trong vũ trụ. Những nhà ngoại cảm hay các “vị thánh chữa bệnh” cũng vậy. Đó là lý do để ông thánh Bruno Gröning nói với những bệnh nhân được ông chữa lành rằng “Đừng cám ơn tôi, hãy cám ơn Thượng Đế”. Thượng Đế mà ông nói chính là Trung Tâm Ý Thức đã nói ở Tiên Đề 2.

Nếu ai chất vấn tôi rằng làm thế nào mà kiểm chứng các tiên đề nói trên, tôi xin trả lời rằng: Tiên đề là những mệnh đề được xây dựng trên niềm tin. Bất kỳ một lý thuyết khoa học nào cũng đều xây dựng trên một hệ tiên đề dựa trên niềm tin ban đầu. Toán học có hệ tiên đề Euclid, hệ tiên đề Hilbert,… Vật lý cũng có những tiên đề của nó, chẳng hạn, vũ trụ là đồng nhất và đẳng hướng, các định luật vật lý đúng trong mọi thời điểm của lịch sử hình thành vũ trụ,…

Hệ tiên đề về ý thức của sự sống nêu trên có thể không đầy đủ. Điều này là bình thường. Theo Định lý Bất toàn của Gödel, không tồn tại một hệ tiên đề nào vừa đầy đủ vừa phi mâu thuẫn. Vậy điều quan trọng nhất là ở chỗ lý thuyết xây dựng từ hệ tiên đề nói trên có  phù hợp với các sự kiện thực tế về ý thức hay không. Hiện còn quá sớm để nói điều này. Phải có thời gian nghiên cứu và kiểm chứng mới có thể có một kết luận chính xác. Nhưng trực giác gợi ý cho tôi thấy hệ tiên đề nói trên là hợp lý và hữu dụng để xây dựng nên một lý thuyết cho phép giải thích được phần lớn những hiện tượng về ý thức của sự sống. Vậy xin tạm thời bỏ ngỏ việc kiểm chứng tính hợp lý và hữu hiệu của hệ tiên đề nói trên cho những nghiên cứu tiếp theo.

Để kết, xin giải thích đôi lời tại sao tại sao nên áp dụng phương pháp tiên đề để nghiên cứu ý thức.

Vì vấn đề ý thức thực chất là vấn đề siêu hình (phi vật chất), không thể dùng khoa học vật chất để khám phá một đối tượng siêu hình. Chỉ có thể áp dụng triết học và thần học để xử lý các vấn đề siêu hình.  Tuy nhiêntriết học và thần học từ trước tới nay không được coi là khoa học chính xác, vì thế chưa có độ thuyết phục cao. Liệu có thể có một thứ triết học hay thần học có tính chính xác cao như toán học hay các khoa học vật chất không?

consciousness-14.jpgMột lần nữa, Kurt Gödel, tác giả của Định lý Bất toàn nổi tiếng, nói cho chúng ta biết rằng CÓ! Có thể có một thứ triết học hoặc thần học chính xác như thế. Ông nói:

“Triết học, với tư cách một lý thuyết chính xác, nên áp dụng cho siêu hình học như Newton đã làm đối với vật lý. Tôi cho rằng có nhiều khả năng sự phát triển của một lý thuyết triết học như thế sẽ xảy ra trong vòng 100 năm tới hoặc sớm hơn” (Philosophy as an exact theory should do for metaphysics as much as Newton did for physics. I think it is perfectly possible that the development of such a philosophical theory will take place within the next hundred years or even sooner) [10]

Ông cũng nói: “Tôn giáo cũng có thể được xây dựng như một hệ thống triết học dựa trên một hệ tiên đề” (Religion may also be developed as a philosophical system built on axioms). [10]

Bản thân Gödel đã áp dụng phương pháp tiên đề để chứng minh sự hiện hữu của Chúa ─ bài toán lớn nhất của triết họcthần học và siêu hình học nói chung [12]. Đó là một mô hình mẫu mực của việc sử dụng phương pháp tiên đề để giải quyết các bài toán của siêu hình học, như ông khuyên chúng ta nên làm.

Việc xây dựng Hệ tiên đề về ý thức của sự sống như tôi trình bầy ở trên là một thử nghiệm phương pháp tiên đề theo lời khuyên của Gödel.

6/ Kết luận

Kết luận 1: Ý thức không phải là vật chất.

Như chúng ta đã thấy, Planck và Schrödinger đều cho rằng phải có ý thức mới nhận thức được vật chất. Đó là quy luật tự nhiên. Do đó dùng khoa học vật chất để giải thích ý thức là đi ngược lại quy luật tự nhiên.

Mặt khác, theo Định lý Bất toàn của Gödel, mọi hệ tự quy chiếu (self-referential system) ─ hệ tự mình nói về mình ─ đều dẫn tới mâu thuẫn (dao sắc không gọt được chuôi). Việc dùng khoa học để giải thíchý thức, tức là dùng ý thức để giải thích ý thức, chính là một hệ tự quy chiếu, do đó dẫn tới mâu thuẫn. Đó là lý do khoa học thất bại trong nỗ lực giải thích bản chất của ý thức.

Kết luận 2: Để hiểu biết rõ hơn về ý thức, phải đi ra ngoài thế giới ý thức của con người.

Thật vậy, theo Định lý Gödel, muốn phán xét một hệ A đầy đủ hơn, phải đi ra ngoài hệ A. Tức là phải sử dụng những tiên đề bổ sung không nằm trong hệ A. Vì thế, muốn hiểu rõ thế giới ý thức của con người, phải đi ra bên ngoài thế giới ý thức của con người. Làm thế nào để thực hiện điều đó?

Theo tôi, có 2 con đường.

Con đường thứ nhất là con đường của các bậc tu hành đắc đạo, các bậc thiền giả cao cấp, những yogi bậc thầy, những nhân vật có sứ mệnh đặc biệt,… Những vị này có thể thoát xác, đạt tới những cảnh giới khác, tức là thoát ra bên ngoài thế giới ý thức của con người, do đó chứng ngộ được những sự thậtmà người bình thường không thể biết. Sự chứng ngộ này chính là những “nhận thức chủ quan” mà Đức Đạt Lai Lạt Ma đề cập đến. Tuy nhiên, tôi cho rằng những nhận thức chủ quan này khó có thể chia sẻ với khoa học, vì bản chất của khoa học chỉ thừa nhận những tri thức khách quan.

Con đường thứ hai chính là con đường Gödel đã nêu lên ─ con đường dùng triết học chính xácdựa trên một hệ tiên đề được thừa nhận, từ đó suy ra những hệ quả logic tất yếu. Nhưng để triết học này có thể vượt ra ngoài thế giới ý thức của con người thì hệ tiên đề phải chứa đựng những niềm tin vượt ra ngoài thế giới ý thức của con người. Đó là lý do Hệ tiên đề về ý thức của sự sống do tôi nêu lên ở mục 5 chứa đựng những niềm tin vượt ra bên ngoài ý thức thông thường của con ngườicụ thể là niềm tin vào sự tồn tại của Trung Tâm Ý Thức trong vũ trụ (như Planck, Tesla đã tin).

Với Hệ tiên đề đó, cùng với lý thuyết thông tin và khoa học computer, chúng ta có thể xây dựng nên một Lý thuyết về Ý thức của Sự sống rất phong phú.

 

Sydney, PVHg 25/07/2017

(Link bản gốc: https://viethungpham.com/

CHÚ THÍCH

[1] “The Most Human Human”, Brian Christian, Chương 5, trang 107

[2] http://izquotes.com/quote/259516

[3] http://techstory.in/max-planck/

[4] “Phương trình của Chúa” (Câu chuyện về Phương trình thâu tóm cả vũ trụ), Amir Aczel, bản dịch của Phạm Việt Hưng, NXB Trẻ 2004. Trên mạng: https://viethungpham...a-amir-d-aczel/

[5] “Thế giới như tôi thấy”, Albert Einstein, bản dịch của Đinh Bá Anh, Nguyễn Vũ Hảo, Trần Tiễn Cao Đăng, NXB Tri Thức 2005, trang 20.

[6] Nguyên văn: “The intuitive mind is a sacred gift and the rational mind is a faithful servant. We have created a society that honors the servant and has forgotten the gift”.

[7] http://www.conscious...-mania-man.html

[8] Xem “Nicola Tesla, Một Siêu Nhân” https://viethungpham...-mot-sieu-nhan/

[9] https://www.brainyqu...kola_tesla.html

[10] http://kevincarmody....ath/goedel.html

[11] https://viethungpham...-mot-sieu-nhan/

[12] “Gödel chứng minh Chúa hiện hữu” https://viethungpham...hat-god-exists/

[13] http://www.goodreads...r-consciousness

[14] http://www.azquotes.com/quote/1396822


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#43 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 30-03-2019 - 04:43

BIG BANG VÀ VŨ TRỤ VÔ THỈ CỦA ĐẠO PHẬT
Nguyên tác: The Big Bang and The Buddhist Beginningless Universe

Tác giả: Đức Đạt Lai Lạt Ma
Chuyển ngữTuệ Uyển

Có ai không cảm thấy kinh hải trong khi nhìn vào bầu trời được chiếu sáng với vô số vì sao trong một đêm trời trong không? Ai không từng tự hỏi có một trí thông minh nào đằng sau vũ trụ hay không? Ai không từng tự  hỏi có phải trái đất là hành tinh duy nhất nuôi dưỡng sự sống của các tạo vật? Đối với tôi, đây là những sự tò mò tự nhiên trong tâm thứccon người. Suốt lịch sử văn minh của loài người có một sự thôi thúc thật sự để tìm những câu trả lời cho các câu hỏi này. Một trong những thành tựu lớn của khoa học hiện đại là dường như nó đã đưa chúng ta đến gần hơn bao giờ hết một sự thấu hiểu về những điều kiện và những tiến trình phức tạp làm cơ sở cho những nguồn gốc của vũ trụ.

Giống như nhiều nền văn hóa cổ truyềnTây Tạng có một hệ thống chiêm tinh học phức tạp chứa đựng những yếu tốmà văn hóa hiện đại gọi là thiên văn học, vì thế người Tây Tạng đã đặt tên cho hầu hết những vì sao thấy được bằng mắt thường. Trong thực tế, người Tây Tạng và Ấn Độ từ lâu đã có thể tiên đoán được những vụ nhật thực và nguyệt thực với một mức độ chính xác cao trên căn bản của những quán sátthiên văn của họ. Như một cậu bé ở Tây Tạng, tôi đã dành nhiều đêm nhìn chăm chú vào bầu trời với kính viễn vọng của tôi, nghiên cứu những hình dáng và tên của những chòm sao.

Tôi nhớ cho đến ngày nay sự sung sướng mà tôi cảm nhận khi tôi có thể thăm viếng một đài quan sátthiên văn thật sự ở Delhi tại Cung Thiên Văn Birla. Năm 1970, trong chuyến viếng thăm lần đầu tiên của tôi đến phương Tây, tôi được mời bởi Đại học Cambridge ở Anh quốc để nói chuyện tại Thượng Nghị Viện và Khoa Thần Học. Khi vị hiệu phó của trường hỏi rằng tôi có điều gì đó đặc biệt muốn làm ở trường Cambridge không, tôi đã trả lời không do dự là tôi ao ước thăm viếng kính thiên văn quang tuyếnnổi tiếng tại Khoa Thiên Văn Học.

Trong một hội nghị Tâm Thức và Đời Sống tại Dharamsala, nhà vật lý thiên văn Piet Hut, từ Viện Nghiên Cứu Tiên Tiến tại Princeton, trình bày một mô phỏng bằng máy điện toán vấn đề những nhà thiên vănhọc hình dung các sự kiện vũ trụ hiển bày khi các thiên hà va chạm nhau như thế nào. Đó là một cảnh tượng quyến rũ, một quang cảnh sống động. Những máy vi tính hoạt hình như vậy giúp chúng ta hình dung cung cách, ở những điều kiện nào đó một cách lập tức sau vụ bùng nổ vũ trụvũ trụ phát triển xuyên qua thời gian theo những quy luật căn bản của vũ trụ học. Sau sự trình bày của Piet Hut, chúng tôi có một cuộc thảo luận mở. Hai trong những người tham dự khác tại cuộc gặp gở, David Finkelstein và George Greenstein, đã cố gắng để chứng minh hiện tượng mở rộng vũ trụ bằng việc sử dụng những dải đàn hồi với các vành đai trên chúng. Tôi nhớ điều này một cách rõ ràng vì hai người thông dịch của tôi và tôi đã có một sự khó khăn nào đó trong việc hình dung sự mở rộng vũ trụ từ sự minh chứng này. Sau này, tất cả những nhà khoa học tại cuộc gặp gở cùng tham dự vào để đơn giản hóa sự giải thích, mà dĩ nhiên lại có hậu quả thậm chí làm chúng tôi rối rắm hơn nữa.

Vũ trụ học hiện đại – giống như nhiều thứ khác trong khoa học vật lý – được thành lập trên thuyết tương đối của Einstein. Trong vũ trụ học, những sự quán sát thiên văn đi cùng với thuyết tương đối tổng quát, là thứ định hình lại trọng lực như đường cong của cả không gian và thời gian, đã cho thấy rằng vũ trụcủa chúng ta không vĩnh cửu và cũng không tĩnh trong hình thể hiện tại của nó. Nó đang tiến hóa và mở rộng một cách liên tục. Sự khám phá này phù hợp với trực giác căn bản của những nhà thiên văn học Phật giáo cổ đại, những người nhận thức rằng bất cứ hệ thống vũ trụ đặc thù nào cũng đi qua những giai đoạn hình thành, phát triển, và cuối cùng tan hoại. Trong thiên văn học hiện đại, vào những năm 1920, cả sự tiên đoán lý thuyết (do Alexander Friedmann) và sự quán sát thực nghiệm chi tiết (do Edwin Hubble) – thí dụsự quán sát rằng sự chuyển dịch màu đỏ được đo lường trong ánh sáng phát ra bởi những thiên hà xa thì lớn hơn , so với sự phát ra ánh sáng bởi những thiên hà gần hơn – được chứng minh một cách đáng tin tưởng rằng vũ trụ là cong và đang mở rộng.

Giả định rằng sự mở rộng này sinh khởi từ một vụ nổ vũ trụ lớn – vụ nổ lớn nổi tiếng, big bang, vốn được được cho là đã từng xảy ra khoảng 12 đến 15 tỉ năm trước. Những nhà vũ trụ học ngày nay tin rằng vài giây sau vụ nổ này, nhiệt độ giảm xuống tới một điểm mà những phản ứng đã xảy ra bắt đầu làm hạt nhân của những thành phần nhẹ hơn, mà từ đó đến rất lâuvề sau này tất cả vật chất trong vũ trụđi đến hình thành. Vì vậy, tất cả không gianthời gianvật chất, và năng lượng như chúng ta biết và kinh nghiệm chúng đi đến hình thành từ quả cầu lửa của vật chất và bức xạ này. Trong những năm 1960 bức xạ sóng vi ba nền đã được phát hiện trong toàn vũ trụ; nó đi đến được nhìn nhận như một tiếng vang, hay ánh sáng đỏ rực rở còn sót lại từ những sự kiện của big bang. Sự đo lường chính xác quang phổ, sự phân cực và phân bổ không gian của sự bức xạ nền này dường như đã được xác nhậntối thiểutrong những mô hình phác thảo của lý thuyết hiện tại về nguồn gốc của vũ trụ.

Cho đến khi tình cờ phát hiện tiếng vang của sóng vi ba nền này, thì đã có một sự tranh luận đang tiếp diễn giữa hai trường phái ảnh hưởng lớn trong vũ trụ học hiện đại. Một số thiên về việc thấu hiểu sự dản ra của vũ trụ như một lý thuyết trạng thái ổn định, có nghĩa rằng vũ trụ đang dản ra ở một tốc độ ổn định, với những quy luật bất biến của vật lý được áp dụng trong mọi lúc. Về phía khác đó là những người thấy sự tiến hóa trong dạng thức của một vụ nổ vũ trụ. Tôi nghe nói rằng những người ủng hộ mô hình trạng thái ổn định kể cả một số  nhà tư tưởng lớn nhất của vũ trụ học hiện đại, chẳng hạn như Fred Hoyle. Trong thực tế, vào một thời điểm trong trí nhớ, thì lý thuyết này từng là quan điểm khoa học chính thống về nguồn gốc của vũ trụ. Ngày nay, dường như, hầu hết những nhà vũ trụ học tin chắc rằng tiếng vang của sóng vi ba nền này chứng minh một cách thuyết phục giá trị của thuyết big bang. Đây là một thí dụ tuyệt vời về vấn đề trong khoa học, với sự phân tích sau cùng, chính chứng cứ thực nghiệm đã trình bày sự phán xét cuối cùng như thế nào. Ít nhất trong nguyên tắc, điều này cũng đúng trong tư tưởng Phật giáo, như nói rằng thách thức thẩm quyền của chứng cứ thực nghiệm là truất quyền của chính mình như một kẻ nào đó xứng đáng với sự tham gia bình phẩm trong một cuộc thảo luận.

 

Ở Tây Tạng có những huyền thoại khó hiểu về sự tạo hóa bắt nguồn trong một tôn giáo trước Phật giáolà đạo Bon. Chủ đề trung tâm trong những huyền thoại này là việc thiết lập trật tự từ trong hổn độn, chiếu sáng bóng tối, ngày từ đêm, hiện hữu từ không gì cả. Những hành vi này được tác động bởi một đấng siêu nhiên, đấng tạo ra mọi thứ từ tiềm năng thuần khiết. Một loạt những huyền thoại khác miêu tảvũ trụ như một tạo vật sống được sinh ra từ một trứng vũ trụ. Trong những truyền thống tâm linh và triết lý phong phú của Ấn Độ cổ đại, nhiều quan điểm vũ trụ đối lập được phát triển. Những thứ này kể cả những phát biểu đa dạng có hệ thống của giáo lý Số Luận ban đầu về tính vật chất nguyên sơ, vốn diễn tả về nguồn gốc của vũ trụ và sự sống trong nó như sự biểu hiện một thể nền cơ bản tuyệt đối. Thuyết nguyên tử của phái Thắng Luận (Vaiśeṣika), thay thế một đa nguyên của những “nguyên tử” không thể phân chia như những đơn vị căn bản của thực tại cho một thể nền cơ bản độc nhất; những giáo thuyết khác nhau của Brahman (Phạm Thiên) hay Ishvara (Tự Tại Thiên) như nguồn gốc của sự tạo hóa thần thánh; thuyết của những nhà duy vật cực đoan Charvaka[1] về sự tiến hóa của vũ trụ qua một sự phát triển vật chất không mục đíchngẫu nhiên; với tất cả những tiến trình tinh thần được xem như khởi nguồn của những hình thể phức tạp của hiện tượng vật chấtLập trường cuối cùng này thì không khác với sự tin tưởng của chủ nghĩa duy vật khoa học rằng tâm thức có thể quy thành thực tại thần kinh và sinh hóa và những thứ này lần lượt là những sự kiện của vật lýPhật giáo trái lạigiải thích sự tiến hóacủa vũ trụ trong dạng thức của nguyên lý nguồn gốc lệ thuộc hay lý duyên khởi, trong đó nguồn gốc và sự tồn tại của mọi thứ phải được thấu hiểu trong dạng thức của một mạng lưới phức tạp của những nguyên nhân và điều kiện có liên hệ với nhau. Điều này áp dụng cho tâm thức cũng như vật chất.

 

Theo những kinh điển ban sơ, chính Đức Phật không bao giờ trả lời trực tiếp những câu hỏi đặt ra cho Ngài về nguồn gốc của vũ trụ. Trong sự so sánh nổi tiếngĐức Phật liên hệ với người hỏi những câu hỏi kiều này cũng như một người bị bắn bởi mũi tên độc. Thay vì để được giải phẩu để rút mũi tên ra, người bị thương lại khăng khăng đòi hỏi trước phải tìm ra đẳng cấp, tên họ, và dòng tộc của người bắn tên; người ấy da thâm, nâu, hay trắng trẻo; người ấy sống trong làng xóm, thị trấn, hay thành phố; cây cung thường hay cây nỏ; dây cung làm bằng sợi, cây sậy, cây gai dầu, sợi xoắn, hay vỏ cây; mũi tên làm bằng gỗ hoang hay gỗ trồng; và v.v… Những diễn giải về ý nghĩa sự từ chối trả lời trực tiếp những câu hỏi này của Đức Phật thì bất đồng. Một quan điểm nói rằng Đức Phật đã từ khước trả lời vì những câu hỏi siêu hình này không liên quan một cách trực tiếp đến giải thoát. Một quan điểm khác, một cách chính yếu luận bàn bởi Long Thọ, rằng trong chừng mực nào đó những câu hỏi này bị đóng khung trên điều giả định trước của thực tại thuộc bản chất (tự tánh thực tại) của mọi thứ, và không phải trên duyên sanh, thì câu trả lời sẽ dẫn đến việc chấp thủ sâu hơn trong sự tin tưởng về sự tồn tại cố hữu thật sự (tự tánh).

Những câu hỏi được chia thành từng nhóm hơi khác nhau trong những truyền thống Phật giáo khác nhau. Kinh tạng Pali liệt kê mười câu hỏi “không trả lời” như vậy, trong khi truyền thống cổ điển Ấn Độđược người Tây Tạng kế thừa liệt kê mười bốn câu hỏi sau:

  1. Có phài tự ngã và vũ trụ là vĩnh cửu?
  2. Có phải tự ngã và vũ trụ là tạm thời?
  3. Có phải tự ngã và vũ trụ là cả vĩnh cửu và tạm thời?
  4. Có phải tự ngã và vũ trụ không vĩnh cửu cũng không tạm thời?
  5. Có phải tự ngã và vũ trụ có một sự bắt đầu?
  6. Có phải tự ngã và vũ trụ không có sự bắt đầu?
  7. Có phải tự ngã và vũ trụ có cả sự bắt đầu và không có sự bắt đầu?
  8. Có phải tự ngã và vũ trụ không có sự bắt đầu cũng không có sự không bắt đầu?
  9. Có phải Đức Thế Tôn tồn tại sau khi chết?
  10. Có phải Đức Thế Tôn không tồn tại sau khi chết?
  11. Có phải Đức Thế Tôn cả tồn tại và không tồn tại sau khi chết?
  12. Có phải Đức Thế Tôn cả không tồn tại cũng không phải không tồn tại sau khi chết?
  13. Có phải tâm thức là một với thân thể?
  14. Có phải tâm thức và thân thể là hai thực thể riêng biệt?

Bất chấp truyền thống kinh điển của Đức Phật từ khước tham gia vào trình độ luận bàn siêu hình này, nhưng Phật giáo như một hệ thống triết lý Ấn Độ cổ đại đã phát triển một lịch sử dài lâu về việc nghiên cứu một cách sâu sắc trong những câu hỏi cơ bản và lâu đời này về sự tồn tại của chúng ta và thế giớimà chúng ta sống trong ấy. Truyền thống Tây Tạng của tôi đã thừa kế di sản triết lý này.

 

Có hai truyền thống chính về vũ trụ học trong Phật giáo. Một là hệ thống A Tỳ Đạt Ma, được chia sẻ bởi nhiều trường phái Phật giáo, chằng hạn như Phật giáo Nguyên thỉ (Theravada), vốn là trường phái chiếm ưu thế cho đến ngày nay ở những nước như Thái Lan, Tích Lan, Miến Điện, Campuchia, và Lào. Mặc dù trường phái Phật giáo truyền đến Tây Tạng là Đại thừa Phật giáo, một cách đặc biệt là hình thức của Phật giáo Ấn Độ được biết như truyền thống Nalanda, nhưng tâm lý học và vũ trụ học A Tỳ Đạt Ma đã trở thành một bộ phận quan trọng của quang cảnh tri thức Tây TạngTác phẩm chính của hệ thống A Tỳ Đạt Ma về vũ trụ học được truyền vào Tây Tạng là Kho Tàng Kiến Thức Cao Cấp (A Tỳ Đạt Ma Câu Xá Luận) của Thế ThânTruyền thống vũ trụ học thứ hai ở Tây Tạng là hệ thống được thấy trong một tập họp của những văn bản Phật giáo Kim Cương thừa quan trọng được biết như Kalachakra, có nghĩa là “bánh xe thời gian” hay “thời luân”. Mặc dù truyền thống quy cho giáo lý chính của chu trình Thời Luân là Đức Phật, nhưng thật khó để xác định một cách chính xác năm tháng xuất xứ của những tác phẩm sơ khai nhất trong hệ thống này. Theo sự chuyển dịch những văn kiện then chốt của Thời Luân từ Sanskrit sang Tạng ngữ vào thế kỷ 11, Thời Luân đã đi đến chiếm cứ một vị trí quan trọng trong di sản Phật giáo Tây Tạng.

 

Vào lúc 20 tuổi, khi tôi bắt đầu sự học tập hệ thống những văn bản thảo luận về vũ trụ học của A Tỳ Đạt Ma, thì tôi biết rằng thế giới là tròn, đã nhìn vào những hình chụp các miệng núi lửa trên mặt trăng ở những tạp chí, và có một sự hiểu biết nào đó về vòng quay quỹ đạo của trái đất và mặt trăng chung quanh mặt trời. Thế nên tôi phải thừa nhận, khi tôi đang học sự trình bày cổ điển của Thế Thân về hệ thống vũ trụ A Tỳ Đạt Ma, thì nó đã không hấp dẫn nhiều với tôi.

Vũ trụ A Tỳ Đạt Ma diễn tả một trái đất bằng phẳng, với các thiên thể như mặt trời và mặt trăng xoay chung quanh. Theo thuyết này, trái đất của chúng ta là một trong bốn “lục địa” – trong thực tế, lục địa phía nam – nằm trong bốn hướng chủ yếu của một núi cao chót vót gọi là núi Tu Di, ở trung tâm của vũ trụ. Mỗi một lục địa này được nằm bên sườn bởi hai lục địa nhỏ hơn, trong khi khoảng cách giữa chúng được choán đầy bởi những đại dương rộng lớn. Toàn bộ hệ thống thế giới này được nâng đở bởi một “mặt đất”, hóa ra được duy trì lơ lững trong không gian trống rỗng.  Năng lực của “không khí” giữ cho nền móng nổi trong không gian trống rỗng. Thế Thân cho một sự diễn tả chi tiết về đường hướng quỹ đạo của mặt trời và mặt trăng, kích thước của chúng, và khoảng cách của chúng từ mặt đất.

Kích thước những khoảng cách này, và v.v… mâu thuẩn một cách dứt khoát bởi chứng cứ thực nghiệm của vũ trụ học hiện đại. Có một châm ngôn trong triết lý Phật giáo rằng duy trì một giáo thuyết mâu thuẩn với lý trí là phá hoại uy tín của người [bảo thủ] ấy. Do vậy, thật khó để theo vũ trụ học của A Tỳ Đạt Ma một cách chữ nghĩaThực tế, ngay cả không có nguồn gốc với khoa học hiện đại, thì cũng có một loạt những mô hình mâu thuẩn về vũ trụ học trong tư tưởng Phật giáo cho chúng ta  đặt nghi vấn về chân lý theo chữ nghĩa của bất cứ phiên bản nào. Quan điểm của riêng tôi là Phật giáo phải từ bỏ nhiều khía cạnh của vũ trụ học A Tỳ Đạt Ma.

Phạm vi nào mà chính Thế Thân tin tưởng trong thế giới quan A Tỳ Đạt Ma thì để ngỏ cho nghi vấn. Ngài đang trình bày một cách hệ thống những suy đoán vũ trụ quan đa dạng ở Ấn Độ thời đó. Nói một cách nghiêm túc, sự diễn tả vũ trụ và nguồn gốc của nó – mà những kinh luận Phật giáo liên hệ đến như “vật chứa” – là thứ yếu đối với tầm quan trọng của bản chất và nguồn gốc của chúng sanh  “được chứa đựng.” Học giả Tây Tạng Gendun Chophel, người đã du hành một cách rộng rãi khắp lục địa Ấn Độtrong những năm 1930, nhắc nhở rằng sự diễn tả của A Tỳ Đạt Ma về “trái đất” như một lục địa phương nam trình bày một bản đồ cổ điển của trung tâm Ấn Độ. Ông có một tường thuật hấp dẫn những diễn tảvề ba “lục địa” còn lại phù hợp với vị trí địa lý thực tế của Ấn Độ hiện đại như thế nào. Linh cảm này có đúng không hay có phải những vị trí này trong thực tế được đặt tên sau khi “những lục địa” được cho là bao quanh núi Tu Di vẫn là một nghi vấn.

 

Trong một số kinh điển buổi đầu, những hành tinh được diễn tả như những khối hình cầu lơ lững trong không gian trống trải, không khác khái niệm những hệ thống hành tinh trong vũ trụ học hiện đại. Trong vũ trụ quan Thời Luân, một dãy xác định được đề ra cho sự tiến hóa của những thiên thể trong thiên hà hiện tại. Thứ nhất, những ngôi sao được hình thành, sau đó hệ thống mặt trời đi đến hình thành, và v.v… Những gì hấp dẫn trong cả vũ trụ quan A Tỳ Đạt Ma và Thời Luân là khung cảnh lớn mà chúng cung cấp cho khởi nguyên của vũ trụ. Cả A Tỳ Đạt Ma và Thời Luân cùng cho thuật ngữ kỷ thuật trichilicosm hay ba nghìn đại thiên thế giới (tôi tin rằng tương ứng cho khoảng một tỉ hệ thống thế giới) để chuyên chở cho khái niệm về những hệ thống vũ trụ bao la, và cả hai cho rằng có vô số những hệ thống như vậy. Cho nên theo nguyên tắc, mặc dù không có “bắt đầu” hay “kết thúc” với toàn thể vũ trụ, thì vẫn có một tiến trình thời gian xác định của một sự bắt đầu, đoạn giữa, và kết thúc (sanh, trụ, diệt) trong mối quan hệ đến bất cứ một hệ thống thế giới cá biệt nào.

Sự tiến triển của một hệ thống vũ trụ đặc thù được thấu hiểu trong dạng thức của bốn giai đoạn chính, được biết như bốn thời kỳ của (1) không, (2)  thành, (3) trụ, và cuối cùng (4) hoại. Mỗi giai đoạn này được cho là tồn tại một thời gian dài không thể tưởng, hai mươi “trung vô số kiếp[2]”, và chỉ ở trung vô số kiếp cuối cùng của giai đoạn thành mà chúng sanh mới được nói là tiến hóa. Kiếp hoại của một hệ thống vũ trụ có thể được tạo bởi bất cứ ba yếu tố khác hơn là đất và không gian – có tên là: nước, lửa, và không khí. Bất cứ yếu tố nào đưa đến sự hoại của hệ thống thế giới trước sẽ hoạt động như căn bảncho việc tạo thành một vũ trụ mới.

Do thế, trung tâm của vũ trụ học Phật giáo không chỉ là ý tưởng rằng có những hệ thống thế giới phức tạp – nhiều hơn số hạt cát trong sông Hằng, theo một số kinh luận – mà cũng là ý tưởng rằng chúng ở trong một trạng thái liên tục hình thành và mất đi. Điều này có nghĩa rằng vũ trụ không có sự bắt đầu tuyệt đối. Những câu hỏi của ý tưởng này đề ra cho khoa học là căn bản. Chỉ có một big bang hay có nhiều big bang? Có một vũ trụ hay có nhiều, hay thậm chí có vô số? Vũ trụ giới hạn hay vô hạn, như Phật giáo khẳng định? Vũ trụ của chúng ta sẽ mở rộng vô hạn, hay sự mở rộng của nó chậm lại, ngay cả đảo ngược lại, vì thế cuối cùng nó sẽ kết thúc trong một cuộc khủng hoảng lớn? Có phải vũ trụ của chúng ta là bộ phận của một vũ trụ tái sinh không ngừng? Các nhà khoa học đang tranh luận những vấn đề này một cách mạnh liệt. Theo quan điểm của Phật giáo, có câu hỏi xa hơn này. Ngay cả nếu chúng ta cho rằng chỉ có một vụ nổ vũ trụ, hay một big bang, thì chúng ta vẫn có thể hỏi, Có phải đây là nguồn gốc của toàn thể vũ trụ hay có phải điều này chỉ chứng tỏ nguồn gốc hệ thống vũ trụ đặc thù của chúng ta mà thôi? Thế nên câu hỏi then chốt là có phải big bang –  điều theo vũ trụ học hiện đại, là sự khởi đầu hệ thống thế giới hiện tại của chúng ta – thật sự là khởi đầu của mọi thứ?

 

Theo quan điểm Phật giáoý tưởng rằng có một sự bắt đầu xác định là khả nghi cao độ. Nếu có một sự khởi đầu chắc chắn, nói một cách logic, điều này để lại chỉ hai lựa chọn. Một là hữu thần, vốn đề xướngrằng vũ trụ được tạo thành bởi một trí thông minh hoàn toàn siêu việt, và do thế ở ngoài luật nhân quả. Thứ hai là vũ trụ đi đến hình thành hoàn toàn không có nguyên nhân gì cả. Phật giáo phủ nhận cả hai lựa chọn này. Nếu vũ trụ được hình thành bởi một trí năng tiên quyết, thì những câu hỏi về vị thế bản thể học của một trí năng như vậy và loại thực tại nào mà nó là, vẫn tồn tại.

Nhà đại luận lý và nhận thức luận Pháp Xứng (thế kỷ thứ 7 Dương lịch) đã trình bày sự phê bình thuyết hữu thần theo tiêu chuẩn Phật giáo một cách thuyết phục. Trong tác phẩm cổ điển Giải Thích Nhận Thức có Giá Trị[3] của ngài, Pháp Xứng đã phê bình một số “chứng minh” ảnh hưởng nhất cho sự tồn tại của đấng Tạo Hóa được hình thành bởi một số trường phái triết lý hữu thần Ấn ĐộVắn tắt, những lập luận cho thuyết hữu thần hoạt động như sau: Những thế giới của cả kinh nghiệm nội tại và vật chấtbên ngoài được tạo ra bởi một trí năng tiên quyết, (a) bởi vì, như những dụng cụ thợ mộc, chúng vận hành trong một trình tự liên tục,  của tính trật tự; (b) giống như những đồ đạc tạo tác chẳng hạn những chiếc chậu, chúng có hình thể; và (c) giống như những vật thể sử dụng hàng ngày thì chúng sở hữuhiệu lực nhân quả.

Những lập luận này, tôi nghĩ, có một sự giống nhau với lập luận hữu thần trong truyền thống triết họcphương Tây được biết như  Thiết kế luận ( lập luận xuất phát từ ý định[4]-Lập luận về sự tồn tại của một đấng tạo hóa trí năng). Sự lập luận này lấy trật tự ở mức độ cao cấp mà chúng ta nhận thức trong thiên nhiên như chứng cứ của một trí năng vốn phải mang nó thành hiện hữu. Giống như chúng ta không thể nhận thức về một đồng hồ đeo tay mà không có người làm ra đồng hồ, vì thế thật khó khăn để nhận thức về một trật tự vũ trụ mà không có một trí năng ở phía sau nó.

Những trường phái triết lý Ấn Độ cổ truyền ủng hộ chủ trương một sự thấu hiểu hữu thần về nguồn gốc của vũ trụ cũng đa dạng như những đối tác của họ ở phương Tây. Một trong những trường phái sớm nhất là một nhánh của phái Số Luận, vốn giữ quan điểm rằng vũ trụ đi đến hình thành qua sự tác độngsáng tạo lẫn nhau về những gì họ gọi là “thể chất nguyên sơ”, tự tánh (prakit), và Tự Tại (Ishvara), hay Thượng Đế. Đây là một thuyết siêu hình tinh vi đặt nền tảng trên luật nhân quả tự nhiêngiải thích vai trò của Thần Thánh trong dạng thức của những đặc trưng huyền bí hơn của thực tại, chẳng hạn như sự tạo hóa, mục tiêu của sự tồn tại, và những vấn đề như vậy.

Điểm then chốt trong sự phê bình của Pháp Xứng liên hệ đến việc chứng minh một sự mâu thuẩn căn bản mà ngài cảm thấy trong lập trường hữu thần (có sự tạo hóa). Ngài cho thấy rằng chính nổ lực giải thích cho nguồn gốc của vũ trụ trong dạng thức hữu thần được động viên bởi nguyên lý nhân quảtuy thế - trong sự phân tích sau cùng – thuyết hữu thần bị buộc phủ nhận nguyên lý này. Bằng việc đặt một sự khởi đầu tuyệt đối với chuỗi nhân quả, những nhà hữu thần đang hàm ý rằng có thể có điều gì đó, tối thiểu là một nhân, mà tự nó ở ngoài luật nhân quả. Sự khởi đầu này, vốn có hiệu quả với nguyên nhânđầu tiên, tự nó sẽ là sẳn cóNguyên nhân đầu tiên sẽ phải là một yếu tố căn bản vĩnh cữu và tuyệt đối. Nếu là như vậy, chúng ta giải thích cho năng lực sản sinh mọi sự vật và sự kiện vốn là tạm thời như thế nào? Pháp Xứng lập luận rằng không có hiệu ứng nhân quả nào có thể phù hợp với một yếu tố cơ bản thường hằng như vậy. Về bản chất, ngài đang nói rằng sự thừa nhận một nguyên nhân đầu tiên sẽ phải là một giả thuyết siêu hình tùy tiện. Nó không thể chứng minh được.

Vô Trướcsáng tác trong thế kỷ thứ 4, đã hiểu những nguồn gốc của vũ trụ trong dạng thức của thuyết duyên khởi. Thuyết này trình bày rõ rằng tất cả mọi thứ sinh khởi và đi đến chấm dứt trong sự lệ thuộctrên những nguyên nhân và điều kiện (nhân và duyên). Vô Trước nhận diện ba điều kiện then chốt chi phối nguồn gốc lệ thuộc  hay duyên khởi. Thứ nhất là điều kiện của sự vắng mặt một trí năng có trướcVô Trước phủ nhận khả năng vũ trụ là sự tạo hóa của một trí năng có trước, lập luận rằng nếu người ta thừa nhận một trí năng như vậy, thì nó sẽ là hoàn toàn vượt khỏi nhân và quả. Một sự tồn tại tuyệt đối là vĩnh cửusiêu việt, và vượt quá sự phạm vi của luật nhân quả sẽ không có khả năng để tương tác với nhân và quả, và vì thế không thể bắt đầu thứ gì đó và cũng không thể chấm dứt nó. Thứ hai là điều kiệnvô thường, mà nó quyết định rằng mỗi nguyên nhân và điều kiện cho phát sinh thế giới duyên khởi tự chính chúng là vô thường và đối tượng để thay đổi. Thứ ba là điều kiện tiềm năng. Nguyên tắc này liên hệ đến sự kiện rằng điều gì đó không thể được sản sinh từ chính bất cứ thứ gì khác. Đúng hơn, một tập họp đặc thù của những nguyên nhân và điều kiện để phát sinh một tập họp những hệ quả hay các hậu quả đặc thù, phải có một loại quan hệ bản chất giữa chúng. Vô Trước quả quyết rằng nguồn gốc của vũ trụ phải được hiểu trong dạng thức của nguyên lý về một chuỗi vô tận của nhân quả mà không có trí năng siêu việt hay tiên khởi.

 

Phật giáo và khoa học đều căn bản không sẳn lòng đưa ra một bản chất siêu việt như nguồn gốc của mọi thứ. Điều này hầu như không đáng ngạc nhiên cho rằng những truyền thống khảo sát này căn bảnlà vô thần (không có đấng tạo hóa) trong xu hướng tư tưởng triết lý của họ. Tuy nhiên, nếu về một mặt, thuyết big bang được xem như sự khởi đầu tuyệt đối, vốn hàm ý rằng vũ trụ có một thời điểm bắt đầu xác định, thì ngoại trừ người ta từ chối xét đoán vượt khỏi vụ nổ vũ trụ này, bằng không thì những nhà vũ trụ học phải chấp nhận dù muốn dù không một loại nguyên lý siêu việt nào đó như nguyên nhân của vũ trụ. Điều này có thể không giống như Thượng Đế mà những người hữu thần (có đấng tạo hóa) đưa ra; tuy vậy, trong vai trò nguyên sơ như sự tạo hóa của vũ trụ, thì nguyên lý siêu việt này sẽ là một loại thần thánh.

Về mặt khác, nếu (như một số nhà khoa học đã cho rằng) big bang là một điểm khời đầu kém quan trọng hơn một điểm dao động nhiệt động lực học, thì có chỗ cho một sự thấu hiểu tế nhị và phức tạphơn cho sự kiện vũ trụ này. Tôi nghe nói rằng nhiều nhà khoa học cảm thấy sự giám định vẫn tiếp tục về vấn đề có phải big bang là sự khởi đầu tuyệt đối của mọi thứ không. Chứng cứ thực nghiệm kết luậnduy nhất, như tôi nghe nói, là môi trường vũ trụ của chúng ta dường như đã tiến hóa từ một trạng tháinóng, đặc một cách dữ dộiCho đến khi một chứng cứ đáng tin cậy hơn có thể được tìm ra cho những khía cạnh đa dạng của thuyết big bang, và những tuệ giác then chốt của vật lý lượng tử và thuyết tương đối hoán toàn nhất trí, thì nhiều câu hỏi vũ trụ phát sinh ở đây sẽ vẫn tồn tại trong thế giới siêu hình, chứ không phải khoa học thực nghiệm.

 

Theo vũ trụ quan Phật giáothế giới được cấu thành bởi năm yếu tốyếu tố hổ trợ là không gian, và bốn yếu tố căn bản là đất, nước, lửa, và không khí. Không gian cho phép sự tồn tại và hoạt động của tất cả những yếu tố khác. Hệ thống Thời Luân trình bày không gian không như hoàn toàn không có gì cả, nhưng như một môi trường của “những hạt không” hay “những hạt không gian” (vi trần), vốn được nghĩ như những hạt “vật chất” cực kỳ vi tếYếu tố không gian này là căn bản của sự tiến hóa và sự tan rã của bốn yếu tố, những thứ được sinh ra từ nó và hấp thụ ngược lại vào trong nó. Tiến trình tan rã xảy ra trong trình tự này: đất, nước, lửa, và không khí. Tiến trình phát sinh xảy ra theo trình tự này: không khí, lửa, nước, và đất.

Vô Trước xác định rằng những yếu tố căn bản này, là những thứ được ngài diễn tả như “bốn yếu tố lớn” hay “tứ đại”, không nên được hiểu trong dạng thức của vật chất theo ý nghĩa tuyệt đối. Ngài giải thíchmột sự phân biệt giữa “bốn yếu tố lớn”, vốn giống như tiềm năng hơn, và bốn yếu tố là những thành phần của vật chất tổng hợp hay hợp chất. Có lẽ bốn yếu tố trong một đối tượng vật chất có lẽ được hiểu một cách tốt hơn như rắn chắc (đất), chất lỏng (nước), sức nóng (lửa), và năng lượng động lực (không khí). Bốn yếu tố được phát sinh từ cấp độ vi tế đến thô phù, từ nhân tiềm ẩn của những hạt không, và chúng tan rã từ cấp độ thô phù đến vi tế và trở lại vào trong những hạt không của không gianKhông gian, với những hạt không của nó, là căn bản cho toàn bộ tiến trình. Thuật ngữ hạt (particle) có lẽ không phù hợp khi liên hệ đến những hiện tượng này, vì nó đã hàm ý hình thành những thực tế vật chất, Thật đáng tiếc là chỉ có diễn tả chút ít trong văn bản giúp để miêu tả những hạt không gian này xa hơn.

Vũ trụ học Phật giáo thiết lập một vòng tuần hoàn của vũ trụ theo cách sau: thứ nhất có một giai đoạn hình thành (thành), tiếp theo một giai đoạn khi vũ trụ tồn tại (trụ), sau đó một giai đoạn khi nó bị tàn hoại (hoại), được tiếp theo bởi một giai đoạn trống không (không) trước khi hình thành một vũ trụ mới. Trải qua bốn thời kỳ, giai đoạn trống không, những hạt không gian tồn tại, và chính là từ những hạt này mà tất cả vật chất trong một vũ trụ mới được hình thành. Chính là trong những hạt không gian này mà chúng ta tìm thấy một nguyên nhân căn bản của toàn bộ thế giới vật chất. Nếu chúng ta mong muốn diễn tả sự hình thành vũ trụ và những thân thể vật chất của chúng sanh, thì chúng ta cần phân tích cung cách những yếu tố khác nhau cấu thành để cho vũ trụ ấy có thể hình thành từ những hạt không giannày.

Chính trên căn bản tiềm năng đặc thù của những hạt đó mà cấu trúc của vũ trụ và mọi thứ trong nó – những hành tinh, những vì sao, chúng sanh, chẳng hạn như con người và thú vật – đã hình thành. Nếu chúng ta đi ngược lại nguyên nhân cơ bản của những đối tượng vật chất của thế giới, thì cuối cùngchúng ta đến những hạt không gian.  Chúng có trước big bang (là thứ để nói cho bất cứ một sự bắt đầu mới nào) và quả thật là phần còn sót của vũ trụ trước đó vốn đã bị tan hoại. Tôi nghe  nói rằng một số nhà vũ trụ học ủng hộ ý tưởng rằng vũ trụ của chúng ta đã sinh khởi như một sự dao động thất thường từ điều được gọi là chân không lượng tử (quantum vacuum). Đối với tôi ý tưởng này âm hưởng giáo lýThời Luân về những hạt không gian (vi trần).

Theo quan điểm của vũ trụ học hiện đại, việc thấu hiểu nguồn gốc của vũ trụ trong thời gian vài giây đầu tiên đặt ra một sự thử thách gần như không thể vượt qua.  Một phần của vấn đề nằm trong sự kiện mà bốn năng lực tự nhiên được biết – lực hấp dẫn và điện từ học, và những năng lực mạnh và yếu của hạt nhân nguyên tử - không hoạt động vào thời điểm này. Chúng tham dự sau đó, khi mật độ và nhiệt độ của giai đoạn đầu tiên đã giảm sút một cách đáng kể để cho các hạt căn bản của vật chất, chẳng hạn hydrogen và helium bắt đầu hình thành. Sự khởi đầu chính xác của big bang là điều được gọi là “tính phi thường”. Ở đây, tất cả những phương trình toán học và quy luật vật lý bị phá vở. Những số lượng thông thường đo lường được, chẳng hạn mật độ và nhiệt độ, trở thành bất định vào thời điểm như thế.

Vì sự nghiên cứu của khoa học về nguồn gốc của vũ trụ đòi hỏi việc áp dụng những phương trình toán học và sự thừa nhận giá trị các quy luật vật lý, dường như thế, nếu những phương trình này và những quy luật bị phá vở, thì chúng ta phải tự hỏi mình là bao giờ chúng ta có thể có một sự thấu hiểu hoàn toàn về một vài giây đầu tiên của big bang. Những người bạn khoa học của tôi đã nói với tôi rằng những tâm thức tuyệt vời nhất đang dấn thân trong việc khám phá câu chuyện về những giai đoạn đầu tiên trong việc hình thành vũ trụ chúng ta. Tôi nghe nói rằng một số tin tưởng giải pháp mà với nó đang hiện hữu như một loạt những vấn đề không vượt qua được phải ở trong việc tìm kiếm một đại lý thuyết hợp nhất, là thứ sẽ giúp để hợp thành một thể thống nhất tất cả những quy luật được biết của vật lý. Có lẽ nó sẽ mang hai khuôn mẫu của vật lý hiện đại dường như mâu thuẩn với nhau kết hợp lại – thuyết tương đối và cơ học lượng tử. Tôi nghe nói rằng những thừa nhận hiển nhiên về hai lý thuyết này cho đến bây giờ chứng tỏ rằng không thể giải quyết ổn thỏa. Thuyết tương đối cho rằng sự tính toán chính xác về hoàn cảnh chính xác của vũ trụ vào bất cứ thời điểm nào là có thể nếu chúng ta có thông tin đầy đủ. Cơ học lượng tử trái lại thừa nhận rằng thế giới của những hạt cực nhỏ này có thể được hiểu chỉ trong điều kiện xác suất, bởi vì ở cấp độ cơ bản thế giới bao gồm một số lượng lớn hay số lượng đặc biệt của vật chất (tên vật lý lượng tử là từ nguồn gốc này), vốn là chủ thể đối với nguyên lý không chắc chắn. Những lý thuyết với các danh xưng kỳ lạ như thuyết siêu dây (superstring theory – thuyết siêu huyền[5])hay thuyết M đang được đề xuất như những ứng viên cho đại lý thuyết hợp nhất.

Có một thử thách xa hơn với chính việc làm khó khăn mong có kiến thức trọn vẹn về nguồn gốc rõ ràngcủa vũ trụ. Ở cấp độ căn bản, cơ học lượng tử nói với chúng ta rằng thật không thể đoán trước một cách chính xác vấn đề một hạt hoạt động như thế nào trong một hoàn cảnh nào đó. Do thế, người ta có thể thực hiện những tiên đoán về sự hoạt động của những hạt chỉ trên căn bản xác suất. Nếu điều này là như vậy, bất chấp vấn đề năng lực công thức toán học của chúng ta có thể tài giỏi như thế nào, nhưng vì kiến thức của chúng ta về những điều kiện ban đầu của một hiện tượng hay một sự kiện nào đó luôn luôn không hoàn toàn, cho nên chúng ta không thể thấu hiểu hoàn toàn vấn đề toàn bộ câu chuyện còn lại phơi bày như thế nào. Một cách tốt nhất, chúng ta có thể thực hiện những sự ước lượngđại khái, nhưng chúng ta có thể không bao giờ có được một sự diễn tả hoàn toàn ngay cả một hạt nguyên tử độc nhất, thì nói chi đến toàn bộ vũ trụ.

 

Trong thế giới quan Phật giáo, có một sự thừa nhận về thực tế không thể đạt được tri thức hoàn toàn về nguồn gốc của vũ trụ. Một văn kiện Đại thừa tên là Kinh Hoa Nghiêm chứa đựng một thảo luận dài về những hệ thống thế giới vô tận và những giới hạn của tri thức loài người. Một phần được gọi là “Không thể tính đếm” (phẩm A Tăng Kỳcung ứng một chuỗi tính toán của những con số cực kỳ cao, lên đến tột bậc trong dạng thức chẳng hạn như “không thể tính đếm”, “không đo lường được”, “không bờ bến”, và “không thể so sánh được”. Con số cao nhất là “bình phương vô kể”, được nói là hàm số của tự nó nhân lên “không kể xiết”! Một người bạn đã nói với tôi rằng con số nay có thể được viết là 1059Hoa Nghiêmtiếp tục với những con số cực kỳ khó khăn để tưởng tượng với những hệ thống vũ trụ; nó đề xuất rằng nếu những thế giới “hằng hà sa số” được rút gọn thành những nguyên tử và mỗi nguyên tử chứa đựng “vô số” thế giới, thì những con số về những hệ thống thế giới sẽ vẫn không thể đếm hết.

Tương tự thế, trong những câu thi kệ tuyệt vờikinh Hoa Nghiêm so sánh thực tại khó hiểu và sự nối kết tương liên một cách sâu sắc về thế giới đến một mạng lưới vô tận của châu báu được gọi là “Đế châu hay lưới châu báu của trời Đế Thích”, là thứ có thể vươn ra đến không gian vô tận. Ở tại mỗi nút thắt trên lưới là một viên pha lê, vốn nối kết với tất cả những viên pha lê khác và phản chiếu trong chính nó tất cả những viên pha lê khác. Trên một mạng lưới như vậy, không có viên pha lê nào ở trung tâm hay ngoại biên. Mỗi một viên pha lê là ở tại trung tâm và trong nó phản chiếu tất cả những viên pha lê khác trên lưới. Cùng lúc, nó là ở ngoại biên mà trong đó nó tự phản chiếu trong tất cả những viên pha lêkhác. Đưa ra sự nối kết tương liên sâu sắc của mọi thứ trong vũ trụ, thì thật không thể có một kiến thứchoàn toàn của ngay cả một nguyên tử đơn lẻ ngoại trừ người ấy là toàn tri toàn giác (omniscient). Để biết ngay cả một một nguyên tử đơn lẻ trọn vẹn hàm ý sự hiểu biết về những mối quan hệ của nó với tất cả những hiện tượng khác trong vũ trụ vô tận.

Luận điển Thời Luân cho rằng, trước sự hình thành của nó, bất cứ một vũ trụ nào cũng duy trì trong trạng thái rỗng không, nơi mà tất cả những yếu tố vật chất của nó tồn tại trong hình thức tiềm năng như “những hạt không gian.” Vào một thời điểm nào đó, khi các xu hướng nghiệp của chúng sanh, những kẻ có khả năng tiến hóa trong vũ trụ đặc thù này chín muồi, thì “những hạt không khí” bắt đầu tập họp lại với nhau, tạo thành một cơn gió vũ trụTiếp theo “những hạt lửa” tập họp cùng cách, tạo thành những sự tích “nhiệt” mạnh mẽ di chuyển qua không khí. Tiếp theo điều này, “những hạt nước” tập họp để hình thành những cơn mưa xối xả kèm theo ánh sáng. Cuối cùng, “những hạt đất” tập họp và cùng với những yếu tố khác, bắt đầu tạo thành hình thể rắn. Yếu tố thứ 5, “không gian” được cho là lan tràn khắp tất cả những yếu tố khác như một năng lực nội tại và vì thế không sở hữu một sự tồn tại riêng biệt. Trải qua một tiến trình thời gian lâu dài, 5 yếu tố này mở rộng để hình thành vũ trụ vật chất như chúng ta đi đến biết và trải nghiệm nó.

Cho đến giờ chúng ta đã đang nói về nguồn gốc của vũ trụ mặc dù nó chỉ gồm có một hổn hợp vật chấtvà năng lượng vô tri giác – sự sinh thành của những thiên hà, những hố đen, các vì sao, các hành tinh, và vô số những hạt hạ nguyên tử. Tuy nhiên, theo quan điểm Phật giáo, có một vấn đề quan trọng về vai trò của [tâm] thức. Thí dụ, vốn có trong cả vũ trụ quan Thời Luân và A tỳ đạt ma là ý tưởng rằng sự hình thành của một hệ thống vũ trụ đặc thù nào là được nối kết một cách mật thiết xu hướng nghiệp của chúng sanh. Trong ngôn ngữ trần tục, những vũ trụ học này của Phật giáo có thể được thấy như việc đề xuất rằng hành tinh của chúng ta đã tiến triển trong một cách mà nó có thể hổ trợ sự tiến hóa của chúng sanh trong những hình thể của vô số chủng loại tồn tại ngày nay trên trái đất.

Bằng việc viện dẫn nghiệp ở đây, tôi không đang cho rằng theo Phật giáo, mọi thứ là một sự thể hiện của nghiệp. Chúng ta phải phân biệt giữa quá trình hoạt động của quy luật tự nhiên về nhân quả, mà qua đó một khi một chuỗi những điều kiện nào đó được đặt trong sự vận hành thì chúng sẽ có một chuỗi nhưng hiệu quả nào đó, và luật nghiệp báo, mà qua đó một hành vi có ý sẽ thu hoạch những kết quả nào đó. Vì thế, thí dụ, nếu lửa trại bị bỏ quên trong rừng và gặp những nhánh lá khô, sẽ đưa đến cháy rừng, sự kiện là một khi cây cối bị bốc lửa chúng cháy, trở thành than và khói, đơn giản là sự hoạt độngcủa luật nhân quả, là bản chất của lửa và những vật chất đang cháy. Không có nghiệp liên hệ với một loạt những kiện này. Nhưng một con người chọn đốt lửa trại và quên dập tắt nó – làm bắt đầu một chuỗi những sự kiện - ở đây nghiệp quả có liên hệ.

 

Quan điểm của riêng tôi là toàn bộ tiến trình của việc phơi bày một hệ thống vũ trụ là vấn đề của quy luật tự nhiên về nhân quả. Tôi hình dung nghiệp đi vào trong khung cảnh ở hai điểm. Khi vũ trụ đã tiến hóa đến một giai đoạn nơi mà nó có thể hổ trợ cho sự sống của chúng sanh, số phận của nó trở thànhbị liên lụy với nghiệp của chúng sanh, những kẻ sống trong nó. Khó khăn hơn có lẽ là sự xen vào đầu tiên của nghiệp, là thứ có hiệu quả với sự trưởng thành tiềm năng của nghiệp với chúng sanh là những kẻ sẽ chiếm cứ vũ trụ ấy, vốn thiết lập trong sự vận hành đi đến sự hiện hữu của nó.

Năng lực để thấy rõ một cách chính xác nơi mà nghiệp giao nhau với quy luật nhân quả tự nhiên được nói một cách truyền thống là chỉ ở trong tâm toàn tri toàn giác của Đức PhậtVấn đề là để làm hài hòa hai bộ phận của sự giải thích như thế nào – thứ nhất là bất cứ hệ thống vũ trụ nào và chúng sanh trong nó là sinh khởi từ nghiệp, và thứ hai, rằng có một tiến trình tự nhiên của nhân và quả, vốn chỉ là bày ra. Những kinh luận ban sơ của Đạo Phật cho rằng vật chất về một mặt và [tâm] thức về mặt kia liên hệ phù hợp với tiến trình nhân và quả của chúng, là thứ làm cho sinh khởi một loạt những chức năng và đặc tính mới trong cả hai trường hợp. Trên sự thấu hiểu cơ sở bản chất, những mối quan hệ nhân quả, và các chức năng của chúng, thế thì người ta có thể tìm thấy những kết luận – cho cả vật chất và [tâm] thức – làm phát sinh kiến thức. Những giai đoạn này được hệ thống hóa như “4 nguyên lý”: nguyên lý bản chất, nguyên lý lệ thuộc, nguyên lý chức năng, và nguyên lý chứng cứ.

Câu hỏi rồi thì là, Có phải bốn nguyên lý này (vốn cấu thành một cách hiệu quả những quy luật của tự nhiên theo triết lý Phật giáo) tự chúng là độc lập với nghiệp, hay ngay cả sự tồn tại của chúng thì cũng liên kết với nghiệp của chúng sanh sống trong vũ trụ mà trong ấy chúng hoạt động? Vấn đề này tương ứng với những câu hỏi được nêu lên trong mối quan hệ với vị thế của những quy luật vật lý. Có thể có không một loạt những quy luật vật lý hoàn toàn khác biệt trong một vũ trụ khác, hay có phải những quy luật vật lý như chúng ta thấu hiểu chúng cũng đúng trong tất cả những vũ trụ có thể có? Nếu câu trả lờilà trong một loạt những quy luật khác biệt có thể hoạt động trong một hệ thống vũ trụ khác, thì điều này cho thấy rằng (theo một quan điểm của Đạo Phật) ngay cả những quy luật vật lý cũng bị vướng mắc với nghiệp của những chúng sanh sẽ xuất hiện trong vũ trụ ấy.

Những lý thuyết vũ trụ của Phật giáo hình dung thế nào sự phân biệt mối quan hệ giữa những thiên hướng nghiệp của chúng sanh và sự tiến hóa của vũ trụ vật chất? Cơ chế nào mà qua nó nghiệp nối kết với sự tiến hóa của hệ thống vật chất? Trên tổng thể, luận A Tỳ Đạt Ma của Phật giáo không nói nhiềuvề những câu hỏi này, ngoại trừ quan điểm tổng quát rằng môi trường nơi một chúng sanh tồn tại là “một hệ quả môi trường” của nghiệp tập thể của chúng sanh cùng và  chia sẻ với vô số những chúng sanh khác. Tuy nhiên, trong giáo lý Thời Luân, thì những tương quan gần gũi được xác lập giữa vũ trụvà thân thể của những chúng sanh sống trong nó, giữa những yếu tố tự nhiên trong vũ trụ vật chấtngoại tại và những yếu tố bên trong thân thể của những chúng sanh, và giữa những giai đoạn trong hành trình của những thiên thể và những thay đổi trong thân thể của các chúng sanhGiáo lý Thời Luântrình bày một khung cảnh chi tiết của những tương quan này và những biểu hiện của chúng trong kinh nghiệm của một tạo vật có tri giácThí dụThời Luân nói về vấn đề nhật thực và nguyệt thực có thể ảnh hưởng thân thể của một chúng sanh qua sự thay đổi những mô thức trong hơi thở. Thật sẽ rất hấp dẫnđể đưa ra một số vấn đề này, là những thứ thực nghiệm, đến sự thẩm tra của khoa học.

Thậm chí với tất cả những lý thuyết khoa học sâu sắc này về nguồn gốc của vũ trụ, tôi còn những câu hỏi này, những câu hỏi nghiêm túc nhất: Điều gì tồn tại trước big bang? Big bang đến từ chốn nào? Thứ gì tạo ra nó? Tại sao hành tinh của chúng ta tiến triển để hổ trợ sự sống? Mối quan hệ giữa vũ trụ và những tạo vật đã tiến hóa trong nó là gì? Các nhà khoa học có thể gạt bỏ những câu hỏi này như vô nghĩa, hay họ có thể thừa nhận tầm quan trọng của chúng nhưng không chấp nhận chúng thuộc phạm vi nghiên cứu khoa học. Tuy nhiên, cả hai sự tiếp cận này sẽ có hậu quả về việc hiểu biết những giới hạn rõ ràng của tri thức khoa học về nguồn gốc vũ trụ của chúng ta. Tôi không lệ thuộc với những cưỡng ép của chuyên môn hay lý tưởng về một thế giới quan vật chất triệt để. Và trong Phật giáovũ trụđược thấy như vô tận và vô thỉ, cho nên tôi hoàn toàn vui mừng để mạo hiểm vượt khỏi big bang và suy xét về những trạng thái có thể về các tình huống trước nó.

Ẩn Tâm Lộ

Dịch xong: Wednesday, September 6, 2017

Hiệu đính: Tuesday, September 12, 2017


[2] A tăng kỳ kiếp có đại, trung và tiểu a tăng kỳ kiếp; hay đại kiếptrung kiếptiểu kiếp: Tiểu-kiếp, trung-kiếp, đại-kiếp: Cứ một kiếp-tăng, kiếp-giảm là một tiểu-kiếp. Như thế, một tiểu-kiếp có 16.678.000 năm. Hai mươi tiểu-kiếp là một trung-kiếp. Trung-kiếp có 333.560.000 năm. Bốn trung-kiếp hợp thành một đại-kiếp. Đại-kiếp có 1.334.240.000 năm. Thế thì một đại-kiếp có 80 tiểu-kiếp. Bốn trung-kiếp trong đại-kiếp là: trung-kiếp-thành, trung-kiếp-trụ, trung-kiếp-hoại và trung-kiếp-không. Tam-thiên-thế-giới sanh diệt theo tuần tự thành, trụ, hoại, không của đại-kiếp. Dưới đây, xin kể lược qua bốn giai đoạn ấy. 
PHẬT HỌC TINH YẾU ( HT THÍCH THIỀN TÂM)

[3] Exposition of Valid Cognition: Giải Thích Nhận Thức Có Giá Trị/ Lượng Quyết Định Luận, theo Làng Đậu

[4] Argument from design/ intelligent design argument/ Tranh luận về sự tồn tại của Thượng Đế, hay về một đấng tạo hóa trí năng./ Thiết kế luận, theo Làng Đậu

[5] thuyết siêu dây (superstring theory – thuyết siêu huyền) lại có thuyết dây (string theory – thuyết huyền)


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#44 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 01-04-2019 - 11:13

Ernest Lawrence - Thất bại đáng giá

01/04/2019 07:30 - Joshua Roebke

Lawrence, người tạo ra máy gia tốc cyclotron, cũng từng cố gắng đưa những máy vô tuyến truyền hình màu đầu tiên tới người tiêu dùng Mỹ. Câu chuyện về những nỗ lực của ông tiết lộ mối liên hệ giữa lịch sử vô tuyến truyền hình với vật lý học và quân đội.

 

 

anh%20tv%202.jpg

Ernest Lawrence điều khiển máy cyclotron trong những năm 1930.


Ở Mỹ, số ti-vi nhiều hơn số dân. Ba phần tư số gia đình Mỹ có máy tính cá nhân hoặc máy tính bảng, tức là nhiều hơn số gia đình nuôi chó hoặc mèo. Và hiện tại, gần hai phần ba số người Mỹ – tính cả trẻ em – sở hữu một chiếc điện thoại thông minh. Chúng ta nhìn thế giới qua những ô cửa sổ màn hình; chúng ta làm việc, giao tiếp, và giải trí đều thông qua những thứ đồ thủy tinh đó.

Thế mà chỉ 60 năm trước, việc truyền các hình ảnh màu lên các màn hình điện tử mới hơi bắt đầu khả thi. Suốt hai thập kỷ sau Thế chiến II, các công ty bỏ ra hàng trăm triệu đô-la để tìm cách hiển thị các hình ảnh động bằng màu sắc chân thực. Thất bại rực rỡ của họ chỉ bắt đầu mờ nhạt đi trong thập kỷ 1960, nhờ vào sự cải tiến dần dần của bóng đèn điện tử chân không và ngành điện tử. Một số bóng tốt nhất có xuất xứ bất ngờ: từ Ernest Lawrence và các nhà vật lý học ở Phòng thí nghiệm Bức xạ của Đại học California tại Berkeley.

Các nhà vật lý học nhớ đến Lawrence chủ yếu vì ông đã xây dựng máy gia tốc cyclotron, nhờ đó được giải Nobel Vật lý năm 1939. Các nhà sử học lại thường nhìn nhận ông qua một hoạt động nổi tiếng khác: sự ủng hộ vũ khí hạt nhân. Hai phòng thí nghiệm mà ông thành lập ở California để phục vụ cho hai mục đích trên đến nay vẫn mang tên ông: Phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley và Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore. Nhưng Lawrence tin rằng mình sẽ luôn được nhớ tới vì một sự nghiệp thứ ba: sự phát triển của vô tuyến truyền hình màu. Ông thậm chí còn lo rằng nó sẽ là tất cả những gì người ta nhớ về mình.

Năm 1948, khi các nhân viên của ông tại Phòng thí nghiệm Bức xạ bắt đầu xây dựng Bevatron, máy gia tốc lớn nhất tại thời điểm đó, Lawrence đã bắt đầu dành năng lượng cho việc khác. Ông cống hiến bản thân cho hai niềm đam mê song song khác: bom nhiệt hạch và vô tuyến truyền hình màu. Tâm huyết ông dành cho cái đầu tiên được cho là do lòng ái quốc, còn sự quan tâm dành cho cái thứ hai chỉ được coi là do sở thích, nhưng động cơ của ông không dễ phân tách như vậy. Màn hình màu không chỉ hiển thị được các chương trình tạp kỹ và thời sự tối; chúng còn có thể làm hiển thị rõ tên lửa và máy bay ném bom nước ngoài. Công trình về vô tuyến truyền hình màu của ông cũng là bằng chứng của lòng yêu nước, và cũng như với bom nguyên tử, nó là kết quả tự nhiên của những nghiên cứu vật lý của ông.

Lawrence tin rằng mình sẽ luôn được nhớ tới vì một sự nghiệp thứ ba: sự phát triển của vô tuyến truyền hình màu. Ông thậm chí còn lo rằng nó sẽ là tất cả những gì người ta nhớ về mình.

Ti-vi vốn là các máy gia tốc hạt. Các trường điện từ phóng các chùm hạt tích điện qua các ống chân không đến mục tiêu của chúng, là các phốt-pho màu trên màn kính. Các gia đình dán mắt vào thứ ánh sáng phát ra từ những va chạm đó, không khác gì các nhà vật lý học rà xét những hình ảnh về sự tán xạ với hy vọng có được khám phá. Vật lý của các chùm electron truyền đi những bộ phim truyền hình cũng giống với vật lý của các chùm electron tìm ra sự tồn tại của những hạt quark.

Các nhà vật lý học thời đó sẵn sàng dùng chuyên môn của mình để cải tiến cả việc phát sóng lẫn máy thu hình. Lawrence còn thành lập một công ty vô tuyến truyền hình, tuyển dụng vài chục nhà vật lý học, trong đó có hai người, Luis Alvarez và Edwin McMillan, về sau cũng được giải Nobel Vật lý. Như vậy, lịch sử vô tuyến truyền hình màu bắt rễ từ nghiên cứu vật lý của Lawrence và nỗi sợ của ông trong thời kỳ đầu của Chiến tranh Lạnh.

 

Từ đen trắng tới màu

 

Vào cuối Thế chiến II, tại nước Mỹ lục địa2 có 3000 chiếc ti-vi, và cũng như hầu hết các bức ảnh và phim chiếu bóng khi đó, chúng hiển thị các hình ảnh với các màu đen, trắng, xanh nhợt. Ba năm sau, các công ty Mỹ sản xuất gần một triệu chiếc ti-vi mỗi năm. Sự tăng trưởng quá nhanh của vô tuyến truyền hình khiến Ủy ban Truyền thông liên bang (FCC) phải ngừng cấp giấy phép thành lập đài truyền hình vì lo hết băng thông.

Thượng nghị sỹ Edwin Johnson (đảng Dân chủ, bang Colorado) muốn nhờ một nhà vật lý học thúc ép FCC tăng băng thông và cho phép sản xuất vô tuyến truyền hình màu. Thế là tháng 5 năm 1949, ông yêu cầu Edward Condon, giám đốc Cục Tiêu chuẩn Quốc gia3, nghiên cứu việc phát sóng ở tần số cực cao (UHF) và một tiêu chuẩn cho vô tuyến truyền hình màu. Sáu ngày sau, FCC mời ba công ty RCA, CBS và Color Television trình diễn mẫu vô tuyến truyền hình màu của mình. Lawrence gấp rút chạy đua để cạnh tranh với họ.

Cũng như hầu hết mọi câu chuyện sáng lập trong kinh doanh, câu chuyện mà sau này Lawrence kể với báo chí về khởi nguồn công ty vô tuyến truyền hình của mình hoặc đã được phóng đại quá đáng, hoặc là chuyện bịa. Mối quan tâm của ông chẳng hề được gợi lên vào một buổi sáng Giáng sinh, khi các con ông thắc mắc vì sao máy thu hình nhà mình phát ra màu đen trắng trong khi thế giới tỏa đầy màu sắc. Và ông cũng chẳng hề viết vội những ý tưởng đầu tiên trên giấy gói quà.


anh%20tv%204.jpg

Poster quảng cáo của Chromatic Television. Duke Digital Repository - Duke University.


Mùa xuân năm 1948, George Everson, giám đốc nhân sự của Phòng thí nghiệm Bức xạ của Lawrence, giới thiệu với sếp của mình Philo Farnsworth, kỹ sư vô tuyến truyền hình và là nhân vật chính của cuốn tiểu sử mà Everson đang viết. Trước đó, Lawrence từng thiết kế một mẫu vô tuyến truyền hình đen trắng, nó bị mẫu của Farnsworth thế chỗ. Lawrence đang muốn thử lần nữa, lần này với vô tuyến truyền hình màu, vì vậy ông bàn bạc với Farnsworth và một số đồng nghiệp hiểu biết ở Berkeley. Đáng chú ý là Alvarez khi đó đã là một chuyên gia tư vấn công nghệ vô tuyến truyền hình có tiếng, nhờ những đổi mới ông mang đến cho các hệ thống ra-đa trong thời chiến.

Cuối mùa xuân đó, Lawrence đi Mexico cùng Seeley Mudd, một bác sỹ và nhà từ thiện nổi tiếng. Trên máy bay riêng, Mudd cho Lawrence biết rằng George Sleeper, trưởng bộ phận kỹ sư của Color Television, đang phát triển các màn hình điện tử hiển thị đen trắng hoặc màu.

Sau khi trở về từ Mexico, trong lúc lái xe trên đường cao tốc dọc bờ biển California đến ngôi nhà nghỉ mát ở đảo Balboa, Lawrence nảy ra một ý tưởng. Ông hình dung ra một chiếc máy vô tuyến truyền hình có các dây tích điện bẻ cong các chùm electron bắn vào các hợp chất huỳnh quang trên một màn hình thủy tinh. Đầu mùa xuân năm đó, Lawrence đã bắt đầu ghi chép những ý tưởng để cách mạng hóa máy cyclotron. Nhưng chiếc máy gia tốc yêu quý của ông đã bị những thiết kế của Alvarez và McMillan vượt qua. Vì thế, ông ghi lại ý tưởng về vô tuyến truyền hình và dành cuốn sổ ghi chép cho việc cách mạng hóa màn hình màu, thay vì cho máy gia tốc.

Quay lại khu vịnh San Francisco, Lawrence tới công ty luật Lippincott & Smith. Tuy nhiên, Donald Lippincott đã đại diện cho Alvarez và Farnsworth, và đang chuẩn bị nộp hồ sơ bằng sáng chế cho vô tuyến truyền hình màu của Sleeper, vì vậy Lawrence gặp thành viên còn lại, Samuel Smith. Smith cảnh báo rằng RCA đã có bằng sáng chế cho một bóng điện tử chân không giống như cái mà Lawrence hình dung. Ngày hôm sau, Lawrence thiết kế một cặp kính có bánh xe màu, dùng để xem ti-vi. Nhưng Peter Goldmark, người vừa mới đưa ra định dạng đĩa than LP, đã đặt những bánh xe như thế trong các vô tuyến truyền hình của CBS.

Lawrence yêu cầu Alvarez giúp đưa ra một ý tưởng độc đáo. Tại San Francisco, họ chứng kiến chiếc máy của Sleeper hoạt động, và một hai ngày sau, luật sư của Sleeper cho họ xem bằng sáng chế đang chờ duyệt của nó. Ngày tiếp theo, Lawrence phác thảo một chiếc vô tuyến truyền hình mới, với các phốt-pho được sắp xếp tương tự như chiếc của Sleeper. Sau đó, Lawrence làm giống như ông đã làm với máy cyclotron: ông hướng dẫn hai thành viên trẻ của phòng thí nghiệm, Dick Mack và William Ross Aiken, xây dựng một thiết bị hoạt động.

 

Những thiết kế khác

 

Phim từng là sự nối tiếp của ảnh chụp – những khoảnh khắc được ghi lại trong các khuôn phim. Máy chiếu quay các khuôn hình tĩnh với cùng tốc độ khi chúng được ghi, và chiếu một luồng sáng qua chúng lên màn ảnh. Rồi bộ não của chúng ra khiến cho những khuôn hình đó chuyển động.

Các camera vô tuyến truyền hình băm vụn hình ảnh. Chúng quét những thứ trước mặt – trái qua phải, trên xuống dưới – và chuyển cường độ ánh sáng thành các tín hiệu điện tử. Các tín hiệu điện tử được truyền tuần tự dưới dạng sóng radio tới máy thu. Quá trình này rất phức tạp, bởi thế truyền hình phát triển sau điện ảnh hàng thập kỷ. Và màu sắc chỉ làm vấn đề phức tạp thêm. Tín hiệu điện tử bị nhân ba: cần một tín hiệu cho mỗi một trong ba màu chính đỏ, xanh dương, xanh lục.

Không chỉ có một cách để phân tích thông tin hình ảnh, vì vậy mỗi công ty làm một kiểu khác nhau. RCA chia hình ảnh thành các chấm. Color Television cắt chúng thành các dòng. CBS chiếu toàn bộ hình ảnh bằng các bánh xe màu cơ học. Tuy nhiên, các hệ thống khác nhau không tương thích với nhau, tín hiệu của hệ thống này không hiển thị được trên máy thu của hệ thống khác.

Thế là năm 1949, trong lúc các trợ lý đang vật lộn để làm ra một chiếc máy mẫu, Lawrence tìm kiếm một cách ưu việt hơn để mã hóa các tín hiệu và nén thông tin sao cho phù hợp với mọi hệ thống. Lippincott bảo Lawrence rằng đó là một ý tưởng kịp thời và sắc bén [1]. Nếu Lawrence làm ra được một máy vô tuyến truyền hình hiển thị được tín hiệu của mọi hệ thống, nó sẽ rất có khả năng cạnh tranh, bất kể FCC chọn tiêu chuẩn nào vào cuối năm đó.


anh%20tv%203.jpeg

Logo của hãng phim Paramount bao gồm cả tia chớp thể hiện mối quan tâm của công ty này tới TV


Gần cuối mùa hè, Liên Xô cho nổ một quả bom nguyên tử. Ba ngày sau, các phiên điều trần của FCC về vô tuyến truyền hình màu diễn ra, do sự hối thúc của Johnson, người cũng sẽ cố vấn cho Tổng thống Harry S. Truman về một quả siêu bom. Lawrence và Alvarez vừa suy tư về bom nhiệt hạch vừa băn khoăn về vô tuyến truyền hình màu. Vào tháng 10, họ bay tới Washington, DC, và vận động Ủy ban Năng lượng nguyên tử (AEC) xây dựng một máy gia tốc tuyến tính khổng lồ để tạo ra các đồng vị uranium và tritium để sản xuất bom. Họ trở về Berkeley mà không nhận được sự ủng hộ nào, nhưng vẫn tiếp tục tiến hành các kế hoạch của mình [2].

Mùa thu, Lawrence mua căn nhà thứ ba, ở Diablo, California. Gia đình ông không thích sự biệt lập của nó, vì thế ông mời các đồng nghiệp đến. Họ nghịch ngợm với vô tuyến truyền hình màu và thảo luận về siêu bom trong ga-ra hai chỗ đó.

Ngày 28 tháng 10 năm 1949, FCC hoãn quyết định ra tiêu chuẩn vô tuyến truyền hình màu tới năm sau. Nhưng nó quy định rằng mọi ti-vi màu cũng phải hiện thị được tín hiệu đen trắng. Cùng ngày, các nhà khoa học họp ở Washington, DC, để tư vấn AEC về bom nhiệt hạch. Alvarez có mặt trong thành phố để nghe điều trần của FCC về vô tuyến truyền hình màu, và ông cũng đến để vận động J. Robert Oppenheimer, chủ tịch Hội đồng Cố vấn của AEC, về máy gia tốc tuyến tính.

 

Trong kinh doanh

 

Tháng 1 năm 1950, Lawrence yêu cầu AEC cấp 7 triệu USD để xây dựng một nguyên mẫu cho cỗ máy khổng lồ “Máy gia tốc Thử nghiệm vật liệu”, còn gọi là Mark I, của ông tại một căn cứ quân sự cũ ở Livermore. Hai ngày sau, ông ký một thỏa thuận với hai chàng trai đang làm việc cải tiến chiếc vô tuyến truyền hình của mình. Theo lời khuyên của luật sư kiêm doanh nhân Rowan Gaither, Mack và Aiken sẽ nhận một phần ba toàn bộ lợi nhuận từ ti-vi màu của Lawrence.

Trong thời chiến, Gaither từng làm cầu nối giữa các nhà vật lý học chế tạo ra-đa và các công ty sản xuất chúng. Ông lại nhận vai trò đó thêm một lần nữa. Tháng 1 năm 1950, Gaither và Lawrence thành lập công ty Gaither & Company, thông qua đó vị luật sư đầu tư tiền cho các thiết bị của nhà vật lý học. Và một tháng sau, khi các phiên điều trần về vô tuyến truyền hình màu được nối lại ở Washington, DC, hai người thành lập thêm một công ty, Telecolor.

Mẫu vô tuyến truyền hình màu của Lawrence vẫn còn thô, nhưng các mẫu [của các công ty] khác cũng thế. Hệ thống của RCA có những tấm gương dễ vỡ. Các bánh xe màu của CBS không tương thích với tín hiệu đen trắng. Máy của Sleeper thì nhấp nháy nhiều đến mức không thể xem được. Lawrence biết rằng mình có thể cạnh tranh. Vì vậy, trong khi các phiên điều trần của FCC tiếp diễn, ông thương lượng lại với các cộng sự. Bây giờ, ông đồng ý sẽ trả đến một nửa lợi nhuận sẽ thu được, nhưng không quá 20 000 USD (tương đương với 200 000 USD ngày nay). Lawrence biết rằng ý tưởng của mình có giá hơn thế nhiều. Chưa đến một tuần sau, ông đăng ký bằng sáng chế cho một loại vô tuyến truyền hình màu có thể hiển thị nội dung phát sóng từ mọi hệ thống khác – nó có các phốt-pho trên các dải kim loại phía sau màn hình, giống như các tấm mành.

Một ngày sau khi hồ sơ bằng sáng chế được nộp, Gaither khuyên Richard Hodgson, giám đốc phát triển truyền hình của hãng phim Paramount, nên gặp Lawrence. Cuộc đấu dai dẳng giữa điện ảnh và truyền hình vừa mới chỉ bắt đầu. Năm 1948, Tòa án Tối cao chấm dứt sự độc quyền của các hãng phim ở Hollywood4 và lệnh cho Paramount phải từ bỏ các rạp chiếu phim. Vì thế, Paramount đầu tư vào các công nghệ cạnh tranh và trở thành một tập đoàn truyền thông. Giờ thì hãng có thể đầu tư cho Lawrence. Thậm chí Lawrence và Hodgson còn có điểm chung: trước khi tham gia phát triển truyền hình cho một hãng phim, Hodgson từng làm việc với ra-đa và quản lý các nhà vật lý học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven.

Lawrence và Paramount đạt được một thỏa thuận. "từ cấm" Balaban, chủ tịch Paramount, mua một nửa cổ phần của Telecolor với giá 1 triệu USD và đổi tên công ty thành Chromatic Television Laboratories. Hodgson trở thành chủ tịch. Lawrence và Gaither tham gia ban giám đốc. Alvarez, McMillan và các nhà vật lý học khác làm cố vấn. Paramount còn thêm hình một tia chớp vào biểu tượng công ty để thể hiện sự quan tâm đối với điện tử và Chromatic (hình 2).

Lawrence ngay lập tức dùng tiền từ Paramount để trang bị cho ga-ra ở Diablo. Chỗ đó tiện cho những công việc khác của ông: Diablo nằm giữa Berkeley và Livermore, nơi các máy gia tốc của ông đang được xây dựng. Lawrence còn dán nhãn để phân biệt các dụng cụ của Paramount với các dụng cụ được mang đến từ các phòng thí nghiệm khác. Sau đó, ông mua một bàn bóng bàn và một tủ lạnh chất đầy bia, để mọi người có thể thư giãn khi làm công việc thứ ba của mình.     (Còn tiếp)

 

Tác giả: Joshua Roebke là một tác giả kiêm nhà nghiên cứu, đồng thời giảng dạy tại Đại học Texas tại Austin. Cuốn sách The Invisible World: The Story of Particle Physics and the Forces That Shaped the 20th Century của ông nhận được tài trợ năm 2016 dành cho tác phẩm không hư cấu của Quỹ Whiting (Whiting Foundation Creative Nonfiction Grant) và sắp được NXB Farrar, Straus and Giroux xuất bản.

 

Nguyễn Hoàng Thạch dịch

Nguồn bài và ảnh: https://physicstoday....1063/PT.3.4162

 

Tài liệu tham khảo:

[1] H. Childs, Materials Assembled for a Biography of Ernest O. Lawrence, CU-369, University Archives, Bancroft Library, U. California, Berkeley (Tư liệu cho tiểu sử của Ernest O. Lawrence)

[2] G. Herken, Brotherhood of the Bomb: The Tangled Lives and Loyalties of Robert Oppenheimer, Ernest Lawrence, and Edward Teller, Henry Holt & Co (2002). (Người anh em của bom: Cuộc đời gắn kết và sự trung thành của Robert Oppenheimer, Ernest Lawrence, và Edward Teller)

[3] H. R. Gaither Jr to L. Alvarez (11 October 1950), RG 326, Records of the Atomic Energy Commission, National Archives at San Francisco. (Ghi chép của Ủy ban Năng lượng Hạt nhân)

Chú thích của người dịch:

1 Nguyên văn “brilliant failure”. Ở đây có một chút chơi chữ: brilliant vừa có nghĩa là sáng, rực rỡ (màn hình TV), vừa có nghĩa là tài, xuất sắc (thành quả khoa học).

Phần nước Mỹ không tính Hawaii và các đảo thuộc Mỹ, tức là gồm 48 bang liền kề, Alaska và Quận Columbia. 

3  National Bureau of Standards, nay là National Institute of Standards and Technology (NIST) – Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia..

4 Kể từ phán quyết này, các hãng phim không còn được phép sở hữu rạp chiếu phim nữa.


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#45 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 01-04-2019 - 11:16

35 bài toán nan giải

29/05/2006 09:05 -

Vừa qua, tờ báo thông tin khoa học hàng đầu của Pháp và thế giới, La Recherche đã cho công bố 35 bài toán nan giải trong các ngành khoa học, từ toán học, tin học đến vật lý, sinh học... Sau đây là một số trong các bài toán nan giải đó.

1/  Truy tìm  điểm gốc của thời gian
Jean  Pierre Luminet,  Giám đốc nghiên cứu tại CNRS, đài thiên văn Paris-Meudon
Theo thuyết Big Bang thì càng đi ngược lại trong quá khứ Vũ trụ càng nóng và mật độ vật chất càng lớn, cho đến một thời điểm rất gần với thời điểm ban đầu, mà vật lý hiện nay không mô tả được điều gì. Song thời điểm ban đầu đó có phải là một thực tế hay không?

Vũ trụ hiện nay đang giãn nở dựa trên những quan sát các thiên hà và các cụm thiên hà. Quá trình giãn nở này dường như không có kết cuộc. Nếu chúng ta quay ngược cuộn phim của vũ trụ lại? Thời gian vũ trụ liệu sẽ kéo lùi vô tận hay tiến đến một trị số hữu hạn. Đây là một trong những bài toán bí ẩn lớn nhất của Vật lý thiên văn!

 

hinh%201-%2035%20bai%20toan%20nan%20giai 
Không gian đầy bọt sôi động vì những thăng giáng lượng tử. Từ không gian đầy bọt đó bắn ra những giọt, những giọt này là biểu hiện của những hạt cơ bản (phỏng theo tranh Bọt thời gian của họa sĩ Jean-Michel Joly, L’Ecume du temps, Saint-Etienne, 1990 ) ..
Theo lý thuyết tương đối, nếu các tính chất của vật chất và bức xạ là những tính chất mà chúng ta đã biết thì các khoảng  cách vũ trụ sẽ giảm dần trong quá khứ và nhất thiết tại “không điểm" (điểm gốc) của thời gian các khoảng cách vũ trụ đó sẽ bằng số không. Không điểm có ngay trước sự xuất hiện của không thời gian. Thời gian không- hay không điểm - này cách xa hiện tại khoảng 13,7 tỷ năm. Và điều này cũng có nghĩa là không tồn tại những thực thể, những sao có tuổi già hơn 13,7 tỷ năm.

Và thời gian có một điểm bắt đầu hay không? Điều này đang là một bài toán bí ẩn đối với các nhà vật lý. Theo lý thuyết tương đối thời gian không (tức không điểm của thời gian) được mô tả như là một điểm “kỳ dị", một điểm mà sự vật tiệm cận đến nhưng không bao giờ đến: tại điểm đó Vũ trụ đã có một thể tích vô cùng bé với một mật độ và độ cong vô cùng lớn. Điểm kỳ dị là điểm đứt đoạn của các quỹ đạo không- thời gian và dường như không phải là một hiện  thực, điểm kỳ dị nằm ngoài vòng nắm bắt của các lý thuyết vật lý hiện nay.

Lý thuyết vật lý hiện đại chỉ cho phép đi ngược thời gian đến giai đoạn Planck mà thôi, mọi ý đồ nghiên cứu các quá trình trong giai đoạn Planck đều dẫn đến một bức tranh lượng tử mờ.
Từ năm 1960, John Wheeler (nhà vật lý lý thuyết Mỹ) đã đưa ra ý tưởng: ở mức vi mô của vũ trụ, hình học của vũ trụ là mờ, so sánh được với một không gian đầy bọt sôi động vì những thăng giáng lượng tử. Từ không gian đầy bọt đó bắn ra những giọt, những giọt này là biểu hiện của những hạt cơ bản.

hinhanh.jpg

Tránh điểm kỳ dị: trong những lý thuyết như lý thuyết siêu dây người ta giả định tồn tại một độ dài cơ bản, nhờ đó mà điểm kỳ dị suy từ lý thuyết tương đối cổ điển được loại trừ.

Mọi lý thuyết, mô hình nói trên đều chứa những giả thuyết không dễ dàng được chấp nhận. Một điều kiện cần cho mọi lý thuyết, mô hình là loại bỏ điểm kỳ dị.

 

Nói tóm lại việc tìm điểm gốc của thời gian vẫn đang còn bị bỏ ngỏ, tiếp tục là một trong những bài toán bí ẩn lớn nhất của các nhà vật lý.

3/  Phương trình tối hậu của vật lý
Lisa Randall, Giáo sư vật lý lý thuyết,  Đại học Harvard
Liệu có tồn tại một Lý thuyết của tất cả (TOE –theory of everything)? Đã một thế kỷ các nhà vật lý đi tìm một lý thuyết có khả năng thống nhất cơ học lượng tử và lý thuyết tương đối, nhằm nắm bắt được bản chất thống nhất của 4 loại tương tác. Lý thuyết siêu dây dường như được xem là lý thuyết “tối hậu”, là ứng cử viên triển vọng cho TOE.
Song những phát triển gần đây cho thấy rằng lý thuyết siêu dây trong hiện trạng cũng có lẽ chưa là tối hậu.

 

hinh%203-%2035%20bai%20toan%20nan%20giai
Cấu trúc hình học này có tên là “đa tạp Calabi-Yao”, cấu trúc này chứa những chiều dư nằm ẩn theo lý thuyết siêu dây.
Nếu tìm được lý thuyết thống nhất tối hậu thì chúng ta tiến được một bước dài trong việc thấu hiểu thế giới khách quan. Trong những năm gần đây lý thuyết siêu dây đã có những phát triển đáng chú ý trong việc xây dựng một lý thuyết như vậy.

Liệu có tồn tại một TOE, một lý thuyết của tất cả, một lý thuyết chỉ dựa trên một số ít tham số nối liền nhau bởi một phương trình duy nhất có khả năng mô tả được mọi hiện tượng vật lý chung quanh ta? Đây là một tham vọng lớn, nhưng chính tham vọng đó đã thúc đẩy các nhà vật lý lao động gần một thế kỷ.

Nếu xét đến độ phức tạp của vấn đề thì dường như các nhà vật lý quá ư lạc quan. Cho rằng có thể tìm được một phương trình tối hậu như vậy, thì vẫn còn một vấn đề không kém phần khó khăn là xác định điều kiện ban đầu: Vũ trụ đã bắt đầu như thế nào?

Mục tiêu quan trọng của việc xây dựng TOE là thống nhất bốn tương tác: hấp dẫn, điện từ, và hai tương tác hạt nhân yếu và mạnh. Hai tương tác đầu đã được biết từ lâu, hai tương tác sau được biết trong thế kỷ XX, tương tác hạt nhân yếu xảy ra trong các tương tác hạt nhân cho phép mặt trời chiếu sáng được, tương tác hạt nhân mạnh xảy ra khi các hạt cơ bản được kết dính với nhau trong hạt nhân nguyên tử.

 Sheldon Glashow, Steven Weinberg và Abdus Salam đã thành công trong việc thống nhất hai lực hạt nhân yếu và điện từ.

Người ta cần xây dựng một lý thuyết vượt qua ranh giới mẫu chuẩn. Một trong những lý thuyết như thế là lý thuyết có “siêu đối xứng",  siêu đối xứng làm ứng mỗi hạt của mẫu chuẩn, một siêu hạt. Trong lý thuyết siêu đối xứng, xây dựng từ những năm 70, quả thực cường độ của ba loại tương tác (yếu, mạnh,  điện từ ) quy về một điểm ở năng lượng cao.

Hiện nay chúng ta chưa phát hiện ra các siêu hạt, nhưng sự tồn tại của chúng không gây một nghi ngờ nào cho các nhà vật lý. 

Liệu lý thuyết siêu dây có phải là TOE chưa?

Lý thuyết siêu dây chưa giải thích được vì sao hình học của Vũ trụ lại có dạng như chúng ta quan sát được. Các nhà lý thuyết siêu dây cho rằng 6 hoặc 7 chiều dư (extra dimensions)  bị compắc hóa và cuộn lại trong những kích thước quá bé để có thể quan sát được. Những chiều dư compắc hóa này làm thành một cấu trúc gọi là “không gian Calabi- Yao”.  Tồn tại một số rất lớn các không gian Calabi-Yao, với một số không gian Calabi-Yao người ta có được 3 họ các hạt cơ bản như trong mẫu chuẩn, song với những không gian Calabi-Yao khác người ta có thể có đến hàng trăm họ các hạt cơ bản.  Không tồn tại một lý thuyết nào để chọn một không gian Calabi-Yao để xác định được hình học của Vũ trụ.

Năm 1999 Raman Sundrumvà Lisa Randall chứng minh rằng các chiều dư có thể nằm ẩn trong Vũ trụ, và các chiều dư này thậm chí có thể có kích thước vô cùng. Hấp dẫn có thể cư trú trong những chiều dư đó.

Như vậy có thể nói rằng lý thuyết siêu dây trong hiện trạng chưa phải là lý thuyết tối hậu, có khả năng giải thích được Vũ trụ.

Người ta hy vọng vào máy LHC (Máy va chạm hadron lớn) sẽ hoạt động vào năm 2007 có thể đem lại những kết quả thực nghiệm làm sáng tỏ một số vấn đề, như sự tồn tại của các siêu hạt cần thiết cho việc tiệm cận đến  một lý thuyết thống nhất hoàn chỉnh với một phương trình tối hậu. Song hiện nay điều này vẫn còn là một bài toán bí ẩn thách thức vật lý học.

8/  Quỹ đạo kỳ lạ của những trạm thăm dò PIONEER
Jacques-Olivier Baruch
 
 

hinh%204-%2035%20bai%20toan%20nan%20giai

Đây là trạm thăm dò Pioneer 10, phóng ngày 02/03/1972 hiện nay cách xa trái đất hơn 12 tỷ km. Từ năm 1980, các kỹ sư đã đo được một độ lệch khó hiểu so với quỹ đạo tính toán

 

Những trạm thăm dò Mỹ Pioneer 10 & 11 được phóng vào năm 1970 đã đi một quãng đường nhỏ hơn tính toán. Điều gì đã xảy ra?

Các kỹ sư đã truy tìm các nguyên nhân: dò nhiên liệu? Phát xạ nhiệt do phân rã plutonium của máy phát nhiệt điện? áp lực từ phía gió vũ trụ giữa các sao? Sai số trong các tính toán quỹ đạo? Mọi công tác truy tìm đều không dẫn đến kết quả.
Vậy chỉ còn lại một nguyên nhân: có thể cần phải thay đổi định luật hấp dẫn!
Marc-Thierry Jaekel, Cao đẳng Sư phạm Pháp (Ecole Normale Superieure) cùng với cộng sự Serge Reynaud đã giải thích hiện tượng “dị thường Pioneer” bằng cách đưa thêm vào một thông số thứ hai liên quan đến vận tốc xuyên tâm bên cạnh hằng số hấp dẫn trong phương trình Einstein. Dường như mọi việc đều ổn. Song các cơ quan vũ trụ  dự định phải bỏ nhiều trăm triệu  euro để kiểm nghiệm tính đúng đắn của giả thuyết. Liệu “dị thường Pioneer” có mở ra một chương mới của hấp dẫn?

10 /  Hãy còn sớm để nói đến dự báo địa chấn 
Michel Campillo - Đại học Joseph-Fourier / Grenoble

Viện Địa vật lý Mỹ USGS đang xây dựng một kế hoạch "dự báo địa chấn". Song tính hữu hiệu của kế hoạch dường như cần phải được chứng minh. Vấn đề không phải là ở chỗ dự báo một động đất sẽ xảy ra mà sự được thua là ở chỗ phải dự báo được cường độ của động đất, tùy cường độ mà phải có những biện pháp tốn kém cho dân chúng và những biện pháp này liệu có đáng được thực hiện hay không?

Hiện nay có hai phương pháp để dự báo: một là quan sát sự dịch chuyển của các tầng kiến tạo (tectonic), song phương pháp này cũng còn khó để dự báo sự tiến triển phức tạp của hệ thống. Hai là sử dụng các địa chấn yếu để dự báo sự đến gần của một động đất nhưng nhiều địa chấn lại không dẫn đến một vụ động đất nào.

Michel Campillo hy vọng rằng trong vòng 5 năm tới người ta có thể có những tiến bộ đáng kể trong dự báo. Trước đây người ta vẫn cho rằng vỏ trái đất chịu tác động của hai hiện tượng: thứ nhất là sự dịch chuyển của các tầng kiến tạo, thứ hai là những biến động do địa chấn. Trong vòng những năm gần đây nhờ các phép đo GPS (định vị toàn cầu) người ta phát hiện những hiện tượng trung chuyển, những địa chấn thầm lặng kéo dài có ảnh hưởng quan trọng đến sự dịch chuyển các tầng địa chất. Sự quan sát những hiện tượng trung chuyển này cho phép xây dựng các mô hình chính xác hơn. Ngoài ra người ta còn quan tâm đến nước địa nhiệt. Những vết nứt gẫy sẽ thay đổi hệ chảy lan (percolation) của nước địa nhiệt, nghiên cứu vấn đề này sẽ giúp thêm cho dự báo địa chấn.

12 /  Máy tính trong giai đoạn hậu-silicium
Pierre Vandeginste
Máy tính mạnh nhất hiện nay (tính đến tháng sáu 2005) là máy “BlueGene/L của IBM” có khả năng thực hiện 137 ngàn tỷ phép tính trong một giây (137 teraflops). Cuộc chạy đua tin học dường như  không có giới hạn. Theo “định luật Moore” cứ hai năm thì số linh kiện tích hợp trên một con rệp silicium sẽ tăng lên gấp đôi. Quá trình này sẽ tiếp diễn đến bao giờ? Định luật Moore có gặp phải những giới hạn do vật lý áp đặt không?

Năm 2005 có 1,12 tỷ transistor trên 90 nanomét (nm), người ta cho rằng đến năm 2007 kích thước tương ứng sẽ là “45 nm” và đến năm 2010 sẽ là “30 nm”... những con rệp "3D" được nghiên cứu. Song đến một lúc có lẽ phải chia tay với silicium. Những ống nano cacbon sẽ thay thế các transistor.

Nhờ các máy tính ADN được nghiên cứu từ năm 1994 ở UCLA, người ta khai thác tiềm năng tích hợp của phân tử AND trong tin học.

Cuối cùng người ta nghĩ đến các "máy tính lượng tử" có khả năng giải quyết những bài toán quan trọng như bài toán thừa số hóa những con số chứa hàng trăm chữ số.

13 /  Sét hòn
Franck Daninos


hinh%205-%2035%20bai%20toan%20nan%20giai

Một bức tranh cổ mô tả sự xuất hiện của sét hòn và niềm kinh dị của những ngươì chứng kiến.

Nhiều giả thuyết đã được đưa ra để giải thích hiện tượng sét hòn.

Từ xưa nhiều người đã chứng kiến sự xuất hiện của sét hòn. Bức tranh cổ sau đây mô tả một sét hòn và niềm kinh dị của những người trong cuộc.

Đó là một quả cầu vàng hoặc vàng da cam hoặc đỏ xuất hiện trong thời tiết giông bão có kích thước một quả bóng đá, bay lơ lửng trên mặt đất theo một quỹ đạo bất định với tốc độ khoảng 3m/giây. Nó có thể bay qua cửa sổ rồi quay tròn trước sự kinh ngạc của người chứng kiến. Hiện tượng thường kéo dài khoảng một phút, rồi nổ tan giải phóng nhiệt năng và một mùi lạ lùng.

Hiện nay chưa có một giả thuyết nào đúng đắn về sét hòn có khả năng giúp tái tạo sét hòn lại trong phòng thí nghiệm.

Năm 1888 Lord Kelvin tuyên bố trước một cuộc họp của Hiệp hội Anh quốc về Phát triển khoa học rằng sét hòn chỉ là một ảo tưởng quang  học. Song nhiều dữ liệu thực tế đã chứng minh rằng ý kiến của  Lord Kelvin là không đúng. Hàng trăm giả thuyết đã được đưa ra! Một giả thuyết đáng chú ý: sét hòn là một khối plasma, song một khó khăn của giả thuyết này là plasma có khuynh hướng giãn nở hơn là bị giam giữ lại trong dạng một hòn. Năm 2002 một nhà hóa học New Zealand đưa ra giả thuyết: khi sét đánh xuống đất, nhiều hạt silicium bị bốc hơi. Sau đó các hạt này kết thành những sợi và cuộn thành những quả cầu rỗng thành sét hòn. Song đến hiện nay sét hòn vẫn còn là một điều bí ẩn.

14/  Dự báo thời tiết cho thế kỷ tiếp theo?
Viviane Thivent
Nếu tin vào các báo cáo của GIEC (Nhóm liên chính phủ về dự báo khí hậu) thì nhiệt độ trái đất sẽ tăng từ 1,4 đến 5,80C đến năm 2100. Sự cách biệt trong dự báo đó có nguyên nhân là chưa biết chính xác kịch bản phát triển của hai nước Ấn Độ và Trung Quốc. Mà đó cũng không phải là những nguyên nhân duy nhất. Dự báo thời tiết phải dựa trên những mô hình. Nói cụ thể là làm thế nào để mô hình hóa sự tiến triển của những đám mây?
Có nên chăng tin vào dự báo tăng nhiệt độ của Trái đất? Trong quá khứ hành tinh của chúng ta đã trải qua những giai đoạn tăng nhiệt độ như vậy. Một điều có thể tin là quả thực tốc độ tăng nhiệt độ có lớn: trong ba mươi năm qua nhiệt độ trái đất đã tăng 0,60C.
15/  Vũ trụ đen  
Nabila Aghanim,  CNRS

Vũ trụ gồm vật chất đen (còn gọi là vật chất tối, 23%) và năng lượng đen (còn gọi là năng lượng tối, 73%). Hiện nay người ta vẫn chưa rõ bản chất của vật chất đen.

Vào những năm 30 của thế kỷ trước Fritz Zwicky, người Thụy Sĩ, khi nghiên cứu chuyển động 7 thiên hà trong chòm Coma, nhận thấy rằng 7 thiên hà này chuyển động quá nhanh so với tính toán thực hiện trên cơ sở các khối lượng quan sát được xung quanh. Muốn giải thích được chuyển động nhanh đó,  xung quanh 7 thiên hà nói trên cần phải có một khối lượng vật chất 400 lần lớn hơn khối lượng quan sát được, nhưng khối lượng thiếu này không tìm thấy ở đâu cả. Bài toán vật chất tối (dark matter) ra đời  (1933).

70 năm đã trôi qua mà bài toán vật chất tối – một trong những bài toán cơ bản của vật lý - vẫn chưa có lời giải!

Người ta đã nghĩ đến việc sửa đổi lý thuyết hấp dẫn, song điều này quá ư mạo hiểm, cho nên các nhà vật lý thiên về tìm kiếm những hạt lạ (exotic) là ứng viên cho vật chất đen.

Một vấn đề còn bí ẩn hơn nữa là năng lượng đen. Trong khi vật chất đen gây lực hút thì năng lượng đen gây lực đẩy. Từ năm 1988 các quan trắc về những sao siêu mới chứng tỏ rằng vũ trụ đang giãn nở có gia tốc. Như vậy phải tồn tại một năng lượng đen dẫn đến sự giãn nở có gia tốc đó. Năng lượng đen này có thể là năng lượng của chân không, có thể liên quan đến hằng số hấp dẫn trong phương trình Einstein.

Vật chất đen và năng lượng đen là hai vấn đề rất hấp dẫn đối với các nhà vật lý. Hai vấn đề này không phải tạo ra một bức tranh đen tối mà trái lại việc giải quyết hai vấn đề này sẽ mở ra một tương lai sáng lạn cho vật lý.
28/  Hiện tượng nóng chảy của các vật rắn là một vấn đề khó hiểu
Pablo Jensen, Phòng vật lý vật chất ngưng tụ, Lyon  

Từ ngàn năm nay hiện tượng nóng chảy của chất rắn, như băng hoặc chocolat vẫn là một hiện tượng thông thường. Tuy nhiên bản chất của sự nóng chảy này vẫn là một điều khó hiểu, các nhà vật lý vẫn chưa tìm ra một lý thuyết tổng quát cho hiện tượng này.

Khi nhiệt độ tăng cao các nguyên tử trong chất rắn dao động mạnh và phá vỡ cấu trúc tinh thể: chất rắn nóng chảy.

Năm 1910 nhà vật lý người Anh Frederik Lindemann thiết lập rằng khi biên độ dao động đạt 10% đến 15% khoảng cách giữa các nguyên tử thì vật rắn nóng chảy. Song không có một lý thuyết nào để giải thích điều đó.

Vật rắn không nóng chảy từng nguyên tử một. Đây là một hiện tượng mang tính tập thể (collective). Hiện tượng tập thể đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình vật lý, ví dụ quá trình chảy rối (turbulence).

Các nhà vật lý đã xây dựng những mô hình đơn giản hóa theo hai hướng. Trong cách tiếp cận thứ nhất, người ta cho rằng bề mặt chất rắn là xuất phát điểm của quá trình nóng chảy. Trong cách tiếp cận thứ hai, người ta xem xuất phát điểm quá trình nóng chảy nằm ở những điểm khuyết tật. Với cách tiếp cận thứ nhất người ta hy vọng có thể xây dựng được một lý thuyết tổng quát. Còn nếu quá trình nóng chảy xảy ra theo cách tiếp cận thứ hai thì e rằng còn lâu mới xây dựng được một lý thuyết tổng quát cho hiện tượng nóng chảy của vật rắn. Trong cả hai cách tiếp cận đều phải nghiên cứu các chuyển động tập thể. Những mô phỏng trên máy tính là quan trọng để xây dựng được mô hình.

33/  Các hằng số vật lý có thể thay đổi theo không gian và thời gian
Frank Daninos

Các phương trình vật lý đều chứa những hằng số như c-vận tốc ánh sáng, h-hằng số Planck, G-hằng số hấp dẫn. Người ta vẫn cho rằng  đó là những đại lượng không thay đổi theo không gian và thời gian.

Năm 1937 Dirac đưa ra ý tưởng là hằng hấp dẫn có thể biến đổi theo thời gian. Năm 2001 nhà vật lý người Úc John Webb đưa ra những phương pháp để kiểm nghiệm sự thay đổi của hằng số a =  e 2/2 e0 h c.

Đó là hằng số cấu trúc tinh tế,  lần đầu tiên do Arnold Sommerfeld đưa vào trong lý thuyết điện từ năm 1916. Trong công thức trên e là điện tích electron, e0- hằng số điện môi chân không, h– hằng số Planck,  c– vận tốc ánh sáng.
Hằng số a lượng hóa cường độ tương tác điện từ tương đối tính (c) của các hạt mang điện tích trong chân không (e0) của lý thuyết lượng tử (h).Trị số bằng số của a  là 1/137, 03599976 hay xấp xỉ bằng 1/137.
Người ta sử dụng ý tưởng đơn giản sau. Như ta biết các quasar được phát hiện năm 1965, đó là những quasi-star (thiên thể tựa sao) có độ sáng lớn hơn 100 tỷ sao, ở xa quả đất khoảng 3 tỷ năm ánh sáng. Ánh  sáng từ quasar trên đường đi đến quả đất gặp phải những đám mây vật chất, những đám mây này hấp thụ một số bước sóng ánh sáng. Các nhà vật lý  nghiên cứu phổ hấp thụ của ánh sáng từ các quasar đi qua các đám mây, và từ đó suy ra trị số của a tại những thời điểm sớm của vũ trụ. John Webb tìm thấy trị số a mười tỷ năm về trước nhỏ hơn trị số hiện tại một lượng bằng một phần mười ngàn. 
Các hằng số làm thành cơ sở  cấu trúc vật lý. Nếu một số hằng số có những trị số khác thì những tổ hợp cấu trúc nguyên tử, cũng như các sinh thể có thể không cấu thành được, vậy không tồn tại.
Mong muốn giải thích các hằng số vật lý là một cố gắng xây dựng một bức tranh hoàn chỉnh của TOE (Theory of Everything – Lý thuyết của tất cả). Vấn đề các hằng số trở nên phức tạp vì trong những lý thuyết như siêu dây, lý thuyết M thì ngoài các chiều không- thời gian phải xét đến những chiều dư (extra dimensions), số chiều dư này có thể lên đến 7. Cho nên những hằng số mà chúng ta thường quan sát được chưa phải là những hằng số thực thụ, chúng chỉ là cái "bóng" ba chiều của những hằng số đích thực.

Trong lý thuyết dây có khả năng tồn tại đến 10500 lời giải ứng với ngần ấy thế giới khả dĩ. Thế giới của chúng ta chỉ là một thể hiện của tập thế giới đó, chỉ là một ốc đảo bao quanh bởi nhiều thế giới siêu thực không có sự sống, tại đấy những cấu trúc như nguyên tử cacbon, các phân tử DNA không cấu thành được. Nếu chúng ta phiêu lưu đến những thể giới đó thì cuộc sống của chúng ta sẽ bị chấm dứt.

Vấn đề các hằng số vật lý có thay đổi theo không gian và thời gian hay không vẫn còn là một vấn đề bỏ ngỏ.

 

 

  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#46 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 09-04-2019 - 20:56

Tái khởi động dò sóng hấp dẫn với hỗ trợ của cơ học lượng tử

06/04/2019 07:30 -tiasang.com.vn

Cuộc săn tìm sóng hấp dẫn được khởi động lần nữa, lần này được cơ học lượng tử hỗ trợ.

d41586-019-01064-2_16588464.jpg

Máy dò sóng hấp dẫn Virgo đặt gần Pisa, Italy đã được tăng gấp đôi độ nhạy kể từ năm 2017. Nguồn: Cappello/Ropi via ZUMA

 

Ba máy dò cỡ lớn – hai chiếc là LIGO ở Mỹ và Virgo ở Ý – tiếp tục hoạt động trở lại để thu thập dữ liệu kể từ ngày 1/4/2019, sau 19 tháng dừng hoạt động để nâng cấp. Nhờ có hiện tượng lượng tử mà chúng ta biết như trạng thái nén của ánh sáng (light squeezing), các thiết bị này không chỉ điểm trúng các sóng hấp dẫn – các gợn sóng trong không thời gian có thể đem lại vô số thông tin về vũ trụ - mà còn đem đến nhiều cuộc dò với những thông tin chi tiết. Các nhà nghiên cứu hy vọng quan sát được các sự kiện chưa từng dò được trước đây, như siêu tân tinh hay sự va chạm của một lỗ đen với một sao neutron.

Đợt vận hành này, ít nhất sẽ bắt đầu vào tháng 3/2020, cũng ghi nhận một thay đổi lớn về cách thiên văn sóng hấp dẫn được hình thành. Với lần đầu khởi động này, LIGO và Virgo sẽ đưa ra những tín hiệu theo thời gian thực về những cuộc dò sóng hấp dẫn để lật lại các quan sát khác về cách làm thế nào để dò ra các sự kiện vũ trụ này, nhờ đó có thể nghiên cứu chúng bằng các kỹ thuật truyền thống, từ các kính viễn vọng sóng radio đến tia X không gian. Các tín hiệu sẽ được chuyển tới các nhà nghiên cứu qua một app điện thoại. “Các nhà thiên văn học thực sự khát thông tin,” theo David Reitze – một nhà vật lý tại Viện Công nghệ California ở Pasadena và giám đốc hiện tại của LIGO, nơi đã chứng kiến việc dò ra sóng hấp dẫn lịch sử vào năm 2015, mỗi tín hiệu được bắt nguồn từ một cuộc va chạm vũ trụ lớn – 10 tín hiệu từ các cuộc sáp nhập giữa hai lỗ đen. Cỗ máy dò Virgo gia nhập mạng lưới này năm 2017 và có nhiều đóng góp quan trọng, ví dụ ngay lần đầu dò vào năm 2017 đã “ngắm” được sóng hấp dẫn từ sự sáp nhận của các sao neutron. Dữ liệu từ sự kiện vũ trụ này có thể giúp các nhà thiên văn giải thích nhiều bí ẩn vũ trụ.

Mạng lưới vừa được nâng cấp này có thể dò được nhiều sự kiện vũ trụ hơn những lần vận hành trước đây, từ trung bình một cuộc dò được mỗi tháng đến một cuộc mỗi tuần, Reitze nói. Phần lớn các sự kiện này sẽ hầu như là các cuộc sáp nhập lỗ đen nhưng các nhà vật lý thì háo hức là sẽ thấy cả các va chạm sao neutron khác nữa.

Nâng cấp độ nhạy

Việc gia tăng độ nhạy của các cỗ máy dò để phân biệt tốt hơn các tín hiệu quan trọng từ tiếng ồn nền thường trực – đem lại cho các nhà vật lý với nhiều chi tiết hơn về sóng hấp dẫn. Điều này có thể cho phép thực hiện các thí nghiệm về thuyết tương đối rộng của Albert Einstein một cách chính xác, vốn dự đoán sự tồn tại của sóng hấp dẫn.

Các cuộc dò trong tương lai có thể tiết lộ các bí mật của các lỗ đen trong quá trình sáp nhập như chúng spin nhanh như thế nào và theo hướng nào, Ilya Mandel – nhà vật lý thiên văn lý thuyết tại trường đại học Monash ở Melbourne, Australia, cho biết. “Có thể là chúng tôi có thể khởi động một chút thông tin về việc liệu là chúng có được sắp thẳng hàng hay không,” anh nói.

Nếu các trục quay của lỗ đen song song, điều đó có thể đề xuất vấn đề là chúng có thể có chung nguồn gốc và bắt đầu khởi động như hai ngôi sao cùng quỹ đạo. Ngược lại, các spin được sắp hàng một cách ngẫu nhiên ngụ ý là các lỗ đen được hình thành một cách riêng rẽ và sau đó bắt đầu chuyển động theo từng quỹ đạo riêng.

Các nâng cấp này nằm tăng cường độ nhạy của các cỗ máy của LIGO ở Livingston, Louisiana – hiện là các cỗ máy dò nhạy bậc nhất thế giới - tới 40%. Trong năm 2017, những khuyết tật về kỹ thuật đã ảnh hưởng đến “cánh tay” giao thoa kế khác của LIGO ở Hanford, Washington, và Virgo, nhưng hiện giờ thì vấn đề đã được giải quyết; Virgo đã tăng gấp đôi khoảng cách có thể dò được các sự kiện vũ trụ, theo Alessio Rocchi – người điều phối nhiệm vụ ở Virgo và là nhà vật lý ở Viện nghiên cứu vật lý hạt nhân quốc gia Ý tại Rome.

Những cập nhật về laser

Độ nhạy của các cỗ máy dò được gia tăng là kết quả từ hai lần thay đổi trong những laser tại tâm điểm của các quan trắc. Mỗi máy dò của LIGO là một hệ chân không hình chữ L kéo dài thành “cánh tay” dài 4km; cỗ máy Virgo gần Pisa cũng tương tự nhưng chỉ dài 3 km. Bên trong, các chùm laser nẩy bên giữa các tấm gương được lắp ở điểm cuối của mỗi “cánh tay”. Khi các gợn sóng hấp dẫn chạm đến trái đất, chúng khiến các tia laser thay đổi độ dài ở mức cực nhỏ.

Để bắt được các tín hiệu từ tiếng ồn một cách tốt hơn, các nhà vật lý ở LIGO và Virgo đã biến đổi lực của các tia laser và phát triển một kỹ thuật mang tên “độ nén của ánh sáng”, vốn được phát triển dựa trên những điều “kỳ quặc” của cơ học lượng tử.

Tại các quan trắc sóng hấp dẫn, những thăng giáng ngẫu nhiên là nguyên nhân khiến các hạt photon trong các chùm laser chạm vào các tấm gương ở những thời điểm không dự đoán được. Đây là cản trở chính trong quá trình dò sóng hấp dẫn tại LIGO và Virgo. Nhưng các nhà vật lý vẫn thường dùng trạng thái nén của ánh sáng để điều khiển sự thăng giáng đó để đem lại sự cải thiện về độ nhạy – trong trường hợp này, bằng việc chuyển hướng một vài thăng giáng theo những tần số thấp hơn để tăng cường khả năng dò các loại sóng cao tần.

Trạng thái nén của ánh sáng

Trạng thái nén của ánh sánh là một phần tiêu chuẩn của hộp công cụ ở các phòng thí nghiệm quang học lượng tử trong nhiều thập kỷ, và kể từ năm 2010, đã được đưa vào máy dò GEO600 – một kiểm tra thử nghiệm cho LIGO với những “cánh tay” dài 600m ở gần Hanover, Germany. Vào thời điểm đó, một nhóm nghiên cứu đã kiểm tra trạng thái nén của ánh sáng trên giao thoa kế Hanford.

Kỹ thuật này có thể được cải tiến riêng biệt cho việc dò các sóng được tạo ra từ việc sáp nhập các ngôi sao đôi neutron hoặc lỗ đen nhỏ, bởi như các vật thể nhẹ hơn di chuyển theo hình xoắn ốc với nhau, chúng quay quanh nhau tới 500 lần mỗi giây trước khi va chạm và sóng của chúng trở nên cao đến mức chúng rơi ra ngoài phạm vi dò được của các giao thoa kế. Độ nhạy cao hơn có thể khiến các máy dò theo dấu các vật thể này ngay trên đường chúng lan truyền.

Các nhà thiên văn trên khắp thế giới đang chuẩn bị theo sát các cuộc dò sóng hấp dẫn và kiểm tra những sự kiện vũ trụ tương tự do các kỹ thuật thông thường tìm được – bao gồm đài quan sát sóng radio, quang học và tia X – và thông báo rộng rãi những gì mà một cỗ máy dò như vậy có thể tìm ra.

Cộng đồng vật lý thiên văn đã từng nếm trải hương vị đầu tiên của thiên văn đa tín hiệu khi LIGO và Virgo dò được sự sáp nhập của sao neutron. Nếu trong những lần vận hành trước đó, các nhóm nghiên cứu thiên văn muốn có được thông tin phải ký một biên bản ghi nhớ với nhóm hợp tác LIGO–Virgo để giữ bí mật thông tin; những nhà nghiên cứu muốn quan sát cũng phải mất một thời kỳ “cấm vận” thì ở lần này thì không như vậy nữa. “Nếu họ theo dõi và thấy điều gì đó phù hợp, họ có thể làm những điều họ muốn. Không giới hạn những thông tin mà họ sẽ xuất bản trong công trình nghiên cứu. Đây là một thay đổi lớn”,  Reitze nói.

Trong lúc này, các nhà nghiên cứu tại đài quan trắc sóng hấp dẫn KAGRA mới được lắp đặt ở Nhật Bản đang chạy đua với thời gian để cỗ máy của họ có thể tham gia vào mạng lưới này vào đầu năm 2020. Việc có 4 cỗ máy dò sẽ góp phần định vị vị trí của một sự kiện vũ trụ với độ chính xác cao hơn.

Anh Vũ dịch

Nguồn: https://www.nature.c...586-019-01064-2


Bài viết đã được chỉnh sửa nội dung bởi tritanngo99: 09-04-2019 - 21:00

  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#47 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 09-04-2019 - 21:01

Nobel Vật lý cho cuộc dò tìm sóng hấp dẫn

04/10/2017 16:26 - tiasang.com.vn

Ba nhà vật lý người Mỹ Rainer Weiss, Barry Barish và Kip Thorne, những người đóng vai trò chủ chốt trong cuộc dò tìm đầu tiên ra sóng hấp dẫn, đã được trao giải Nobel vật lý 2017.

Giải thưởng gồm 9 triệu krona Thụy Điển (tương đương 1.1 triệu USD) được trao một nửa cho Rainer Weiss, giáo sư Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) tại Cambridge, nửa còn lại cho Barry Barish và Kip Thorne, giáo sư Viện Công nghệ California (Caltech) tại Pasadena. Họ đã cùng làm việc tại Đài Quan trắc sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế LIGO, và có những đóng góp mang tính quyết định trong việc xây dựng máy dò LIGO, "thiết bị nhạy nhất từng được chế tạo bởi con người" (theo nhận xét của ủy ban trao giải Nobel) và quan sát về sóng hấp dẫn. Tháng 9/2015, LIGO đã lọc được  những sự biến dạng của không – thời gian từ sự sáp nhập của hai lỗ đen trong vũ trụ sớm xảy ra cách trái đất hơn một tỷ năm ánh sáng. Khám phá này đã mở ra một lĩnh vực nghiên cứu mới của vật lý thiên văn mà ở đó các nhà khoa học lắng nghe những rung động của không – thời gian phát ra bởi những sự kiện gây chấn động bậc nhất vũ trụ. Đồng thời, nó khẳng định sự tồn tại của sóng hấp dẫn mà Albert Einstein đã tiên đoán cách đây một thế kỷ.  

Weiss và Thorne là hai trong số ba nhà vật lý được biết với biệt danh Troika1 – những nhà sáng lập hai cỗ máy dò khổng lồ LIGO đặt ở Livingston, Louisiana, và Hanford, Washington tại Mỹ. Vào giữa những năm 1970, Weiss và Thorne đã bắt đầu cuộc truy tìm kéo dài vài thập kỷ để dò tìm sóng hấp dẫn, điều mà họ vẫn tin rằng có thể đem lại một cuộc cách mạng về nhận thức của chúng ta về vũ trụ.   ligo1.jpg
Rainer Weiss đang làm việc tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) tại Cambridge

Weiss thiết kế máy dò – giao thoa kế laser, thiết bị mà ông tin rằng có khả năng đo được tín hiệu nhỏ tới mức có thể dễ dàng bị át bởi tiếng rì rầm của sóng biển. Thorne, nhà vật lý lý thuyết, bắt đầu những dự đoán mang tính quan trọng về tín hiệu của sóng hấp dẫn được phát ra từ cuộc sáp nhập của hai lỗ đen sẽ hiển thị như thế nào.

Thành viên thứ ba trong bộ ba Troika, nhà vật lý người Scotland, Ronald Drever đã bắt đầu thiết kế các mẫu thử của máy dò tại Glasgow và sau khi chuyển đến Caltech, ông đã cùng Weiss và Thorn trở thành bộ ba xây dựng nền tảng cho dự án LIGO. Drever đã qua đời vào ngày 7/3/2017 vừa qua do căn bệnh sa sút trí tuệ và trong khi giải Nobel không trao cho người đã khuất, ông được ghi nhận như người một người đã có những đóng góp mang tính quyết định đối với dự án.  

Còn Barry Barish, nhà vật lý hạt, mãi về sau mới tham gia dự án, nhưng ông được coi là người có công khiến cho khám phá của LIGO trở thành hiện thực. Trở thành giám đốc LIGO từ năm 1997 khi dự án đứng trước nguy cơ dừng hoạt động, Barish đã rà soát và tái cấu trúc lại dự án, lật ngược tình thế.   
 920x920.jpg
Barry Barish và Kip Thorne ăn mừng sau lễ trao giải Nobel tại nơi làm việc của họ, Viện Công nghệ California (Caltech)

Và cuối cùng, cuộc dò tìm đòi hỏi sự cộng tác lớn chưa từng có giữa các nhà thực nghiệm đã xây dựng một trong những cõ máy dò phức tạp nhất thế giới, với những nhà lý thuyết, những người xác định tín hiệu phát ra từ sự sáp nhập giữa hai lỗ đen trông sẽ ra sao.  

 “Tôi coi giải thưởng này là sự ghi nhận công lao của hơn 1.000 người, một nỗ lực tận tụy đã kéo dài trong – tôi ghét phải nói với anh điều này – một khoảng thời gian dài tới 40 năm" giáo sư Weiss cho biết trong một cuộc phỏng vấn với Ủy ban giải thưởng Nobel ngay sau khi giải thưởng được công bố.

Giáo sư Thorne nói: “Giải thưởng đúng ra thuộc về hàng trăm nhà khoa học và kỹ sư ở LIGO, những người đã xây dựng và hoàn thiện các giao thoa kế sóng hấp dẫn đầy phức tạp của chúng ta, và hàng trăm… nhà khoa học đã tìm thấy các tín hiệu sóng hấp sẫn trong dữ liệu hỗn tạp mà LIGO thu nhận và trích rút ra được thông tin về sóng hấp dẫn.

Barish cho biết thêm, ông cảm thấy khiêm nhường và vinh dự về việc được trao giải thưởng. “Cuộc dò tìm sóng hấp dẫn là sự thắng lợi thực sự của vật lý thực nghiệm hiện đại trên quy mô lớn”.

"Chúng tôi cảm thấy hạnh phúc cho họ. Họ đã làm việc về vấn đề này trong hàng thập kỷ”, Gabriela Gonzalez, nhà vật lý tại trường đại học bang Louisiana tại Baton Rouge (Mỹ), thành viên của một nhóm nghiên cứu tại LIGO và là cựu phát ngôn viên của Nhóm Hợp tác khoa học LIGO. Giải Nobel chỉ được trao cho tối đa ba người nhưng Ủy ban giải thưởng Nobel đã ghi nhận số lượng lớn các nhà nghiên cứu làm việc tại LIGO trong thông cáo báo chí của mình.

Các nhà vật lý trên toàn thế giới đã chờ đợi Ủy ban giải thưởng Nobel xướng tên nhóm nghiên cứu kể từ khi việc phát hiện ra sóng hấp dẫn đã được thông báo từ năm 2016. “Tôi vô cùng hạnh phúc khi họ đã ghi nhận đúng người”, Charles Misner, nhà vật lý lý thuyết về Thuyết Tương đối rộng tại trường đại học Maryland tại College Park (Anh), cho biết.

Nhóm làm dự án LIGO trước đó đã giành được hầu hết những giải thưởng khoa học quan trọng trên thế giới như Giải thưởng Breakthough trong ngành vật lý cơ bản, Giải thưởng Shaw, Giải thưởng Kavli trong ngành vật lý thiên văn, Giải thưởng Gruber trong ngành vũ trụ học, Giải thưởng Paul F. Forman của Hiệp hội Quang học Mỹ dành cho nhóm kĩ sư xuất sắc. Dự án LIGO được cho là dự án tham vọng nhất của Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ (NSF) từ trước đến nay với đầu tư hơn 300 triệu USD (chưa kể 30 triệu USD vận hành).

Chia sẻ với Tia Sáng về giải Nobel Vật lý 2017, TS. Phùng Văn Đồng (Viện Vật lý, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam), người đoạt giải Tạ Quang Bửu trẻ 2016, nhận xét: “Việc giải thưởng Nobel vật lý 2017 được trao cho các nhà nghiên cứu phát hiện ra sóng hấp dẫn cũng không đáng ngạc nhiên bởi trước khi Ủy ban giải thưởng Nobel công bố danh sách, giới vật lý đã dự đoán họ xứng đáng là ứng cử viên sáng giá hàng đầu. Phát hiện ra sóng hấp dẫn của các nhà nghiên cứu ở LIGO là một bước đột phá và đem lại những tri thức mới của nhân loại về thế giới tự nhiên. Công lao lớn của họ là ghi nhận bằng thực nghiệm những tiên đoán về sự tồn tại của sóng hấp dẫn bằng lý thuyết của Einstein vào năm 1916 (cách đây hơn 100 năm). Năm 2016, họ bị trượt giải Nobel vì thời điểm phát hiện ra sóng hấp dẫn quá cận với thời điểm trao giải Nobel.

TS. Phùng Văn Đồng cũng đánh giá, tầm quan trọng của phát hiện sóng hấp dẫn tương đương với những sự kiện lớn trong lịch sử ngành vật lý: sự phát hiện ra hạt Higgs, tính chất hạt Neutrino – Ủy ban giải thưởng Nobel đã lần lượt trao giải Nobel Vật lý năm 2013 cho các nhà vật lý François Englert (Đại học Libre de Bruxelles, Brussels, Bỉ) và Peter W. Higgs (Đại học Edinburgh, Anh) và giải Nobel 2015 cho Takaaki Kajita (Nhật Bản) và Arthur B.McDonald (Canada)".

Nguồn: Tổng hợp từ Nature The Guardian. Thanh Nhàn và Hảo Linh dịch 


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#48 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 11-04-2019 - 05:27

Tương lai của Nike, Boeing và các nhà văn khoa học viễn tưởng

10/04/2019 07:35 - tiasang.com.vn

Chào mừng đến với khu công nghiệp Sci-Fi.

Scifi%20anh%201.jpg
Minority Report đã đưa khái niệm tương tác với máy tính dựa trên cử chỉ trở nên phổ biến. Apple đã lấy cảm hứng từ bộ phim này để cho ra đời iPhone.

Một trong những nguyên mẫu sản phẩm có ảnh hưởng nhất của thế kỷ 21 không hề được tạo ra ở Cupertino (California) hay Mountain View. Thật vậy, nó được lấy cảm hứng từ một tờ tạp chí giả tưởng đã được xuất bản hơn nửa thế kỉ trước. 
Năm 1956, Philip K. Dick đã viết một câu chuyện ngắn kể về một cảnh sát trưởng trong một tương lai giả tưởng với các máy tính có khả năng dự báo, con người được nối với máy móc và giao tiếp với nhau dựa trên màn hình video. Công trình của Dick đã truyền cảm hứng cho một thế hệ các nhà khoa học và kỹ sư, những người thật sự nghiên cứu nghiêm túc về những tiềm năng của một tương lai như vậy. 50 năm sau, Steven Spielberg muốn chuyển thể câu chuyện đó trở thành một bộ phim trăm triệu đô Hollywood, dưới cái tên Minority Report (Báo cáo thiểu số) và vai chính do Tom Cruise thủ vai. Ông đã yêu cầu người chịu trách nhiệm về thiết kế và sản xuất, Alex McDowell, phải đến Viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Ở đó, ông gặp John Underkoffler, một nhà nghiên cứu tiên phong và một fan hâm mộ trung thành với những câu chuyện giả tưởng của Dick. John đang thử nghiệm các cách để cho phép mọi người thao tác và xử lý dữ liệu với bàn tay đeo găng lướt trên màn hình ảo. Năm 2002, một phiên bản của sản phẩm này đã được xuất hiện trong bộ phim và trở thành một trong những giao diện người dùng hư cấu quan trọng nhất kể từ thời hoàng kim của Star Trek.  Bas Ording, một trong những nhà thiết kế giao diện người dùng chính của chiếc iPhone, cho biết chính hệ thống giao diện dựa trên cử chỉ của Minority Report là niềm cảm hứng trực tiếp cho ông.
Quá trình này đã được lặp lại trong suốt thế kỉ qua - các nhà khoa học viễn tưởng đã hình dung về cấu trúc những kết cấu của nhiều tương lai khác nhau, và rồi hàng thế hệ các nhà khoa học cố gắng để biến chúng trở thành hiện thực. Tác giả khoa học viễn tưởng Thomas Disch đã gọi nó là quá trình trực quan hóa sáng tạo, và  minh chứng hùng hồn nhất cho sức mạnh của nó chính là cách những giấc mơ về tên lửa đầu thế kỷ XX đã được hiện thực hóa bởi NASA. Tàu ngầm, điện thoại di động và sách điện tử, tất cả đều được lấy cảm hứng từ một tác phẩm viễn tưởng nào đó đã được viết ra từ rất lâu rồi. 
Minority Report đã tạo ra hàng trăm bằng sáng chế và giúp nhanh chóng đưa khái niệm tương tác với máy tính dựa trên cử chỉ - không chỉ iPhone mà tất cả các máy tính màn hình cảm ứng, Kinect hay Wii - trở nên phổ biến.  Nó còn trở thành một tư liệu văn hóa cho bất kỳ ai muốn hướng đến tương lai. Thậm chí trước cả khi có một kịch bản cụ thể của Minority Report, Spielberg đã triệu tập một “hội nghị thượng đỉnh về ý tưởng” kéo dài hai ngày, với mục đích thiết lập một thế giới tương lai giống như thật cho bộ phim. Ở đó, chúng ta có thể bắt gặp nhà tiên phong thực tế ảo Jaron Lanier hay nhà sáng tạo ra Earth Catalog Stewart Brand, cùng với các chuyên gia và nhà khoa học khác đến từ DARPA và Washington Post. Họ cùng nhau dành nhiều ngày để mổ xẻ các xu hướng văn hóa và hướng đi của công nghệ trong tương lai. Họ đã vẽ một bản đồ chi tiết để cùng hướng tới một thế giới với quảng cáo video định hướng mục tiêu, máy bay không người lái giám sát ở khắp nơi (drone) và xe hơi tự lái - những thứ có thể có vẻ kỳ quặc vào năm 2002 nhưng lại đi vào đời sống của chúng ta vào năm 2018.
Chính thế giới viễn tưởng được tạo ra trong phim, chứ không phải cốt truyện hay các ngôi sao màn ảnh - đã trở thành một sản phẩm văn hóa với chỗ đứng riêng của nó. Minority Report và sức sống mãnh liệt của nó  đã giúp thay đổi chiếc cầu nối giữa khoa học giả tưởng và công nghệ thành một đường dẫn với ý tưởng được chảy tự do giữa hai đầu. 

Scifi%20anh%202.jpg
 Kịch bản của SciFuture đã đem đến cho Hershey về ý tưởng mẫu in 3D có thể ăn được.

Trong thập kỷ kể sau đó, các nhà kinh doanh ngày càng nhận thức được tiềm năng của thể loại này. Năm 2017, PricewaterhouseCoopers, công ty dịch vụ chuyên tư vấn cho 440 công ty trong danh sách Fortune 500, đã xuất bản một hướng dẫn về việc sử dụng khoa học viễn tưởng để khám phá đổi mới sáng tạo trong kinh doanh. Cùng năm đó, Tạp chí Harvard Business Review cho rằng các nhà lãnh đạo doanh nghiệp của Vương quốc Anh cần đọc thêm khoa học viễn tưởng để có thể đón đầu xu hướng. Eric Schmidt, CEO của Google vào năm 2012 đã phát biểu: “Chúng ta đã thấy khoa học viễn tưởng trở thành hiện thực”. Ví dụ như Star Trek, hay cuốn tiểu thuyết Bí kíp quá giang dải Ngân Hà của Abrams Douglas - phần lớn những gì các nhà văn tưởng tượng hàng chục năm về trước giờ đây đã trở thành thực tế. Dịch tự động, nhận dạng giọng nói, sách điện tử... là những thứ rất quen thuộc với thế giới chúng ta đang sống, nhưng cũng từng là khoa học viễn tưởng trong quá khứ. Tác phẩm Kỷ kim cương (The Diamond Age) của Neal Stephenson chính là niềm cảm hứng đằng sau Kindle của Jeff Bezos. 
Josh Wolfe, một đối tác quản lý tại quỹ mạo hiểm Lux Capital, đang rót hàng triệu đô la vào các công ty để xây dựng nên một thứ mà ông mô tả là “tương lai khoa học viễn tưởng”. Anh nói với Fortune: Khoảng cách giữa ‘sci-fi’ - khoa học viễn tưởng - và “sci-fact” - hiện thực khoa học đang thu hẹp lại. 
Rất nhiều các công ty đã được thành lập, cùng với các nhóm hợp tác linh hoạt giữa nhà thiết kế, người làm marketing và các cố vấn để góp phần đẩy nhanh quá trình sáng tạo này. Với một khoản phí, họ sẽ giúp tạo nên hình mẫu của tương lai cho khách hàng, với những nhân vật sống trong đó, và ở một mức độ chi tiết tùy khả năng chi trả của công ty. Họ đang cố gắng làm điều tương tự như khoa học viễn tưởng - tạo nên một thế giới ảo phong phú, mô tả những tiềm năng và hiểm họa của nó, và rồi cuối cùng cố gắng hình dung nó có thể bị phá huỷ như thế nào.

 

Minority Report đã tạo ra hàng trăm bằng sáng chế và giúp nhanh chóng đưa khái niệm tương tác với máy tính dựa trên cử chỉ - không chỉ iPhone mà tất cả các máy tính màn hình cảm ứng, Kinect hay Wii - trở nên phổ biến.

Dù hoạt động của những công ty này có những tên gọi khác nhau (nguyên mẫu sci-fi, mô hình tương lai, xây dựng thế giới...), chúng đều có chung một mục tiêu: giúp khách hàng tạo ra một viễn tưởng trong tương lai, giúp tạo ra ý tưởng và kể cả quyền sở hữu trí tuệ - cho cả mục tiêu tiến triển và lợi nhuận. Các công ty lớn nhất đều tin rằng họ có những công thức riêng giúp khách hàng “thỏa thuận” với tương lai. Và những công ty như Ford, Nike, Intel hay Hershey’s sẵn sàng chi một khoản tiền lớn cho những “Minority Report” ngay trong chính trụ sở của họ. 
***
Một trong số đó là Experimental.Design, công ty xây dựng thế giới ảo (worldbuilding) của McDowell.  Sau Minority Report, McDowell, một nhà thiết kế sản xuất có tiếng ở Hollywood với các tác phẩm như Fight Club, Charlie and the Chocolate Factory và Fantastic Mr. Fox, quyết định ngừng sự nghiệp làm phim để chuyển hướng sang lĩnh vực xây dựng thế giới ảo. 
McDowell đang thực hiện một dự án cho Đại học Alaska nhằm biểu diễn một tương lai liên quan đến chính sách của chính phủ, sự sụp đổ của sinh thái và kiến trúc giáo dục. Cụ thể hơn là tất cả những yếu tố bên ngoài có xu hướng ảnh hưởng đến Alaska và các trường đại học của nó trong tương lai. Họ đang muốn hình dung một tương lai nơi hệ thống giáo dục hoàn toàn phụ thuộc vào học sinh, Mitch McDowell cho biết. Công trình của anh sẽ giúp hệ thống trường học xác định hướng đi của giáo dục đại học ở tiểu bang thứ 49, nơi có tỷ lệ học sinh học tiếp sau khi tốt nghiệp phổ thông vào loại thấp nhất này. 
Trong những năm qua, McDowell và các đối tác của mình đã tạo ra những thế giới tương lai gần cho Nike, Ford, Hiệp hội kỹ sư dân dụng Mỹ Boeing và thậm chí là một bộ lạc bản địa có ngôn ngữ và văn hóa có nguy cơ bị lụi tàn. Chúng có giá khoảng 100.000 USD mỗi tháng trong tối thiểu ba tháng và thường bắt đầu với một hội nghị thượng đỉnh chuyên sâu với hàng chục bên liên quan. Sau các cuộc thảo luận, dữ liệu được thu thập, các ghi chú được đưa vào phần mềm tùy chỉnh và một câu chuyện được xây dựng. Trong thế giới đó, chúng ta không đối phó với dự đoán hay xu hướng, McDowell cho biết. "Chúng tôi đang tìm kiếm các cách lịch sử biến đổi từ hiện tại đến tương lai ở nhiều quy mô, mỗi một cách đại diện cho một thế giới duy nhất". Từ quá khứ và hiện tại, chúng ta ngoại suy về phía trước để đến những chân trời tương lai gần, tương đối gần hoặc rất xa. 
Kết quả có thể khiến nhiều người ngạc nhiên: “Thành phố của ngày mai” được tạo ra cho Ford chứng kiến người đi bộ “giành lại” đường phố khỏi tắc nghẽn và tai nạn: xe thông minh, xe tự lái nhường đường cho họ. Với Nike, thành quả của McDowell là một quyển sách “Khám phá năm 2025” và thậm chí là một website nhập vai cho phép người dùng theo chân các vận động viên vào một thế giới bị bao vây bởi biến đổi khí hậu, kính hiển vi và công nghệ theo dõi sức khỏe. Những công trình của ông tốt đến mức nó có thể được sử dụng để tạo cảm hứng cho hiện thực. “Công việc của chúng tôi là khiến cho các công ty khách hàng trở thành một đối tác trong quá trình tìm hiểu thế giới. McDowell cho biết: “Chúng tôi ghi nhận tầm nhìn, ý định hay hiểu biết của họ về việc tương lai có thể thay đổi mạnh mẽ hoặc thay đổi hoàn toàn mô hình kinh doanh trước đây của họ” - Đó là trường hợp phổ biến nhất. Tuy nhiên chúng tôi không bao giờ dự đoán đoạn kết của câu chuyện, chúng tôi khuyến khích khách hàng của mình tự khám phá cái kết hoàn toàn bất ngờ sau khi tự mình tham gia xây dựng thế giới viễn tưởng đó. Nếu khách hàng nào coi những gì chúng tôi làm ra chỉ là ảo tưởng, thì nó mãi mãi là ảo tưởng” 
***
Ari Popper là giám đốc điều hành của SciFuture - một công ty khác trong lĩnh vực xây dựng thế giới ảo. Bỏ dở công việc nghiên cứu thị trường vào năm 2012, Popper bắt đầu tham gia một lớp học viết tại UCLA và nảy ra ý tưởng có thể sử dụng khoa học viễn tưởng để giúp các công ty. SciFutures cung cấp cho khách hàng những câu chuyện và kịch bản khoa học viễn tưởng được xây dựng tùy chỉnh, từ 200 nhà văn mà công ty đang tiếp tục khai thác. Popper cho biết ông dựa vào một quá trình gọi là “tạo nên nguyên mẫu khoa học viễn tưởng” (science fiction prototyping). Họ là những biên kịch tiềm năng đang chờ thời cho đến tác giả nặng ký từng đạt giải Hugo - giải thưởng uy tín nhất cho văn học viễn tưởng Mỹ là Ken Liu. 

Scifi%20anh%203.jpg
Một trong những thử nghiệm của Nike cho phép người dùng thử sản phẩm mới để chạy trong một game nhập vai. 

Popper nói rằng, anh dựa trên một quá trình gọi là tạo ra “nguyên mẫu khoa học viễn tưởng”. Người phát minh ra phương pháp này, tác giả của quyển sách cùng tên là Brian David Johnson, một giáo sư, kĩ sư và một tác giả viết truyện giả tưởng ở Portland, Oregon. Trong quyển sách của mình “Tạo ra nguyên mẫu khoa học viễn tưởng: Tạo hình tương lai nhờ khoa học viễn tưởng”, Johnson đưa ra những chỉ dẫn chi tiết: “Làm thế nào để tự tạo ra nguyên mẫu giả tưởng của mình trong ít hơn năm bước”. Nó bắt đầu bằng việc khuyến khích những người thực hành “Lựa chọn môn khoa học của bạn và từ đó xây dựng thế giới của mình”, đến việc làm thế nào để xác định một “điểm tới hạn” mà khoa học hay công nghệ sẽ va chạm với thực tế đời sống, và từ đó gợi ý những khung cốt truyện cho những biến cố tiếp theo. Đó gần như là một hướng dẫn cơ bản về cách viết truyện giả tưởng thông qua con mắt của một nhà quản lý kinh doanh văn học. “Đây là một cách để hình dung tương lai, và khoa học viễn tưởng là về con người.” - Johnson nói. Ví dụ điển hình nhất chính là Intel, nơi Popper giữ vai trò là giám đốc kiến tạo tương lai (Chief Futurist). Intel đã mất 10 năm để thiết kế và triển khai chip, vì vậy họ cần biết 10 năm mọi người sẽ làm gì với máy tính.
Với một khoản phí ban đầu tầm 50.000 USD, SciFutures sẽ lấy ý tưởng ban đầu từ khách hàng và rồi đưa cho 30 nhà văn khác nhau, mỗi người sẽ viết một câu chuyện khoảng 1000 từ (với chi phí 300 đến 500 USD hoặc hơn). Sau đó, khoảng năm câu chuyện sẽ được chọn, trau chuốt và giao cho khách hàng, thường sau khi đã được dịch sang ngôn ngữ của truyện tranh và các dạng thức truyền thông khác. Nếu khách hàng bị cuốn hút vào một ý tưởng khoa học giả tưởng cụ thể, SciFutures sẽ giúp họ phát triển các bản thiết kế tiếp theo, thậm chí các nguyên mẫu thực tế.
Một trong những trường hợp đáng chú ý là nguyên mẫu “thiết kế trong môi trường thực tế ảo” cho công ty Lowe, xuất phát từ khó khăn trong việc giúp khách hàng cam kết với các dự án nâng cấp sửa chữa nhà. Điều đáng nói là nguyên mẫu này được thiết kế trước khi Oculus - VR hoặc AR được phổ biến. “Câu chuyện mà chúng tôi giúp xây dựng cho Lowe là một trường hợp điển hình về nguyên mẫu giả tưởng có thể thay đổi văn hóa, đưa những sáng tạo độc đáo khác biệt vào kinh doanh”, Popper nói. 
Trong câu chuyện của SciFuture viết cho Lowe kể về một cặp vợ chồng đang chật vật với đủ mọi loại vấn đề trong việc cải tạo ngôi nhà của mình và thực tế ảo giúp họ trải nghiệm trước các lựa chọn trước khi xây dựng mà không phải tá hỏa sau khi đã sơn một tông màu thảm họa vào căn nhà hay mua về một quầy bếp bằng đá cập thạch không phù hợp. Nguyên mẫu giả tưởng này được đưa lên ban giám đốc của Lowe và họ muốn biến nó thành hiện thực. Chỉ sau 18 tháng nguyên mẫu đã trở thành thực tế. Câu chuyện giả tưởng đã đi đến cái kết có hậu là trải nghiệm thực tế ảo Holoroom tại 20 cửa hàng của họ vào năm 2015. Năm 2017, Tạp chí Fast Company xướng tên Lowe là công ty đổi mới sáng tạo số một trong lĩnh vực thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR).  Ngoài ra, SciFutures cũng đã tạo ra các thế giới tương lai tương tự cho Hershey, (mẫu in 3D có thể ăn được), Ford (tương lai của quyền sở hữu xe hơi) và Visa (các giao dịch của ngày mai). 
Johnson cho rằng những kịch bản về tận thế thúc đẩy những hành động đối phó với thảm họa. Gần đây, anh hợp tác với một loạt các công ty như Viện Không gian mạng của Quân đội Mỹ, Citibank, Sở cảnh sát Thành phố New York và Phòng thí nghiệm siêu sáng tạo của Cisco (CHILL) tạo ra câu chuyện “Hai ngày sau Thứ Ba”, một truyện tranh ngắn phân tích một trường hợp mà hạ tầng số điều khiển chuỗi cung ứng hàng hóa của chúng ta bị hack. Đối với một công ty vận tải nhỏ, tin tặc có thể xác định một điểm yếu trong an ninh mạng và sử dụng A.I để hack vào hệ thống cảng New York, đánh lừa hệ thống kiểm tra. Chính viễn cảnh này đã thúc đẩy Cisco tạo nên năm ý tưởng kinh doanh khác nhau và đặt một phần tư triệu đô la vào việc phát triển các doanh nghiệp đó. Quân đội, trong câu chuyện này có lẽ là tổ chức lớn nhất chi tiêu tiền và tài nguyên thực sự cho việc tạo mẫu dựa theo khoa học viễn tưởng. Vào năm 2016, NATO đã thuê SciFuture thực hiện một loạt các câu chuyện cho một cuộc chiến tranh tưởng tượng với tên gọi là Tầm nhìn chiến tranh - 2036 (Vision of Warfare - 2036), với mục đích giúp các nhà lãnh đạo chuẩn bị cho một tương lai với những mối nguy hại khó lường. Ví dụ, một mẫu cốt truyện đưa ra kịch bản: “Một đứa trẻ là lính internet phóng hỏa một tên lửa đến mục tiêu cách đó hàng ngàn dặm trong khi bị truy đuổi bởi một đội đặc nhiệm của NATO chuyên về nhận dạng hành vi và khuôn mặt”. Sau mỗi một câu chuyện là một loạt các câu hỏi khơi gợi thảo luận. 
“Quân đội sử dụng nguyên mẫu giả tưởng như một cách để quân nhân và những người lãnh đạo suy nghĩ về những hiểm họa an ninh mạng” – Johnson nói. “Họ lựa chọn một nguyên mẫu của chúng tôi, có tên là Anh Hùng và đang dạy nó tại Học viện Quân sự West Point.” □

Minh Châu lược dịch
Nguồn: https://onezero.medi...es-fdc4b6165fa4


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#49 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 12-04-2019 - 18:07

Bức ảnh lỗ đen đầu tiên trong lịch sử

11/04/2019 11:39 -

Mạng lưới toàn cầu của Kính viễn vọng Chân trời sự kiện đã tạo ra bức ảnh trực tiếp đầu tiên về một lỗ đen và cả chân trời sự kiện của nó.

d41586-019-01155-0_16646458.jpg

Mạng lưới Event Horizon Telescope đã công bố bức ảnh về lỗ đen - tại trung tâm  thiên hà M87. Nguồn: EHT Collaboration

Các nhà thiên văn học cuối cùng đã có thể nhìn lướt qua cái tăm tối ảm đạm của một lỗ đen. Bằng việc ghép nối một mạng lưới kính viễn vọng sóng radio toàn cầu, lần đầu tiên họ có thể “trình làng” một bức ảnh chân trời sự kiện – phần rìa đầy nguy hiểm của một lỗ đen – trên cái nền xoáy của ánh sáng.

“Chúng tôi đã thấy những cái cổng địa ngục tại điểm cuối của không gian và thời gian”, nhà vật lý Heino Falcke của trường đại học Radboud ở Nijmegen, Hà Lan nói tại buổi họp báo ở Brussels. “Những gì bạn đang trông chờ được thấy là một vòng tròn được tạo ra bằng sự biến dạng của không - thời gian. Ánh sáng ở xung quanh và nó giống như một đường tròn”.

Các hình ảnh đó – của một cấu trúc giống hình tròn, rực sáng- chứng tỏ lỗ đen siêu khối lượng tại trung tâm của thiên hà M87, cách mặt trời 16 megaparsecs (55 triệu năm ánh sáng) và có khối lượng gấp 6,5 tỷ lần mặt trời. Chúng cho thấy, có nhiều chi tiết hơn trước đây, chân trời sự kiện – nơi lực hấp dẫn mạnh đến mức không có gì có thể vượt qua được nó, ngay cả ánh sáng.

Các kết quả được mong chờ này, có thể được so sánh với ghi nhận hình ảnh chiếc bánh doughnut trên bề mặt mặt trăng, được Nhóm hợp tác Kính viễn vọng chân trời sự kiện (Event Horizon Telescope EHT) trong 6 cuộc hội thảo được tổ chức đồng thời ở bốn châu lục. Những phát hiện đó được xuất bản trên tạp chí Astrophysical Journal Letters vào ngày 10/4/2019.

Hình ảnh này là một “thành tích đáng kinh ngạc”, nhà vật lý thiên văn Roger Blandford của trường đại học  Stanford ở California. “Hồi sinh viên, tôi chưa bao giờ mơ là về bất kỳ điều gì như thế lại có thể xảy ra. Đây là một xác nhận khác về thuyết tương đối tổng quát như một lý thuyết đúng về lực hấp dẫn mạnh”.

“Tôi rất vui mừng”, Andrea Ghez, một nhà thiên văn học tại trường đại học California, Los Angeles. Những hình ảnh đó cung cấp “bằng chứng xác thực” của một ‘quầng photon’ xung quang một lỗ đen, cô nói.

d41586-019-01155-0_16646178_1.jpg

Sáu cuộc họp báo được tổ chức khắp thế giới tiết lộ những hình ảnh về lỗ đen.

Những dự đoán về lỗ đen

Gần một thế kỷ trước, các nhà vật lý lần đầu tiên suy luận ra là các lỗ đen có thể tồn tại từ thuyết tương đối rộng về lực hấp dẫn của Albert Einstein, phần lớn bằng chứng đó cho đến nay vẫn là gián tiếp. Nhóm hợp tác EHT đã đưa ra một xác nhận mới về những dự đoán này.

Nhóm nghiên cứu đã quan sát hai lỗ đen siêu khối lượng – một của thiên hà M87 và một là Sagittarius A*, nằm ở trung tâm của Ngân hà — trong năm đêm tháng 4/2017. Họ đã hội tụ đủ độ phân giải để nắm bắt được khoảng cách của các vật thể bằng việc nối các đài quan sát sóng radio trên khắp hành tinh – từ Hawaii đến South Pole — và mỗi đài quan sát thu thập dữ liệu nhiều hơn cả Cỗ máy gia tốc hạt lớn LHC trong vòng một năm. Phải mất hơn hai năm làm việc cật lực để ghép nối các bức ảnh đó với nhau.

Sau khi kết hợp dữ liệu của các đài quan sát, nhóm hợp tác đã bắt đầu phân tích vào giữa năm 2018. Họ nhanh chóng nhận ra là họ có thể có được một bức ảnh đầu tiên, rõ ràng từ thiên hà M87. “Chúng tôi tập trung mọi chú ý vào thiên hà M87 khi chúng tôi thấy những kết quả đầu tiên bởi chúng tôi thấy nó sẽ trở thành thứ tuyệt vời,” Falcke nói.

Tại hội nghị ở Brussels, nhà vật lý thiên văn Monika Moscibrodzka, cũng tại trường Radboud, cho biết những phép đo này đến giờ vẫn còn chưa đủ chính xác để đo được spin của lỗ đen M87 nhanh như thế nào – một đặc điểm cốt lõi về lỗ đen. Nhưng nó cũng chỉ dấu hướng quay của lỗ đen, vốn được coi là theo chiều kim đồng hồ của bầu trời, cô nói. Những nghiên cứu sâu hơn có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu cách lỗ đen tạo ra các luồng tia khổng lồ của nó như thế nào.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu sẽ tập trung sự chú ý vào dữ liệu Sagittarius A*. Bởi Sagittarius A* nhỏ hơn gần 1.000 lần so với lỗ đen M87, vật chất quay quanh nó nhiều lần trong suốt từng phiên quan sát khiến tạo ra một tín hiệu thay đổi nhanh chóng hơn là một vật thể đứng yên, Luciano Rezzolla – một nhà vật lý  thiên văn lý thuyết tại trường đại học Goethe Frankfurt và là môt jthanhf viên của Nhóm hợp tác EHT, nhận xét. Điều đó cũng khiến cho việc giải thích về dữ liệu trở nên phức tạp hơn nhưng cũng hứa hẹn sự phong phú hơn về thông tin.

d41586-019-01155-0_16646070.jpg

Các chân trời sự kiện là đặc điểm quan trọng của các lỗ đen. Với một người quan sát ở phạm vi gần hơn, một chân trời sự kiện xuất hiện dưới dạng một bề mặt hình cầu che khuất những gì có trong nó. Bởi vì ánh sáng có thể băng qua bề mặt này chỉ theo một đường – hướng vào trong – trái đất hoàn toàn màu đen.

Chân trời sự kiện của một lỗ đen có thể xuất hiện với kích thước lớn hơn nó 5 lần bởi vì lỗ đen bao bọc lấy không gian xung quang và bẻ cong ánh sáng. Hiệu ứng này, do nhà vật lý James Bardeen tại trường đại học Washington ở Seattle phát hiện ra năm 1973, tương tự cách một chiếc thìa lớn hơn khi được nhúng vào một cốc nước thủy tinh. Hơn nữa, Bardeen cũng chứng tỏ lỗ đen có thể được thấy như một “cái bóng” lớn hơn bởi trong một khoảng cách nhất định của chân trời sự kiện, phần lớn các tia ánh sáng bị uốn cong đến mức chúng đi theo quỹ đạo của lỗ đen.

Kính viễn vọng có kích thước tương đương trái đất

Để giải quyết vấn đề các chi tiết ở mức chân trời sự kiện, các nhà thiên văn học tính toán là họ có thể cần một kính viễn vọng có kích thước tương đương trái đất (độ phân giải của một kính viễn vọng có tỷ lệ cân xứng với kích thước của nó). Thật may mắn là một kỹ thuật có tên gọi là giao thoa (interferometry) có thể giúp các nhà khoa học làm được điều đó. Nó gồm nhiều kính thiên văn, nằm cách xa nhau và cùng hướng vào cùng một vật thể  cùng lúc. Các kính viễn vọng hoạt động một cách hiệu quả như thể chúng là một phần của một kính viễn vọng lớn.

Các nhóm nghiên cứu trên khắp thế giới đã làm tinh tế kỹ thuật của mình, và trang bị thêm một số thiết bị quan sát. Cụ thể, một nhóm do Shep Doeleman, làm việc tại trường đại học Harvard ở Cambridge, Massachusetts, đã chỉnh lại Kính viễn vọng South Pole 10 m và ALMA ở Chile để nó có thể thực hiện những yêu cầu của nghiên cứu này.

Năm 2014, Falcke, Doeleman và các nhóm nghiên cứu trên khắp thế giới cùng tham gia hình thành Nhóm hợp tác EHT. Họ đã thiết lập một chiến dịch quan sát trên khắp hành tinh vào năm 2017. Họ đã quan sát thấy Sagittarius A* và M87 vào tháng 4 khi các địa điểm của các đài quan sát đều cùng trong thời tiết đẹp để có thể quan sát một cách đồng thời.

Thiết bị thô, ở mức hàng petabyte, đã được lưu trong các ổ cứng và được chuyển qua đường hàng không, đường biển và đường bộ tới Viện nghiên cứu Thiên văn Radio Max Planck ở Đức và Đài quan sát Haystack ở Viện công nghệ Massachusetts.

Năm ngoái, trong khi dữ liệu vẫn còn đang được xử lý, Falcke nói với Nature là ông chờ đợi thực nghiệm sẽ đem lại một lượng thông tin phong phú về cấu trúc của các lỗ đen nhưng nó vẫn chưa là một bức ảnh đẹp mà mới chỉ là một “củ lạc xấu xí”, ông nói. “Hoặc có thể, bức hình đầu tiên sẽ chỉ là một vài đốm sáng. Nó thậm chí còn chưa thành hình một củ lạc”.

d41586-019-01155-0_16646066.jpg

Nhóm hợp tác EHT còn triển khai một chiến lược quan sát khác trong năm 2018 – các phân tích này của dữ liệu vẫn còn đang thực hiện – nhưng cũng hủy một chiến dịch quan sát khác trong năm nay bởi các vấn đề về an ninh xảy ra tại gần một trong những địa điểm quan trọng nhất, Kính viễn vọng LMT 50m ở Puebla, Mexico. Họ lập kế hoạch tiếp tục thực hiện các quan sát khác thêm một lần mỗi năm, bắt đầu vào năm 2020.

Nhóm hợp tác hiện giờ đang trông chờ vào kinh phí để thiết lập một vị trí ở châu Phi, vốn sẽ để lấp khoảng trống của mạng lưới. Kế hoạch này là di dời một kính thiên văn Thụy Điển đã thôi hoạt động – từ Chile đến núi Gamsberg Table ở Namibia. Hiện giờ, mạng lưới này vẫn còn sẵn sàng có thêm hai đài quan sát khác ở Đức và vùng núi Alps thuộc Pháp.

Việc mở rộng mạng lưới EHT có thể đem lại chi tiết về những gì đang xảy ra bên trong các vùng trống – “thế giới bên trong các lỗ đen vận hành như thế nào, và liệu nó có như những gì chúng ta chờ đợi không”, David Sánchez Argüelles, một nhà vật lý tại Kính viễn vọng LMT 50m ở Puebla, Mexico Large Millimeter Telescope, nói.

Nhắc lại niềm vui khi có được bức ảnh lỗ đen, Doeleman nói: “Đây thực sự là một cảm giác tuyệt vời. Anh biết những gì tôi thực sự chờ đợi nhìn thấy? Một đốm sáng. Do đó thấy được cả vòng tròn ánh sáng có lẽ là kết quả đẹp nhất mà chúng tôi có.”

Anh Vũ dịch

Nguồn: https://www.nature.c...586-019-01155-0


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#50 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 12-04-2019 - 18:09

Bức xạ Hawking và “cuộc chiến lỗ đen” - tiasang.com.vn

23/05/2018 08:05 - Nguyễn Trần Thuật -

Qua đời vào tháng 3/2018 vừa qua, Stephen Hawking đã để lại một thách thức chưa thể giải đáp cho các nhà Vật lý cả lý thuyết lẫn thực nghiệm: “Bức xạ Hawking”. Chủ đề này đã tốn rất nhiều giấy mực trong cộng đồng Vật lý lý thuyết kể từ ngày được công bố, bao gồm một “cuộc chiến lỗ đen” kéo dài gần hai mươi năm giữa những người ủng hộ thuyết lượng tử và những người ủng hộ thuyết tương đối rộng.

Buc%20xa%20anh%202.jpg

Hình ảnh mô phỏng lỗ đen trong phim "Giữa các vì sao" Nguồn

Vậy “bức xạ Hawking” có ảnh hưởng thế nào tới các nền tảng Vật lý hiện đại, con người đang ở đâu trong việc tìm ra bức xạ này một cách thực nghiệm, và nếu tìm ra thì sẽ có tác động gì tới sự phát triển của Vật lý trong tương lai?

Hiện tượng bức xạ Hawking

Năm 1974, Hawking làm kinh ngạc cộng đồng khoa học bằng việc đưa ra kết luận lỗ đen thật ra không phải “đen tuyệt đối” mà vẫn phát ra bức xạ trong bài báo nổi tiếng có tên “Hạt tạo bởi các lỗ đen - Particle creation by black holes” .

Khi lỗ đen được tạo ra, không gian hiểu theo nghĩa đơn giản được tách thành hai phần. Phần thứ nhất bên trong, có khoảng cách đến tâm lỗ đen (tâm lỗ đen có thể hiểu là một điểm kỳ dị tại đó có sự suy biến của không thời gian) nhỏ hơn bán kính Schwarzschild, ánh sáng xuất phát từ phần này bị trọng trường hút quay ngược trở lại lỗ đen. Phần thứ hai bên ngoài, có khoảng cách tới tâm lỗ đen lớn hơn bán kính Schwarzschild, ánh sáng có thể thoát ra khỏi lỗ đen nếu xuất phát từ đây. Do tồn tại việc tạo và hủy cặp hạt do hiện tượng bong bóng chân không nên tại bất kỳ điểm nào xung quanh lỗ đen, cả trong và ngoài đường chân trời sự kiện, đều có hiện tượng này. Nếu cặp hạt và phản hạt được tạo khá xa bên ngoài đường chân trời, chúng không bị lỗ đen hút vào, nên năng lượng ban đầu vay từ chân không bên ngoài lỗ đen sẽ được trả sau tái hợp. Chỉ có những cặp hạt và phản hạt được tạo tại vùng không gian bên ngoài lỗ đen nhưng rất gần đường chân trời sự kiện mới tạo ra điều kỳ diệu: nếu một trong hai hạt sẽ đi qua chân trời sự kiện vào sâu trong lỗ đen và tắc ở đó, hạt kia chắc chắn sẽ đi ra bên ngoài, thoát khỏi lỗ đen.

Đối với trường hợp thứ hai này, dưới tác dụng của trường tĩnh điện lớn, ngay sau sự kiện tạo cặp, điện tử tích điện âm đi về một hướng, phản điện tử (positron) tích điện dương sẽ đi về hướng ngược lại, và chúng không có cơ hội để tái hợp trả lại năng lượng đã vay trước đó. Năng lượng này thực tế được lấy từ trường tĩnh điện cực mạnh chứ không phải lấy từ chân không. Năng lượng vay để tạo ra cặp hạt phản hạt được lấy từ trọng trường rất mạnh tạo ra bởi lỗ đen, hay lấy từ chính lỗ đen chứ không thể từ không gian bên ngoài lỗ đen được, vì không gian bên ngoài này không tạo ra trọng trường. Bản chất cơ chế tại sao lỗ đen bị lấy năng lượng và tạo ra cặp hạt thật sự là một bí hiểm lượng tử, tuy nhiên miễn là sự thăng giáng năng lượng này diễn ra trong một khoảng thời gian đủ ngắn và tuân theo nguyên lý bất định Heisenberg (nguyên lý bất định Heisenberg cho năng lượng và thời gian được viết dưới dạng Cong%20thuc_1.png) thì sẽ có xác suất xảy ra. Bong bóng chân không đã được thực nghiệm khẳng định tồn tại, do đó đến đây ta có thể nhìn thấy một bức tranh vật lý tương đối rõ ràng, bong bóng chân không lấy năng lượng từ lỗ đen để tạo bức xạ ra bên ngoài, hay cách khác lỗ đen thật sự có bức xạ và mất dần năng lượng.

Cuộc tranh cãi gần 30 năm giữa hai trường phái

Lỗ đen có lẽ chỉ là một điểm suy biến bí ẩn của vũ trụ nếu không có bức xạ Hawking và không bị mất năng lượng. Hiện tượng này được gọi một cách hình ảnh là các lỗ đen bị bốc hơi và kết quả là lỗ đen sẽ biến mất. Ngay cả việc này cũng sẽ rất logic bởi đơn giản đó là hệ quả của việc Hawking đã sử dụng những nền tảng Vật lý cơ bản nhất để rút ra kết luận. Tuy nhiên nếu xét trường hợp một quyển sách bay tới và bị hút vào lỗ đen. Theo giải thích của bức xạ Hawking, các thông tin viết trên các trang sách hoàn toàn biến mất, hay cuốn sách bị bốc hơi! Về mặt toán học, lý thuyết thông tin của Shannon định lượng giá trị thông tin bằng công thức. Tuy nhiên, có một đại lượng Vật lý cũng được cho bởi công thức tương tự như công thức Shannon trong lý thuyết thống kê nhiệt động lực học. Đại lượng đó chính là Entropy.

Thay vì nói lượng thông tin chứa trong các trang sách bị biến mất, ta nói Entropy của quyển sách biến mất, vì Entropy và thông tin là một! Điều đó có nghĩa Entropy của hệ lỗ đen + quyển sách trước khi quyển sách bị nuốt lại lớn hơn Entropy của hệ lỗ đen + quyển sách sau khi bốc hơi. Tức là hiện tượng bức xạ Hawking làm giảm Entropy của một hệ! Nếu thay vì quyển sách bị lỗ đen nuốt, mà là các vật thể lớn hơn, như hành tinh, thậm chí cả mặt trời bị lỗ đen nuốt, sau khi bay hơi, toàn bộ Entropy của các vật bị nuốt cũng biết mất! Nghĩa là nguyên lý hai nhiệt động lực học không còn đúng! Khi dùng trường lượng tử cộng với tương đối rộng và tương tác hấp dẫn thì có khả năng vi phạm nguyên lý hai nhiệt động lực học (nếu ta xét Entropy), cũng đồng nghĩa với vi phạm thuyết lượng tử (nếu ta xét thông tin)! Giá mà lỗ đen không “bức xạ Hawking”; vì không bức xạ thông tin của các vật bị lỗ đen nuốt vẫn nằm vĩnh viễn trong lỗ đen mới, bảo toàn, và ai cũng hạnh phúc.

Nghịch lý do “bức xạ Hawking” gây ra chính là "nghịch lý thông tin" nổi tiếng, là chủ đề của một cuộc tranh cãi kéo dài gần 30 năm giữa hai trường phái vật lý lý thuyết, tạm gọi là trường phái lượng tử do Leonard Susskind và Gerard t’Hooft dẫn đầu bảo vệ quan điểm thông tin không bị mất, và trường phái tương đối rộng do Hawking dẫn đầu bảo vệ quan điểm thông tin bị bốc hơi. Để củng cố quan điểm của mình, Susskind đã đưa ra một khái niệm “bù trừ lỗ đen” (black hole complementarity) và phân tích hiện tượng một vật, hay lấy ví dụ trực tiếp là một người, rơi vào lỗ đen cần được nhìn theo hai hệ quy chiếu. Tại hệ quy chiếu thứ nhất gắn với người rơi vào, anh ta sẽ không phát hiện ra điều gì khác biệt khi đi qua đường chân trời sự kiện (nếu bán kính đường này là đủ lớn), và cuối cùng là bị kéo dài khi tiếp cận điểm suy biến. Một khi đã qua đường này, anh ta không còn cách nào để liên lạc với người bên ngoài để miêu tả những gì nhìn thấy trong lỗ đen, tuy nhiên thông tin của người rơi vào được bảo toàn. Tại hệ quy chiếu thứ hai, do đứng bên ngoài quan sát người thứ nhất bị rơi vào lỗ đen, người thứ hai sẽ thấy người thứ nhất càng tiến tới đường chân trời sự kiện thì tốc độ càng chậm, nhưng không bao giờ có thể qua được (có thể tưởng tượng hình ảnh người di chuyển càng gần với vận tốc ánh sáng thì thời gian họ trải qua càng chậm so với người đứng yên bên ngoài). Toàn bộ thông tin của người thứ nhất được gửi gắm trong các hạt bức xạ Hawking quay trở lại, khi đó thông tin của người rơi vào cũng được bảo toàn. Trong cả hai hệ quy chiếu, thông tin đều bảo toàn, tuy nhiên ta không có cách nào kiểm chứng đồng thời hai kết quả vì hai hệ quy chiếu ta xét bị phân cách bởi đường chân trời sự kiện. Và vì không có cách nào kiểm chứng đồng thời hai cách nhìn một sự kiện, Susskind đề xuất chấp nhận đúng cả hai, giống như chúng ta đã từng chấp nhận lưỡng tính sóng hạt trong vật lý lượng tử1!

Cách nhìn của hệ quy chiếu người thứ nhất sâu xa hơn là để đảm bảo “nguyên lý tương đương”2  và bảo toàn thông tin, cách nhìn của hệ quy chiếu người thứ hai là để đảm bảo bức xạ Hawking không phá hủy thông tin. Và điều quan trọng hơn, kết quả của cả hai hệ quy chiếu đều đúng. Việc chấp nhận nguyên lý “bù trừ lỗ đen” ngoài việc giải quyết nghịch lý thông tin của bức xạ Hawking còn đưa tới một thứ bất ngờ hơn: đó là có một sự tương đồng vật lý diễn ra trong không gian ba chiều ở bên trong đường chân trời sự kiện và những gì diễn ra tại lớp “cháo” hai chiều nằm ngay sát bên ngoài đường chân trời.

Năm 2004, Hawking đã nhượng bộ, thừa nhận entropy của một vật rơi vào lỗ đen không thể biến mất, tức là các giải thích “bù trừ lỗ đen” là hợp lý cho hiện tượng lỗ đen bay hơi do bức xạ Hawking. Trong quyển sách cuộc chiến lỗ đen của mình, Susskind miêu tả đây không phải là một chiến thắng, mà chỉ là một phương án hợp lý bảo vệ tính đúng đắn của vật lý lượng tử, và giúp chúng ta hiểu rõ hơn một trong những bí ẩn lớn nhất của vũ trụ. Cũng rất hài hước, Susskind cũng dành hẳn một trang trong sách của mình chỉ để viết lại lời bài hát, phóng tác từ điệu nhảy “Macarena” nổi tiếng, để tôn vinh nhà vật lý lý thuyết Maldacena về việc đã toán học hoá một cách chặt chẽ luận điểm về sự tương đương giữa những gì diễn ra trong không gian khối (ví dụ 3D) và các quy luật lượng tử trong không gian ít hơn một chiều (ví dụ 2D).

Tuy nhiên đến năm 2012, một nhóm bốn tác giả của ĐH California tại Santa Barbara, trong đó có Polchinski, đã lý luận rằng, chính vì để bảo toàn thông tin trong cả hai hệ quy chiếu nói trên, sẽ tồn tại trường hợp các hạt nằm trong bắt rối lượng tử3 cùng với các hạt rơi vào trong lỗ đen và cả cùng với các bức xạ Hawking đã quay trở lại không gian bên ngoài. Việc bắt rối lượng tử với hạt bên trong lỗ đen chính là do nguyên lý toàn ảnh ta vừa nói ở trên và đảm bảo thông tin đi vào bên trong lỗ đen được bảo toàn. Việc bắt rối lượng tử với các hạt đã bức xạ Hawking là để đảm bảo người quan sát bên ngoài có thể dựng lại được thông tin mà người đi vào lỗ đen phát lại thông qua bức xạ Hawking. Như vậy sẽ dẫn đến tình huống một hạt bắt rối lượng tử với hai hạt hoàn toàn độc lập (một bên trong, và một bên ngoài lỗ đen). Điều này cũng vi phạm thuyết lượng tử4! Từ đó Polchinski đề xuất cắt rối lượng tử giữa các hạt nằm tại lớp “cháo” và các hạt bay vào bên trong. Đây chính là bản chất của đề xuất có tên “tường lửa lỗ đen”, tức là tồn tại một bức tường Vật lý tại đường chân trời sự kiện, mọi vật tới đây sẽ bị xóa sổ! Tuy nhiên khái niệm tưởng lửa này lại vi phạm một trong những nguyên lý nền tảng nhất của tương đối rộng, nguyên lý tương đương, mà ta đã nói ở trên. Polchinski cũng phải thành thật xin lỗi nếu một thứ “nghịch lý” như vậy đã được đưa, đi ngược lại nguyên lý toàn ảnh của Maldacena, mà đến giờ vẫn chưa ai bác bỏ được.

Susskind thì thành thật thú nhận, lúc đầu thì nói ngay luận điểm của Polchinski sai, sau đó thì lại thấy đúng, rồi lại thấy sai, và lại thấy đúng… cứ như thể chúng ta đang làm dự báo thời tiết, đúng đấy mà lại sai ngay, rồi bất ngờ lại đúng, theo cách nhìn của Hawking.

Tới thời điểm này, ngoại trừ Hawking thiên tài của nhân loại đã mất, tất cả những người trong cuộc đều ở trạng thái “hoang mang”: nửa “dè dặt” về những điều người khác nói nửa “tự tin” về những gì mình đưa ra, và đều cần thực nghiệm kiểm chứng!
—-
Chú thích:
1 Trong thí nghiệm hai khe Young của điện tử, nếu ta muốn biết điện tử đi qua khe nào thì cấu trúc giao thoa trên màn hình quan sát sẽ biến mất. Nếu muốn có cấu trúc giao thoa, ta không thể biết điện tử đi qua khe nào, nên có thể nói “điện tử đi qua cả hai khe”. Tuy nhiên có thể đưa ra nhận định, nếu ta đã không có cách nào để xác định điện tử đi qua khe nào (vì muốn giữ cấu trúc giao thoa), thì chẳng có lý do gì để tìm hệ quả của việc muốn biết khe nào điện tử đi qua.

2 Nguyên lý tương đương, một trong những nền tảng của thuyết tương đối được phát biểu như sau “Các kết quả của thí nghiệm tại một hệ quy chiếu chuyển động tự do sẽ độc lập với vận tốc và vị trí của hệ quy chiếu đó”.

3 Rối lượng tử là một trạng thái kết nối lượng tử giữa hai hạt mặc dù ở cách rất xa nhau về mặt không gian. Nếu có một tác động tới hạt thứ nhất, thì tác động này sẽ ảnh hưởng tức thời tới hạt thứ hai. Tác động tức thời này không tuân theo nguyên lý nhân quả, tức là thời gian giữa hai sự kiện có liên hệ với nhau phải nhỏ hơn thương số giữa khoảng cách của hai sự kiện chia cho tốc độ ánh sáng. Hai hạt được nói “bắt rối lượng tử” nếu chúng tạo thành một trạng thái rối lượng tử.

4 Hạt thứ nhất không thể cùng lúc bắt rối lượng tử với hạt thứ hai và hạt thứ ba nếu hạt thứ hai và hạt thứ ba độc lập lượng tử với nhau.


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#51 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 13-04-2019 - 14:14

Nhà thiên văn học Việt Nam lý giải hố đen vũ trụ cách 55 triệu năm ánh sáng được chụp ra sao

 

 

Thứ Năm, 11/04/2019 17:05 PM GMT+7

(VTC News) - Để ghi lại hình ảnh về hố đen vũ trụ, các nhà khoa học sử dụng kính EHT, đây thực chất một nhóm gồm nhiều kính cùng hoạt động dưới dạng giao thoa.

Ngày 10/4, một nhóm nghiên cứu gồm hơn 200 nhà thiên văn từ nhiều quốc gia trên thế giới đã công bố hình ảnh trực tiếp đầu tiên về một lỗ đen nằm cách Trái Đất khoảng 55 triệu năm ánh sáng. Nó ở trung tâm của thiên hà M87. Phát hiện này đã được đông đảo cộng đồng khoa học hưởng ứng và được cho là đột phát của khoa học.

Bài viết của Đặng Vũ Tuấn Sơn - Chủ tịch Hội thiên văn học trẻ Việt Nam dưới đây sẽ giải thích rõ hơn hố đen là gì, và nó được chụp như nào.

Lỗ đen là gì?

Có thể nhiều người sẽ ngạc nhiên khi biết các nhà khoa học biết tới sự tồn tại của lỗ đen cách đây tới 1 thế kỷ. Vài tháng sau khi Albert Einstein công bố thuyết tương đối rộng vào năm 1915, một nhà vật lý người Đức là Karrl Schwarzschild đã dựa trên phương trình mô tả trường hấp dẫn của lý thuyết này (thường gọi là phương trình trường Einstein) dự đoán sự tồn tại của những vật thể lớn bị sụp đổ tạo thành những vùng không-thời gian có độ cong vô hạn, nơi mà ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra khi đi vào đó.

Những vật thể như vậy sau này được các nhà khoa học gọi là "lỗ đen" (black hole).

Trên lý thuyết, có thể có khá nhiều loại lỗ đen. Tuy nhiên, hai loại lỗ đen được xác định là phổ biến nhất là lỗ đen khối lượng sao - loại lỗ đen hình thành do sự sụp đổ vật chất ở cuối đời của các sao nặng, và lỗ đen siêu nặng - loại lỗ đen có khối lượng hàng triệu hay hàng tỷ lần Mặt Trời, được xác định là có mặt ở trung tâm của hầu hết các thiên hà lớn trong vũ trụ.

hodenvutru1-1655333.jpg

Hình ảnh lỗ đen được mô phỏng trên máy tính dựa trên lý thuyết. Trước đây chưa từng có lỗ đen nào thực sự được ghi hình. 

Các lỗ đen đều được bao quanh bởi một đường biên được gọi là chân trời sự kiện, phân cách giữa vùng trong của lỗ đen với phần còn lại của vũ trụ.

Theo các nhà vật lý lý thuyết, ở chân trời sự kiện, không-thời gian bị uốn cong đến mức mọi đường đi đều hướng vào phía trong, có nghĩa là bất cứ thứ gì - kể cả ánh sáng - một khi đã đi qua chân trời sự kiện sẽ không thể thoát ra.

Thuật ngữ "lỗ đen" cũng có nguồn gốc từ việc này. Nếu một vật thể không phát ra và cũng không thể phản xạ ánh sáng thì bạn không thể thấy nó, vì nó hoàn toàn tối tăm. Tuy nhiên, khác với hiểu nhầm khá phổ biến của mọi người, lỗ đen không có lực hút vô hạn, và cũng không thể gây nguy hiểm gì cho Trái Đất.

Phía ngoài chân trời sự kiện, lỗ đen hút các vật thể khác bằng lực hấp dẫn như bất cứ ngôi sao nào, tức là độ lớn của lực hấp dẫn tỷ lệ thuận với chính khối lượng của nó.

Lỗ đen gần Trái Đất nhất nằm cách chúng ta hơn 3.000 năm ánh sáng - một khoảng cách đủ xa để không gây ra bất cứ ảnh hưởng nào tới Trái Đất và cả Hệ Mặt Trời. Để tiện so sánh, ngôi sao gần Hệ Mặt Trời nhất là Proxima Centauri, có khoảng cách chỉ khoảng 4 năm ánh sáng, và tới nay việc đi được tới đó vẫn còn là một giấc mơ đối với công nghệ hiện nay.

Thành tựu đột phá của EHT

EHT là viết tắt của cụm từ "Event Horizon Telescope" - có nghĩa là "kính thiên văn chân trời sự kiện". Trên thực tế, đây không phải một chiếc kính thiên văn mà là một nhóm gồm nhiều kính cùng hoạt động dưới dạng giao thoa.

Việc này khiến các kính được kết nối tạo ra hiệu quả giống như đó là một kính duy nhất có khả năng phủ khắp thế giới. Các kính thiên văn tham gia dự án đều là kính thuộc những đài thiên văn lớn nhất thế giới.

Theo các nhà khoa học, khi kết hợp các kính này cùng nhau, họ có được khả năng quan sát mạnh đến nỗi đủ để một người đứng ở thành phố New York có thể đọc được chữ trên một đồng xu ở Los Angeles (cách xa khoảng 4000 km) - điều mà không có bất cứ một kính thiên văn nào hiện nay có thể làm một cách độc lập.

Với khả năng quan sát đặc biệt như vậy và được giao thoa bởi nhiều kính trên khắp thế giới, EHT thường được các nhà khoa học gọi là chiếc kính thiên văn "có kích thước của Trái Đất".

Họ đã sử dụng sự kết hợp này để quan sát hai lỗ đen siêu nặng là lỗ đen ở trung tâm của chính thiên hà chúng ta và lỗ đen ở thiên hà M87 nằm cách Trái Đất khoảng 55 triệu năm ánh sáng. Mặc dù dự liệu hình ảnh đã có được từ 2 năm trước, nhưng do việc xử lý dữ liệu chồng chéo của nhiều kính thiên văn hoạt động trong những điều kiện và phương thức khác nhau nên tới tận lúc này, hình ảnh chính thức đầu tiên mới được công bố.

Trong hình ảnh mà bạn thấy ở đây là lỗ đen ở trung tâm của M87. Đây là một lỗ đen siêu nặng có khối lượng gấp 6,5 tỷ lần khối lượng Mặt Trời.

hodenvutru2-1657087.jpg

Hình ảnh lỗ đen của M87 vừa được EHT công bố. 

Trên thực tế, vì lỗ đen không phát ra ánh sáng hay bất cứ dạng bức xạ nào, nên đây không thực sự là hình ảnh về một lỗ đen, mà là hình ảnh được chụp về khu vực ngay phía ngoài chân trời sự kiện của nó.

Các lỗ đen lớn ở trung tâm các thiên hà đều có một lượng khí và bụi khổng lồ bao quanh, liên tục bồi tụ vào lỗ đen. Trong quá trình khí và bụi bị cuốn vào lỗ đen, chúng được gia tốc rất mạnh làm nhiệt độ tăng rất cao và từ đó phát ra bức xạ ở nhiều bước sóng.

Thứ mà các kính thiên văn thu được là bức xạ phát ra từ khí và bụi đang bị cuốn nhanh vào lỗ đen. Còn thực tế lỗ đen trông ra sao, có lẽ chúng ta sẽ không bao giờ, hoặc còn rất lâu nữa mới biết. Nó là vùng hoàn toàn tối nằm ở giữa vùng sáng của bức ảnh mà EHT vừa công bố.

Việc chụp được những hình ảnh như thế này được cộng đồng khoa học trên khắp thế giới mong đợi bởi hai lý do. Thứ nhất, nó cho thấy sức mạnh của công nghệ và sự hợp tác đa quốc gia ngày nay để phục vụ việc khám phá tự nhiên.

Thứ hai, nó mở ra một cái nhìn mới sâu hơn vào bản chất của vũ trụ, khi có thể quan sát và hiểu hơn về những quá trình diễn ra ở rìa của các lỗ đen siêu nặng, chúng ta có thể biết nhiều hơn về quá trình tiến hóa của các thiên hà và qua đó hiểu hơn về quá khứ và cả tương lai của chính Trái Đất và Hệ Mặt Trời.


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#52 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 15-04-2019 - 05:34

Đối xứng gương (lý thuyết dây)

Trong hình học đại số và vật lý lý thuyết, đối xứng gương là mối quan hệ giữa các vật thể hình học được gọi là những đa tạp Calabi-Yau. Các đa tạp này có thể trông rất khác nhau về mặt hình học nhưng được xem là tương đương nhau nếu chúng được dùng như những chiều thêm vào của lý thuyết dây. Trong trường hợp này, chúng được gọi là các đa tạp gương.

Ban đầu, đối xứng gương do các nhà vật lý lý thuyết phát triển nên. Giới toán học chỉ quan tâm tới mối quan hệ này từ khoảng năm 1990 khi nhóm nghiên cứu của Philip Candelas chỉ ra rằng có thể dùng nó làm một công cụ trong hình học liệt kê, một nhánh toán học liên quan tới việc đếm số nghiệm của các bài toán hình học. Theo Candelas, đối xứng gương có thể dùng để đếm các đường cong hữu tỉ trên một đa diện Calabi-Yau, do đó giải quyết một bài toán tồn tại từ lâu trong lĩnh vực này. Mặt dù cách tiếp cận ban đầu với đối xứng gương dựa trên các ý tưởng vật lý không thực sự nghiêm ngặt về mặt toán học, vài tiên đoán toán học của nó đã được chứng minh là chính xác chặt chẽ.

Ngày nay đối xứng gương là một đề tài nghiên cứu quan trọng trong toán học thuần túy, và các nhà toán học đang phát triển hiểu biết toán học về mối quan hệ này dựa trên trực giác của giới vật lý. Đối xứng gương cũng là một công cụ cơ bản để tính toán trong lý thuyết dây, và nó giúp nắm bắt các khía cạnh của lý thuyết trường lượng tử, hình thức luận mà các nhà vật lý dùng để mô tả hạt cơ bản. Những cách tiếp cận chính về đối xứng gương bao gồm chương trình đối xứng gương đồng đều của Maxim Kontsevich và Giả định SYZ của Andrew Strominger, Shing-Tung Yau, và Eric Zaslow.

Dây và compact hóa

Trong vật lý, lý thuyết dây là một khuôn khổ lý thuyết thay thế hạt điểm bằng các đối tượng một chiều được gọi là dây. Những dây này trông giống những đoạn hoặc vòng dây nhỏ thông thường. Lý thuyết dây mô tả cách thức các dây lan truyền trong không gian và tương tác với nhau. Ở khoảng cách kích thước lớn hơn kích thước dây, dây trông giống hệt như một hạt thông thường, cũng có khối lượng, điện tích và các thuộc tính khác quy định bởi trạng thái dao động của dây. Sự chia cắt và tái hợp dây tương ứng với sự phát xạ và hấp thụ hạt, gây ra tương tác giữa các hạt/dây.[1]

Giữa thế giới mô tả bởi lý thuyết dây và thế giới hàng ngày có những khác biệt đáng chú ý. Trong thế giới hàng ngày, có ba chiều không gian quen thuộc (trên/dưới, trái/phải, đằng trước/sau) và một chiều thời gian (sớm/muộn). Do đó, theo ngôn ngữ của vật lý hiện đại, ta nói rằng không-thời gian có 4 chiều.[2] Một trong những đặc điểm kì lạ của lý thuyết dây là nó cần thêm các chiều phụ của không thời gian để đảm bảo tính nhất quán toán học. Trong lý thuyết siêu dây, phiên bản của lý thuyết dây tích hợp ý tưởng lý thuyết về siêu đối xứng, có thêm 6 chiều phụ của không thời gian cộng với 4 chiều quen thuộc với tri giác thông thường.[3]

Một trong những mục đích của nghiên cứu lý thuyết dây hiện nay là phát triển các mô hình trong đó các dây biểu diễn cho những hạt quan sát được trong các thí nghiệm năng lượng cao. Để một mô hình như thế nhất quán với quan sát, không thời gian của nó phải mang 4 chiều trong những kích thước khoảng cách liên quan, nghĩa là người ta phải tìm cách hạn chế những chiều phụ của nó trong những kích thước nhỏ hơn. Trong những mô hình vật lý có vẻ hiện thực nhất dựa trên lý thuyết dây, điều này được thực hiện bởi một quá trình gọi là compact hóa, giả thiết các chiều phụ sẽ xích lại gần nhau để tạo nên các đường tròn.[4] Trong giới hạn mà các chiều cuộn lại trở nên rất nhỏ, người ta thu được một lý thuyết trong đó không-thời gian trở nên có số chiều ít hơn. Một sự tương đồng tiêu chuẩn với nó là hãy xét một vật thể đa chiều như một cái vòi phun nước trong vườn. Nếu cái vòi được nhìn tử khoảng cách đủ xa, nó trông như thể chỉ có một chiều, tức chiều dài của nó. Tuy nhiên, khi tiến lại gần, người ta thấy rằng nó có hai chiều nữa, đó là tiết diện của nó. Và một con kiến bò trên vòi sẽ di chuyển trong một bề mặt hai chiều.[5]

Đa tạp Calabi-Yau

Sự compact hóa có thể được dùng để xây dựng nên các mô hình trong đó không thời gian hiện ra như thể 4 chiều. Tuy nhiên, không phải mọi cách compact hóa các chiều phụ đều tạo nên một mô hình mô tả thích hợp các thuộc tính của tự nhiên. Trong một mô hình vật lý hạt có triển vọng, các chiều phụ compact phải có dạng giống một đa tạp Calabi–Yau.[4] Trong lĩnh vực lý thuyết dây, một đa tạp Calabi–Yau là một không gian 6 chiều, đặt tên theo các nhà toán học Eugenio Calabi và Shing-Tung Yau.[6]

Sau khi các đa tạp Calabi-Yau chứng tỏ khả năng compact hóa các chiều phụ, nhiều nhà vật lý bắt đầu nghiên cứu các đa tạp này. Cuối những năm 1980, Cumrun Vafa và những người khác nhận thấy với một sự compact hóa lý thuyết dây cho trước, không thể tái tạo một đa tạp Calabi-Yau tương ứng duy nhất với nó.[7] Thay vào đó, hai phiên bản lý thuyết dây gọi là lý thuyết dây loại IIA và loại IIB có thể compact hóa theo những đa diện Calabi–Yau hoàn toàn khác nhau mà vẫn tạo ra những kết quả vật lý giống hệt.[8] Trong trường hợp này, các đa tạp đó được gọi là đa tạp gương, và mối quan hệ giữa hai lý thuyết được gọi là đối xứng gương.[9]

Quan hệ đối xứng gương là một ví dụ cụ thể của thứ mà các nhà vật lý gọi là tính đối ngẫu. Nói chúng, thuật ngữ đối ngẫu (tiếng Anh: duality) chỉ một tình huống trong đó hai lý thuyết vật lý có vẻ khác nhau thực ra là tương đương theo một cách đặc biệt. Nếu một lý thuyết có thể biến đổi khiến nó trông giống lý thuyết kia, hai lý thuyết đó được gọi là cặp đối ngẫu theo phép biến đổi đó; nói cách khác, hai lý thuyết là những mô tả toán học khác nhau về cùng một hiện tượng.[10] Những cặp đối ngẫu như thế đóng một vai trò quan trọng trong vật lý hiện đại, đặc biệt là lý thuyết dây.[11]

Bất kể compact hóa Calabi-Yau về lý thuyết dây có cung cấp một mô tả chính xác về tự nhiên hay không, sự tôn tại của cặp đối ngẫu gương giữa các lý thuyết dây khác nhau đã dẫn tới những hệ quả toán học đáng chú ý.[12] Các đa tạp Calabi–Yau sử dụng trong lý thuyết dây cũng được toán học thuần túy quan tâm, và đối xứng gương cho phép các nhà toán học giải các bài toán trong lĩnh vựng hình học đại số liệt kê, một nhánh toán học liên quan tới việc đếm số nghiệm của các bài toán hình học. Một bài toán cổ điển của hình học liệt kê là đếm số đường cong hữu tỉ trên một đa tạp Calabi-Yau như minh họa ở trên. Bằng cách áp dụng đối xứng gương, các nhà toán học đã diễn dịch bài toán này thành một bài toán tương tự cho Calabi-Yau đối xứng gương, đa tạp này tỏ ra dễ tính toán hơn là đa tạp ban đầu.[13]

Đối xứng gương được chứng minh trên địa hạt vật lý,[14] tuy nhiên các nhà toán học thông thường đòi hỏi những phép chứng minh chặt chẽ không cần viện tới trực giác vật lý. Từ quan điểm toán học, phiên bản đối xứng gương mô tả trên đây chỉ là một phỏng đoán hay giả định, nhưng có một phiên bản khác trong ngữ cảnh lý thuyết dây tô pô, một dạng lý thuyết dây đơn giản hóa do Edward Witten đề xuất,[15] đã được chứng minh chặt chẽ về mặt toán học.[16] Theo lý thuyết dây tô pô, đối xứng gương khẳng định rằng hai lý thuyết gọi là mô hình A và mô hình B là tương đương với nhau theo nghĩa tồn tại một cặp đối ngẫu liên hệ giữa chúng.[17] Ngày nay đối xứng gương là một lĩnh vực nghiên cứu sôi động trong toán học, các nhà toán học đang làm việc để phát triển một nền tảng hiểu biết đầy đủ hơn về đối xứng gương dựa trên trực giác của giới vật lý.[18]

Lịch sử

Nguồn gốc ý tưởng về đối xứng gương có thể lần ngược lại tới những năm giữa thập kỉ 1980 khi người ta nhận thấy một dây lan truyền trong một đường tròn bán kính R  tương đương về mặt vật lý với một dây lan truyền trong một đường tròn bán kính 1 / R theo những đơn vị thích hợp.[19] Hiện tượng này gắn bó gần gũi với đối xứng gương và về sau được gọi là đối ngẫu T.[20] Trong một bài báo năm 1985, Philip Candelas, Gary Horowitz, Andrew Strominger, và Edward Witten chỉ ra rằng bằng cách compact hóa lý thuyết dây trên một đa tạp Calabi–Yau, người ta có thể thu được một lý thuyết gần tương tự như mô hình chuẩn của vật lý hạt, thứ cũng hàm chứa một cách nhất quán ý tưởng về siêu đối xứng.[21] Kể từ đó, nhiều nhà vật lý bắt đầu nghiên cứu về compact hóa Calabi–Yau, hi vọng xây dựng những mô hình hiện thực về vật lý hạt dựa trên lý thuyết dây. Cumrun Vafa và những người khác ghi nhận rằng nếu có một mô hình vật lý như vậy, không thể tái tạo một đa tạp Calabi–Yau tương ứng duy nhất, mà là hai đa tạp Calabi–Yau cho cùng một hiện thực vật lý.[22]

Bằng cách nghiên cứu mối quan hệ giữa những đa tạp Calabi-Yau và một số lý thuyết trường bảo giác gọi là các mô hình Gepner, Brian Greene và Ronen Plesser tìm thấy các ví dụ không tầm thường về quan hệ đối xứng gương.[23] Những bằng chứng thêm về quan hệ này đến từ công trình của Philip Candelas, Monika Lynker, và Rolf Schimmrigk, những người khảo sát một lượng lớn đa tạp Calabi–Yau trên máy tính và thấy rằng chúng thuộc về các cặp đối xứng gương.[24]

Các nhà toán học bắt đầu quan tâm về đối xứng gương khoảng năm 1990 khi các nhà vật lý Philip Candelas, Xenia de la Ossa, Paul Green, và Linda Parks chỉ ra rằng có thể sử dụng đối xứng gương để giải quyết các bài toán trong hình học liệt kê[25] từng không chịu khuất phục giới toán học trong hàng thập kỉ.[26] Những kết quả này được trình bày trong một cuộc hội thảo tại Viện nghiên cứu Các ngành khoa học về toán (MSRI) ở Berkeley, California vào tháng 5 năm 1991. Trong hội thảo này, người ta nhận thấy một trong những con số Candelas tính toán để đếm số đường cong hữu tỉ không bằng với kết quả các nhà toán học Na Uy Geir Ellingsrud và Stein Arild Strømme sử dụng những kĩ thuật có vẻ chặt chẽ hơn.[27] Nhiều nhà toán học tại hội thảo xem công trình của Candelas chứa sai sót đâu đó vì nó không dựa trên các lập luận toán học vững chắc. Tuy nhiên, sau khi kiểm tra lại lời giải của họ, Ellingsrud và Strømme phát hiện ra một lỗi trong mã máy tính của họ và khi sửa lỗi, họ thu được đáp án phù hợp với đáp án của nhóm Candelas.[28]

Năm 1990, Edward Witten đề xuất lý thuyết dây tôpô,[15] một phiên bản đơn giản hóa của lý thuyết dây, và các nhà vật lý chỉ ra rằng có một phiên bản đối xứng gương cho lý thuyết mới này.[29] Khẳng định này về lý thuyết dây tôpô thường được xem như là định nghĩa của đối xứng gương trong các tài liệu ngành toán.[30] Trong bài phát biểu tại Đại hội Các nhà toán học Quốc tế năm 1994, nhà toán học Maxim Kontsevich trình bày một giả định toán học mới dựa trên ý tưởng đối xứng gương trong lý thuyết dây tô pô. Được gọi là đối xứng gương đồng đều, giả định này chuẩn tắc hóa đối xứng gương như một phép tương đương của hai cấu trúc toán học: "phạm trù phái sinh" của các "bó mạch lạc" trên một đa tạp Calabi–Yau và phạm trù Fukaya của đa tạp đối xứng gương với nó.[31]

Cũng trong khoảng năm 1995, Kontsevich phân tích kết quả của Candelas, lập nên một công thức tổng quát cho bài toán đếm đường cong hữu tỉ trên một đa tạp 3 chiều bậc 5, và ông tái lập các kết quả này thành một giả định toán học.[32] Năm 1996, Alexander Givental công bố một bài báo chứng minh giả định của Kontsevich.[33] Ban đầu, nhiều nhà toán học thấy bài báo khó hiểu và nghi ngờ tính chính xác của nó. Nhưng sau đó, Bong Lian, Kefeng Liu, và Shing-Tung Yau công bố phép chứng minh độc lập trong một loạt bài báo.[34] Mặc dù có cuộc tranh cãi về chuyện ai là người công bố phép chứng minh đầu tiên, ngày nay những bài báo được xem chung là chứng minh toán học của các kết quả ban đầu do các nhà vật lý sử dụng đối xứng gương thu được.[35] Năm 2000, Kentaro Hori và Cumrun Vafa đưa ra cách chứng minh bằng vật lý dựa trên đối ngẫu T.[14]

Các nghiên cứu về đối xứng gương tiếp tục tới ngày nay với những phát triển quan trọng liên quan tới dây trên các mặt Riemann có biên.[18] Ngoài ra, đối xứng dây liên quan tới nhiều lĩnh vực nghiên cứu toán học sôi động, như tương ứng McKay, lý thuyết trường lượng tử tôpô, và lý thuyết về các điều kiện ổn định.[36] Cùng lúc, các câu hỏi cơ bản vẫn tiếp tục nổi lên. Chẳng hạn, các nhà toán học vẫn còn chưa hiểu làm cách nào để xây dựng những ví dụ về các cặp Calabi–Yau dù có những tiến bộ nhất định trong mảng này.[37]

Ứng dụng

Hình học liệt kê

Nhiều ứng dụng toán học quan trọng của đối xứng gương thuộc về một nhánh của toán học gọi là hình học liệt kê. Trong hình học liệt kê, người ta quan tâm tới việc đếm (liệt kê) số nghiệm của các bài toán hình học, thường bằng các kĩ thuật của hình học đại số. Một trong những bài toán sớm nhất của hình học liệt kê là bài toán Apollonius, mang tên nhà toán học Hy Lạp đề xuất nó vào khoảng năm 200 trước Công nguyên. Apollonius đặt câu hỏi, có bao nhiêu đường tròn trong một mặt phẳng tiếp xúc với ba đường tròn cho trước. Trong trường hợp tổng quát, lời giải cho bài toán này là có 8 đường tròn như thế.[38]
Khối Clebsch

Các bài toán liệt kê trong toán học thường liên quan tới một lớp các đối tượng hình học được gọi là các đa tạp đại số xác định bằng tập hợp nghiệm của các đa thức. Chẳng hạn, khối Clebsch được định nghĩa là một đa thức bậc 3 với 4 biến (ẩn). Một kết quả nổi tiếng của các nhà toán học thế kỉ 19 Arthur Cayley và George Salmon khẳng định rằng có đúng 27 đường thẳng nằm hoàn toàn trong một mặt như vậy.[39]

Tổng quát hóa bài toán này, người ta có thể hỏi có thể vẽ được bao nhiêu đường trong một đa tạp Calabi-Yau bậc 5, định nghĩa bằng một đa thức bậc 5. Bài toán này được nhà toán học người Đức thế kỉ 19 Hermann Schubert giải, ông thấy rằng có đúng 2875 đường như vậy. Năm 1986, nhà hình học Sheldon Katz chứng minh rằng số đường cong, như các đường tròn, định nghĩa bằng các đa thức bậc hai và nằm hoàn toàn trong đa tạp bậc 4 là 609.250.[38]

Tính tới năm 1991, hầu hết các bài toán cổ điển của hình học liệt kê đã có lời giải và sự quan tâm trong lĩnh vực này suy giảm dần. Theo nhà toán học Mark Gross, "Khi các bài toán cũ đã được giải, người ta trở lại kiểm tra các số Schubert bằng các kĩ thuật hiện đại, nhưng nó đang trở nên khá là nhạt nhẽo."[40] Lĩnh vực này được tiếp lại sinh lực vào tháng 5 năm 1991 khi các nhà vật lý Philip Candelas, Xenia de la Ossa, Paul Green, và Linda Parks chỉ ra rằng có thể dùng đối xứng gương để đếm số đường cong bậc 3 trong một đa tạp Calabi–Yau bậc 5. Candelas và cộng sự thấy rằng các đa tạp 6 chiều này có thể chứa chính xác 317.206.375 đường cong bậc 3.[40]

Bên cạnh ứng dụng trên, nhóm của Candelas cũng thu được một số các kết quả tổng quát hơn để đếm số đường cong hữu tỉ vượt ra ngoài kết quả của giới toán học đương thời.[41] Mặc dù các phương pháp này vận dụng trực giác vật lý, các nhà toán học đã tiếp bước và chứng minh chặt chẽ một số tiên đoán của đối xứng gương, bao gồm tất cả những tiên đoán liệt kê.[35]

Vật lý lý thuyết

Bên cạnh ứng dụng trong hình học liệt kê, đối xứng gương là một công cụ tính toán cơ bản trong lý thuyết dây. Trong lý thuyết dây tôpô mô hình A, các đại lượng vật lý đáng chú ý được biểu diễn dưới dạng vô hạn các con số gọi là các bất biến Gromov–Witten vốn đặc biệt khó tính toán. Trong mô hình B, các phép tính có thể giản lược về các tích phân cổ điển dễ tính hơn nhiều.[42] Bằng cách áp dụng đối xứng gương, các nhà lý thuyết có thể diễn dịch các tính toán phức tạp trong mô hình A vào dạng tương đương nhưng dễ tính hơn trong mô hình B. Những tính toán này sau đó được dùng để xác định xác suất của những quá trình vật lý khác nhau trong lý thuyết dây. Đối xứng gương có thể kết hợp với các cặp đối ngẫu khác để biến đổi tính toán trong một lý thuyết sang một lý thuyết khác tương đương, mà nếu thiếu chúng không thể nào thực hiện được.[43]

Ngoài lĩnh vực lý thuyết dây, đối xứng gương cũng tìm thấy ứng dụng trong việc tìm hiểu những khía cạnh của lý thuyết trường lượng tử, hình thức luận mô tả các hạt cơ bản. Chẳng hạn, các lý thuyết trường chuẩn (gauge theories) là một lớp các lý thuyết vật lý đối xứng cao xuất hiện trong mô hình chuẩn của vật lý hạt và các phần khác của vật lý lý thuyết. Một vài lý thuyết trường chuẩn không nằm trong mô hình chuẩn, nhưng nó nảy sinh từ những dây lan truyền trong một phông miền gần suy biến. Đối xứng gương là một công cụ tính toán hữu dụng cho những lý thuyết như thế.[44] Cụ thể, đối xứng gương có thể dùng để tính toán một lý thuyết trường chuẩn trong không thời gian 4 chiều mà Nathan Seiberg và Edward Witten nghiên cứu, và cũng quen thuộc trong toán học theo các bất biến Donaldson.[45] Cũng có một phép tổng quát hóa của đối xứng gương gọi là đối xứng gương 3D liên hệ các cặp lý thuyết trường lượng tử trong ba chiều không thời gian.[46]

Các cách tiếp cận

Trong lý thuyết dây và các lý thuyết vật lý liên quan, một màng (tiếng Anh: brane là một từ mới, rút từ membrane nghĩa là màng) là một đối tượng vật lý tổng quát hóa khái niệm về một hạt điểm cho số chiều lớn hơn. Chẳng hạn, một hạt điểm có thể xem như một màng 0 chiều, trong khi một dây có thể coi là màng 1 chiều; ngoài ra còn có những màng nhiều chiều hơn nữa.[47]

Trong lý thuyết dây, một dây có thể là mở (tạo ra một đoạn với hai đầu) hoặc kín (tạo ra một vòng kín). Các màng D là một lớp quan trọng các màng sinh ra khi người ta xét tới các dây mở. Khi một dây mở lan truyền trong không thời gian, hai đầu của có cần phải nằm trong một màng D. Chữ D ở đây chỉ điều kiện nó cần phải thỏa mãn, điều kiện biên Dirichlet.[48]

Về mặt toán học, có thể mô tả màng bằng khái niệm phạm trù.[49] Phạm trù là một cấu trúc toán học bao gồm các đối tượng, và với mỗi cặp đối tượng, có một tập những cấu xạ giữa chúng. Trong hầu hết các ví dụ, các đối tượng đó là các cấu trúc toán học (tập hợp, không gian vectơ, hoặc không gian tôpô) và các cấu xạ là các hàm giữa các cấu trúc này.[50] Người ta cũng xét tới các phạm trù mà các đối tượng là các màng D và các cấu xạ giữa hai màng α  và β là các trạng thái của các dây mở căng giữa α và β .[51]

Trong lý thuyết dây tô pô mô hình B, các màng D là đa tạp phức con của một đa tạp Calabi-Yau cùng với các thông tin vật lý phụ nảy sinh từ việc có các tích (chẳng hạn điện tích) ở đầu các dây.[51] Một cách trực quan, ta có thể xem một đa tạp con như một mặt nhúng trong đa tạp Calabi–Yau, mặc dù đa tạp con thực ra cũng có thể tồn tại trong số chiều lớn hơn 2.[26] Theo ngôn ngữ toán học, phạm trù có các màng như vậy được gọi là phạm trù phái sinh của các bó mạch lạc trên đa tạp Calabi–Yau.[52] Trong mô hình A, các màng D cũng có thể xem như đa tạp con của một đa tạp Calabi–Yau, được gọi không thực sự chính xác là những đa tạp con Lagrange đặc biệt.[52] Điều này có nghĩa là ngoài những tính chất khác chúng có một nửa số chiều của không gian mà chúng nằm trong và chúng có độ dài, diện tích hoặc thể tích cực tiểu hóa.[53] Phạm trù có những màng này gọi là phạm trù Fukaya.[52]

Phạm trù phái sinh của bó mạch lạc có thể tạo thành từ các công cụ của hình học phức, một nhánh toán học mô tả các đường cong hình học theo nghĩa đại số và giải các bài toán hình học bằng các phương trình đại số.[54] Mặt khác, có thể xây dựng phạm trù Fukaya bằng hình học ngẫu đối (symplectic geometry), một nhánh toán học xuất hiện từ nghiên cứu vật lý cổ điển. Hình học ngẫu đối xem xét các không gian có dạng ngẫu đối, một công cụ toán học dùng để tính toán diện tích trong các ví dụ hai chiều.[17]

Giả định đối xứng gương đồng đều của Maxim Kontsevich khẳng định rằng phạm trù phái sinh của các bó mạch lạc trên một đa tạp Calabi–Yau tương đương theo một nghĩa nhất định với phạm trù Fukaya của đa tạp gương của nó.[55] Sự tương đương này cung cấp một hình thức toán học chính xác về đối xứng gương trong lý thuyết dây tôpô. Hơn nữa, nó còn cung cấp một cầu nối ngoài mong đợi giữa hai nhánh khác nhau của hình học, hình học phức và hình học ngẫu đối.[56]

Giả thuyết Strominger-Yau-Zaslow

Một cách tiếp cận khác đối với đối xứng gương là giả định SYZ, do Andrew Strominger, Shing-Tung Yau, và Eric Zaslow năm 1996.[20] Theo giả định này, đối xứng gương có thể được hiểu bằng cách chia một đa tạp Calabi–Yau thành những mảnh đơn giản hơn và biến đổi chúng để thu được đa tạp gương của nó.[57]

Ví dụ đơn giản nhất về một đa tạp Calabi–Yau là một hình khuyên hai chiều (đôi khi còn gọi là hình bánh vòng).[58] Xét một đường tròn trên mặt này cuộn từ trong ra ngoài, như đường tròn màu đỏ ở hình vẽ. Có vô số đường tròn như thế trên hình xuyến; thực tế, toàn thể mặt là một phép hợp của những đường tròn như vậy.[59]

Người ta có thể chọn một đường tròn phụ B  (đường tròn hồng trong hình) sao cho vô số đường tròn phân tích hình xuyến đi qua một điểm của B . Theo cách này đường tròn bổ trợ tham số hóa cho các đường tròn phân tích, nghĩa là có một sự tương ứng giữa chúng và các điểm trên B . Tuy nhiên đường tròn B  không đơn thuần chỉ là một danh sách, bởi vì nó cũng quyết định cách những đường tròn trên sắp xếp trên hình xuyến. Không gian bổ trợ đóng vai trò quan trọng trong giả định SYZ.[53]

Ý tưởng chia hình khuyên thành các mảnh bị tham số hóa bởi một không gian phụ có thể tổng quát hóa bằng việc tăng số chiều từ 2 lên 4 chiều, và khi đó đa tạp Calabi–Yau trở thành một mặt K3. Giống hệ như cách hình xuyến phân tích thành các đường tròn, một mặt K3 4 chiều có thể phân tích thành các hình khuyên 2 chiều. Trong trường hợp này không gian B {\displaystyle B} B là một mặt cầu thông thường. Mỗi điểm trong mặt cầu tương ứng với một hình xuyến, trừ 24 điểm "xấu" tương ứng với các hình xuyến bị "ngắt" hay kỳ dị.[53]

Các đa tạp Calabi–Yau quan trọng nhất trong lý thuyết dây đều có 6 chiều. Người ta có thể chia các đa tạp như vậy thành những thể xuyến 3 chiều (các đối tượng ba chiều tổng quát hóa khái niệm hình xuyến) tham số hóa bởi một thể cầu 3 chiều (đối tượng 3 chiều tổng quát hóa khái niệm mặt cầu) B . Mỗi điểm của B tương ứng với một thể xuyến 3 chiều, trừ vô số các điểm "xấu" tạo thành các lưới những đoạn của đa tạp Calabi–Yau và tương ứng với một hình xuyến kỳ dị.[60]

Khi đa tạp Calabi–Yau đã phân tích thành các phần đơn giản hơn, ta có thể hiểu đối xứng gương theo hình học trực quan. Chẳng hạn, xét hình xuyến mô tả ở trên. Tưởng tượng mặt xuyến này đại diện cho một không-thời gian trong một lý thuyết vật lý. Các đối tượng cơ bản của lý thuyết này có thể là những dây lan truyền trong không-thời gian tuân theo các định luật của cơ học lượng tử. Một trong những đối ngẫu cơ bản của lý thuyết dây là đối ngẫu T, nó khẳng định rằng một dây lan truyền qua một đường tròn bán kính R  tương đương với dây lan truyền quanh một đường tròn bán kính 1 / R  theo nghĩa là tất cả các đại lượng quan sát được trong một mô tả này là đồng nhất với đại lượng trong mô tả đối ngẫu.[61] Chẳng hạn, một dây có động lượng khi nó lan truyền quanh một vòng, và nó cũng quấn xung quanh đường tròn một hoặc nhiều lần. Nếu một dây có động lượng p và số lần quấn n  trong một mô tả, nó phải có động lượng n  và số lần quấn  p trong mô tả đối ngẫu.[61] Bằng cách áp dụng đối ngẫu T đồng thời cho tất cả các đường tròn phân tích hình khuyên, bán kính của những đường tròn này nghịch đảo, và người ta có một hình khuyên mới "béo hơn" hoặc "gầy hơn" hình khuyên ban đầu. Hình khuyên này là ảnh gương của đa tạp Calabi–Yau ban đầu.[62]

Đối ngẫu T có thể mở rộng từ đường tròn sang các hình khuyên 2 chiều xuất hiện trong phân tích một mặt K3 hoặc sang các hình khuyên 3 chiều trong phân tích đa tạp Calabi–Yau 6 chiều. Nói chung, giả định SYZ khẳng định rằng đối xứng gương tương đương với việc áp dụng đồng thời đối ngẫu T vào các hình khuyên này. Trong mỗi trường hợp, không gian B cung cấp một loại sơ đồ mô tả cách thức các hình khuyên này hợp lại thành một đa diện Calabi-Yau.[63]


Bài viết đã được chỉnh sửa nội dung bởi tritanngo99: 15-04-2019 - 05:36

  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#53 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 16-04-2019 - 19:04

Các nhà khoa học tạo ra kính hiển vi robot có tốc độ siêu nhanh

15/04/2019 11:07 -

Các nhà nghiên cứu trường đại học KH&CN quốc gia MISIS (NUST MISIS, Moscow, Nga) và Viện nghiên cứu vật lý hạt nhân quốc gia Ý (INFN, Naples, Italy) đã phát triển một công nghệ đơn giản và tiết kiệm cho phép họ tăng cường tốc độ của các kính hiển vi tự động (AM) từ 10 lên đến 100 lần. Tốc độ của các kính hiển vi gia tăng sẽ giúp các nhà khoa học triển khai nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực: y học, vật lý hạt nhân, vật lý thiên văn, vật lý neutrino, khảo cổ, địa chất, núi lửa...

1-scientistsfr.jpg

Công trình về việc phát triển công nghệ này mang tên “A Novel Optical Scanning Technique with an Inclined Focusing Plane” được xuất bản trên Scientific Reports.

“Trong nghiên cứu của chúng tôi, chúng tôi đã thử nghiệm công nghệ này để quét quang học tự động trên các loại vật mẫu dạng mỏng, đây là công nghệ để phát triển thế hệ mới của kính hiển vi tự động. Chúng tôi đã phân tích kết quả của thử nghiệm này và ước tính tốc độ quét có thể đạt được trong việc so sánh với các phương pháp truyền thống”, Andrey Alexandrov – một trong số các tác giả và là nhà nghiên cứu của NUST MISIS và INFN, cho biết.

Khoa học hiện đại đòi hỏi việc sử dụng các hệ quét tốc độ cao, có khả năng tiến hành những phân tích với độ chính xác cao trên nội cấu trúc của mẫu vật, đồng thời thu thập và phân tích một lượng rất lớn thông tin. Thế hệ tiếp theo của AM sẽ là đa hệ: các robot được trang bị bằng các thiết bị cơ học có độ chính xác cao, các quang tử chất lượng cao và các camera video tốc dộ cao. AM sẽ làm việc với tốc độ nhanh gấp hàng triệu lần so với kính hiển vi do con người vận hành và có thể làm việc suốt 24 giờ mỗi ngày mà không cần nghỉ ngơi.

Các loại AM hiện đại được sử dụng để quét quang học cho các máy dò nhũ tương. Các máy dò đa tông chứa hàng triệu tấm phim nhũ tương. Kể từ khi tốc độ của AM giới hạn khả năng ứng dụng của các máy dò, các nhà khoa học đã tìm nhiều cách để tăng tốc độ của các loại robot hiện tại cũng như tiến hành tạo mới những thế hệ robot có tốc độ xử lý nhanh hơn. Nhiều loại kính hiển vi robot rất cần thiết cho thí nghiệm tìm kiếm vật chất tối, vốn cần phân tích hàng tấn các hệ theo dõi nano nhũ tươg với độ chính xác cao chưa từng thấy trong thời gian ngắn nhất có thể. 

“Công nghệ thị giác cho phép AM ghi nhận các vật thể trong thời gian thực và ra quyết định một cách độc lập với quá trình xử lý hình ảnh của chúng hoặc chuyển đến điểm khác. HIện nay, công nghệ tính toán song song CUDA và thẻ video GPU đang hữu dụng để xử lý một lượng lớn luồng hình ảnh (~2 GB/s từ mỗi camera video) và tăng tốc tính toán chuyên sâu. Chúng tôi cũng đã hoàn thiện công nghệ xoay mặt phẳng tiêu cự của các thấu kính”, Alexandrov cho biết thêm.

Theo các nhà khoa học, “hiệu quả và độ chính xác của cách tiếp cận này được so sánh với cách tiếp cận truyền thống trong khi tốc độ quét tỷ lệ thuận với số lượng các camera được lắp đặt. Nó cho thấy sự tiến triển trong công nghệ rất đáng kể”.

Bước tiếp theo, các nhà khoa học tập trung vào việc tạo ra và thử nghiệm một loại AM thế hệ mới hoạt động như một mẫu thử có áp dụng công nghệ xoay mặt phẳng tiêu cụ do họ hoàn thiện. Tốc độ gia tăng từ 10 đến 100 lần của các kính hiển vi có thể tăng số lượng dữ liệu được xử lý, giảm bớt thời gian phân tích mà không mất những chi phí lớn, đồng thời mở rộng các giới hạn ứng dụng của phương pháp dò với hệ theo dõi nhũ tương. 

“Việc vận hành các thí nghiệm khoa học trong tương lai với nhiều máy dò sẽ được dùng để tìm kiếm các hạt vật chất tối, nghiên cứu vật lý neutrino, nghiên cứu phân đoạn ion để sử dụng cho liệu pháp điều trị ung thư hadron và góp phần bảo vệ các phi hành đoàn thực hiện những nhiệm vụ nghiên cứu thiên thể ngoài không gian khỏi ảnh hưởng của tia vũ trụ”, Alexandrov nói.

Anh Vũ dịch

Nguồn: https://phys.org/new...scope-dark.html


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#54 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 16-04-2019 - 19:08

Kỹ thuật kính hiển vi mang tính cách mạng giành giải Breakthrough

19/10/2018 15:19 -

Các giải Breakthrough, mỗi giải trị giá 3 triệu USD, vinh danh những nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học sự sống, vật lý và toán học.

d41586-018-07079-5_16205684.jpg

Xiaowei Zhuang đã giành giải thưởng Breakthrough trong khoa học sự sống trị giá 3 triệu USD cho nghiên cứu về kỹ thuật kính hiển vi. Nguồn: Cheryl Senter/HHMI

Một bức ảnh có thể trị giá bằng cả ngàn lời – nhưng việc phát minh ra cách có thể tạo ra các bức ảnh ở cấp độ nano có thể trị giá 3 triệu USD. Phát minh kỹ thuật kính hiển vi “siêu phân giải” mà các nhà sinh học đang sử dụng để phát hiện ra các cấu trúc phân tử bị dấu kín của tế bào là một trong số 6 người giành giải thưởng Breakthrough 2018 – giải thưởng danh giá về toán học, khoa học thường được loan báo vào ngày 17/10 hàng năm.   

Xiaowei Zhuang - người đóng vai trò quan trọng trong phương pháp kính hiển vi này, là một nhà sinh lý học tại trường đại học Harvard ở Cambridge, Massachusetts và là nhà nghiên cứu ở Viện nghiên cứu Y tế Howard Hughes (HHMI) ở Chevy Chase, Maryland. Chị là một trong số 4 người được trao giải ở lĩnh vực khoa học sự sống vì đã phát triển STORM – phương pháp dựng ảnh hiển vi quang học từ ánh sáng ngẫu nhiên, trong vòng một thập kỷ qua. Là một trong những kỹ thuật đầu tiên phá vỡ giới hạn phân giải cơ bản của kính hiển vi ánh sáng thông thường, kỹ thuật này hiện đang được sử dụng rộng rãi trong cộng đồng sinh học. 

“Nhận được giải thưởng lớn này là điều vô cùng vinh dự, tôi cảm thấy xúc động khi nhận được cuộc gọi của hội đồng giải thưởng”, Xiaowei Zhuang nói.

“Đây là một nghiên cứu xuất sắc, Allard Mosk – nhà vật lý quang học và chuyên gia về kính hiển vi ở đại học Utrecht ở Hà Lan, nhận xét. “Zhuang đã đóng góp nhiều kết quả thực sự đem lại cuộc cách mạng siêu phân giải trong kính hiển vi sinh học” (Giải Nobel Hóa học 2014 được trao cho những nhà phát triển các phương pháp siêu phân giải khác). 

Giới hạn phân giải của kính hiển vi ánh sáng thông thường – vốn tỷ lệ với bước sóng của ánh sáng quang học được sử dụng cùng – đã được xác định đầu tiên vào thế kỷ 19 và không thể phân biệt được các vật thể nhỏ hơn 200 nanomet. “Những bức ảnh của hai vật thể chồng lên nhau trong không gian sẽ nhòe vào nhau ở một điểm, vậy anh có thể phân tách chúng ra như thế nào”, Zhuang nói. “Câu trả lời của chúng tôi là STORM đã phân tách chúng ra trong chiều thời gian”.  

Cách thức này bao gồm cả việc gắn thẻ các phân tử chồng lấn với các hợp chất huỳnh quang “có khả năng nhạy ánh sáng (photoswitchable)” có thể hoặc không có thể phát sáng khi được rọi sáng. Các nhà sinh học có thể kiểm soát được các phân tử riêng lẻ sẽ được nhuộm huỳnh quang – những phân tử khác được chiếu sáng một cách ngẫu nhiên từng thời điểm. 

Khi một mẫu sinh học được gắn thẻ được chiếu sáng bằng một tia laser cường độ thấp, chỉ một miếng nhỏ, ngẫu nhiên của các phân tử sẽ sáng lên, cho phép các nhà nghiên cứu thu được những hình ảnh dễ nhận biết của tập hợp con các phân tử luân phiên để các vị trí của những phân tử này được xác định một cách chính xác. Quá trình này sau đó được tái lặp nhiều lần, mỗi lần tập trung vào một tập hợp con ngẫu nhiên khác nhau. Sau đó các nhà sinh học có thể xếp lớp các bộ ảnh chụp nhanh này để tạo ra một bức ảnh toàn vẹn.  

Kỹ thuật này dẫn đến một chùm những khám phá. Giữa những khám phá này, nhóm nghiên cứu Zhuang đã dùng STORM để nhìn vào các phân tử ngay bên dưới lớp màng của các neuron thần kinh, và khám phá cytoskeleton – khung cấu trúc của một tế bào – là gồm các yếu tố lặp lại. “Thật là một cấu trúc đẹp và bất ngờ, hầu như giống hệt các xương sườn của một bộ xương mà anh thấy trong dịp Halloween”. 

Từ đó chị đã phát triển kỹ thuật hình ảnh khác và đặt mục tiêu cuối cùng là tạo ra một “Google Map của từng tế bào trong cơ thể chúng ta – đặc biệt là não”. 

d41586-018-07079-5_16205688.jpg

Eugene Mele (trái) và Charles Kane cùng chia sẻ giải thưởng Breakthrough cho nghiên cứu về các vật liệu ngoại lai trong lĩnh vực vật lý. Nguồn: Eric Sucar/Univ. Pennsylvania

Vật lý và toán học

Giải thưởng Breakthrough cho vật lý cơ bản được trao cho Charles Kane và Eugene Mele của trường đại học Pennsylvania ở Philadelphia cho công trình dự đoán về sự tồn tại của một loại vật liệu ngoại lai được biết là cách điện dạng topo. Những phần bên trong của các vật liệu này là chất cách điện trong khi bề mặt của nó lại dẫn điện. Một ngày nào đó chúng có thể được dùng để tạo ra các thiết bị điện tử hiệu suất điện năng cao và tạo ra các máy tính lượng tử. 

Kane nhớ lại việc cố gắng tính toán các tính năng có thể của vật liệu graphene carbon độ dày một nguyên tử trong năm 2005 và dự đoán về hiệu ứng phản trực giác có thể xuất hiện mặt lý thuyết. Hiệu ứng được dự đoán này tuy nhỏ nhưng không thể xác nhận trong vật liệu graphene bằng thực nghiệm, và Kane thừa nhận gần như bỏ bê ý tưởng này. “Có một giọng nói trong đầu tôi cho rằng ‘thật là ngu xuẩn’”, ông kể lại. Nhưng hiệu ứng này sau đó đã được nhiều nhà nghiên cứu khác xác nhận trong hợp chất mercury telluride vào năm 2007 và kể từ đó đã được kiểm chứng trong nhiều vật liệu khác. “Tôi nghĩ là tôi vui khi đã ‘mắc kẹt’ với nó”, Kane nói. 

“Kane và Mele đã viết lại vật lý chất rắn từ nguyên tắc cơ bản này”, Judy Cha – nhà nghiên cứu cách tử topo  tại trường đại học Yale tại New Haven, Connecticut, nhận xét. Bà kể lại, khi các vật liệu này được khám phá đã tạo ra ‘bầu không khí phấn khích rõ ràng” trong cộng đồng vật lý. Năm nay, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cũng khoảng ¼ các vật liệu có khả năng đem lại các đặc tính topo. 

d41586-018-07079-5_16205686.jpg

Angelika Amon giành một giải Breakthrough trong lĩnh vực khoa học sự sống cho những tính toán nhiễm sắc thể bất thường. Nguồn: Samara Vise/MIT

Các nhiễm sắc thể và hệ miễn dịch
 
Các giải thưởng về khoa học sự sống khác thuộc về  C. Frank Bennett của công ty dược Ionis Pharmaceuticals tại Carlsbad, California, và  Adrian Krainer tại Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor ở New York được ghi nhận do phát triển một liệu pháp hiệu quả để “khóa” gene là nguyên nhân dẫn đến bệnh thoái hóa cơ tủy ở trẻ em; và Angelika Amon của Viện Công nghệ Massachusetts MIT ở Cambridge và HHMI bởi việc xác định một số lượng dị thường các nhiễm sắc thể có thể phá vỡ cơ chế tự sửa chữa của tế bào như thế nào, dẫn đến hậu quả như hội chứng Down hoặc sảy thai; và nhà nghiên cứu HHMI Zhijian Chenat tại UT Southwestern Texas ở Dallas vì khám phá cGAS - enzyme thụ cảm DNA, có liên quan đến việc kích hoạt các phản hồi miễn dịch và tự miễn dịch. 

Vincent Lafforgue  của Hội đồng nghiên cứu quốc gia (CNRS) ở Grenoble, Pháp nhận giải Breakthrough toán học cho những đóng góp vào chương trình Langlanhs. Thường được nhắc đến như một lý thuyết tập hợp lớn của toán học, chương trình này bao gồm việc tạo ra một bộ các giả định kết nối các lĩnh vực vốn ở cách xa nhau của đại số, lý thuyết số và giải tích.  

Được nhà sáng lập internet Yuri Milner và sáng lập Facebook Mark Zuckerberg thành lập từ năm 2012, giải thưởng Breakthrough được một hội đồng khoa học chọn lựa và trao hằng năm. Việc loan báo giải thưởng năm nay được mở màn vào tháng 9 với giải thưởng Breakthrough đặc biệt cho nhà vật lý thiên văn Jocelyn Bell Burnell của trường đại học Oxford và Durham cho những khám phá về các sao pulstar.

Thanh Nhàn dịch

Nguồn: https://www.nature.c...586-018-07079-5


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#55 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 17-04-2019 - 13:54

LƯỢC SỬ THỜI GIAN
(A Brief History of Time)
Tác Giả:-Steven Hawking - Dịch Giả:-Thích Viên Lý
Viện Triết Lý Việt NamTriết Học Thế Giới, USA

Lời Giới Thiệu

Hàng ngày chúng ta sinh hoạt trong khi hầu như không hiểu biết gì về thế giới. Chúng ta chỉ quan tâm chút ít về cái bộ máy phát ra ánh sáng mặt trời mà nhờ đó mới có sự sống, về cái trọng lực buộc chặt chúng ta trên trái đất mà nếu không có nó thì chúng ta sẽ bị thảy lăn lóc trong không gian, hoặc về những nguyên tử cấu tạo nên thân thể, và chúng ta tùy thuộc vào sự ổn cố của chúng.

Ngoại trừ trẻ con (chúng ngây thơ nên không ngần ngại hỏi những câu hỏi quan trọng), chỉ có một số ít trong chúng ta dành nhiều thì giờ để thắc mắc tại sao thiên nhiên lại như thế này thế nọ; vũ trụ phát sinh từ đâu, hay là xưa nay nó vẫn vĩnh hằng hiện diện ở đây; phải chăng tới một ngày nào đó thời gian sẽ trôi ngược chiều và những hậu quả sẽ đi trước những nguyên nhân; hoặc phải chăng có những giới hạn tối hậu đối với những gì mà con người có thể hiểu biết. Có những trẻ em – và tôi đã từng gặp một số – muốn biết một hố đen trong vũ trụ giống như thế nào; bộ phận nhỏ nhất của vật chất là gì; tại sao chúng ta nhớ được quá khứ mà không phải tương lai; nếu ở thời sơ khai có sự hỗn loạn thì làm thế nào mà hiện tại lại đang có trật tự như chúng ta thấy; và tại sao lại có một vũ trụ.

Trong xã hội chúng ta các bậc cha mẹ và thầy giáo vẫn còn có thói quen trả lời đa số những câu hỏi đó bằng cách nhún vai, hoặc bằng cách mượn những ý niệm tôn giáo mà họ nhớ một cách mơ hồ. Một số người cảm thấy lúng túng khó chịu đối với những vấn đề loại này, vì chúng phơi bày một cách rõ ràng những giới hạn trong sự hiểu biết của con người.

Nhưng phần lớn triết học và khoa học đã được thúc đẩy bởi những tra vấn như vậy để tấn tới. Ngày càng có nhiều người lớn cũng muốn hỏi những câu hỏi loại này, và thỉnh thoảng họ tìm được một số câu trả lời đáng kinh ngạc. Đứng ở giữa các nguyên tử và các ngôi sao, chúng ta đang nới rộng những chân trời thám hiểm để tìm hiểu cả cái rất nhỏ lẫn cái rất lớn.

Mùa Xuân năm 1974, khoảng hai năm trước khi phi thuyền Viking đáp xuống Hỏa tinh, tôi đang dự một hội nghị ở Anh Quốc, do Học Hội Hoàng Gia ở Luân Đôn bảo trợ. để thảo luận về vấn đề truy tìm đời sống ngoại địa cầu. Trong giờ nghỉ uống cà–phê tôi nhận thấy có một cuộc hội họp, rất đông đảo hơn, đang cử hành trong một sảnh đường bên cạnh; và tôi đi vàohiếu kỳ. Tôi liền nhận ra rằng mình đang chứng kiến một nghi thức cổ xưa, đây là nghi lễ tiếp nhận các hội viên mới được nhận vào Học Hội Hoàng Gia, một trong những tổ chức học thuật lâu đời nhất trên hành tinh này. Ở hàng phía trước, một người trẻ tuổi ngồi trên xe lăn đang rất chậm chạp ký tên vào một cuốn sổ mà trên những trang đầu tiên có chữ ký của Isaac Newton. Đến khi người đó đã ký tên xong, mọi người vỗ tay hoan hô nồng nhiệt. Ngay từ hồi đó Stephen Hawking đã là một nhân vật truyền thuyết.

Hiện thời Hawking là Giáo Sư Toán Học Hàm Lucasian của Đại Học Cambridge, một chức vụ mà Newton đã từng giữ, và sau này Paul Dirac cũng đã giữ – đây là hai nhà khai phá lừng danh về cái rất lớn và cái rất nhỏ. Hawking xứng đáng là người kế nghiệp họ.

Đây là cuốn sách đầu tiên mà Hawking viết cho giới độc giả không chuyên môn, và nó chứa đựng những cống hiến nhiều loại dành cho giới độc giả đại chúng. Ngoài nội dung bao quát của cuốn sách, điều không kém thú vị là độc gỉa có thể thấy thoáng qua ở đây về những tác động trong tâm trí của tác giả. Trong cuốn sách này có những khải thị rõ ràng về các biên cương của vật lý học, thiên văn học, vũ trụ luận, và sự can đảm.

Đây cũng là một cuốn sách về Thượng Đế... hoặc có lẽ về sự vắng mặt của Thượng Đế. Chữ Thượng Đế tràn đầy trong những trang sách này. Hawking lên đường đi tìm câu trả lời cho câu hỏi nổi tiếng của Einstein rằng phải chăng Thượng Đế có sự lựa chọn khi cấu tạo vũ trụ. Hawking muốn thử tìm hiểu tâm trí của Thượng Đế – như ông nói rõ. Và điều này khiến cho kết luận càng thêm bất ngờ, ít ra là cho tới nay: một vũ trụkhông gian không có giới hạn, thời gian không có khởi đầu hoặc kết thúc, và không có gì để cho một Đấng Tạo Hóa làm cả.

Carl Sagan
Đại Học Cornell
Ithaca, New York


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#56 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 17-04-2019 - 14:05

LƯỢC SỬ THỜI GIAN
(A Brief History of Time)
Tác Giả:-Steven Hawking - Dịch Giả:-Thích Viên Lý
Viện Triết Lý Việt NamTriết Học Thế Giới, USA

CẢM TẠ 

Tôi đã quyết định thử viết một cuốn sách phổ thông về không gianthời gian sau khi tôi phụ trách khóa giảng Loeb tại Đại Học Harvard năm 1982. Trước đây đã có một số đáng kể những cuốn sách về vũ trụ ở thời sơ khai và những hố đen, từ những sách rất hay, như cuốn Ba Phút Đầu Tiên (The First Three Minutes) của Steven Weinberg, cho tới những sách rất dở mà tôi sẽ không nêu tên. Tuy nhiên, tôi cảm thấy rằng không có cuốn sách nào trong số đó thực sự đề cập những vấn đề đã xui khiến tôi nghiên cứu về vũ trụ luận và thuyết lượng tử: Vũ trụ đến từ đâu? Nó đã bắt đầu như thế nào và tại sao? Nó có sẽ đi tới kết thúc hay không, và nếu kết thúc thì sẽ như thế nào? Đây là những câu hỏi đáng được tất cả chúng ta quan tâm. Nhưng khoa học hiện đại đã trở thành kỹ thuật hóa đến nỗi rằng chỉ có một số ít chuyên gia có thể nắm vững toán học dùng để mô tả những vấn đề đó. Tuy nhiên, những ý niệm cơ bản về khởi thủy và vận mệnh của vũ trụ thì có thể lý giải không cần tới toán học, trong một hình thức mà những người không được huấn luyện về khoa học có thể hiểu. Đây là điều mà tôi đã thử làm trong cuốn sách này. Độc giả sẽ phán đoán xem tôi có thành công hay không.

Có người bảo tôi rằng mỗi phương trình mà tôi đem vào sách sẽ khiến cho số lượng tiêu thụ giảm xuống phân nửa. Vì thế tôi quyết định không dùng tới một phương trình nào cả. Tuy nhiên, rốt cuộc tôi đã đem vào một phương trình, đó là phương trình nổi tiếng của Einstein, E=mc2. Tôi hy vọng rằng điều này sẽ không khiến cho một nửa số độc giả tương lai của tôi sợ hãi bỏ chạy.

Ngoại trừ điều xui xẻo bị mắc bệnh ALS – tức là bệnh về thần kinh vận động – hầu hết mọi phương diện khác tôi đều được may mắn. Nhờ sự trợ lực của Jane, vợ tôi, và các con tôi – Robert, Lucy, và Timmy – tôi đã có thể sống một cuộc đời khá bình thường và có một sự nghiệp thành công. Tôi lại được may mắn vì đã chọn môn vật lý học lý thuyết, vì môn này chỉ cần dùng tới tâm trí mà thôi. Cho nên sự bại liệt của tôi chẳng phải là một điều bất lợi trầm trọng. Các đồng sự khoa học của tôi, không trừ một ai, đã tận tình giúp đỡ tôi.

Ở giai đoạn "cổ điển" đầu tiên trong sự nghiệp của tôi, những người hợp tác chính yếu là Roger Penrose, Robert Geroch, Brandon Carter, và George Ellis. Tôi mang ơn họ về những giúp đỡ họ đã dành cho tôi, và về công trìnhchúng tôi đã cùng nhau thực hiện. Giai đoạn này được thâu tóm bởi cuốn sách Cấu Trúc Vĩ Mô của Không–Thời Gian (The Large Scale Structure of Spacetime) mà tôi và Ellis viết chung vào năm 1973. Tôi không khuyên độc giả của cuốn sách này tham khảo cuốn sách đó để hiểu biết thêm: nó thuộc loại nặng về kỹ thuật và rất khó đọc. Tôi hy vọng rằng kể từ khi đó tôi đã học được cách viết dễ hiểu hơn.

Ở giai đoạn "lượng tử" thứ nhì trong sự nghiệp của tôi, từ năm 1974, những người cộng tác chính yếu là Gary Gibbon, Don Page, và Jim Hartle. Tôi nợ họ và các sinh viên nghiên cứu của tôi rất nhiều, những người đã giúp đỡ tôi tận tình, kể cả ý nghĩa thể chất lẫn ý nghĩa lý thuyết của từ ngữ này. Vì phải theo kịp các sinh viên của tôi nên tôi cảm thấy rất hào hứng, và điều này giúp tôi tránh được một đời sống buồn tẻ.

Một trong các sinh viên đó là Brian Whitt đã giúp tôi rất nhiều trong việc viết cuốn sách này. Năm 1985 tôi bị viêm phổi, sau khi đã viết xong bản sơ thảo thứ nhất. Tôi phải giải phẫu khai thông khí quản, điều này khiến tôi bị mất khả năng nói, và do đó hầu như không thể nào truyền thông với người khác. Tôi tưởng rằng mình không thể nào hoàn tất cuốn sách. Tuy nhiên, Brian chẳng những đã giúp tôi duyệt lại bản thảo mà còn giúp tôi sử dụng một chương trình truyền thông gọi là "Trung Tâm Sinh Hoạt" mà ông Walt Woltosz, thuộc công ti Word Plus Inc., ở Sunnyvale, California, đã hiến tặng tôi. Với hệ thống này tôi có thể viết sách, viết luận văn, và nói chuyện với người ta bằng cách sử dụng một máy tổng hợp tiếng nói do hãng Speech Plus – cũng ở Sunnyvale, California – hiến tặng. Máy tổng hợp tiếng nói và một máy vi tính cá nhân nhỏ được ông David Mason gắn trên xe lăn cho tôi. Hệ thống này đã tạo biến đổi lớn lao: Trên thực tế bây giờ tôi có thể truyền thông tốt hơn trước khi tôi bị mất tiếng nói.

Tôi đã nhận được những đề nghị cải tiến cuốn sách này từ nhiều người đã đọc những bản sơ thảo. Đặc biệt, ông Peter Guzzardi, người chủ biên của tôi tại nhà xuất bản Bantam Book, đã liên tiếp gửi nhiều trang bình luận và câu hỏi về những điểm mà ông cảm thấy tôi đã không giải thích rõ ràng. Tôi phải nhìn nhận rằng tôi hơi bực mình khi nhận cái danh sách dài của ông ấy, trong đó ghi những điều cần sửa đổi, nhưng ông ấy thật là có lý. Tôi tin rằng sự thúc đẩy không nương tay của ông đã giúp cuốn sách trở thành khá hơn.

Tôi rất biết ơn các phụ tá của tôi, Colin William, David Thomas, và Raymond Laflamme; các thư ký của tôi Judy Fella, Ann Ralph, Cheryl Billington, và Sue Masey; và toàn ban y tá của tôi. Cuốn sách này không thể nào hoàn thành nếu không có sự yểm trợ cho những phí tổn nghiên cứu và y khoa của tôi, cung cấp bởi Phân Khoa Gonville & Caius, Hội Đồng Nghiên Cứu Khoa Học và Cơ Khí, và bởi những cơ quan Leverhulme, McArthur, Nuffield, và Ralph Smith Foundations. Tôi rất biết ơn họ.

– Stephen Hawking
20 tháng 10 năm 1987

Xem Thêm: 
Cùng Tác Giả, Khác Dịch Giả:
Lược Sử Thời Gian, Dịch Gỉa: Cao Chi và Phạm Văn Thiều

(Diệu Pháp)


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#57 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 17-04-2019 - 14:10

LƯỢC SỬ THỜI GIAN
(A Brief History of Time)
Tác Giả:-Steven Hawking - Dịch Giả:-Thích Viên Lý
Viện Triết Lý Việt NamTriết Học Thế Giới, USA


CHƯƠNG 2
KHÔNG GIANTHỜI GIAN

Quan niệm hiện nay của chúng ta về sự chuyển động của các vật thể có từ thời Galileo và Newton. Trước họ, người ta tin tưởng Aristotle, người nói rằng trạng thái tự nhiên của một vật thể là đứng yên, và chỉ di động khi bị tác động bởi một lực hoặc xung lực. Như vậy, vật thể nặng phải rơi nhanh hơn so với vật thể nhẹ, bởi vì nó bị lực lớn hơn kéo nó về mặt đất.

Aristotle cũng cho rằng người ta có thể dùng tư duy thuần túy để tìm ra mọi định luật chi phối vũ trụ: không cần phải dùng quan sát để kiểm nghiệm. Cho nên, cho tới thời Galileo, không ai bận tâm quan sát xem các vật thể có trọng lượng khác nhau có thực sự rơi với vận tốc khác nhau hay không. Nghe nói Galileo đã chứng minh rằng sự tin tưởng của Aristotle là sai lầm bằng cách thả những vật nặng từ tháp nghiêng Pisa xuống. Câu chuyện này hầu như hoàn toàn không đúng, nhưng Galileo quả thật đã làm một chuyện tương tự: ông lăn những trái banh có trọng lượng khác nhau xuống một đường dốc nhẵn. Tình trạng cũng tương tự như những vật nặng rơi thẳng đứng, nhưng dễ quan sát hơn bởi vì vận tốc chậm hơn. Những số đo của Galileo cho thấy rằng mỗi vật thể gia tăng tốc độ với cùng một nhịp, bất kể trọng lượng của nó bao nhiêu. Thí dụ, nếu bạn thả một trái banh xuống một đường dốc mà cứ 10 mét thì chiều cao hạ xuống 1 mét, trái banh sẽ lăn xuống dốc với tốc độ khoảng 1 mét mỗi giây sau một giây, 2 mét mỗi giây sau hai giây, và cứ thế, dù trái banh nặng bao nhiêu. Đương nhiên, một vật nặng bằng chì sẽ rơi nhanh hơn một cái lông chim, nhưng đó chỉ vì cái lông chim bị sức cản không khí làm chậm lại. Nếu một người thả hai vật thể ít bị sức cản không khí, như hai vật nặng bằng chì khác nhau, thì chúng rơi với tốc độ như nhau.

Những đo đạc của Galileo đã được Newton sử dụng làm căn bản cho các định luật về chuyển động của ông. Trong những thí nghiệm của Galileo, khi một vật thể lăn xuống dốc, nó luôn luôn bị tác động bởi cùng một lực (trọng lượng của nó), và hậu quả là làm cho nó luôn luôn tăng tốc độ. Điều này chứng tỏ rằng ảnh hưởng thực sự của một lực là luôn làm thay đổi tốc độ của một vật thể, thay vì chỉ làm cho nó chuyển động, như trước kia người ta tưởng. Nó cũng có nghĩa rằng mỗi khi một vật thể không bị tác động bởi bất cứ lực nào, nó sẽ tiếp tục chuyển động theo một đường thẳng với cùng tốc độ. Tư tưởng này lần đầu tiên được minh định trong cuốn Các Nguyên Tắc Toán Học xuất bản năm 1687, và được biết như định luật thứ nhất của Newton. Điều xảy ra cho một vật thể khi có một lực tác động lên nó thì chi phối bởi định luật thứ hai của Newton. Định luật này nói rằng vật thể sẽ gia tốc, hay thay đổi tốc độ, theo một nhịp độ tỉ lệ với lực. (Chẳng hạn, nếu lực tăng gấp đôi thì gia tốc cũng sẽ lớn gấp đôi). Gia tốc cũng sẽ nhỏ hơn nếu khối lượng vật thể (hoặc lượng vật chất) lớn hơn. (Cùng một lực tác động lên một vật thể có khối lượng gấp đôi sẽ gây ra một gia tốc nhỏ hơn một nửa.) Lấy một chiếc xe để làm một thí dụ quen thuộc: máy xe càng mạnh, gia tốc càng lớn, nhưng xe càng nặng, gia tốc càng nhỏ đối với cùng máy xe.

Ngoài các định luật về chuyển động của ông, Newton còn khám phá một định luật để mô tả trọng lực: Mọi vật thể đều hấp dẫn mọi vật thể khác, với một lực tỉ lệ thuận với khối lượng của mỗi vật thể. Do đó lực giữa hai vật thể sẽ mạnh gấp đôi nếu một trong hai vật thể (thí dụ, vật thể A) có khối lượng gấp đôi. Đây là điều bạn có thể dự liệu, bởi vì người ta có thể coi vật thể A mới như được tạo thành bởi hai vật thể với khối lượng nguyên thủy. Mỗi vật thể sẽ thu hút vật thể B với lực nguyên thủy. Do đó tổng lực giữa A và B sẽ gấp đôi lực nguyên thủy. Và nếu, chẳng hạn, một trong hai vật thể có khối lượng gấp đôi, và vật thể kia có khối lượng gấp ba, khi đó lực sẽ mạnh gấp sáu lần. Bây giờ người ta có thể thấy tại sao mọi vật thể đều rơi với cùng một nhịp độ: một vật thể có trọng lượng gấp đôi sẽ có trọng lực gấp đôi kéo nó xuống, nhưng nó cũng có gấp đôi khối lượng. Theo định luật thứ nhì của Newton, hai ảnh hưởng này sẽ vừa đúng triệt tiêu lẫn nhau, cho nên gia tốc sẽ như nhau trong mọi trường hợp.

Định luật hấp dẫn của Newton còn cho chúng ta biết rằng các vật thể càng xa nhau, hấp lực càng nhỏ. Định luật hấp dẫn của Newton nói rằng hấp lực của một ngôi sao bằng đúng một phần tư hấp lực của một ngôi sao tương tự ở nửa độ xa. Định luật này tiên đoán các quỹ đạo của địa cầu, mặt trăng, và các hành tinh với độ chính xác cao. Nếu giả sử định luật cho rằng lực hấp dẫn của một ngôi sao giảm nhanh hơn theo khoảng cách, các quỹ đạo của các hành tinh sẽ không phải là hình e–lip, chúng sẽ xoáy về hướng mặt trời. Nếu lực giảm chậm hơn, các hấp lực từ các ngôi sao ở xa sẽ thắng thế hấp lực từ trái đất.

Sự khác biệt lớn lao giữa quan niệm của Aristotle và quan niệm của Galileo và Newton là Aristotle tin vào một trạng thái tịnh chiếm ưu thế, khiến bất cứ vật thể nào cũng ở trạng thái này nếu nó không bị tác động bởi một lực hoặc xung động nào. Đặc biệt, ông cho rằng địa cầu ở trạng thái tịnh. Nhưng theo các định luật của Newton, chẳng có một tiêu chuẩn yên nghỉ duy nhất nào. Người ta có thể nói rằng vật thể A đứng yên còn vật thể B di chuyển với một tốc độ không đổi so với vật thể A, hoặc vật thể B đứng yên còn vật thể A di chuyển. Chẳng hạn, nếu chúng ta tạm thời gác qua một bên chuyển động quay của địa cầu và quỹ đạo của nó quanh mặt trời, người ta có thể nói rằng địa cầu đứng yên và rằng một chiếc xe lửa trên đó đi về hướng bắc với tốc độ 90 dặm một giờ, hoặc xe lửa đứng yên, còn địa cầu di chuyển về phía nam với tốc độ 90 dặm một giờ. Nếu một người thực hiện các thí nghiệm với những vật di chuyển trên xe lửa, mọi định luật của Newton cũng vẫn đúng. Chẳng hạn, chơi bóng bàn trên xe lửa, người ta sẽ thấy rằng trái banh tuân theo các định luật của Newton giống hệt như một trái banh trên một cái bàn nằm cạnh đường rầy. Do đó không có cách nào để biết được là xe lửa hay là địa cầu đang di chuyển.

Thiếu một tiêu chuẩn tuyệt đối về tình trạng tịnh chỉ có nghĩa rằng người ta không thể xác định hai sự việc xảy ra ở những thời gian khác nhau có xảy ra tại cùng một vị trí trong không gian hay không. Chẳng hạn, giả thử trái banh bóng bàn của chúng ta nảy lên xuống theo đường thẳng, đụng vào bàn ở cùng một điểm cách nhau một giây đồng hồ. Đối với một người trên đường rày, hai lần nảy có vẻ xảy ra cách nhau khoảng bốn mươi mét, bởi vì xe lửa đã di chuyển được khoảng cách đó dọc đường rày giữa hai lần banh nảy. Như vậy, việc không có sự yên nghỉ tuyệt đối có nghĩa là người ta không thể cho mỗi biến cố một vị trí tuyệt đối trong không gian như Aristotle đã tin tưởng. Vị trí của các biến cố và khoảng cách giữa chúng với nhau sẽ khác đối với một người trên xe lửa và người trên đường rày, và sẽ không có lý do gì để coi trọng vị trí của người này hơn vị trí của người kia.

Newton đã rất bận tâm về sự kiện thiếu vị trí tuyệt đối hoặc không gian tuyệt đối, như nó được gọi, bởi vì nó không phù hợp với quan niệm của ông về một Thượng Đế tuyệt đối. Thật vậy, ông không chịu chấp nhận chuyện không có không gian tuyệt đối, mặc dù nó đã được bao hàm trong các định luật của ông. Ông đã bị nhiều người chỉ trích nặng nề vì niềm tin vô lý này, đáng kể nhất là Giám Mục Berkeley, một triết gia tin rằng mọi vật thể vật chấtkhông gianthời gian đều là ảo tưởng. Khi vị bác sĩ nổi tiếng Johnson được nói cho biết quan điểm của Berkeley, ông đã la lớn, " Tôi bác bỏ nó như thế này!" và đá chân vào một tảng đá lớn.

Cả Aristotle và Newton đều tin vào thời gian tuyệt đối. Nghĩa là, họ tin rằng người ta có thể đo đạc một cách không hàm hồ khoảng cách thời gian giữa hai sự kiện, và rằng khoảng thời gian này sẽ như nhau dù ai là người đo, chỉ cần dùng đồng hồ tốt. Thời gian hoàn toàn tách biệt và độc lập với không gian. Đây là điều mà phần lớn mọi người xem như đương nhiên. Nhưng, chúng ta đã phải thay đổi quan niệm của chúng ta về không gianthời gian. Mặc dù những ý niệm có vẻ hợp lý của chúng tagiá trị khi đối phó với những cái như quả táo, hoặc các hành tinh di chuyển tương đối chậm, chúng không đúng chút nào đối với những vật thể di chuyển bằng hay gần bằng vận tốc ánh sáng.

Sự kiện ánh sáng di chuyển với một tốc độ hữu hạn, nhưng rất lớn, lần đầu được khám phá năm 1676 bởi nhà thiên văn học người Đan Mạch Ole Christensen Roemer. Ông đã quan sát thấy rằng thời gian vào lúc các mặt trăng của Mộc tinh hình như đi qua phía sau Mộc tinh đã không cách nhau đồng đều, như người ta trông đợi, nếu các mặt trăng này quay quanh Mộc tinh với một tốc độ không đổi. Khi địa cầu và mộc tinh quay quanh mặt trời, khoảng cách giữa chúng thay đổi. Roemer ghi nhận rằng những vụ nguyệt thực của các mặt trăng của Mộc tinh xuất hiện càng muộn hơn nếu chúng ta càng ở xa Mộc tinh. Ông lý luận rằng đó là do ánh sáng từ các mặt trăng phải tốn thời gian nhiều hơn để tới chúng ta khi chúng taxa hơn. Tuy nhiên, những số đo của ông về những biến thiên về khoảng cách từ Mộc tinh đến trái đất không chính xác lắm, và do đó trị số của ông về tốc độ ánh sáng là 140,000 dặm một giây, so với trị số hiện nay là 186,000 dặm một giây. Mặc dù thế, những thành quả của Roemer thật là đáng kể, không những trong việc chứng tỏ rằng ánh sáng di chuyển với một tốc độ hữu hạn, mà còn trong việc đo tốc độ đó –– được thực hiện mười một năm trước khi Newton xuất bản cuốn Nguyên Tắc Toán Học.

Một lý thuyết thích hợp về sự lan truyền của ánh sáng đã không có cho tới năm 1865, khi nhà vật lý học Anh quốc James Clerk Maxwell thành công trong việc thống nhất các lý thuyết từng phần mà cho tới khi đó đã được sử dụng để mô tả những lực của dòng điện và từ tính. Các phương trình của Maxwell tiên đoán rằng có thể sẽ có những nhiễu loạn hình sóng trong điện từ trường tổng hợp, và rằng những nhiễu sóng này sẽ di chuyển với một vận tốc cố định, như những gợn sóng trên một cái ao. Nếu những độ dài sóng của những sóng này (khoảng cách giữa hai đỉnh sóng) là một mét hoặc dài hơn, đây là sóng mà chúng ta hiện nay gọi là sóng vô tuyến. Những độ dài sóng ngắn hơn được gọi là vi ba (một vài centimét) hoặc hồng ngoại tuyến (hơn một phần mười ngàn centimét). Ánh sáng mắt nhìn thấy được có một độ dài sóng chỉ ở khoảng bốn mươi đến tám mươi phần triệu của một centimét. Các độ dài sóng ngắn hơn nữa được gọi là tia tử ngoại, tia X và tia gamma.

Lý thuyết của Maxwell tiên đoán rằng sóng vô tuyến hoặc sóng ánh sáng phải di chuyển với một tốc độ cố định nào đó. Nhưng lý thuyết của Newton đã loại bỏ quan niệm tuyệt đối tịnh, cho nên nếu ánh sáng được cho là di chuyển với một tốc độ cố định, người ta sẽ phải cho biết tốc độ cố định đó phải được đo so với cái gì. Do đó người ta cho rằng có một chất gọi là "ê–te" hiện hữu ở khắp mọi nơi, thậm chí ở cả trong "chân không". Sóng ánh sáng phải di chuyển qua ê–te như sóng âm thanh di chuyển qua không khí, và tốc độ của chúng do đó phải tương đối với ê–te. Những quan sát viên khác nhau, di chuyển tương đối với ê–te, sẽ thấy ánh sáng hướng tới họ ở các tốc độ khác nhau, nhưng tốc độ ánh sáng tương đối với ê–te sẽ không thay đổi. Đặc biệt khi địa cầu xuyên qua ê–te theo quỹ đạo của nó quanh mặt trời, tốc độ ánh sáng đo theo chiều chuyển động của địa cầu qua ê–te (khi chúng ta di chuyển về hướng nguồn ánh sáng) phải lớn hơn tốc độ ánh sáng thẳng góc với sự chuyển động đó (khi chúng ta không di chuyển về hướng nguồn sáng). Năm 1887, Albert Michelson (người sau này trở thành người Mỹ đầu tiên nhận giải Nobel vật lý) và Edward Morley đã thực hiện một thí nghiệm thật thận trọng tại trường Khoa Học Ứng Dụng ở Cleveland. Họ so sánh tốc độ của ánh sáng theo chiều di chuyển của địa cầu với tốc độ ở chiều thẳng góc với chuyển động của địa cầu. Và họ vô cùng kinh ngạc khi thấy chúng hoàn toàn giống y như nhau!

Giữa năm 1887 đến 1905, đã có nhiều cố gắng, đáng kể nhất bởi nhà vật lý học Hòa Lan Hendrik Lorentz, để giải thích kết quả của thí nghiệm Michelson–Morley, theo đó vật thể co rút lại và đồng hồ chạy chậm lại khi chúng di chuyển qua ê–te. Tuy nhiên, trong một tài liệu nổi tiếng năm 1905, một viên thư ký khi đó không ai biết tới ở phòng bằng sáng chế Thụy Sĩ, Albert Einstein, đã vạch ra rằng toàn thể quan niệm về một chất ê–te là không cần thiết, miễn rằng người ta từ bỏ quan niệm thời gian tuyệt đối. Một quan điểm tương tự đã được đưa ra vài tuần sau đó bởi nhà toán học Pháp hàng đầu, Henry Poincaré. Lý luận của Einstein gần với vật lý hơn là của Poincaré, người coi vấn đề này như thuộc về toán học. Einstein thường được coi như có công đưa ra lý thuyết mới, nhưng Poincaré được nhớ tới bởi sự kiện tên ông được gắn với một phần quan trọng của lý thuyết.

Định đề cơ bản của thuyết tương đối, như nó được gọi, là những định luật khoa học phải nhất như đối với mọi quan sát viên di chuyển tự do, bất kể vận tốc của họ ra sao. Điều này đúng đối với định luật chuyển động của Newton, nhưng bây giờ ý niệm được mở rộng để bao gồm cả lý thuyết của Maxwell và tốc độ của ánh sáng: mọi quan sát viên phải đo được cùng một tốc độ của ánh sáng, bất kể họ di chuyển nhanh như thế nào. Quan niệm đơn giản này có một số hậu quả lớn lao. Có thể hậu quả được biết tới nhiều nhất là mối tương quan giữa khối lượng và năng lượng, được tóm tắt trong phương trình nổi tiếng của Einstein E = mc2 (trong đó E là năng lượng, m là khối lượng, c là vận tốc ánh sáng), và định luật cho rằng không có gì có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng. Do sự tương đương giữa năng lượng và khối lượng, năng lượng mà một vật thể có nhờ sự chuyển động của nó sẽ cộng thêm với khối lượng của nó. Nói cách khác, muốn gia tăng tốc độ của nó sẽ trở nên khó khăn hơn. Hiệu ứng này chỉ thật sự đáng kể đối với những vật thể di chuyển với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng. Chẳng hạn, ở tốc độ bằng 10% tốc độ ánh sáng, khối lượng của vật thể chỉ tăng 0,5% so với bình thường, trong khi với tốc độ bằng 90% tốc độ ánh sáng nó sẽ tăng gấp đôi khối lượng bình thường của nó. Khi một vật thể tiến gần tới tốc độ ánh sáng, khối lượng của nó tăng lên nhanh hơn, do đó cần thêm càng nhiều năng lượng để tăng tốc độ của nó thêm. Trên thực tế nó không thể nào đạt đến tốc độ của ánh sáng, bởi vì lúc bấy giờ khối lượng của nó sẽ trở nên lớn vô hạn, và theo nguyên lý tương quan giữa khối lượng và năng lượng, sẽ cần phải có một năng lượng lớn vô hạn mới có thể làm được. Vì lý do này, bất cứ vật thể bình thường nào cũng vĩnh viễn bị giới hạn bởi thuyết tương đối để chỉ di chuyển với tốc độ chậm hơn tốc độ của ánh sáng. Chỉ có ánh sáng, hoặc những sóng khác không có khối lượng nội tại, có thể di chuyển với tốc độ của ánh sáng.

Một hậu quả cũng quan trọng không kém của thuyết tương đối là đường lối nó đã cách mạng hóa quan niệm của chúng ta về không gianthời gian. Trong lý thuyết của Newton, nếu một xung ánh sáng được gởi từ một nơi này đến nơi khác, những người quan sát khác nhau sẽ đồng ý về thời gian cần tới cho quãng đường đi (vì thời giantuyệt đối), nhưng họ sẽ không luôn luôn đồng ý về chuyện ánh sáng đã đi được bao xa (bởi vì không gian không phải tuyệt đối). Bởi vì tốc độ của ánh sáng chỉ là khoảng cách ánh sáng đã di chuyển chia cho thời gian nó cần, những quan sát viên khác nhau sẽ đo được những tốc độ khác nhau của ánh sáng. Trong khi đó, ở thuyết tương đối, mọi quan sát viên phải đồng ý về chuyện ánh sáng di chuyển nhanh như thế nào. Tuy nhiên, họ vẫn không đồng ý về khoảng cách mà ánh sáng đã di chuyển, do đó họ cũng phải bất đồng ý kiến về thời gian đã cần tới. (Thời gian cần thiết là khoảng cách mà ánh sáng đã di chuyển –– mà các quan sát viên không đồng ý –– chia cho tốc độ của ánh sáng –– mà họ đã đồng ý). Nói cách khác, thuyết tương đối đã kết liễu quan điểm về thời gian tuyệt đối! Có vẻ như mỗi quan sát viên phải có những số đo về thời gian riêng của mình, như được ghi nhận bởi một chiếc đồng hồ mà người đó mang theo, và những đồng hồ giống nhau được mang bởi các quan sát viên khác nhau sẽ không nhất thiết phải phù hợp với nhau.

Mỗi quan sát viên đều có thể dùng radar để cho biết khi nào và tại đâu một biến cố xảy ra bằng cách gửi đi một xung ánh sáng hoặc sóng vô tuyến. Một phần của xung được phản chiếu lại nơi xảy ra và quan sát viên đo thời điểm mà người đó nhận được xung phản chiếu. Thời gian của biến cố sau đó được gọi là thời gian nửa đường khi xung được gởi và thời gian khi xung dội được nhận lại: khoảng cách của biến cố bằng nửa thời gian cần thiết cho chuyến đi khứ hồi này nhân với tốc độ của ánh sáng. (Một biến cố, trong nghĩa này, là điều xảy ra tại một điểm trong không gian, vào một điểm đặc biệt trong thời gian.) Ý niệm này được trình bày trong hình 2.1, là một thí dụ về một đồ biểu không–thời gian. Dùng cách này, những số đo của các quan sát viên di chuyển so với nhau sẽ ghi nhận những thời gianvị trí khác nhau cho cùng một biến cố. Không có những đo lường nào của một quan sát viên đặc biệt nào chính xác hơn bất cứ những đo lường nào của quan sát viên khác, nhưng mọi đo lường đều liên hệ với nhau. Bất cứ quan sát viên nào cũng có thể tìm ra chính xác thời gianvị trí mà bất cứ quan sát viên nào khác sẽ gán cho một biến cố, với điều kiện người đó biết vận tốc tương đối của quan sát viên kia.

Ngày nay chúng ta dùng đúng phương pháp này để đo khoảng cách một cách chính xác, bởi vì chúng ta có thể đo thời gian một cách chính xác hơn độ dài. Dùng cách này, mét được định nghĩa là khoảng cách di chuyển bởi ánh sáng trong 0,000000003335640952 giây đồng hồ, như được đo bởi một đồng hồ nguyên tử cesium (Lý do cần con số đặc biệt đó vì nó đáp ứng được định nghĩa có tính cách lịch sử của mét –– theo khoảng cách của hai dấu khắc trên một thanh bạch kim đặc biệt được lưu giữ tại Paris). Cũng vậy, chúng ta có thể dùng một đơn vị độ dài thuận tiện hơn gọi là giây–ánh sáng. Đơn vị này được định nghĩa một cách giản dị là khoảng cách ánh sáng di chuyển trong một giây. Theo thuyết tương đối, bây giờ chúng ta định nghĩa khoảng cách theo thời gian và tốc độ ánh sáng, do đó đương nhiên đưa tới hậu quả là mọi quan sát viên sẽ đo được ánh sáng có cùng tốc độ (theo định nghĩa, 1 mét mỗi 0,000000003335640952 giây). Không cần phải đưa vào ý niệm về một chất ê–te mà sự hiện diện của nó không ai phát hiện được, như thí nghiệm Michelson–Morley đã chứng tỏ. Tuy nhiên, thuyết tương đối quả thật buộc chúng ta thay đổi hoàn toàn các ý niệm của chúng ta về không gianthời gian. Chúng ta phải chấp nhận rằng thời gian không phải hoàn toàn tách biệt và độc lập với không gian, nhưng được phối hợp với không gian để hình thành một đối tượng gọi là không–thời gian.

Kinh nghiệm thông thường của chúng ta là có thể mô tả vị trí của một điểm trong không gian bằng ba con số, hoặc tọa độ. Chẳng hạn, người ta có thể nói rằng một điểm trong một căn phòng cách một bức tường 7 bộ, cách một bức tường khác 3 bộ, và cao hơn mặt đất 5 bộ. Hoặc người ta cũng có thể định rõ rằng một điểm ở một vĩ độ, kinh độ và cao độ nào đó so với mặt biển. Người ta có thể tự do dùng bất cứ 3 tọa độ thích hợp nào, mặc dù chúng chỉ có một tầm giá trị giới hạn. Người ta sẽ không chỉ vị trí của mặt trăng theo số dặm về phía bắc và số dặm về phía tây của Piccadilly Circus* và số bộ trên mặt biển. Thay vào đó, người ta có thể mô tả nó theo khoảng cách từ mặt trời, khoảng cách từ mặt phẳng chứa những quỹ đạo của các hành tinh, và góc độ giữa đường nối mặt trăng với mặt trời và đường nối mặt trời với một ngôi sao ở gần đó như ngôi sao Alpha Centauri. Ngay cả những tọa độ này cũng sẽ không ích lợi gì nhiều trong việc mô tả vị trí của mặt trời trong thiên hà của chúng ta hoặc vị trí của thiên hà của chúng ta trong nhóm những thiên hà ở trong vùng. Thật vậy, người ta có thể mô tả trọn vũ trụ theo một tập hợp những mảng gối lên nhau. Trong mỗi mảng này, người ta có thể dùng những bộ ba tọa độ khác nhau để chỉ rõ vị trí của một điểm.

Một biến cốsự kiện xảy ra ở một điểm đặc biệt trong không gian và ở một thời gian đặc biệt. Như vậy, người ta có thể xác định nó bằng 4 con số hoặc tọa độ. Một lần nữa, việc tuyển chọn tọa độ là tùy ý; người ta có thể dùng bất cứ ba tọa độ không gian nào đã được định rõ ràng và bất cứ số đo nào về thời gian. Trong thuyết tương đối, không có sự phân biệt thực sự giữa các tọa độ thời giankhông gian, cũng như không có sự khác biệt thực sự nào giữa bất cứ hai tọa độ không gian nào. Người ta có thể chọn một bộ tọa độ mới, trong đó, thí dụ, tọa độ không gian thứ nhất là một sự phối hợp giữa tọa độ không gian thứ nhất cũ và các tọa độ không gian thứ nhì. Chẳng hạn, thay vì đo vị trí của một điểm trên mặt đất bằng số dặm về phía bắc của Piccadilly, và số dặm về phía tây của Piccadilly, người ta có thể dùng số dặm về phía đông bắc của Piccadilly, và số dặm về phía tây bắc của Piccadilly. Tương tự, trong thuyết tương đối, người ta có thể dùng một tọa độ thời gian mới là thời gian cũ (tính theo giây) cộng với khoảng cách (tính theo giây–ánh sáng) về phía bắc của Piccadilly.

Thường là có ích khi nghĩ tới bốn tọa độ của một biến cố khi xác định vị trí của nó trong một không gian bốn chiều gọi là không–thời gian. Tưởng tượng ra một không gian bốn chiều là điều không thể được. Chính tôi cũng thấy việc hình dung một không gian ba chiều đã đủ khó khăn rồi! Tuy nhiên, thật dễ vẽ ra những đồ biểu của những không gian hai chiều, như bề mặt của trái đất. (Bề mặt của trái đất là hai chiều bởi vì vị trí của một điểm có thể được xác định bởi hai tọa độ, vĩ độ và kinh độ.) Thông thường tôi sẽ sử dụng các biểu đồ trong đó thời gian tăng lên trên và một trong những chiều không gian được trình bày theo đường nằm ngang. Hai chiều không gian kia được bỏ qua, hoặc đôi khi, một trong hai chiều đó được biểu thị theo phối cảnh. (Những biểu đồ này được gọi là những biểu đồ không–thời gian, như hình 2.1). Thí dụ, trong hình 2.2, thời gian được đo hướng lên trên bằng số năm và khoảng cách dọc theo đường từ mặt trời tới ngôi sao Alpha Centauri được đo bằng dặm theo đường nằm ngang. Những đường đi của mặt trời và của ngôi sao Alpha Centauri qua không–thời gian được trình bày bằng những đường thẳng đứng về bên trái và bên phải của biểu đồ. Một tia sáng từ mặt trời đi theo đường chéo, và cần bốn năm để đi từ mặt trời tới ngôi sao Alpha Centauri.

Như chúng ta đã thấy, phương trình của Maxwell tiên đoán rằng tốc độ của ánh sáng phải nhất như bất kể tốc độ của nguồn sáng, và điều này đã được xác nhận bởi những đo đạc chính xác. Điều này đưa tới kết luận rằng nếu một xung ánh sáng được phát ra tại một thời gian đặc biệt ở một điểm đặc biệt trong không gian, rồi khi thời gian diễn ra nó sẽ lan truyền như một trái cầu ánh sáng có độ lớn và vị trí độc lập với tốc độ của nguồn sáng. Sau một phần triệu của giây, ánh sáng sẽ lan truyền để hình thành một trái cầu với bán kính 300 mét; sau hai phần triệu giây, bán kính sẽ là 600 mét; và cứ thế tiếp tục. Nó sẽ giống như những gợn sóng tỏa ra trên bề mặt của một cái ao khi ném xuống một cục đá. Những gợn sóng tỏa ra như một vòng tròn càng ngày càng lớn khi thời gian tiếp tục. Nếu người ta nghĩ tới một mô hình ba chiều bao gồm bề mặt hai chiều của cái ao và một chiều về thời gian, vòng tròn mở rộng của các gợn sóng sẽ vẽ ra một hình nón có đỉnh nằm ở không gian và thời gian mà cục đá chạm mặt nước (H. 2.3). Tương tự, ánh sáng tỏa ra từ một biến cố hình thành một hình nón ba chiều trong không–thời gian bốn chiều. Hình nón này được gọi là hình nón ánh sáng tương lai của biến cố. Cũng bằng cách đó chúng ta có thể vẽ một hình nón khác, gọi là hình nón ánh sáng quá khứ, là bộ biến cố từ đó một xung ánh sáng có thể đạt tới biến cố đã cho (H. 2.4).

Các hình nón ánh sáng quá khứ và tương lai của một một sự kiện P phân chia không–thời gian thành ba vùng (H. 2.5). Tương lai tuyệt đối của sự kiện này là vùng bên trong hình nón ánh sáng tương lai P. Đó là tập hợp của mọi biến cố có thể bị ảnh hưởng bởi những gì xảy ra tại P. Những tín hiệu xuất phát từ P không thể tới được những sự kiện nằm ngoài hình nón ánh sáng P bởi vì không có gì có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng. Do đó chúng không thể bị ảnh hưởng bởi những gì xảy ra tại P. Quá khứ tuyệt đối của P là vùng bên trong hình nón ánh sáng quá khứ. Đó là tập hợp của mọi biến cố từ đó các tín hiệu di chuyển bằng hay dưới tốc độ của ánh sáng có thể đạt tới P. Do đó nó là tập hợp của mọi biến cố có thể ảnh hưởng tới những gì xảy ra tại P. Nếu người ta biết điều gì đang xảy ra tại một thời điểm nào đó ở bất cứ nơi nào trong vùng không gian nằm bên trong hình nón ánh sáng quá khứ của P, người ta có thể tiên đoán những gì sẽ xảy ra tại P. Vùng nào khác là vùng không–thời gian không nằm trong những hình nón ánh sáng tương lai hoặc quá khứ của P. Các biến cố ở vùng nào khác không thể ảnh hưởng hoặc bị ảnh hưởng bởi những sự kiện tại P. Chẳng hạn, nếu mặt trời ngưng chiếu sáng vào ngay lúc này, nó sẽ không ảnh hưởng tới những gì trên Trái Đất vào thời gian hiện tại bởi vì chúng sẽ ở vùng nào khác của biến cố khi mặt trời tắt (H. 2.6). Chúng ta sẽ chỉ biết về chuyện đó sau tám phút, là thời gian để ánh sáng từ mặt trời đến chúng ta. Chỉ lúc ấy các sự kiện trên địa cầu mới nằm trong hình nón ánh sáng tương lai của biến cố mặt trời tắt này. Tương tự, chúng ta không biết những gì đang xảy ra lúc này ở những nơi xa hơn trong vũ trụ: ánh sáng mà chúng ta thấy từ những thiên hà xa xôi đã rời khỏi chúng từ hàng triệu năm về trước, và trong trường hợp vật thể nằm xa nhất mà chúng ta đã thấy, ánh sáng đã rời đi từ khoảng tám ngàn triệu năm về trước. Như vậy, khi chúng ta nhìn vào vũ trụ, chúng ta đang nhìn nó như là nhìn vào quá khứ của nó.

Nếu người ta bỏ qua các hiệu ứng hấp lực, như Einstein và Poincaré đã làm vào năm 1905, người ta có điều được gọi là thuyết tương đối đặc biệt. Đối với mỗi biến cố trong không–thời gian, chúng ta có thể xây dựng một hình nón ánh sáng (tập hợp của mọi đường đi có thể có của ánh sáng trong không–thời gian phát ra tại biến cố đó), và bởi vì tốc độ của ánh sáng không đổi ở mọi biến cố và trong mọi chiều, tất cả những hình nón ánh sáng sẽ giống nhau và sẽ cùng hướng về một hướng. Thuyết này cũng cho chúng ta biết rằng không có gì có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng. Điều này có nghĩa là đường đi của bất cứ vật thể nào qua không gianthời gian phải được biểu diễn bởi một đường nằm bên trong hình nón ánh sáng tại mỗi sự kiện trên đó (H. 2.7).

Thuyết tương đối đặc biệt rất thành công trong việc giải thích rằng tốc độ ánh sáng giống nhau đối với mọi quan sát viên (như đã được trình bày bởi thí nghiệm Michelson–Morley) và trong việc mô tả những gì xảy ra khi các vật thể di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Tuy nhiên, điều đó không phù hợp với lý thuyết hấp lực của Newton, nói rằng các vật thể thu hút lẫn nhau với một lực tùy thuộc vào khoảng cách giữa chúng với nhau. Điều này có nghĩa rằng nếu người ta di chuyển một trong những vật thể, lực tác động lên vật thể kia sẽ thay đổi tức khắc. Hoặc nói cách khác, các hiệu quả của trọng lực phải di chuyển với tốc độ vô hạn, thay vì bằng hoặc dưới tốc độ của ánh sáng, như thuyết tương đối đặc biệt đòi hỏi. Einstein đã thực hiện một số cố gắng không thành công giữa năm 1908 và 1914 để tìm một lý thuyết về trọng lực phù hợp với thuyết tương đối đặc biệt. Cuối cùng, trong năm 1915, ông đã đưa ra thuyết mà hiện giờ chúng ta gọi là thuyết tương đối tổng quát.

Einstein đã đưa ra đề nghị cách mạng là hấp lực không phải là một lực giống như những loại lực khác, mà là hậu quả của sự kiện rằng không–thời gian không bằng phẳng, như trước kia người ta tưởng: nó cong, hay "vênh" bởi sự phân bố của khối lượng và năng lượng trong nó. Những vật thể như địa cầu không phải do một lực gọi là dẫn lực làm chúng di chuyển trên các quỹ đạo cong; mà do chúng đi theo cái gần giống nhất với một đường thẳng trong một không gian cong, được gọi là đường trắc địa. Một đường trắc địa là con đường ngắn nhất (hoặc dài nhất) giữa hai điểm gần nhau. Chẳng hạn, bề mặt của trái đất là một không gian cong hai chiều. Một đường trắc địa trên trái đất được gọi là một vòng tròn lớn, và là con đường ngắn nhất giữa hai điểm (H. 2.8). Vì đường trắc địa là con đường ngắn nhất giữa bất cứ hai phi trường nào, đây là con đường mà một hoa tiêu hàng không sẽ nói người phi công bay theo. Trong thuyết tương đối tổng quát, các vật thể luôn luôn đi theo các đường thẳng trong không–thời gian bốn chiều, nhưng đối với chúng ta chúng có vẻ như di chuyển dọc theo những đường cong trong không gian ba chiều của chúng ta. (Điều này hơi giống như quan sát một chiếc máy bay bay phía trên vùng đồi núi. Mặc dù nó bay theo một đường thẳng trong không gian ba chiều, cái bóng của nó đi theo một đường cong trên mặt đất hai chiều.)

Khối lượng của mặt trời làm cong không–thời gian theo một cách mà mặc dù trái đất đi theo một đường thẳng trong không–thời gian bốn chiều, đối với chúng ta có vẻ như nó di chuyển theo một quỹ đạo tròn trong không gian ba chiều. Thật vậy, quỹ đạo của các hành tinh tiên đoán bởi thuyết tương đối tổng quát hầu như đúng như những quỹ đạo đã được tiên đoán bởi thuyết hấp dẫn của Newton. Tuy nhiên, trong trường hợp Thủy tinh, vì là hành tinh gần mặt trời nhất, nên chịu những hiệu ứng hấp lực mạnh nhất, và có một quỹ đạo hơi dài ra, thuyết tương đối tổng quát tiên đoán rằng trục dài của hình e–lip phải quay theo mặt trời với một nhịp độ khoảng một độ trong mười ngàn năm. Mặc dù hiệu ứng này nhỏ, nó đã được ghi nhận trước năm 1915 và được coi như một trong những xác nhận đầu tiên cho lý thuyết của Einstein. Trong những năm gần đây, những biến thiên còn nhỏ hơn về quỹ đạo của những hành tinh khác từ những tiên đoán theo Newton đã được đo bằng radar và thấy phù hợp với những tiên đoán của thuyết tương đối tổng quát.

Các tia sáng cũng phải đi theo các trắc địa tuyến của không–thời gian. Một lần nữa, sự kiện rằng không gian hình cong có nghĩa rằng ánh sáng không còn có vẻ di chuyển theo các đường thẳng trong không gian nữa. Như vậy, thuyết tương đối tổng quát tiên đoán rằng ánh sáng phải bị uốn cong bởi các trường trọng lực. Thí dụ, lý thuyết này tiên đoán rằng các hình nón ánh sáng của những điểm gần mặt trời sẽ hơi bị cong về phía trong, do ảnh hưởng của khối lượng của mặt trời. Điều này có nghĩa rằng ánh sáng từ một ngôi sao xa xôi đi qua gần mặt trời sẽ bị đẩy lệch qua một góc nhỏ, khiến ngôi sao hiện ra ở một vị trí khác đối với một quan sát viên ở trên mặt đất (H. 2.9). Dĩ nhiên, nếu ánh sáng từ ngôi sao luôn luôn đi qua gần mặt trời, chúng ta sẽ không thể nào biết liệu ánh sáng đã bị lệch hướng hoặc là ngôi sao thực sự nằm ở chỗ mà chúng ta đang nhìn thấy nó. Tuy nhiên, vì trái đất quay chung quanh mặt trời, những ngôi sao khác nhau có vẻ đi qua phía sau mặt trời và ánh sáng của chúng bị lệch đi. Do đó chúng thay đổi vị trí biểu kiến so với những ngôi sao khác.

Bình thường rất khó nhận thấy hiệu ứng này, bởi vì ánh sáng từ mặt trời khiến cho chúng ta không thể quan sát được những ngôi sao xuất hiện gần mặt trời trong bầu trời. Tuy nhiên, có thể làm như vậy trong một vụ nhật thực, khi ánh sáng mặt trời bị che khuất bởi mặt trăng. Sự tiên đoán của Einstein về sự lệch hướng của ánh sáng đã không thể được thí nghiệm ngay vào năm 1915, bởi vì cuộc Thế Chiến Thứ Nhất đang diễn ra, và mãi cho đến năm 1919, một toán thám hiểm người Anh, khi quan sát một vụ nhật thực từ Tây Phi Châu, đã chứng tỏ rằng ánh sáng quả thật bị mặt trời làm lệch hướng, như lý thuyết đã tiên đoán. Bằng chứng về một lý thuyết của người Đức được thực hiện bởi các khoa học gia người Anh đã được hoan nghênh như một hành vi vĩ đại của sự hòa giải giữa hai nước sau chiến tranh. Có điều mỉa mai là cuộc khảo sát sau này về những bức hình được chụp trong cuộc thám hiểm đó cho thấy những sai sót cũng lớn lao như hiệu ứng mà họ cố gắng đo lường. Trắc lượng của họ thuần túy nhờ vận may, hoặc là một trường hợp biết trước kết quả mà họ muốn đạt tới, không phải là ít xảy ra trong khoa học. Tuy nhiên, sự lệch hướng ánh sáng đã được xác nhận một cách chính xác bởi một số những quan sát sau này.

Một tiên đoán khác của thuyết tương đối tổng quát là thời gian phải có vẻ chạy chậm hơn gần một vật thể lớn như trái đất. Đây là vì có một mối liên hệ giữa năng lượng của ánh sáng và tần số của nó (tức số làn sóng ánh sáng mỗi giây): năng lượng càng lớn, tần số càng cao. Khi ánh sáng di chuyển về phía trên trong trường hấp lực của trái đất, nó mất bớt năng lượng, và do đó tần số của nó giảm bớt. (Điều này có nghĩa là độ dài của thời gian giữa một đỉnh sóng và đỉnh sóng kế tiếp tăng lên.) Đối với một người ở trên cao, sẽ có vẻ như mọi chuyện ở phía dưới diễn ra với thời gian dài hơn. Sự tiên đoán này đã được thí nghiệm vào năm 1962, dùng một cặp đồng hồ thật chính xác đặt trên đỉnh và đáy của một tháp nước. Chiếc đồng hồ ở đáy, gần mặt đất hơn, được thấy chạy chậm hơn, hoàn toàn phù hợp với thuyết tương đối tổng quát. Sự khác biệt về tốc độ của các đồng hồ ở các cao độ khác nhau phía trên mặt đất hiện giờ có tầm quan trọng thực tế rất đáng kể, với sự ra đời của những hệ thống định vị chính xác căn cứ vào những tín hiệu từ các vệ tinh. Nếu người ta bỏ qua sự tiên đoán của thuyết tương đối tổng quát, vị trí mà người ta tính toán sẽ bị sai cả vài dặm!

Các định luật về chuyển động của Newton đã kết liễu quan niệm về vị trí tuyệt đối trong không gian. Thuyết tương đối loại bỏ thời gian tuyệt đối. Giả sử có một cặp sanh đôi, một người lên đỉnh núi sinh sống, còn người kia ở lại ngang mặt biển. Người thứ nhất sẽ già nhanh hơn so với người kia. Như vậy, nếu họ gặp lại nhau, một người sẽ già hơn người kia. Trong trường hợp này, sự khác biệt về tuổi tác rất nhỏ, nhưng nó sẽ lớn hơn nhiều nếu một người trong cặp sinh đôi đi một chuyến lâu dài trong một phi thuyền không gian có vận tốc gần bằng vận tốc của ánh sáng. Khi người đó trở về, anh ta sẽ trẻ hơn nhiều so với người ở lại địa cầu. Điều này được gọi là sự mâu thuẫn song sinh, nhưng nó chỉ là một mâu thuẫn nếu người ta có quan niệm thời gian tuyệt đối trong đầu. Trong thuyết tương đối, chẳng có thời gian tuyệt đối duy nhất, ngược lại, mỗi cá nhân đều có số đo thời gian cho chính mình, tùy thuộc vào nơi người đó đang ở và đang di chuyển như thế nào.

Trước năm 1915, không gianthời gian được nghĩ tới như là một sân khấu cố định trong đó các biến cố xảy ra, nhưng nó không bị ảnh hưởng bởi những gì xảy ra trong đó. Điều này đúng ngay cả đối với thuyết tương đối đặc biệt. Các vật thể di chuyển, các lực thu hút và đẩy nhau, nhưng thời giankhông gian thì vẫn tiếp tục, không bị ảnh hưởng. Nếu thế, người ta dương nhiên nghĩ rằng không gianthời gian tiếp đi mãi mãi.

Tuy nhiên, tình hình khác hẳn trong thuyết tương đối tổng quát. Bây giờ, không gianthời gian biến thành những số lượng biến động: khi một vật thể di chuyển, hoặc một lực tác động, nó ảnh hưởng độ cong của không gianthời gian – và ngược lại kết cấu của không–thời gian ảnh hưởng tới đường lối theo đó các vật thể di chuyển và các lực tác độïng. Không gianthời gian không những ảnh hưởng mà còn bị ảnh hưởng bởi mọi chuyện xảy ra trong vũ trụ. Cũng như người ta không thể nói về những biến cố trong vũ trụ mà không có những ý niệm về không gianthời gian, cho nên trong thuyết tương đối tổng quát, nói về không gianthời gian bên ngoài các giới hạn của vũ trụ đã trở nên vô nghĩa.

Trong mấy mươi năm tiếp theo, sự hiểu biết mới này về không gianthời gian đã cách mạng hóa cái nhìn của chúng ta về vũ trụ. Quan niệm cũ về một vũ trụ chủ yếu bất biến có thể đã tồn tại, và có thể tiếp tục tồn tại, vĩnh viễn bị thay thế bởi ý niệm về một vũ trụ biến động, đang bành trướng, có vẻ đã bắt đầu ở một thời gian hữu hạn trước đây, và nó có thể kết thúc ở một thời gian hữu hạn trong tương lai. Cuộc cách mạng đó làm thành chủ đề cho chương sau. Và nhiều năm sau, nó cũng đã là khởi điểm cho công trình của tôi về vật lý học lý thuyết. Roger Penrose và tôi đã chứng tỏ rằng thuyết tương đối tổng quát của Einstein ngụ ý rằng vũ trụ phải có một khởi thủy và, có thể, một chung cuộc.


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#58 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 17-04-2019 - 14:22

LƯỢC SỬ THỜI GIAN
(A Brief History of Time)
Tác Giả:-Steven Hawking - Dịch Giả:-Thích Viên Lý
Viện Triết Lý Việt NamTriết Học Thế Giới, USA


CHƯƠNG 3
VŨ TRỤ BÀNH TRƯỚNG

Nếu có một đêm trời trong, không trăng, ngước lên ngó trời sao, những vật thể sáng nhất mà người ta nhìn thấy thường là những hành tinh như Kim Tinh, Hỏa Tinh, Mộc TinhThổ Tinh. Cũng còn có một con số lớn lao những vì sao, giống như mặt trời chúng ta, nhưng cách xa chúng ta hơn nhiều. Một số các ngôi sao cố định này quả thật có vẻ như thay đổi vị trí của chúng rất ít so với nhau trong khi địa cầu quay chung quanh mặt trời: chúng thực ra không phải là cố định! Đây là vì chúng tương đối ở gần chúng ta. Khi địa cầu quay chung quanh mặt trời, chúng ta nhìn chúng từ những vị trí khác trên nền của những ngôi sao nằm xa hơn. Đây là điều may mắn, bởi vì nó giúp chúng ta có thể trực tiếp đo đạc khoảng cách giữa chúng ta và những ngôi sao này: chúng càng ở gần, chúng càng có vẻ di chuyển. Ngôi sao gần nhất, gọi là Proxima Centauri, được biết nằm cách chúng ta khoảng bốn năm ánh sáng, (ánh sáng từ nó phát ra tốn khoảng bốn năm mới tới địa cầu), hoặc vào khoảng 23 triệu triệu dặm Anh. Hầu hết những ngôi sao khác nhìn được bằng mắt trần nằm trong khoảng vài trăm năm ánh sáng. Để so sánh, mặt trời của chúng ta chỉ cách có 8 phút ánh sáng! Những ngôi sao nhìn thấy được có vẻ trải rộng khắp bầu trời ban đêm, nhưng đặc biệt tập trung vào một dải màø chúng ta gọi là Dải Ngân Hà. Trước đây vào năm 1750, vài nhà thiên văn học cho rằng hình dạng của Dải Ngân Hà có thể được giải thích nếu phần lớn các ngôi sao nhìn thấy được nằm trong một hình thể duy nhất giống cái đĩa, một thí dụ của những gì mà hiện giờ chúng ta gọi là một thiên hà hình xoắn ốc. Chỉ một vài thập niên sau, nhà thiên văn học Sir William Herschel đã xác nhận quan niệm của ông bằng cách phân loại một cách tỉ mỉ các vị trí và khoảng cách của một con số lớn lao các ngôi sao. Mặc dù vậy, quan niệm này chỉ được hoàn toàn chấp nhận vào đầu thế kỷ này.

Hình ảnh mới của chúng ta về vũ trụ mãi đến năm 1924 mới ra đời, khi nhà thiên văn học người Mỹ là Edwin Hubble chứng minh rằng thiên hà của chúng ta không phải là thiên hà duy nhất. Quả thật còn có nhiều thiên hà khác, với những khoảng không gian trống rỗng rộng lớn ở giữa chúng. Để chứng minh điều này, ông cần phải xác định khoảng cách tới những thiên hà này, nằm ở xa đến độ, không như những ngôi sao ở gần, chúng quả thật có vẻ cố định. Do đó Hubble đã phải sử dụng những phương pháp gián tiếp để đo những khoảng cách này. Độ sáng biểu kiến của một ngôi sao tùy thuộc vào hai yếu tố: nó phát ra bao nhiêu ánh sáng, và nó cách chúng ta bao xa. Đối với những ngôi sao ở gần, chúng ta có thể đo độ sáng biểu kiến của chúng và khoảng cách của chúng, và do đó chúng ta có thể suy ra độ sáng đích thực của chúng. Ngược loại, nếu chúng ta biết độ sáng của các ngôi sao trong những thiên hà khác, chúng tathể tính ra khoảng cách của chúng bằng cách đo độ sáng biểu kiến của chúng. Hubble đã ghi nhận rằng một số loại ngôi sao luôn luôn có cùng một độ sáng khi chúng đủ gần để chúng ta đo, do đó, ông lý luận, nếu chúng ta tìm thấy những ngôi sao như vậy trong một thiên hà khác, chúng ta có thể giả định rằng chúng có cùng độ sáng – và do đó đo được khoảng cách tới thiên hà đó. Nếu chúng ta có thể làm như vậy đối với một số ngôi sao trong cùng thiên hà, và những tính toán của chúng ta luôn luôn cho cùng một khoảng cách, chúng ta có thể khá tin tưởng vào sự ước tính của mình.

Theo phương pháp này, Edwin Hubble đã tính ra những khoảng cách tới chín thiên hà khác nhau. Chúng ta biết rằng thiên hà của chúng ta chỉ là một trong số vài trăm ngàn triệu thiên hà có thể nhìn thấy bằng cách sử dụng các viễn vọng kính tối tân, mỗi thiên hà chính nó lại chứa vài trăm ngàn triệu ngôi sao. Hình 3.1 cho thấy hình ảnh của một thiên hà xoắn ốc tương tự như những gì chúng ta nghĩ phải giống như thiên hà của chúng ta đối với người sống trong một thiên hà khác. Chúng ta sống trong một thiên hà chiều ngang vào khoảng một trăm ngàn năm ánh sáng và đang quay một cách chậm chạp; các ngôi sao trong các cánh tay trôn ốc quay quanh trung tâm của nó khoảng một vòng mỗi vài trăm triệu năm. Mặt trời của chúng ta cũng chỉ là một ngôi sao bình thường, cỡ trung bình, mầu vàng, nằm gần mép trong của một trong những cánh tay trôn ốc. Với những khám phá này, chúng ta đã tiến được một quãng đường dài kể từ thời Aristotle và Ptolemy, khi chúng ta nghĩ rằng trái đất là trung tâm của vũ trụ!

Những ngôi sao ở xa đến độ đối với chúng ta chúng có vẻ như chỉ là những chấm sáng. Chúng ta không thể nhìn thấy cỡ hoặc hình thể của chúng. Vậy thì làm sao chúng ta có thể phân biệt những loại ngôi sao khác nhau? Đối với đa số lớn lao các ngôi sao, chỉ có một đặc tính chính mà chúng ta có thể quan sát được: màu sắc ánh sáng của chúng. Newton đã khám phá rằng nếu ánh sáng từ mặt trời đi qua một khối thủy tinh hình tam giác, gọi là lăng kính, nó sẽ phân giải thành những mầu thành phần (quang phổ của nó) như trong một cầu vồng. Bằng cách nhắm một viễn vọng kính vào một ngôi sao riêng rẽ hoặc thiên hà, người ta có thể quan sát một cách tương tự quang phổ của ánh sáng từ ngôi sao hay thiên hà đó. Những ngôi sao khác nhau có quang phổ khác nhau, nhưng độ sáng tương đối của những màu khác nhau thì luôn luôn đúng như những gì mà người ta sẽ trông đợi tìm thấy trong ánh sáng phát ra bởi bất cứ vật thể nóng đỏ phát sáng nào. (Thật vậy, ánh sáng phát ra bởi bất cứ vật thể mờ đục nào nóng đỏ phát sáng cũng có một quang phổ đặc trưng chỉ tùy thuộc vào nhiệt độ của nó – nhiệt phổ. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể phân biệt nhiệt độ của ngôi sao nhờ quang phổ của nó.) Hơn nữa, chúng ta thấy rằng một số màu đặc biệt không có ở những quang phổ của các ngôi sao, và những màu thiếu này có thể thay đổi giữa ngôi sao này với ngôi sao khác. Bởi vì chúng ta biết rằng mỗi nguyên tố hóa học hấp thụ một bộ đặc trưng các màu sắc rất đặc biệt, bằng cách so sánh những màu sắc bị thiếu vắng trong quang phổ của một ngôi sao, chúng ta có thể xác định các nguyên tố hóa học nào hiện diện ở bầu khí quyển của ngôi sao đó.

Vào thập niên 1920, khi các nhà thiên văn bắt đầu quan sát quang phổ của các ngôi sao trong những thiên hà khác, họ khám phá hiện tượng lạ thường nhất: có cùng những bộ đặc trưng các màu bị thiếu vắng như đối với những ngôi sao trong chính thiên hà của chúng ta, nhưng chúng tất cả đều được chuyển với cùng số lượng tương đối về phía đầu đỏ của quang phổ. Để hiểu hàm ý của sự kiện này, trước hết chúng ta phải hiểu hiệu ứng Doppler. Như chúng ta đã thấy, ánh sáng nhìn thấy được bao gồm những dao động, hay sóng, trong điện từ trường. Tần số (hay số sóng mỗi giây) của ánh sáng cực kỳ cao, từ bốn đến bảy trăm triệu triệu sóng mỗi giây. Những tần số khác nhau của ánh sáng khiến mắt người nhìn thấy những màu khác nhau, với những tần số thấp nhất hiện ra ở đầu đỏ của quang phổ và những tần số cao nhất ở đầu xanh. Bây giờ hãy tưởng tượng một nguồn sáng cách chúng ta một khoảng cách không đổi, như một ngôi sao, phát ra những sóng ánh sáng ở một tần số không đổi. Hiển nhiên tần số của những sóng mà chúng ta nhận được sẽ giống tần số mà chúng phát ra (trọng trường của thiên hà sẽ không đủ lớn để có một hậu quả đáng kể). Giả sử rằng bây giờ nguồn sáng bắt đầu di chuyển về phía chúng ta. Khi nguồn sáng phát ra đỉnh sóng kế tiếp nó sẽ ở gần chúng ta hơn, do đó thời gian mà đỉnh sóng cần để đạt tới chúng ta sẽ ít hơn là khi ngôi sao đứng yên. Điều này có nghĩa là thời gian giữa hai đỉnh sóng tới chúng ta nhỏ hơn, và do đó con số các sóng chúng ta nhận được mỗi giây (tức tần số) cao hơn so với khi ngôi sao đứng yên. Cũng vậy, nếu nguồn sáng di chuyển ra xa chúng ta, tần số các sóng chúng ta nhận được sẽ thấp hơn. Do đó trong trường hợp ánh sáng, điều này có nghĩa là những ngôi sao di chuyển ra xa chúng ta sẽ có các quang phổ của chúng chuyển về phía đầu đỏ của quang phổ và những ngôi sao di chuyển về phía chúng ta sẽ có quang phổ của chúng chuyển về đầu xanh. Mối liên hệ này giữa tần số và tốc độ, gọi là hiệu ứng Doppler, là một kinh nghiệm hàng ngày. Hãy nghe tiếng xe chạy qua trên đường: khi chiếc xe tiến gần tới, tiếng máy xe của nó ở một âm vực cao (phù hợp với một tần số cao của sóng âm thanh), và khi nó chạy qua và đi xa, âm thanh của nó ở một âm vực thấp. Động thái của ánh sáng hoặc sóng vô tuyến cũng tương tự như thế. Thật vậy, cảnh sát lợi dụng hiệu ứng Doppler để đo tốc độ xe hơi bằng cách đo tần số của các xung sóng vô tuyến dội từ chúng trở lại.

Trong những năm sau khi khám phá bằng chứng của ông về sự hiện hữu của những thiên hà khác, Hubble đã bỏ ra thời gian để phân loại khoảng cách của chúng và quan sát các quang phổ của chúng. Vào lúc đó hầu hết mọi người đều cho rằng các thiên hà di chuyển vòng quanh hầu như tình cờ, và do đó người ta trông đợi tìm thấy quang phổ chuyển hướng xanh cũng nhiều như quang phổ chuyển hướng đỏ. Do đó quả là một điều ngạc nhiên khi thấy rằng hầu hết các thiên hà có vẻ chuyển về phía đỏ: gần như tất cả đều di chuyển ra xa chúng ta! Điều ngạc nhiên hơn nữa là kết luận mà Hubble công bố vào năm 1929: ngay cả cỡ của sự chuyển hướng về phía đỏ của một thiên hà cũng không phải là tình cờ, mà tỉ lệ thuận với khoảng cách của thiên hà đối với chúng ta. Hoặc, nói một cách khác, thiên hà càng ở xa, nó càng di chuyển ra xa nhanh hơn! Và điều đó có nghĩa là vũ trụthể khôngtrạng thái tĩnh, như mọi người trước đây đã tưởng, nhưng thực ra đang bành trường; khoảng cách giữa các thiên hà khác nhau đang gia tăng thường trực.

Phát hiện rằng vũ trụ đang bành trướng là một trong những cuộc cách mạng trí tuệ vĩ đại nhất của thế kỷ 20. Bây giờ nghĩ lại, thật dễ dàng tự hỏi tại sao không có ai trước kia đã nghĩ tới chuyện đó. Newton, và những người khác, chắc hẳn đã nhận thấy rằng một vũ trụ tĩnh chẳng bao lâu sẽ bắt đầu co rút lại dưới ảnh hưởng của trọng lực. Nhưng thay vào đó giả sử vũ trụ đang bành trướng. Nếu nó bành trướng một cách khá chậm chạp, lực hấp dẫn sẽ khiến cuối cùng nó ngưng bành trướng và rồi khởi sự co rút. Tuy nhiên, nếu nó bành trướng ở một nhịp độ lớn hơn một nhịp độ tới hạn nào đó, hấp lực sẽ không bao giờ đủ mạnh để chặn đứng nó lại, và vũ trụ sẽ tiếp tục bành trướng mãi mãi. Điều này cũng hơi giống như những gì xảy ra khi khai hỏa một hỏa tiễn từ mặt đất lên phía trên. Nếu nó có một tốc độ tương đối chậm, trọng lực cuối cùng sẽ hãm hỏa tiễn lại và nó sẽ khởi sự rơi xuống. Mặt khác, nếu hỏa tiễn có một tốc độ lớn hơn một tốc độ tới hạn* nào đó (khoảng 7 dặm mỗi giây), trọng lực sẽ không đủ mạnh để kéo nó lại, do đó nó sẽ cứ đi xa khỏi trái đất mãi mãi. Động thái này của vũ trụ lẽ ra đã có thể tiên đoán từ thuyết hấp dẫn của Newton ở bất cứ lúc nào trong thế kỷ mười chín, mười tám, hoặc ngay cả vào cuối thế kỷ mười bảy. Vậy mà niềm tin vào một vũ trụ tĩnh vẫn mạnh đến độ nó tồn tại cho mãi tới đầu thế kỷ hai mươi. Ngay cả Einstein, khi hình thành thuyết tương đối tổng quát vào năm 1915, vẫn tin chắc rằng vũ trụ phải ở trạng thái tĩnh đến độ ông đã cải tiến lý thuyết của ông để làm cho điều này có thể được, khi đưa một cái gọi là hằng số vũ trụ vào các phương trình của ông. Einstein đã đưa ra một lực "phản trọng lực" mới, không giống như các lực khác, đã không tới từ bất cứ nguồn đặc biệt nào, nhưng được xây dựng vào chính cấu tạo của không-thời gian. Ông đã nói rằng không-thời gian có một khuynh hướng nội tại để bành trướng, và điều này có thể được thực hiện để cân bằng sự hấp dẫn của mọi vật chất trong vũ trụ, do đó đưa tới một vũ trụ tĩnh. Chỉ có một người, hình như vậy, muốn thừa nhận giá trị bề ngoài của thuyết tương đối tổng quát, và trong khi Einstein và những vật lý gia khác tìm cách tránh sự tiên đoán một vũ trụ không ở trạng thái tĩnh, nhà vật lý kiêm toán học gia người Nga Alexander Friedmann lại khởi sự giải thích nó.

Friedmann đưa ra hai giả định rất đơn giản về vũ trụ: rằng vũ trụ trông giống như nhau ở mọi hướng mà chúng ta nhìn, và rằng điều này cũng sẽ đúng nếu chúng ta quan sát vũ trụ từ bất cứ nơi nào khác. Từ hai ý tưởng này, Friedmann đã chứng tỏ rằng chúng ta không nên trông mong vũ trụtrạng thái tĩnh. Thật vậy, trong năm 1922, vài năm trước cuộc khám phá của Edwin Hubble, Friedmann đã tiên đoán đúng như những gì Hubble đã tìm thấy!

Giả thuyết rằng vũ trụ trông như nhau ở mọi hướng thoạt tiên có vẻ không đúng. Chẳng hạn, như chúng ta đã thấy, những ngôi sao khác trong thiên hà của chúng ta hình thành một dải ánh sáng rõ rệt bắc ngang bầu trời ban đêm, gọi là Dải Ngân Hà. Nhưng nếu chúng ta nhìn vào những thiên hà ở xa, có vẻ như ít nhiều chúng có cùng con số. Do đó vũ trụ quả hình như giống nhau ở mọi hướng, với điều kiện người ta quan sát nó trên một tầm mức lớn so với khoảng cách giữa các thiên hà, và bỏ qua những khác biệt ở tầm mức nhỏ. Trong một thời gian dài, điều này đủ để biện minh cho giả định của Friedmann – như là một lượng định gần đúng với vũ trụ thực tế. Nhưng gần đây hơn, một tình cờ may mắn đã khám phá ra sự kiện rằng giả định của Friedman quả thật là một sự mô tả vụ trụ của chúng ta chính xác một cách đáng kinh ngạc.

Năm 1965, hai vật lý gia người Mỹ ở các phòng thí nghiệm Bell Telephone ở New Jersey, Arno Penzias và Robert Wilson, đã thử nghiệm một máy dò sóng cực ngắn rất nhạy. (Các sóng cực ngắn cũng giống như sóng ánh sáng, nhưng với một tần số ở mức chỉ khoảng mười ngàn triệu sóng mỗi giây.) Penzias và Wilson đã lưu ý khi họ thấy rằng máy dò của họ thu được nhiều nhiễu âm hơn bình thường. Nhiễu âm có vẻ như không tới từ bất cứ phương hướng đặc biệt nào. Đầu tiên họ đã khám phá ra phân chim trong máy dò của họ và đã kiểm tra để tìm những trục trặc có thể có khác, nhưng rồi loại bỏ những khả dĩ này. Họ biết rằng bất cứ nhiễu âm nào tới từ bên trong bầu khí quyển cũng sẽ mạnh hơn khi máy dò không hướng thẳng lên trên, bởi vì tia sáng đi qua nhiều không khí hơn khi nhận được từ gần chân trời so với khi tới từ ngay trên đỉnh đầu. Nhiễu âm bất thường này giống nhau dù máy dò hướng về phía nào, do đó nó phải tới từ bên ngoài bầu khí quyển. Nó cũng không đổi dù ngày hay đêm và trong suốt cả năm, mặc dù trái đất quay quanh trục của nó và quay quanh mặt trời. Điều này chứng tỏ bức xạ phải tới từ ngoài Thái Dương Hệ, và ngay cả từ bên ngoài thiên hà, nếu không nó sẽ thay đổi khi chuyển động của trái đất làm máy dò chuyển tới các hướng khác. Thật vậy, chúng ta biết rằng bức xạ đã phải di chuyển tới chúng ta xuyên qua hầu hết vũ trụ có thể quan sát được, và bởi vì nó hình như không thay đổi ở mọi hướng khác nhau, vũ trụ cũng phải giống như vậy ở mọi hướng, nếu như trên một tầm cỡ lớn. Chúng ta bây giờ biết rằng dù chúng ta nhìn về hướng nào, nhiễu âm cũng không thay đổi quá một phần mười ngàn – do đó Penzias và Wilson đã tình cờ tìm được một sự xác nhận khá chính xác giả định thứ nhất của Friedmann.

Gần như đồng thời, hai vật lý gia người Mỹ tại trường đại học Princeton ở gần đó, Bob Dicke và Jim Peebles, cũng đang chú ý tới những sóng cực ngắn. Họ đang nghiên cứu một đề xuất, được đưa ra bởi George Gamow (từng là một học trò của Alexander Friedmann), rằng vũ trụ thuở đầu phải rất nóng và dầy đặc, sáng trắng. Dicke và Peebles lý luận rằng chúng ta vẫn có thể nhìn tia sáng của vũ trụ thuở ban đầu, bởi vì ánh sáng từ những phần rất xa xôi của nó mãi bây giờ mới tới chúng ta. Tuy nhiên, sự bành trướng của vũ trụ có nghĩa là ánh sáng này phải chuyển đỏ nhiều đến độ đối với chúng tahiện ra như bức xạ cực ngắn. Dicke và Peebles đang sửa soạn tìm kiếm sự bức xạ này thì Penzias và Wilson nghe nói về công việc của họ và biết rằng họ đã tìm được nó. Nhờ chuyện này, Penzias và Wilson đã được tặng giải Nobel trong năm 1978 (có vẻ hơi bất công đối với Dicke và Peebles, đấy là chưa kể Gamow!)

Bây giờ thoạt nhìn, bằng chứng rằng vũ trụ trông như nhau dù chúng ta nhìn về hướng nào có vẻ ngụ ý có một cái gì đặc biệt về vị trí của chúng ta trong vũ trụ. Đặc biệt, có vẻ rằng nếu chúng ta thấy mọi thiên hà khác đang di chuyển ra xa chúng ta, như vậy chúng ta phải ở trung tâm của vũ trụ. Tuy nhiên, có một sự giải thích khác: vũ trụ có thể cũng nhìn như nhau ở mọi hướng khi được nhìn từ một thiên hà khác. Điều này, như chúng ta đã thấy, là giả định thứ nhì của Friedmann. Chúng ta không có bằng chứng khoa học để bênh vực, hay chống đối giả định này. Chúng ta tin nó căn cứ vào sự khiêm tốn: thật là bất thường nếu vũ trụ nhìn như nhau trong mọi hướng chung quanh chúng ta, mà không phải chung quanh những điểm khác trong vũ trụ! Trong mô hình của Friedmann, mọi thiên hà đang di chuyển rời xa nhau. Tình trạng hơi giống như một quả bóng với một số các chấm được vẽ trên đó đang được bơm lên. Khi quả bóng phồng lên, khoảng cách giữa bất cứ hai chấm nào cũng tăng lên, nhưng không có chấm nào có thể được nói là trung tâm của sự trương nở. Hơn nữa hai chấm càng nằm xa nhau, chúng di chuyển xa nhau càng nhanh. Tương tự, trong mô hình của Friedmann tốc độ mà bất cứ hai thiên hà nào di chuyển xa nhau cũng tỉ lệ thuận với khoảng cách giữa chúng với nhau. Do đó nó đã tiên đoán rằng sự chuyển dịch về phía mầu đỏ của một thiên hà phải tỉ lệ thuận với khoảng cách của nó với chúng ta, đúng như Hubble đã tìm thấy. Mặc dù sự thành công của mô hình của ông và sự tiên đoán của ông về những quan sát của Hubble, công trình của Friedmann vẫn không được nhiều người biết tới ở Tây phương cho tới khi những mô hình tương tự được khám phá năm 1935 bởi vật lý gia người Mỹ Howard Robertson và toán học gia người Anh Arthur Walker, để đáp lại sự khám phá của Hubble về sự bành trướng đồng đều của vũ trụ.

Mặc dù Friedmann chỉ tìm thấy một mô hình, thực ra có ba loại mô hình theo như hai giả định căn bản của ông Trong loại thứ nhất (mà Friedmann đã tìm thấy) vũ trụ đang dãn nở đủ chậm chạp để lực hấp dẫn giữa hai thiên hà khác nhau khiến sự bành trướng chậm lại và cuối cùng ngừng hẳn. Các thiên hà khi đó sẽ di chuyển về phía nhau và vũ trụ co rút lại. Hình 3.2 cho thấy khoảng cách giữa hai thiên hà lân cận thay đổi như thế nào khi thời gian tăng lên. Nó bắt đầu ở số không, tăng lên một mức tối đa, và rồi giảm tới số không một lần nữa. Trong giải đáp loại thứ nhì, vũ trụ đang bành trướng nhanh chóng đến độ lực hấp dẫn không thể hãm nó lại, mặc dù nó có làm chậm lại một chút. Hình 3.3 cho thấy sự tách ly giữa các thiên hà lân cận trong mô hình này. Nó bắt đầu từ số không và cuối cùng các thiên hà di chuyển xa nhau với một tốc độ đều đặn. Cuối cùng, có một loại giải đáp thứ ba, trong đó vũ trụ bành trướng chỉ đủ nhanh để tránh suy sụp trở lại. Trong trường hợp này sự tách ly, được trình bày trong hình 3.4, cũng bắt đầu ở số không và gia tăng mãi mãi. Tuy nhiên, tốc độ mà các thiên hà di chuyển xa nhau càng ngày càng giảm đi, mặc dù nó không bao giờ đạt tới số không.

Một đặc tính đáng chú ý của loại mô hình thứ nhất của Friedmann là trong đó vũ trụ không phải là vô hạn về không gian, nhưng không gian cũng không có biên giới nào cả. Trọng lực mạnh đến độ không gian bị uốn cong thành hình tròn trên chính nó, khiến nó hơi giống như bề mặt của trái đất. Nếu người ta cứ đi mãi theo một hướng nào đó trên mặt đất, người ta sẽ không bao giờ gặp một cản trở nào không thể vượt qua được hoặc rơi xuống rìa, nhưng cuối cùng sẽ trở lại nơi khởi hành. Trong mô hình thứ nhất của Friedmann, không gian giống như vậy, nhưng với ba chiều thay vì hai chiều như bề mặt trái đất. Chiều thứ tư, thời gian, cũng có tính cách hữu hạn, nhưng nó giống như một dòng kẻ với hai đầu hoặc giới hạn, một khởi thủy và một chung cuộc. Sau này chúng ta sẽ thấy rằng khi người ta phối hợp thuyết tương đối tổng quát với nguyên tắc bất định của cơ học lượng tử, có thể cả không gianthời gian sẽ hữu hạn mà không có bờ hoặc biên giới.

Quan niệm rằng người ta có thể đi thẳng vòng quanh vũ trụcuối cùng trở lại nơi người ta khởi hành là chuyện khoa học giả tưởng hấp dẫn, nhưng nó không có ý nghĩa thực tế, bởi vì nó có thể chứng tỏ rằng vũ trụ sẽ lại suy sụp thành cỡ số không trước khi người ta có thể đi vòng quanh. Bạn cần di chuyển nhanh hơn ánh sáng để cuối cùng tới nơi mà bạn đã khởi hành trước khi vũ trụ đi tới một chung cuộc – và điều đó không được phép!

Trong loại mô hình thứ nhất của Friedmann, nó bành trướng và suy sụp trở lại, không gian tự uốn cong vào phía trong, giống như bề mặt của trái đất. Do đó nó có tầm mức giới hạn. Trong loại mô hình thứ hai, nó bành trướng mãi mãi, không gian uốn cong theo chiều ngược lại, như bề mặt của một cái yên ngựa. Do đó trong trường hợp này không gian là vô hạn. Cuối cùng, trong loại mô hình thứ ba của Friedmann, với mức độ bành trướng chỉ ở mức cần thiết, không gian phẳng (và do đó cũng vô hạn).

Nhưng mô hình nào của Friedmann mô tả vũ trụ của chúng ta? Liệu vũ trụ cuối cùng sẽ ngưng bành trướng và khởi sự co rút hay nó sẽ bành trướng mãi mãi? Để trả lời câu hỏi này chúng ta cần phải biết mức độ bành trướng hiện nay của vũ trụ và mật độ trung bình hiện nay của nó. Nếu mật độ của nó nhỏ hơn một giá trị tới hạn nào đó, xác định bởi nhịp độ bành trướng, lực hấp dẫn sẽ quá yếu để ngưng việc bành trướng. Nếu mật độ lớn hơn giá trị tới hạn, trọng lực sẽ ngưng sự bành trướng ở một thời điểm nào đó trong tương lai và khiến vũ trụ sụp đổ trở lại.

Chúng ta có thể xác định nhịp bành trướng hiện nay bằng cách đo các tốc độ mà những thiên hà khác đang di chuyển ra xa khỏi chúng ta, bằng cách dùng hiệu ứng Doppler. Điều này có thể được thực hiện một cách rất chính xác. Tuy nhiên, những khoảng cách tới các thiên hà không được biết rõ lắm bởi vì chúng ta chỉ có thể đo chúng một cách gián tiếp. Do đó tất cả những gì chúng ta biết là vũ trụ đang bành trướng khoảng từ 5% đến 10% mỗi ngàn năm. Tuy nhiên, sự không chắc chắn của chúng ta về mật độ trung bình hiện nay của vũ trụ còn lớn lao hơn. Nếu chúng ta cộng thêm các khối lượng của mọi ngôi sao mà chúng ta có thể nhìn thấy trong thiên hà của chúng ta và những thiên hà khác, tổng số kém khoảng một phần trăm khối lượng cần thiết để chận đứng việc bành trướng của vũ trụ, dù đối với sự ước lượng thấp nhất về nhịp độ bành trướng. Tuy nhiên, thiên hà của chúng ta và các thiên hà khác phải chứa một lượng lớn "chất tối" ("dark matter") mà chúng ta không thể nhìn một cách trực tiếp, nhưng chúng ta biết nó hiện diện bởi vì ảnh hưởng về lực hấp dẫn của nó đối với các quỹ đạo của các ngôi sao trong các thiên hà. Hơn nữa, hầu hết các thiên hà đều tụ lại thành chùm, và chúng ta có thể lý luận tương tự là còn có sự hiện diện của nhiều chất tối nằm xen giữa các thiên hà trong những chùm này do các hậu quả của nó đối với sự chuyển động của các thiên hà. Khi chúng ta cộng thêm tất cả chất tối này, chúng ta vẫn chỉ được vào khoảng một phần mười số lượng cần thiết để hãm sự bành trướng. Tuy nhiên, chúng ta không thể loại trừ khả thể rằng có thể có một hình thức vật chất nào khác, được phân bố hầu như đồng đều trong khắp vũ trụ, mà chúng ta chưa khám phá ra được và nó có thể nâng mật độ trung bình của vũ trụ lên tới một giá trị tới hạn cần thiết để hãm sự bành trướng. Do đó bằng chứng hiện nay cho thấy rằng vũ trụ sẽ có thể bành trướng mãi mãi, nhưng tất cả những gì mà chúng ta có thể thực sự quả quyết là ngay cả nếu vũ trụ sẽ suy sụp trở lại, nó sẽ không xảy ra ít nhất mười ngàn triệu năm nữa, bởi vì nó đã bành trướng trong ít nhất thời gian dài như vậy. Điều này không nên gây lo lắng cho chúng ta một cách quá đáng: vào lúc đó, trừ phi chúng ta đã di cư ra ngoài Thái Dương Hệ, nhân loại khi đó đã chết dần mòn từ lâu, bị tiêu diệt cùng với mặt trời của chúng ta!

Mọi giải đáp của Friedmann có đặc điểm là ở vào một lúc nào đó trong quá khứ (giữa mười và hai mươi ngàn triệu năm về trước) khoảng cách giữa những thiên hà lân cận phải là số không. Vào lúc đó, lúc mà chúng ta gọi là vụ nổ lớn, mật độ của vũ trụ và độ cong của không-thời gian đã lớn vô hạn. Bởi vì toán học không thể thực sự đảm đương những con số vô hạn, điều này có nghĩa là thuyết tương đối tổng quát (mà các giải đáp của Friedmann căn cứ vào đó) tiên đoán rằng có một điểm trong vũ trụ nơi lý thuyết tự nó đổ vỡ. Một điểm như vậy là một thí dụ của điều mà những nhà toán học gọi là một nhất thể (singularity). Thật vậy, mọi lý thuyết khoa học của chúng ta được hình thành trên sự giả định rằng không-thời gian trơn tru và gần như phẳng, do đó những thuyết này tan vỡ ở lúc nhất thể nổ lớn, nơi độ cong của không-thời gian là vô tận. Điều này có nghĩa là cho dù có những biến cố trước vụ nổ lớn, người ta không thể dùng chúng để xác định những gì đã xảy ra sau đó, bởi vì khả năng tiên đoán sẽ sụp đổ vào lúc nổ lớn. Do đó, nếu chúng ta chỉ biết những gì đã xảy ra kể từ vụ nổ lớn, chúng ta không thể xác định được những gì xảy ra trước đó. Đối với chúng ta, những biến cố trước vụ nổ lớn có thể khônghậu quả gì, do đó chúng không đóng vai trò gì trong mô hình khoa học của vũ trụ. Do đó, chúng ta phải loại chúng ra khỏi mô hình và nói rằng thời gian đã có một khởi đầu vào lúc vụ nổ lớn.

Nhiều người không thích ý tưởng thời gian có một khởi đầu, có thể vì nó có vẻ như có sự can thiệp của thần linh. (Giáo Hội Thiên Chúa Giáo La-Mã, mặt khác, đã chụp lấy mô hình nổ lớn và trong năm 1951 đã chính thức tuyên bố nó như là phù hợp với Thánh Kinh.) Do đó có một số cố gắng để tránh kết luận rằng đã có một vụ nổ lớn. Đề nghị được sự ủng hộ rộng rãi nhất đã được gọi là thuyết trạng ổn cố (steady state theory). Nó đã được đưa ra vào năm 1948 bởi hai người tị nạn từ nước Áo bị Quốc Xã chiếm đóng, Hermann Bondi và Thomas Gold, cùng với một người Anh, Fred Hoyle, người đã làm việc với họ trong việc phát triển radar trong thời chiến tranh. Ý tưởng này cho rằng khi các thiên hà di chuyển rời xa nhau, những thiên hà mới đã liên tục hình thành ở những khoảng cách ở giữa, từ vật chất mới liên tục được tạo ra. Vũ trụ do đó sẽ trông có vẻ như cũ ở mọi lúc cũng như ở mọi điểm của không gian. Thuyết trạng thái ổn cố đòi hỏi một sự cải tiến thuyết tương đối tổng quát để cho phép sự tạo ra liên tục vật chất, nhưng nhịp độ chậm chạp (khoảng một phần tử mỗi kilômét khối mỗi năm) để cho nó không trái ngược với thực nghiệm. Lý thuyết này đã là một lý thuyết khoa học tốt, theo cái nghĩa đã được mô tả trong chương 1: nó giản dị và nó thực hiện những tiên đoán rõ rệt có thể được chứng thực bởi sự quan sát. Một trong những tiên đoán này là con số các thiên hà hoặc những vật thể tương tự trong bất cứ khối không gian được lựa chọn nào cũng giống nhau dù chúng ta nhìn vào vũ trụ bất cứ lúc nào và từ nơi nào. Vào cuối thập niên 1950 và đầu thập niên 1960, một cuộc khảo sát các nguồn sóng vô tuyến từ ngoại tầng không gian đã được thực hiện tại Cambridge bởi một nhóm các nhà thiên văn cầm đầu bởi Martin Ryle (người đã làm việc với Bondi, Gold, và Hoyle về radar trong chiến tranh). Toán Cambridge đã chứng tỏ rằng hầu hết các nguồn sóng vô tuyến này phải nằm bên ngoài thiên hà của chúng ta (quả thật nhiều trong số những nguồn đó có thể được nhận diện với các thiên hà khác) và còn chứng tỏ rằng có nhiều nguồn yếu hơn là những nguồn mạnh. Họ đã giải thích những nguồn yếu như là những nguồn ở xa hơn, và những nguồn mạnh hơn thì ở gần hơn. Rồi hình như có những nguồn ít thấy hơn ở mỗi đơn vị khối không gian đối với những nguồn ở gần so với những nguồn ở xa. Điều này có thể có nghĩa là chúng tatrung tâm của một vùng rộng lớn trong vũ trụ trong đó các nguồn ít hơn là tại những nơi khác. Nói cách khác, nó có thể có nghĩa rằng những nguồn trong quá khứ đã nhiều hơn, vào lúc những sóng vô tuyến khởi đầu cuộc hành trình đi tới chúng ta, so với bây giờ. Cách giải thích nào cũng mâu thuẫn với những tiên đoán của thuyết trạng thái ổn cố. Hơn nữa, sự khám phá ra bức xạ sóng cực ngắn bởi Penzias và Wilson năm 1965 cũng cho thấy rằng vũ trụ phải đậm đặc hơn nhiều trong quá khứ. Vì vậy, thuyết trạng thái ổn cố phải bị loại bỏ.

Một cố gắng khác để tránh kết luận rằng phải có một vụ nổ lớn, và do đó một khởi điểm về thời gian, đã được thực hiện vào năm 1963 bởi hai khoa học gia người Nga, Evgenii Lifshitz và Isaac Khalatnikov. Họ đề xướng rằng vụ nổ lớn có thể chỉ là một đặc điểm của các mô hình của Friedmann mà thôi, nó chẳng qua chỉ là những dự đoán gần đúng đối với vũ trụ thật sự. Có lẽ, trong tất cả các mô hình gần giống như vũ trụ thực tế, chỉ có mô hình của Friedmann là chứa đựng một nhất thể nổ lớn. Trong các mô hình của Friedmann, các thiên hà đang di chuyển rời xa nhau – do đó không có gì ngạc nhiên nếu vào một thời điểm nào đó trong quá khứ tất cả chúng đều ở cùng một chỗ. Tuy nhiên, trong vũ trụ thực tế, các thiên hà không phải chỉ di chuyển rời xa nhau theo đường thẳng – chúng còn có những tốc độ nhỏ theo chiều ngang. Do đó trong thực tế chúng không cần từng tụ lại một chỗ, chỉ là rất gần nhau. Có thể như vậy, sự bành trướng của vũ trụ hiện nay không phải do một nhất thể nổ lớn, mà từ một giai đoạn co rút trước đây; khi vũ trụ đã suy sụp các phần tử trong đó có thể không đụng tất cả vào nhau, mà đã bay qua và rồi xa nhau, tạo ra sự bành trướng của vũ trụ hiện tại. Như vậy thì tại sao chúng ta biết được vũ trụ thực tế này phải bắt đầu từ vụ bùng nổ lớn hay không? Những gì Lifshitz và Khalatnikov đã làm là nghiên cứu các mô hình của vũ trụ gần giống như những mô hình của Friedmann, nhưng có lưu ý tới những bất thường và những tốc độ bất kỳ của các thiên hà trong vũ trụ thật. Họ đã chứng tỏ rằng những mô hình như vậy có thể đã bắt đầu bằng một vụ nổ lớn, mặc dù các thiên hà không còn luôn luôn di chuyển rời xa nhau một cách trực tiếp nữa, nhưng họ cho rằng điều này cũng chỉ có thể xảy ra trong một số mô hình ngoại lệ trong đó các mô hình tất cả đều di chuyển theo đường thẳng. Họ đã lý luận rằng bởi vì các mô hình kiểu Friedmann trong đó không có một nhất thể nổ lớn nhiều hơn là các mô hình có một nhất thể nổ lớn, cho nên chúng ta phải kết luận rằng trong thực tế không có một vụ nổ lớn. Tuy nhiên, sau này họ nhận thấy rằng có một loại mô hình kiểu Friedmann tổng quát hơn nhiều mà không có những nhất thể, và trong đó những thiên hà đã không phải di chuyển theo một cách đặc biệt nào. Do đó năm 1970 họ đã rút lại những lập luận của họ.

Công trình của Lifshitz và Khalatnikov có giá trị bởi vì nó cho thấy rằng vũ trụ có thể đã có một nhất thể, một vụ nổ lớn, nếu thuyết tương đối tổng quát là đúng. Tuy nhiên, nó đã không giải quyết câu hỏi quan trọng: Tuyết tương đối tổng quát có tiên đoán rằng vũ trụ của chúng ta phải đã có một vụ nổ lớn, một khởi đầu về thời gian hay không? Câu trả lời cho điều này phát xuất từ một phương pháp hoàn toàn khác được đưa ra bởi một toán học gia kiêm vật lý gia người Anh, Roger Penrose, vào năm 1965. Sử dụng đường lối mà hình nón ánh sáng phản ứng trong thuyết tương đối tổng quát cùng với sự kiện rằng trọng lực luôn luôn thu hút, ông đã chứng tỏ rằng một ngôi sao khi suy sụp bởi chính trọng lực của nó sẽ bị giam hãm trong một vùng có bề mặt co rút lại thành cỡ số không. Và, bởi vì bề mặt của vùng đó co lại thành số không, thể tích của nó cũng phải co lại. Mọi vật chất trong ngôi sao sẽ bị ép lại thành một vùng có thể tích bằng không, do đó mật độ của vật chất và độ cong của không-thời gian trở nên vô hạn. Nói khác đi, người ta có một nhất thể chứa đựng bên trong một vùng không-thời gian được biết như là một hố đen.

Nhìn thoáng qua, kết quả của Penrose chỉ áp dụng cho các ngôi sao; nó không có gì để nói về câu hỏi liệu toàn thể vũ trụ có một nhất thể nổ lớn trong quá khứ hay không. Tuy nhiên, vào lúc Penrose đưa ra định lý của ông, tôi là một sinh viên nghiên cứu đang khao khát tìm một vấn đề để hoàn tất luận án tiến sĩ của tôi. Hai năm trước khi tôi được chẩn đoán là bị mắc chứng bệnh ALS, thường được gọi là bệnh Lou Gehrig, hay bệnh về thần kinh vận động, và được cho biết chỉ còn sống được một hay hai năm nữa thôi. Trong tình huống này, xem ra không cần thiết phải ra công sửa soạn cho cái học vị tiến sĩ của tôi -- Tôi đã không trông đợi sống lâu như thế. Nhưng hai năm đã qua đi mà tôi không đến nỗi nào. Thật vậy, mọi chuyện khá tốt đẹp cho tôi, và tôi đã đính hôn với một cô gái rất dễ thương, Jane Wilde. Nhưng để đi đến chỗ kết hôn, tôi cần phải có một việc làm, và để có được việc làm, tôi cần phải có học vị tiến sĩ.

Năm 1965, tôi đọc về định lý của Penrose rằng bất cứ vật thể nào bị dẫn lực làm sụp đổ cuối cùng cũng phải hình thành một nhất thể. Tôi ý thức rất nhanh rằng nếu người ta đảo ngược phương hướng thời gian trong định lý của Penrose, để cho sự co rút biến thành bành trướng, những điều kiện trong định lý của ông vẫn có giá trị, với điều kiện vũ trụ tương đối giống môt mô hình của Friedmann trên xích độ lớn vào lúc này. Định lý Penrose đã chứng tỏ rằng bất cứ ngôi sao sụp đổ nào cũng phải chấm dứt ở dạng nhất thể; lý luận thời gian đảo ngược cho thấy rằng bất cứ vũ trụ nào bành trướng theo kiểu Friedmann cũng phải đã bắt đầu với dạng nhất thể. Vì những lý do kỹ thuật, định lý của Penrose đòi hỏi rằng vũ trụ phải vô hạn về không gian. Do đó thực sự tôi có thể sử dụng nó để chứng minh rằng chỉ có một nhất thể nếu vũ trụ đã bành trướng đủ nhanh để tránh sụp đổ một lần nữa (bởi vì chỉ những mô hình Friedmann đó là vô hạn về không gian).

Trong mấy năm sau, tôi đã phát triển kỹ thuật toán học mới để loại bỏ điều này và những điều kiện kỹ thuật khác từ các định lý đã chứng tỏ rằng các nhất thể phải xảy ra. Kết quả sau cùng là một luận văn hợp tác giữa Penrose và tôi năm 1970. Luận văn này cuối cùng đã chứng minh được rằng đã phải có một nhất thể nổ lớn chỉ với điều kiện rằng thuyết tương đối tổng quát là đúng và vũ trụ chứa nhiều vật chất như chúng ta quan sát. Đã có nhiều chống báng đối với công trình của chúng tôi, một phần từ những người Nga bởi vì lòng tin vào thuyết Mác Xít của họ đặt vào thuyết định mệnh khoa học, và một phần từ những người cảm thấy rằng trọn ý tưởng về các nhất thể không chấp nhận được và làm hại cái đẹp của lý thuyết của Einstein. Tuy nhiên, người ta không thể thực sự tranh cãi với một định lý toán học. Do đó cuối cùng công trình của chúng tôi đã được chấp nhận rộng rãi và ngày nay gần như ai cũng cho rằng vũ trụ đã khởi sự với một nhất thể nổ lớn. Có thể điều trớ trêu là, sau khi đã thay đổi quan điểm của tôi, hiện giờ tôi đang cố thuyết phục các vật lý gia khác rằng quả thật không có nhất thể vào lúc khởi đầu vũ trụ – như chúng ta sau này sẽ thấy, nó có thể biến mất một khi các hiệu ứng lượng tử được xét tới.

Trong chương này chúng ta đã thấy, làm thế nào, trong chưa đầy nửa thế kỷ, quan niệm của con người về vũ trụ, được hình thành từ bao nhiêu ngàn năm nay, đã biến đổi. Sự khám phá của Hubble rằng vũ trụ đang bành trướng, và nhận thức về sự vô nghĩa của hành tinh chúng ta trong vũ trụ bao la, mới chỉ là điểm bắt đầu. Với bằng chứng thực nghiệm và lý thuyết chồng chất, ngày càng trở nên hiển nhiên rằng vũ trụ phải đã có một khởi điểm về thời gian, cho tới năm 1970 điều này cuối cùng đã được chứng minh bởi Penrose và chính tôi, trên căn bản thuyết tương đối tổng quát của Einstein. Bằng chứng đó cho thấy rằng thuyết tương đối tổng quát chỉ là lý thuyết chưa hoàn chỉnh: nó không thể cho chúng ta biết vũ trụ đã khởi đầu như thế nào, bởi vì nó tiên đoán rằng mọi lý thuyết vật lý, kể cả chính nó, sụp đổ vào lúc khởi đầu của vũ trụ. Tuy nhiên, thuyết tương đối tổng quát chỉ là một lý thuyết từng phần, do đó những gì mà các định lý nhất thể thực sự chứng minh là đã phải có một thời điểm trong chính vũ trụ thời khởi thủy khi vũ trụ thật nhỏ, đến độ người ta không còn có thể bỏ qua những hiệu ứng có tầm mức nhỏ của lý thuyết từng phần lớn lao kia của thế kỷ hai mươi, là cơ học lượng tử. Vào đầu thập niên 1970, khi đó, chúng tôi đã bị buộc phải chuyển cuộc nghiên cứu của chúng tôi để tìm hiểu vũ trụ từ lý thuyết của chúng tôi về cái cực kỳ lớn sang lý thuyết của chúng tôi về cái cực kỳ nhỏ. Lý thuyết đó, cơ học lượng tử, sẽ được mô tả tiếp theo đây, trước khi chúng ta quay sang những cố gắng để kết hợp hai lý thuyết từng phần thành một lý thuyết lượng tử hấp dẫn duy nhất.


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#59 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 17-04-2019 - 14:28

LƯỢC SỬ THỜI GIAN
(A Brief History of Time)
Tác Giả:-Steven Hawking - Dịch Giả:-Thích Viên Lý
Viện Triết Lý Việt NamTriết Học Thế Giới, USA


CHƯƠNG 4
NGUYÊN TẮC BẤT ĐỊNH

Sự thành công của các lý thuyết khoa học, đặc biệt là thuyết hấp lực của Newton, đã khiến khoa học gia Pháp Pierre-Simon Laplace vào đầu thế kỷ mười chín lý luận rằng vũ trụ hoàn toàntính cách định mệnh. Laplace đã cho rằng phải có một bộ các định luật khoa học cho phép chúng ta tiên đoán mọi chuyện sẽ xảy ra trong vũ trụ, chỉ cần chúng ta biết toàn thể trạng thái của vũ trụ vào một thời điểm. Thí dụ, nếu chúng ta biết các vị trí và tốc độ của mặt trời và các hành tinh ở một thời điểm, chúng ta sẽ có thể sử dụng các định luật của Newton để tính toán trạng thái của Thái Dương Hệ ở bất cứ thời điểm nào khác. Thuyết Định Mệnh có vẻ khá hiển nhiên trong trường hợp này, nhưng Laplace đã đi xa hơn để giả định rằng có những định luật tương tự chi phối mọi chuyện khác, kể cả cách ứng xử của con người.

Thuyết định mệnh khoa học đã bị nhiều người chống đối mạnh mẽ, những người cảm thấy rằng nó phản lại sự tự do của Thượng Đế để can thiệp vào thế giới, nhưng nó vẫn là giả thuyết căn bản của khoa học cho tới những năm đầu của thế kỷ 20. Một trong những dấu hiệu đầu tiên cho thấy niềm tin này cần phải bỏ đi đã xảy ra khi những tính toán bởi các khoa học gia người Anh, Lord Rayleigh và Sir James Jeans, cho rằng một vật thể nóng, như một ngôi sao, phải phát ra năng lượng vào lúc đó, một vật thể nóng phải phát ra những sóng điện từ (như các sóng vô tuyến, ánh sáng nhìn thấy được, hoặc các tia X) bằng nhau ở mọi tần số. Thí dụ, một vật thể nóng phải phát ra cùng một năng lượng về sóng với những tần số trong khoảng từ một đến hai triệu triệu sóng một giây cũng như đối với những sóng trong khoảng từ hai đến ba triệu triệu sóng một giây. Và bởi vì con số sóng một giây không bị giới hạn, điều này sẽ có nghĩa rằng tổng số năng lượng phát ra sẽ vô hạn.

Để tránh kết quả hiển nhiên đáng tức cười này, khoa học gia người Đức Max Planck năm 1900 cho rằng ánh sáng, tia X, và các sóng khác không thể được phát ra ở một nhịp độ tùy ý, mà chỉ trong những chỗ chứa nào đó mà ông gọi là lượng tử. Hơn nữa, mỗi lượng tử có một số năng lượng nào đó sẽ càng lớn nếu tần số sóng càng cao, do đó ở một tần số đủ cao việc phát năng lượng của một lượng tử duy nhất sẽ đòi hỏi nhiều năng lượng hơn là được cung cấp. Như vậy sự phát xạ ở những tần số cao sẽ bị giảm bớt, và do đó nhịp độ mà vật thể mất năng lượng sẽ có giới hạn.

Giả thuyết lượng tử cũng đã giải thích rất tốt nhịp độ phát xạ từ những vật thể nóng được quan sát, nhưng những hàm ý đối với thuyết định mệnh đã không thành hình cho tới năm 1926, khi một khoa học gia Đức khác, Werner Heisenberg, hình thành nguyên tắc bất định nổi tiếng của ông. Để tiên đoán vị trí tương lai và tốc độ của một hạt, người ta phải có thể đo vị trí và tốc độ hiện tại của nó một cách chính xác. Phương cách hiển nhiên để thực hiện điều này là chiếu ánh sáng vào hạt. Một vài trong số những sóng ánh sáng sẽ bị phân tán bởi hạt và điều này sẽ chỉ ra vị trí của nó. Tuy nhiên, người ta sẽ không thể xác định được vị trí của hạt chính xác hơn là khoảng cách giữa những đỉnh sóng của ánh sáng, do đó người ta cần sử dụng ánh sáng có độ dài sóng ngắn để đo vị trí của hạt một cách chính xác. Bây giờ, theo giả thuyết lượng tử của Planck, người ta không thể sử dụng một lượng ánh sáng nhỏ một cách tùy tiện; người ta phải sử dụng ít nhất một lượng tử. Lượng tử này sẽ gây rối hạt và thay đổi tốc độ của nó theo một cách không thể tiên đoán được. Hơn nữa, người ta càng đo được vị trí một cách chính xác, độ dài sóng của ánh sáng mà người ta cần tới càng phải nhỏ, và do đó năng lượng của một lượng tử duy nhất càng cao. Do đó tốc độ của hạt sẽ bị gây rối bởi một lượng lớn hơn. Nói khác đi, bạn càng cố đo vị trí của hạt một cách chính xác hơn, tốc độ của nó mà bạn có thể đo càng kém chính xách hơn, và ngược lại. Heisenberg đã chứng minh rằng sự bất định về vị trí của hạt nhân với sự bất định về tốc độ của nó nhân với khối lượng của hạt không thể nào nhỏ hơn một lượng nào đó, được biết như là hằng số Planck. Hơn nữa, giới hạn này không phụ thuộc vào phương cách trong đó người ta cố đo vị trí hay tốc độ của hạt, hoặc phụ thuộc vào loại hạt: nguyên tắc bất định của Heisenberg là một tính chất căn bản, không thể tránh được của thế giới.

Nguyên tắc bất định đã có những hàm ý sâu xa đối với đường lối mà chúng ta nhìn thế giới. Ngay cả sau hơn năm mươi năm chúng đã không được hoàn toàn chấp nhận bởi nhiều triết gia, và vẫn còn là đề tài của nhiều cuộc tranh luận. Nguyên tắc bất định báo hiệu một kết cuộc cho giấc mơ của Laplace về một lý thuyết khoa học, một mô hình của vũ trụ sẽ hoàn toàntính cách định mệnh: người ta chắc chắn không thể tiên đoán những biến cố tương lai một cách chính xác nếu người ta không thể đo đạc ngay cả trạng thái hiện tại của vũ trụ một cách chính xác! Chúng ta vẫn có thể tưởng tượng rằng có một bộ các định luật để xác định các biến cố một cách hoàn toàn đối với một kẻ siêu nhiên nào đó, người có thể quan sát trạng thái hiện tại của vũ trụ mà không gây xáo động cho nó. Tuy nhiên, với tư cách những con ngườisinh tử bình thường, những mô hình vũ trụ như vậy không khiến chúng ta quan tâm cho lắm. Có thể tốt hơn nên sử dụng nguyên tắc kinh tế được gọi là "lưỡi dao cạo của Occam" và cắt đi mọi đặc tính của lý thuyết không thể quan sát được. Phương pháp này đã đưa Heisenberg, Erwin Schrodinger, và Paul Dirac trong thập niên 1920 tái hình thành cơ học vào một lý thuyết mới gọi là cơ học lượng tử, căn cứ vào nguyên tắc bất định. Trong lý thuyết này các hạt không còn có các vị trí và tốc độ riêng rẽ, được xác định rõ khiến không thể quan sát được. Thay vào đó, chúng có một trạng thái lượng tử, là một phối hợp của vị trí và tốc độ.

Nói chung, cơ học lượng tử không tiên đoán một kết quả xác định duy nhất cho một cuộc quan sát. Thay vào đó, nó tiên đoán một số những kết quả có thể khác nhau và cho chúng ta biết mỗi kết quả này có thể giống như cái gì. Nghĩa là, nếu người ta cũng thực hiện sự đo đạc đó đối với một con số lớn các hệ thống tương tự, mỗi hệ thống đã khởi đầu theo cùng một cách, người ta sẽ thấy rằng kết quả của sự đo đạc sẽ là A trong một số trường hợp, B trong một số trường hợp khác, và cứ thế. Người ta có thể tiên đoán con số gần đúng số lần mà kết quả sẽ là A hoặc B, nhưng người ta không thể tiên đoán kết quả đặc biệt nào cho một lần đo riêng biệt. Cơ học lượng tử do đó đưa vào khoa học một yếu tố không thể tránh được về sự bất khả tiên đoán hoặc sự tình cờ. Einstein đã chống đối mạnh mẽ điều này, mặc dù vai trò quan trọng mà ông đã đóng trong việc phát triển những ý tưởng này. Einstein đã được tặng giải Nobel về sự đóng góp của ông cho thuyết lượng tử. Tuy nhiên, Einstein không hề chấp nhận rằng vũ trụ bị chi phối bởi sự tình cờ: những cảm nghĩ của ông đã được tóm tắt trong lời tuyên bố nổi tiếng của ông "Thượng Đế không chơi súc sắc."* 

Tuy nhiên, hầu hết các khoa học gia khác, đã muốn chấp nhận cơ học lượng tử bởi vì nó phù hợp hoàn hảo với thực nghiệm. Thật vậy, nó đã là một lý thuyết thành công rực rỡ và làm căn bản cho hầu như mọi khoa học và kỹ thuật mới. Nó chi phối động thái của các bóng bán dẫn transistor và các mạch tổng hợp, là những thành phần chính yếu của các dụng cụ điện tử như máy truyền hình và máy điện toán, và cũng là căn bản cho hóa học và sinh học hiện đại. Các lãnh vực duy nhất của khoa vật lý trong đó cơ học lượng tử chưa được hội nhập một cách thích hợp là hấp lực và cơ cấu vũ trụ trên tầm mức lớn.
Mặc dù ánh sáng được tạo thành bởi các sóng, giả thuyết lượng tử của Planck cho chúng ta biết rằng trên vài phương diện, nó cư xử như thể nó hợp thành bởi các hạt: nó chỉ có thể được phát ra hoặc hấp thụ trong những gói, hay lượng tử. Cũng vậy, nguyên tắc bất định của Heisenberg ngụ ý rằng các hạt trên vài phương diện cư xử như các sóng: chúng không có một vị trí nhất định nhưng được "phát tán" với một sự phân bố xác xuất nào đó. Lý thuyết cơ học lượng tử được căn cứ vào một loại toán học hoàn toàn mới không còn mô tả thế giới thực tế bằng các hạt và các sóng; nó chỉ là những sự quan sát về cái thế giới có thể được mô tả theo những điều kiện đó. Do đó có một lưỡng tính giữa các sóng và các hạt trong cơ học lượng tử: vì một số mục đích sẽ tiện lợi khi nghĩ tới các hạt như các sóng và vì một số mục đích khác sẽ tiện lợi khi nghĩ tới các sóng như các hạt. Một hậu quả quan trọng của điều này là người ta có thể quan sát cái được gọi là sự giao thoa giữa hai bộ sóng hoặc hạt. Điều đó có nghĩa là, các đỉnh của một bộ sóng có thể trùng với các chỗ lõm của bộ sóng kia. Hai bộ sóng như vậy triệt tiêu lẫn nhau, thay vì hợp lại thành một sóng mạnh hơn như người ta có thể trông đợi (H. 4.1). Một thí dụ quen thuộc của sự giao thoa trong trường hợp của ánh sáng là các mầu sắc thường được thấy ở những bọt xà phòng. Những mầu này phát sinh bởi sự phản chiếu ánh sáng từ hai mặt của lớp màng mỏng của nước làm thành bọt. Ánh sáng trắng bao gồm các sóng ánh sáng của tất các các độ dài sóng, hoặc mầu, khác nhau. Đối với một số độ dài sóng, đỉnh của các sóng phản chiếu từ một mặt của lớp màng xà phòng trùng với chỗ lõm phản chiếu từ mặt kia. Các màu tương ứng với những độ dài sóng này bị thiếu từ ánh sáng phản chiếu, do đó nó có vẻ có màu sắc.

Sự giao thoa cũng có thể xảy ra đối với các hạt, bởi vì sự lưỡng tính theo cơ học lượng tử. Một thí dụ nổi tiếng là thực nghiệm được gọi là "hai khe hở" (H. 4.2). Hãy xét một tấm chắn với hai khe hẹp nằm song song trên đó. Ở một mặt của tấm chắn người ta đặt một nguồn ánh sáng của một màu đặc biệt nào đó (nghĩa là, có độ dài sóng đặc biệt). Phần lớn ánh sáng sẽ đụng vào tấm chắn, nhưng một số nhỏ sẽ đi qua các khe hở. Bây giờ giả thử người ta đặt một tấm màn ở phía bên kia của tấm chắn. Mọi điểm của tấm màn sẽ nhận được những sóng từ hai khe hở. Tuy nhiên, nói chung, khoảng cách ánh sáng sẽ phải di chuyển từ nguồn tới tấm màn qua hai khe hở sẽ khác biệt. Điều này sẽ có nghĩa là các sóng từ các khe hở sẽ không đồng bộ với nhau khi chúng tới tấm màn: ở vài chỗ các sóng sẽ triệt tiêu lẫn nhau, và ở những chỗ khác chúng sẽ tăng cường lẫn nhau. Kết quả là có một mẫu đặc biệt gồm những vệt sáng và vệt tối.

Điều đáng kể là người ta nhận được những loại vệt như vậy nếu người ta thay thế nguồn ánh sáng bởi một nguồn hạt, như các điện tử với một tốc độ xác định (điều này có nghĩa là những sóng tương ứngmột độ dài xác định). Nó có vẻ bất thường hơn bởi vì nếu người ta chỉ có một khe hở, người ta không nhận được vệt nào cả, chỉ là một sự phân bố đồng đều các điện tử trên khắp tấm màn. Do đó người ta có thể nghĩ rằng mở một khe hở khác sẽ gia tăng số lượng các điện tử đập vào mọi điểm của tấm màn, nhưng, bởi vì sự giao thoa, nó thực sự giảm con số điện tử ở một vài chỗ. Nếu các điện tử được gởi qua các khe hở mỗi lần một điện tử, người ta sẽ trông đợi mỗi điện tử sẽ đi qua khe hở này hay khe hở kia, và như vậy phản ứng như thể khe hở mà nó đi qua chỉ là một khe hở duy nhất cho ta một sự phân bố đồng đều trên tấm màn. Tuy nhiên, trên thực tế, ngay cả khi người ta chỉ gởi đi mỗi lần một điện tử, các vệt vẫn hiện ra. Mỗi điện tử, như vậy, phải đã đi qua cả hai khe hở cùng một lúc!

Hiện tượng giao thoa giữa các hạt đã đóng vai trò quan trọng đối với sự hiểu biết của chúng ta về cấu trúc của các nguyên tử, là những đơn vị căn bản của hóa học và sinh học và là những viên gạch xây dựng mà từ đó chúng ta, và mọi vật chung quanh chúng ta, được tạo thành. Vào đầu thế kỷ 20, người ta đã nghĩ rằng các nguyên tử hơi giống như những hành tinh quay chung quanh mặt trời, với những điện tử (các hạt có điện tích âm) quay chung quanh một nhân ở giữa, mang điện tích dương. Sự hấp dẫn giữa các điện tích dương và điện tích âm được coi như đã giữ cho các điện tử trên các quỹ đạo của chúng giống như lực hấp dẫn giữa mặt trời và các hành tinh giữ cho các hành tinh nằm trên các quỹ đạo của chúng. Điều rắc rối với điều này là những định luật về cơ học và điện học, trước khi có cơ học lượng tử, đã tiên đoán rằng các điện tử sẽ mất năng lượng và do đó rơi theo đường xoắn ốc vào phía trong cho tới khi chạm vào nhân. Điều này sẽ có nghĩa là nguyên tử, và do đó mọi vật chất, sẽ phải nhanh chóng sụp đổ thành một trạng thái thật đậm đặc. Một giải đáp từng phần cho vấn nạn này đã được tìm ra bởi khoa học gia người Đan Mạch Niels Bohr vào năm 1913. Ông đã cho rằng có thể là các điện tử đã không thể quay ở bất cứ khoảng cách nào tới nhân ở giữa nhưng chỉ ở những khoảng cách đặc biệt nào đó. Nếu người ta cũng giả định rằng chỉ một hoặc hai điện tử có thể quay ở bất cứ khoảng cách nào trong số những khoảng cách này, điều này sẽ giải quyết vấn đề sụp đổ của nguyên tử, bởi vì các điện tử không thể quay xoắn ốc ở bất cứ khoảng cách nào xa hơnmục đích để trám các quỹ đạo bằng các khoảng cách và năng lượng tối thiểu.

Mô hình này đã giải thích khá thỏa đáng cơ cấu của nguyên tử đơn giản nhất là khinh khí, chỉ có một điện tử quay quanh nhân. Nhưng điều không rõ ràng là làm sao người ta phải mở rộng nó cho những nguyên tử phức tạp hơn. Hơn nữa, ý tưởng về một bộ có giới hạn các quỹ đạo được phép có vẻ rất độc đoán. Lý thuyết mới về cơ học lượng tử đã giải quyết được khó khăn này. Nó cho thấy rằng một điện tử quay chung quanh nhân có thể được nghĩ như một sóng, với một độ dài sóng tùy thuộc vào tốc độ của nó. Đối với một số quỹ đạo, độ dài của quỹ đạo sẽ tương ứng với một số nguyên vẹn (ngược lại với một phân số) độ dài sóng của điện tử. Đối với những quỹ đạo này đỉnh sóng sẽ ở cùng vị trí mỗi vòng quay, để các sóng sẽ cộng lại: các quỹ đạo này sẽ tương ứng với những quỹ đạo được phép của Bohr. Tuy nhiên, đối với những quỹ đạo có độ dài không phải là một số nguyên vẹn của các độ dài sóng, mỗi đỉnh sóng cuối cùng sẽ bị triệt tiêu bởi một sóng lõm khi các điện tử quay tròn: các quỹ đạo này sẽ không được phép.

Một cách tốt đẹp để nhìn sự lưỡng tính sóng/hạt là cách được gọi là tổng số lịch sử được đưa ra bởi khoa học gia người Mỹ Richard Feynman. Trong phương pháp này hạt không được giả định là có một lịch sử hay đường đi duy nhất trong không-thời gian, như nó được giả định trong một lý thuyết cổ điển, phi lượng tử. Thay vào đó, nó được giả định là đi từ A đến B theo bất cứ đường đi có thể nào. Với mỗi đường đi có một cặp các con số: một số biểu thị cỡ của một sóng và số kia biểu thị vị trí trong chu kỳ (nghĩa là nó đang ở một đỉnh hay một đáy). Xác xuất để đi từ A đến B được tìm bằng cách cộng các sóng cho mọi đường đi. Nói chung, nếu người ta so sánh một bộ những đường đi lân cận nhau, những giai đoạn hay vị trí trong chu kỳ sẽ khác nhau rất lớn. Điều này có nghĩa là các sóng liên kết với những đường đi này sẽ hầu như triệt tiêu hoàn toàn lẫn nhau. Tuy nhiên, đối với vài bộ những đường đi nằm gần nhau, giai đoạn sẽ không thay đổi nhiều giữa các đường đi. Các sóng cho những đường đi này sẽ không triệt tiêu hẳn. Những đường đi như vậy tương ứng với các quỹ đạo được phép của Bohr.

Với những ý tưởng này, trong hình thức toán học cụ thể, nó tương đối dễ tính toán những quỹ đạo được phép ở những nguyên tử phức tạp hơn và ngay cả ở những phân tử, được tạo thành bởi một số nguyên tử được kết hợp với nhau bởi các điện tử trong những quỹ đạo quay quanh nhiều nhân. Bởi vì cơ cấu của các phân tử và những phản ứng của chúng với nhau làm nền tảng cho toàn thể hóa học và sinh học, cơ học lượng tử cho phép chúng ta trên nguyên tắc tiên đoán được gần như mọi điều chúng ta nhìn thấy chung quanh chúng ta, bên trong các giới hạn được đặt ra bởi nguyên tắc bất định (Tuy nhiên, trong thực hành, những sự tính toán cần thiết cho các hệ thống chứa nhiều hơn là một ít điện tử tỏ ra phức tạp đến độ chúng ta không thể làm được.)

Thuyết tương đối tổng quát của Einstein có vẻ chi phối cơ cấu vũ trụ trên tầm mức lớn. Đó là cái được gọi là một lý thuyết cổ điển; nghĩa là, nó không tính tới nguyên tắc bất định của cơ học lượng tử, như đáng lẽ nó phải kể tới để phù hợp với những lý thuyết khác. Lý do khiến điều này không đưa tới sự trái ngược nào với sự quan sát là mọi trường trọng lực mà bình thường chúng ta trải qua đều rất yếu. Tuy nhiên, các định lý về nhất thể được thảo luận trước đây cho thấy rằng trường trọng lực phải trở nên rất mạnh trong ít nhất hai trường hợp, các hố đen và vụ nổ lớn. Trong những trường mạnh như vậy các hiệu ứng của cơ học lượng tử phải quan trọng. Như vậy, trong một ý nghĩa, thuyết tương đối tổng quát cổ điển, bằng cách tiên đoán những điểm có mật độ lớn vô hạn, tiên đoán sự sụp đổ của chính nó, đúng như cơ học cổ điển (tức là phi lượng tử) tiên đoán sự suy sụp của chính nó bằng cách cho rằng các nguyên tử phải suy sụp tới mật độ vô hạn. Chúng ta chưa có một lý thuyết hoàn toàn phù hợp để thống nhất thuyết tương đối tổng quát và cơ học lượng tử, nhưng chúng ta biết một số đặc điểm mà nó phải có. Các hậu quả mà những đặc tính này phải có đối với các hố đen và vụ nổ lớn sẽ được mô tả trong những chương sau. Tuy nhiên, vào lúc này, chúng ta sẽ quay sang những cố gắng mới đây để tổng hợp sự hiểu biết của chúng ta về những lực khác của thiên nhiên thành một lý thuyết lượng tử thống nhất, duy nhất.


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.

#60 tritanngo99

tritanngo99

    Đại úy

  • Điều hành viên THPT
  • 1647 Bài viết
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Đà Nẵng

Đã gửi 17-04-2019 - 14:36

LƯỢC SỬ THỜI GIAN
(A Brief History of Time)
Tác Giả:-Steven Hawking - Dịch Giả:-Thích Viên Lý
Viện Triết Lý Việt NamTriết Học Thế Giới, USA


CHƯƠNG 5
NHỮNG HẠT CƠ BẢN VÀ CÁC LỰC THIÊN NHIÊN

Aristotle tin rằng mọi vật chất trong vũ trụ được tạo thành bởi bốn thành phần căn bản là đất, không khí, lửa, và nước. Những thành phần này bị tác động bởi hai lực: hấp lực, là khuynh hướng khiến đất và nước chìm xuống, và phù lực, là khuynh hướng khiến không khí và lửa bay lên. Sự phân chia các thành phần của vũ trụ thành vật chất và các lực vẫn còn được sử dụng ngày nay.

Aristotle tin rằng vật chấttính cách liên tục, nghĩa là, người ta có thể chia một mẩu vật chất thành những mẩu càng ngày càng nhỏ hơn mà không có một giới hạn nào: người ta không bao giờ đi tới một hạt vật chất mà không thể phân chia được nữa. Tuy nhiên, một vài người Hy Lạp, như Democritus, cho rằng vật chất tự nó là hạt và rằng mọi vật được tạo thành bởi những con số lớn lao các loại nguyên tử khác nhau. (Trong tiếng Hy Lạp chữ nguyên tử có nghĩa là "không thể phân chia.") Trong bao nhiêu thế kỷ, sự tranh luận tiếp tục mà không có bằng chứng thực sự nào ở mọi phe, nhưng năm 1803 nhà hóa học kiêm vật lý người Anh, John Dalton, đã vạch ra rằng sự kiện các chất tổng hợp hóa học luôn luôn kết hợp theo những tỉ lệ nào đó có thể được giải thích bằng cách gom những nguyên tử lại để làm thành những đơn vị gọi là phân tử. Tuy nhiên, cuộc tranh luận giữa hai trường phái tư tưởng đã không được giải quyết dứt khoát nghiêng về những người theo thuyết nguyên tử cho tới những năm đầu của thế kỷ 20. Một trong những công trình quan trọng về bằng chứng vật lý đã được cung cấp bởi Einstein. Trong một tài liệu được viết vào năm 1905, một vài tuần trước khi có tài liệu nổi tiếng về thuyết tương đối đặc biệt, Einstein đã vạch ra rằng điều được gọi là chuyển động Brown – chuyển động không đều, bất kỳ của những hạt bụi nhỏ lơ lửng trong một chất lỏng – có thể được giải thích như hậu quả của các nguyên tử của chất lỏng đụng chạm với các hạt bụi.

Vào lúc này đã có những nghi ngờ rằng những nguyên tử này rốt cuộc không phải là không phân chia được. Vài năm trước đó, J. J. Thomson, một giáo sư vật lý của trường Trinity College, Cambridge, đã chứng minh sự hiện hữu của một hạt vật chất, gọi là điện tử, có một khối lượng chưa tới một phần ngàn khối lượng của nguyên tử nhẹ nhất. Ông đã sử dụng một thiết bị hơi giống như một đèn hình TV ngày này: một sợi kim loại nóng đỏ phát ra các điện tử, và bởi vì những điện tử này có một điện tích âm, một điện trường có thể được sử dụng để gia tốc chúng về phía một tấm màn phủ lưu huỳnh. Khi chúng chạm vào màn, những chớp sáng đã được phát ra. Chẳng bao lâu người ta nhận thức rằng những điện tử này phải xuất phát từ bên trong chính các nguyên tử, và trong năm 1911 vật lý gia người Anh Ernest Rutherford cuối cùng đã chứng tỏ rằng những nguyên tử vật chất quả thật có một cơ cấu bên trong: chúng được cấu tạo bởi một cái nhân cực kỳ nhỏ bé, mang điện dương, quay chung quanh nhân là một số các điện tử. Ông đã suy luận ra điều này bằng cách phân tích đường lối trong đó các hạt ?, là những hạt mang điện tích dương phát ra bởi các nguyên tử có tính phát xạ, bị lệch đi khi chúng chạm vào các nguyên tử.

Lúc đầu người ta đã nghĩ rằng nhân của nguyên tử được cấu tạo bởi các điện tử và những con số khác nhau các hạt mang điện tích dương gọi là proton (chất tử), gốc tiếng Hy Lạp có nghĩa là "đầu tiên," bởi vì người ta tin rằng nó phải là đơn vị căn bản từ đó vật chất được cấu tạo. Tuy nhiên, trong năm 1932 một đồng nghiệp của Rutherford ở Cambridge, James Chadwick, khám phá ra rằng nguyên tử chứa một hạt khác, gọi là trung hòa tử, hầu như có cùng khối lượng với một proton nhưng không mang điện tích. Chadwick đã nhận được giải Nobel nhờ khám phá của ông, và được bầu làm viện trưởng Phân Khoa Gonville & Caius của Đại Học Cambridge (đây là phân khoa mà hiện nay tôi là một thành viên). Sau này ông đã từ chức viện trưởng vì những bất đồng ý kiến với các thành viên. Hồi đó đã có những tranh cãi gay gắt trong phân khoa kể từ khi một nhóm các thành viên trẻ hồi hương sau Đệ Nhị Thế Chiến đã bỏ phiếu loại trừ nhiều thành viên ra khỏi những chức vụ trong phân khoa mà họ đã giữ từ lâu. Điều này xẩy ra trước thời của tôi; tôi gia nhập phân khoa năm 1965 vào lúc sắp chấm dứt cuộc tranh chấp cay đắng, khi những bất đồng ý kiến đã buộc một viện trưởng được giải Nobel khác, Sir Nevill Mott, phải từ chức.

Cho tới hai mươi năm về trước, người ta đã nghĩ rằng các proton và trung hòa tử là những hạt "cơ bản," nhưng những thực nghiệm trong đó các proton được cho đụng chạm với với proton khác hoặc với các âm điện tử ở tốc độ cao cho thấy rằng thực ra chúng được cấu tạo bởi những hạt nhỏ hơn nữa. Những hạt này được gọi là quark bởi nhà vật lý Murray Gell-Mann của trường Caltech, người đã đoạt giải Nobel năm 1969 do công trình nghiên cứu của ông về những hạt này. Nguồn gốc của cái tên này là một câu trích dẫn khó hiểu từ tác phẩm của James Joyce: "Three quarks for Muster Mark!" Chữ quark đúng ra phải được phát âm giống như chữ "quart" (nhưng tận cùng bằng chữ k thay vì chữ t), nhưng người ta thường phát âm chữ này cùng một vần với chữ "lark."

Có một số những thay đổi khác nhau về các quark, người ta nghĩ có ít nhất sáu "mùi vị" mà chúng ta gọi là lên, xuống, kỳ lạ, mê hoặc, đáy, và đỉnh. Mỗi vị có ba "mầu" là đỏ, xanh lá cây và xanh dương. (Cũng nên nhấn mạnh rằng những từ ngữ này chỉ là những cái "nhãn hiệu": các quark nhỏ hơn nhiều so với độ dài sóng của ánh sáng nhìn thấy được và do đó không có màu nào cả trong ý nghĩa thông thường. Chỉ vì các nhà vật lý hiện đại dường như có nhiều phương cách giầu tưởng tượng hơn để đặt tên cho những hạt và những hiện tượng mới – họ không còn tự giới hạn vào tiếng Hy Lạp!) Một proton hoặc trung hòa tử được cấu tạo bởi 3 quark, mỗi quark có một màu. Một proton chứa hai quark lên và một quark xuống; một trung hòa tử chứa hai xuống và một lên. Chúng ta có thể tạo ra những hạt được cấu tạo bởi những quark kia (kỳ lạ, mê hoặc, đáy, và đỉnh), nhưng những hạt này có một khối lượng lớn hơn nhiều và sẽ hủy hoại rất nhanh thành các proton và các trung hòa tử.

Hiện chúng ta biết rằng cả các nguyên tử lẫn các proton và các trung hòa tử bên trong các nguyên tử đều có thể phân chia được. Do đó câu hỏi là: Cái gì thật sự là những hạt cơ bản, những viên gạch xây dựng căn bản từ đó mọi vật được cấu tạo? Bởi vì độ dài sóng của ánh sáng lớn hơn nhiều so với cỡ của một nguyên tử, chúng ta không thể hy vọng sẽ "nhìn" vào những thành phần của một nguyên tử theo cách thông thường. Chúng ta cần sử dụng một cái gì đó với một độ dài sóng nhỏ hơn nhiều. Như chúng ta đã thấy trong chương vừa rồi, cơ học lượng tử cho chúng ta biết rằng mọi hạt thực ra là những sóng, và rằng năng lượng của một hạt càng cao, độ dài sóng của sóng tương ứng càng nhỏ. Do đó câu trả lời tốt nhất mà chúng ta có thể đưa ra cho câu hỏi của chúng ta tùy thuộc vào chuyện chúng ta có trong tay một năng lượng hạt cao đến mức nào, bởi vì điều này quyết định chuyện một chiều dài nhỏ tới mức nào đểø chúng ta có thể nhìn. Các năng lượng hạt thường được đo bằng các đơn vị gọi là electron volt (điện tử thái). (Trong các thí nghiệm của Thomson với các điện tử, chúng ta đã thấy rằng ông sử dụng một điện trường để gia tốc các điện tử. Năng lượng mà một điện tử (electron) nhận được từ một điện trường 1 volt được gọi là một electron volt.) Trong thế kỷ 19, khi những năng lượng hạt duy nhất mà người ta biết cách sử dụng là những năng lượng thấp chừng một vài electron volt phát ra bởi những phản ứng hóa học như sự cháy. Người ta đã nghĩ rằng nguyên tử là đơn vị nhỏ nhất. Trong thí nghiệm của Rutherford, các hạt ? có năng lượng hàng triệu electron volt. Mới đây hơn, chúng ta đã biết cách sử dụng các điện từ trường để khiến cho các hạt có những năng lượng lúc đầu hàng triệu và rồi hàng ngàn triệu electron volt. Và do đó chúng ta biết rằng những hạt từng được cho là "cơ bản" hai mươi năm về trước thực ra được làm thành bởi những hạt nhỏ hơn. Liệu có thể những hạt này, khi chúng ta đạt tới những năng lượng còn cao hơn nữa, rồi ra cũng được thấy là được cấu tạo bởi những hạt còn nhỏ hơn nữa? Điều này đương nhiên có thể, nhưng chúng ta quả thật có vài lý do về lý thuyết để tin rằng chúng ta có, hoặc rất gần đạt tới, một sự hiểu biết về những viên gạch xây dựng tối hậu của thiên nhiên.

Sử dụng sự lưỡng tính sóng/hạt được thảo luận trong chương vừa rồi, mọi vật trong vũ trụ, kể cả ánh sáng và trọng lực, có thể được mô tả bằng các hạt. Những hạt này có một đặc tính gọi là số quay. Một cách để nghĩ về số quay là tưởng tượng những hạt như những con quay bông vụ nhỏ quay quanh một trục. Tuy nhiên, điều này có thể gây hiểu lầm, bởi vì cơ học lượng tử cho chúng ta biết rằng các hạt không có một trục được xác định rõ. Những gì số quay của một hạt thực sự cho ta biết là hạt trông giống như cái gì từ những hướng khác nhau. Một hạt có số quay 0 giống như một cái chấm: nó trông giống nhau từ mọi hướng (H. 5.1-i). Mặt khác, một hạt có số quay 1 giống như một mũi tên: nó trông khác nhau từ những hướng khác (H. 5.1-ii). Chỉ khi người ta quay tròn nó trọn một vòng (360 độ) hạt mới trông giống. Một hạt có số quay 2 giống như một mũi tên có hai đầu (H. 5.1-iii): nó trông giống nhau nếu người ta quay tròn nó nửa vòng (180 độ). Tương tự, những hạt có số quay cao hơn trông giống nhau nếu người ta quay chúng theo những phân số của một vòng trọn vẹn. Tất cả điều này có vẻ khá dễ hiểu, nhưng sự kiện quan trọng là có những hạt không trông giống nhau nếu người ta quay chúng đúng một vòng: bạn phải quay chúng đủ hai vòng! Những hạt như vậy được gọi là có số quay 1/2.

Mọi hạt đã được biết trong vũ trụ có thể được phân chia thành hai nhóm: những hạt có số quay 1/2, làm thành vật chất trong vũ trụ, và những hạt có số quay 0, 1, và 2, như chúng ta sẽ thấy, gây ra các lực giữa những hạt vật chất. Những hạt vật chất tuân theo điều được gọi là nguyên tắc loại trừ của Pauli. Nguyên tắc này được khám phá vào năm 1925 bởi một vật lý gia người Áo, Wolfgang Pauli -- nhờ đó ông đã nhận được giải Nobel trong năm 1945. Ông là vật lý gia lý thuyết tiêu biểu: người ta đồn về ông rằng ngay sự có mặt của ông trong thành phố cũng làm cho các thực nghiệm trở thành sai lạc! Nguyên tắc loại trừ của Pauli nói rằng hai hạt tương tự không thể hiện hữu ở cùng trạng thái, nghĩa là, chúng không thể cùng có vị trí và tốc độ, bên trong các giới hạn theo nguyên tắc bất định. Nguyên tắc loại trừ rất quan trọng bởi vì nó giải thích tại sao các hạt vật chất không co rút lại thành một trạng thái có mật độ rất cao dưới ảnh hưởng của các lực gây ra bởi các hạt có số quay 0, 1, và 2: nếu các hạt vật chất gần như có cùng vị trí, chúng phải có những tốc độ khác nhau, có nghĩa là chúng sẽ không duy trì lâu ở cùng vị trí. Nếu thế giới đã được tạo ra mà không có nguyên tắc loại trừ, các quark sẽ không làm thành các proton, trung hòa tử riêng biệt. Những hạt này, cùng với các điện tử, cũng sẽ không hợp thành các nguyên tử được xác định rõ. Chúng sẽ đều suy sụp để thành một món "súp" khá đồng nhất, đậm đặc.

Một sự hiểu biết đúng đắn về các điện tử và những hạt có số quay 1/2 khác đã không đạt được cho tới năm 1928, khi một lý thuyết được đưa ra bởi Paul Dirac, người sau này đã được bầu vào chức vụ Giáo Sư Toán Học Hàm Lucasian tại Đại Học Cambridge (chức vụ mà Newton từng giữ và hiện tôi đang giữ). Lý thuyết của Dirac là loại lý thuyết đầu tiên phù hợp với cả cơ học lượng tử lẫn thuyết tương đối đặc biệt. Nó giải thích trên phương diện toán học tại sao điện tử đã có số quay 1/2, nghĩa là, tại sao nó đã không trông giống nhau nếu bạn chỉ quay nó một vòng, nhưng nó trông như cũ nếu bạn quay nó đủ hai vòng. Nó cũng tiên đoán rằng điện tử phải có một đồng bạn: một phản điện tử, hay positron (dương điện tử). Sự khám phá ra phản điện tử vào năm 1932 đã xác nhận thuyết của Dirac và đưa tới việc ông được tặng giải Nobel về vật lý năm 1933. Hiện giờ chúng ta biết rằng mọi hạt đều có một phản hạt, nếu hợp lại chúng triệt tiêu lẫn nhau. (Trong trường hợp những hạt mang lực, các phản hạt cũng chính là những hạt.) Có thể có những phản thế giới và phản con người trọn vẹn được cấu tạo bởi các phản hạt. Tuy nhiên, nếu bạn có gặp phản ngã của bạn, đừng bắt tay! Cả hai sẽ biến mất trong chớp mắt. Vấn đề tại sao có vẻ có nhiều hạt như vậy so với các phản hạt chung quanh chúng ta là điều vô cùng quan trọng, và tôi sẽ trở lại vấn đề này vào cuối chương.

Trong cơ học lượng tử, các lực hoặc các tương tác giữa các hạt vật chất tất cả đều được coi như được mang bởi những hạt có số quay là số nguyên -- 0, 1, hoặc 2. Điều phát sinh là một hạt vật chất, như một điện tử hoặc một quark, phóng ra một hạt mang lực. Sức giật lùi do sự phóng đi này thay đổi tốc độ của hạt vật chất. Hạt mang lực sau đó va chạm với một hạt vật chất khác và bị hấp thụ. Sự va chạm thay đổi tốc độ của hạt thứ nhì, như thể đã có một lực giữa hai hạt vật chất.

Đó là một tính chất quan trọng của các hạt mang lực khiến chúng không tuân theo nguyên tắc loại trừ. Điều này có nghĩa là không có giới hạn đối với con số có thể được trao đổi, và do đó chúng không thể làm phát sinh một lực mạnh. Tuy nhiên, nếu các hạt mang lực có một khối lượng cao, sẽ khó sản xuất và trao đổi chúng đối với những khoảng cách lớn. Như vậy các lực mà chúng mang sẽ chỉ có một tầm ngắn. Mặt khác, nếu các hạt mang lực không có khối lượng của chính nó, các lực sẽ có tầm xa. Các hạt mang lực được trao đổi giữa những hạt vật chất được coi như những hạt ảo bởi vì, không như những hạt "thật" chúng không thể được phát hiện trực tiếp bởi các dụng cụ phát hiện hạt. Tuy nhiên, chúng ta biết chúng hiện hữu, chúng quả thật có một hiệu ứng có thể đo được: chúng làm phát sinh những lực giữa những hạt vật chất. Các hạt có số quay 0, 1, hoặc 2 cũng hiện hữu trong vài trường hợp như những hạt thật, khi chúng có thể được phát hiện trực tiếp. Khi đó đối với chúng ta chúng có vẻ như là cái mà một vật lý gia cổ điển sẽ gọi là sóng, như sóng ánh sáng hoặc sóng trọng lực. Đôi khi chúng có thể được phát ra khi các hạt vật chất tương tác với nhau bằng cách trao đổi các hạt ảo mang lực. (Chẳng hạn, lực đẩy về điện giữa hai điện tử là do sự trao đổi giữa hai quang tử ảo, nó không bao giờ có thể được phát hiện trực tiếp; nhưng nếu một điện tử di chuyển ngang một điện tử khác, những quang tử thật có thể được phát ra, mà chúng ta phát hiện như những sóng ánh sáng.)

Những hạt mang lực có thể được xếp vào bốn loại tùy theo sức mạnh của lực mà chúng mang và những hạt mà chúng tương tác. Cũng nên nhấn mạnh rằng sự phân chia thành bốn loại chỉ có tính cách nhân tạo, thuận tiện để xây dựng các lý thuyết từng phần, nhưng nó có thể không phù hợp với bất cứ lý thuyết nào đi xa hơn. Cuối cùng, hầu hết các vật lý gia hy vọng tìm ra một lý thuyết thống nhất sẽ giải thích cả bốn loại lực như những hình thức khác nhau của một lực duy nhất. Thật vậy, nhiều người sẽ nói đây là mục tiêu chính của vật lý học ngày nay. Mới đây, người ta đã thành công trong những cố gắng để thống nhất ba trong số bốn loại lực -- và tôi sẽ mô tả những cố gắng đó trong chương này. Vấn đề thống nhất loại lực còn lại là trọng lực chúng ta sẽ để lại sau.

Loại thứ nhất là trọng lực. Loại lực này có tính cách phổ quát, nghĩa là, mọi hạt đều chịu ảnh hưởng của lực hấp dẫn, tùy theo khối lượng hay năng lượng của nó. Trọng lực là lực yếu nhất trong bốn loại lực; nó yếu đến độ chúng ta sẽ không nhận thấynếu không nhờ hai tính chất đặc biệt mà nó có: nó có thể tác động trên những khoảng cách lớn, và nó luôn luôn thu hút. Điều này có nghĩa là những lực hấp dẫn rất yếu giữa những hạt riêng rẽ ở hai vật thể lớn, như trái đất và mặt trời, có thể cộng tất cả lại để sinh ra một lực đáng kể. Ba lực kia thì hoặc là có tầm ngắn, hoặc đôi khi hút đôi khi đẩy, do đó chúng có khuynh hướng triệt tiêu lẫn nhau. Trong cách nhìn của cơ học lượng tử đối với trọng trường, lực giữa hai hạt vật chất được hình dung như mang bởi một hạt có số quay 2 được gọi là graviton. Hạt này không có khối lượng riêng của nó, do đó lực nó mang có tầm xa. Trọng lực giữa mặt trời và trái đất được cho là gây ra sự trao đổi các graviton giữa những hạt làm thành hai vật thể này. Mặc dù những hạt được trao đổi là ảo, chúng chắc chắn có sinh ra một hiệu ứng có thể đo được -- chúng làm trái đất quay chung quanh mặt trời! Những graviton thật làm thành cái mà các vật lý gia cổ điển sẽ gọi là sóng trọng lực, chúng rất yếu -- và do đó khó được phát hiện đến độ chúng chưa bao giờ được quan sát.

Loại kế tiếp là lực điện từ, tương tác với những hạt mang điện tích như điện tử và quark, nhưng không tương tác với những hạt không mang điện như các graviton. Nó mạnh hơn nhiều so với trọng lực: lực điện từ giữa hai điện tử lớn hơn vào khoảng một triệu triệu triệu triệu triệu triệu triệu (số 1 với bốn mươi hai số 0 phía sau) lần so với trọng lực. Tuy nhiên, có hai loại điện tích, dương và âm. Lực giữa hai điện tích dương thì đẩy nhau, cũng như lực giữa hai điện tích âm, nhưng lực là một lực hút giữa một điện tích dương và một điện tích âm. Một vật thể lớn, như trái đất hoặc mặt trời, chứa những con số gần bằng nhau các điện tích dương và điện tích âm. Do đó các lực hút và đẩy giữa những hạt riêng biệt gần như triệt tiêu lẫn nhau, và có rất ít lực điện từ thuần. Tuy nhiên, trên những tầm mức nhỏ của các nguyên tử và các phân tử, các lực điện từ vượt trội lên. Sự hấp dẫn điện từ giữa các điện tử mang điện tích âm và các proton ở trong nhân mang điện tích dương khiến các điện tử quay chung quanh nhân của nguyên tử, giống như sự hấp dẫn của trọng lực khiến trái đất quay chung quanh mặt trời. Sự hấp dẫn về điện từ được hình dung như gây ra bởi sự trao đổi với con số lớn các hạt ảo không có khối lượng có số quay 1 gọi là các quang tử (photon). Một lần nữa, các quang tử được trao đổi là những hạt ảo. Tuy nhiên, khi một điện tử thay đổi từ một quỹ đạo cho phép tới một quỹ đạo khác gần với nhân hơn, năng lượng được phóng thích và một quang tử thật được phát ra -- có thể được quan sát như ánh sáng mà mắt người nhìn thấy được, nếu nó có độ dài sóng thích hợp, hoặc bởi một dụng cụ phát hiện quang tử như phim chụp ảnh. Cũng vậy, nếu một quang tử thật va chạm với một nguyên tử, nó có thể đẩy một điện tử từ một quỹ đạo gần nhân tới một quỹ đạo xa hơn. Hiện tượng này tiêu thụ hết năng lượng của quang tử, do đó nó bị hấp thụ.

Loại thứ ba được gọi là "lực hạt nhân yếu," chịu trách nhiệm về sự phát xạ và tác động lên mọi hạt vật chất có số quay 1/2, nhưng không tác động lên các hạt có số quay 0, 1, hoặc 2, như các quang tử và graviton. Lực hạt nhân yếu đã không được biết rõ cho tới năm 1967, khi Abdus Salam tại trường Imperial College, Luân Đôn, và Steven Weinberg tại Harvard đều đưa ra các lý thuyết kết hợp sự tương tác này với lực điện từ, giống như Maxwell đã kết hợp điện và từ khoảng một trăm năm trước. Họ cho rằng cộng thêm với quang tử, có ba hạt có số quay 1 khác, được biết một cách tập thể như là các hạt boson (pha sắc tử), mang lực yếu. Những hạt này được gọi là W+ (đọc là W cộng), W- (đọc là W trừ), và Z? (đọc là W không), và mỗi boson có một khối lượng khoảng 100 GeV (GeV viết tắt của giga electron volt, hay một ngàn triệu electron volt). Thuyết Weinberg-Salam chứng tỏ một đặc tính được biết như là sự phá vỡ cân đối tức thì. Điều này có nghĩa là những gì có vẻ như một số những hạt hoàn toàn khác nhau ở năng lượng thấp thực ra tất cả đều thuộc về một loại hạt, chỉ là ở những trạng thái khác nhau. Ở năng lượng cao tất cả những hạt này tác động tương tự nhau. Hiệu quả hơi giống như trái banh ru-lét trên một bàn quay ru-lét. Ở các năng lượng cao (khi bàn quay quay nhanh) trái banh xử sự chính yếu chỉ theo một cách -- nó quay tròn, quay tròn. Nhưng khi bàn quay chậm lại, năng lượng của trái banh giảm, và cuối cùng trái banh rơi vào một trong 37 lỗ trên bàn quay. Nói cách khác, ở các năng lượng thấp có 37 tình huống khác nhau trong đó trái banh có thể có. Nếu, vì lý do nào đó, chúng ta chỉ có thể quan sát trái banh ở các năng lượng thấp, khi đó chúng ta sẽ nghĩ rằng có 37 loại banh khác nhau!

Trong lý thuyết Weinberg-Salam, ở những năng lượng lớn hơn 100 GeV, ba hạt mới và quang tử sẽ phản ứng một cách tương tự. Nhưng ở những năng lượng hạt thấp hơn xảy ra trong hầu hết các tình huống bình thường, sự đối xứng này giữa các hạt sẽ bị phá vỡ, W+, W-, và Z? sẽ nhận được những khối lượng lớn, khiến những lực mà chúng mang có một tầm rất ngắn. Vào thời Salam và Weinberg đưa ra lý thuyết của họ, ít có ai tin họ, và những máy gia tốc hạt đã không đủ mạnh để đạt tới những năng lượng tới 100 GeV cần thiết để sinh ra những hạt thật là W+, W-, hoặc Z?. Tuy nhiên, trong khoảng mười năm kế tiếp, những tiên đoán khác của lý thuyết ở các năng lượng thấp hơn đã phù hợp với thực nghiệm đến độ trong năm 1979, Salam và Weinberg đã được tặng giải Nobel vật lý, cùng với Sheldon Glashow, cũng ở Harvard, người đã đề xuất những lý thuyết thống nhất tương tự về các lực điện từ và hạt nhân yếu. Ủy ban Nobel đã tránh được sự bối rối là đã phạm sai lầm nhờ sự khám phá trong năm 1983 tại Trung Tâm Nghiên Cứu Hạt Nhân Âu Châu (CERN, Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) về 3 đồng bạn khổng lồ của quang tử, với những khối lượng và những đặc tính khác được tiên đoán đúng. Carlo Rubbia, người cầm đầu toán vài trăm vật lý gia thực hiện vụ khám phá, đã nhận được giải Nobel năm 1984, cùng với Simon van der Meer, kỹ sư tại CERN người đã phát triển hệ thống chứa phản vật chất đã được sử dụng. (Thật khó mà ghi được một thành tích trong ngành vật lý thực nghiệm ngày nay trừ phi bạn đã thuộc những người đứng hàng đầu!)

Loại thứ tư là "lực hạt nhân mạnh," giữ các quark lại với nhau trong proton (chất tử) và trung hòa tử, và giữ các proton và trung hòa tử với nhau trong nhân của một nguyên tử. Người ta tin rằng lực này được mang bởi một hạt có số quay 1 khác, gọi là gluon, chỉ tương tác với chính nó và với các quark. Lực hạt nhân mạnh có một đặc tính kỳ lạ gọi là giam giữ: nó luôn luôn kết hợp các hạt với nhau thành những tổ hợp không có màu. Người ta không thể có một quark duy nhất đứng riêng rẽ bởi vì nó sẽ có một màu (đỏ, xanh lá cây, hoặc xanh dương). Thay vào đó, một quark màu đỏ phải kết hợp với một quark màu xanh lá cây và một quark màu xanh dương bởi một "sợi dây" các gluon (đỏ + xanh lá cây + xanh dương = trắng). Một bộ ba như vậy hợp thành một proton hoặc một trung hòa tử. Một khả dĩ khác là một cặp gồm có một quark và một phản quark (đỏ + phản đỏ, hoặc xanh lá cây + phản xanh lá cây, hoặc xanh dương + phản xanh dương = trắng). Những tổ hợp như vậy làm thành những hạt được biết như là những meson (giới tử), là những hạt không bền bởi vì quark và phản quark có thể triệt tiêu lẫn nhau, tạo ra những điện tử và những hạt khác. Tương tự, sự giam hãm ngăn cản người ta có một gluon duy nhất đứng riêng rẽ, bởi vì các gluon cũng có màu. Thay vào đó, người ta có thể có một tập hợp những gluon có các màu cộng lại thành màu trắng. Một tập hợp như vậy từ một hạt không bền gọi là một glueball (trái banh keo).

Sự kiện rằng sự giam hãm ngăn cản người ta quan sát một quark hoặc gluon riêng rẽ có vẻ khiến toàn thể ý niệm về quark và gluon như những hạt phần nào có tính cách siêu hình. Tuy nhiên, có một tính chất khác của lực hạt nhân mạnh, được gọi là tự do tiệm cận, làm cho ý niệm về các quark và gluon được xác định rõ rệt. Ở những năng lượng bình thường, lực hạt nhân mạnh quả thật mạnh, và nó kết hợp các quark với nhau thật chặt. Tuy nhiên, những thí nghiệm với những máy gia tốc hạt lớn cho thấy rằng ở những năng lượng cao lực mạnh trở nên yếu hơn nhiều, và các quark và gluon phản ứng hầu như giống các hạt tự do. Hình 5.2 cho thấy một bức ảnh về một vụ va chạm giữa một proton năng lượng cao và phản proton. Vài quark hầu như tự do được sinh ra và phát sinh những "tia" đường đi như được thấy trong hình.

Thành công của sự thống nhất các lực điện từ và lực hạt nhân yếu đã đưa tới một số các cố gắng để phối hợp hai lực này với lực hạt nhân mạnh thành cái được gọi là một lý thuyết thống nhất lớn (grand unified theory, hay GUT). Cái tên này hơi phóng đại: các lý thuyết rút từ đó ra không phải đều lớn như thế, chúng cũng không phải hoàn toàn thống nhất, vì chúng không bao gồm trọng lực. Chúng cũng không phải thực sự hoàn toàn, bởi vì chúng chứa một số các thông số có các giá trị không thể tiên đoán được từ lý thuyết mà phải được lựa chọn để thích hợp với thực nghiệm. Tuy nhiên, chúng có thể là một bước tiến tới một lý thuyết thống nhất đầy đủ, hoàn toàn. Ý niệm căn bản của GUT như sau: như được đề cập ở trên, lực hạt nhân mạnh trở nên yếu hơn ở các năng lượng cao. Mặt khác, các lực điện từ và yếu không phải không tiệm cận, trở nên mạnh hơn ở các năng lượng cao. Ở một năng lượng thật cao nào đó, được gọi là năng lượng thống nhất lớn, ba lực này sẽ có cùng sức mạnh và do đó chỉ là những phương diện khác nhau của một lực duy nhất. Thuyết thống nhất lớn cũng tiên đoán rằng ở mức năng lượng này, những hạt vật chất có số quay 1/2 khác nhau, như các quark và các điện tử, cũng sẽ đều giống nhau về căn bản, như vậy là đạt được một sự thống nhất khác.

Trị giá của năng lượng thống nhất lớn không được biết tới nhiều, nhưng nó có thể phải ít nhất một ngàn triệu triệu GeV. Thế hệ hiện nay của các máy gia tốc hạt có thể làm va chạm các hạt ở các mức năng lượng khoảng một trăm GeV, và các máy đang được dự trù sẽ nâng tới vài ngàn GeV. Nhưng một máy đủ mạnh để gia tốc các hạt tới năng lượng thống nhất lớn sẽ phải lớn bằng Thái Dương Hệ -- và khó có thể được tài trợ trong không khí kinh tế hiện nay. Do đó không thể nào thí nghiệm các lý thuyết thống nhất lớn trực tiếp trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, cũng như trong trường hợp lý thuyết thống nhất điện từ và yếu, có những hậu quả ở mức năng lượng thấp của lý thuyết có thể thí nghiệm được.

Điều đáng lưu ý nhất của những hậu quả này là sự tiên đoán rằng các proton, làm thành phần lớn khối lượng của vật chất bình thường, có thể tức thì phân rã thành những hạt nhẹ hơn như các phản điện tử. Lý do khiến điều này có thể xảy ra là ở năng lượng thống nhất lớn không có sự khác biệt chính yếu giữa một quark và một phản điện tử. Ba quark bên trong một proton bình thường không có đủ năng lượng để biến thành các phản điện tử, nhưng trong trường hợp rất hiếm hoi một trong số chúng có thể nhận được đủ năng lượng để thực hiện việc chuyển tiếp bởi vì nguyên tắc bất định có nghĩa rằng năng lượng của các quark bên trong proton không thể hoàn toàn cố định. Proton khi đó sẽ suy đồi. Xác xuất để một quark nhận thêm đủ năng lượng thấp đến độ người ta có thể phải chờ đợi ít nhất một triệu triệu triệu triệu triệu năm (số 1 theo sau bởi ba mươi số không). Thời gian này dài hơn nhiều so với thời gian từ vụ nổ lớn, chỉ vào khoảng 10 ngàn triệu năm (số 1 theo sau bởi mười số không). Do đó người ta có thể nghĩ rằng sự khả dĩ xảy ra sự phân rã proton tức thì không thể được thử bằng thực nghiệm. Tuy nhiên, người ta có thể gia tăng các cơ may phát hiện một sự phân rã bằng cách quan sát một số lượng lớn vật chất chứa một con số rất lớn các proton. (Nếu, chẳng hạn, người ta quan sát một số proton bằng 1 theo sau bởi 31 số không trong thời gian một năm, người ta sẽ hy vọng, theo thuyết thống nhất lớn đơn giản nhất, sẽ quan sát được hơn một proton phân rã.)

Một số những thí nghiệm như vậy đã được thực hiện, nhưng không có thí nghiệm nào cho bằng chứng rõ rệt là proton hoặc trung hòa tử phân rã. Một thí nghiệm đã sử dụng tám ngàn tấn nước và được thực hiện ở mỏ muối Morton ở Ohio (để tránh những sự kiện khác phát sinh, gây ra bởi những tia vũ trụ, có thể bị lầm với sự phân rã proton). Bởi vì không có sự phân rã proton tức thì nào đã được quan sát trong thí nghiệm, người ta có thể tính toán rằng đời sống có thể của proton phải lớn hơn mười triệu triệu triệu triệu triệu năm (số 1 với ba mươi số không). Thời gian này dài hơn đời sống tiên đoán bởi lý thuyết thống nhất lớn đơn giản nhất, nhưng có những lý thuyết phức tạp hơn trong đó đời sống tiên đoán dài hơn. Tuy vậy những thí nghiệm tinh vi hơn liên quan tới những lượng vật chất lớn lao hơn sẽ cần tới để thử nghiệm chúng.

Mặc dù rất khó quan sát sự phân rã proton tức khắc, có thể rằng chính sự hiện hữu của chúng ta là một hậu quả của tiến trình đảo ngược, sự sản xuất các proton, hay giản dị hơn, các quark, từ một tình trạng sơ khởi trong đó không có nhiều quark hơn phản quark, là phương cách tự nhiên nhất để tưởng tượng vũ trụ ra đời. Vật chất trên trái đất được cấu tạo chính yếu bởi các proton và trung hòa tử, chính những hạt này lại được cấu tạo bởi các quark. Không có các phản proton hoặc phản trung hòa tử, được làm thành từ các phản quark, trừ một số ít mà các vật lý gia sản xuất trong những máy gia tốc hạt cỡ lớn. Chúng ta có bằng chứng từ các tia vũ trụ rằng điều đó cũng đúng đối với mọi vật chất trong thiên hà của chúng ta: không có các phản proton hoặc phản trung hòa tử ngoài một số nhỏ được sản xuất như những cặp hạt/phản hạt trong những va chạmnăng lượng cao. Nếu có những vùng rộng lớn gồm phản vật chất trong thiên hà của chúng ta, chúng ta sẽ trông đợi quan sát được những số lượng lớn sự phát xạ từ những biên giới giữa những vùng vật chất và phản vật chất, nơi nhiều hạt sẽ va chạm với những phản hạt của chúng, triệt tiêu lẫn nhau và phát ra những bức xạ năng lượng cao.

Chúng ta không có bằng chứng trực tiếp là liệu vật chất ở những thiên hà khác có được cấu tạo bởi các proton và trung hòa tử hoặc phản proton và phản trung hòa tử hay không, nhưng nó phải là loại này hay loại kia: không thể có một hỗn hợp trong một thiên hà duy nhất bởi vì trong trường hợp đó chúng ta sẽ lại quan sát được nhiều sự phát xạ và diệt trừ lẫn nhau. Do đó chúng ta tin rằng mọi thiên hà bao gồm những quark thay vì phản quark; có vẻ không thể có vài thiên hà bao gồm vật chất và một ít phản vật chất.

Vậy thì tại sao có nhiều quark như vậy so với phản quark? Tại sao mỗi loại không có những con số đồng đều? Chắc chắn may mắn cho chúng ta là những con số không bằng nhau bởi vì, nếu chúng giống nhau, gần như tất cả các quark và phản quark sẽ triệt tiêu lẫn nhau trong vũ trụ thời đầu và để lại một vũ trụ đầy những bức xạ mà khó có vật chất nào. Khi đó sẽ không có các thiên hà, các ngôi sao, hoặc những hành tinh trên đó đời sống con người có thể phát triển. May mắn thay, các lý thuyết thống nhất lớn có thể cung cấp một sự giải thích về chuyện tại sao vũ trụ hiện nay phải chứa nhiều quark hơn là phản quark, cho dù nó đã khởi đầu với những con số bằng nhau. Như chúng ta đã thấy, các thuyết thống nhất lớn cho phép các quark biến thành các phản điện tử ở năng lượng cao. Chúng cũng cho phép những tiến trình đảo ngược, phản quark biến thành điện tử, và các điện tử và phản điện tử biến thành phản quark và quark. Có một lúc ngay đúng lúc khởi thủy vũ trụ khi nhiệt độ nóng đến độ các năng lượng hạt sẽ đủ cao để những biến đổi này diễn ra. Nhưng tại sao lại đưa tới nhiều quark hơn là phản quark? Lý do là những định luật vật lý không hoàn toàn giống nhau đối với các hạt và phản hạt.

Cho tới năm 1956 người ta tin rằng các định luật vật lý tuân theo mỗi trong ba sự đối xứng riêng biệt gọi là C, P, và T. Sự đối xứng C có nghĩa là các định luật giống nhau đối với các hạt và phản hạt. Đối xứng P có nghĩa các định luật giống nhau đối với bất cứ tình trạng nào mà hình ảnh phản chiếu của nó (hình ảnh phản chiếu của một hạt quay theo chiều phải là một hình ảnh quay theo chiều trái). Đối xứng T có nghĩa là nếu bạn đảo ngược chiều chuyển động của tất cả các hạt và phản hạt, hệ thống sẽ trở lại tình trạng lúc đầu, nói cách khác, các định luật giống nhau trong các chiều đi tới và đi lui của thời gian.

Năm 1956 hai vật lý gia người Mỹ, Lý Chánh Đạo (Lee Tsung-Dao) và Dương Chấn Ninh (Yang Chen Ning), cho rằng lực yếu thực ra không tuân theo đối xứng P. Nói cách khác, lực yếu sẽ làm cho vũ trụ phát triển theo một hướng khác với chiều hướng trong đó hình ảnh phản chiếu của vũ trụ sẽ phát triển. Cũng trong năm đó, một đồng nghiệp, Chien-Shiung Wu, đã chứng tỏ sự tiên đoán của họ là đúng. Bà đã thực hiện điều này bằng cách xếp hàng các nhân của các nguyên tử phóng xạ trong một từ trường, để chúng tất cả đều quay theo một hướng, và đã chứng tỏ rằng các điện tử đã được phát ra theo một chiều này nhiều hơn theo chiều kia. Năm sau, Lee và Yang đã nhận được giải Nobel nhờ ý tưởng của họ. Người ta cũng đã thấy rằng lực yếu không tuân theo đối xứng C. Nghĩa là, nó sẽ làm cho một vũ trụ gồm những phản hạt cư xử khác so với vũ trụ của chúng ta. Tuy nhiên, có vẻ như lực yếu quả thật tuân theo đối xứng tổng hợp CP. Nghĩa là, vũ trụ sẽ phát triển giống như hình ảnh phản chiếu của nó nếu, thêm vào đó, mọi hạt đều được bọc bằng những phản hạt của chúng! Tuy nhiên, trong năm 1964, thêm hai người Mỹ, J. W. Cronin và Val Fitch, đã khám phá rằng trong sự phân rã một số hạt gọi là K-meson, ngay cả đối xứng CP cũng không được tuân theo. Năm 1980 Cronin và Fitch đã nhận được giải Nobel cho công trình của họ. (Nhiều giải đã được ban thưởngchứng tỏ rằng vũ trụ không phải đơn giản như chúng ta có thể đã nghĩ!)

Có một định lý toán học nói rằng bất cứ lý thuyết nào tuân theo cơ học lượng tử và thuyết tương đối cũng phải luôn luôn tuân theo sự đối xứng tổng hợp CPT. Nói khác đi, vũ trụ sẽ phải phản ứng như nhau nếu người ta thay thế các hạt bằng các phản hạt, dùng hình ảnh phản chiếu, và cũng đảo ngược chiều thời gian. Nhưng Cronin và Fitch đã chứng tỏ rằng nếu người ta thay thế các hạt bằng các phản hạt và dùng hình ảnh phản chiếu, nhưng không đảo ngược chiều thời gian, khi đó vũ trụ không phản ứng như cũ. Các định luật vật lý, do đó, phải thay đổi nếu người ta đảo ngược chiều thời gian -- chúng không tuân theo đối xứng T.

Đương nhiên vũ trụ sơ khai không tuân theo đối xứng T: khi thời gian tiến tới thì vũ trụ bành trướng -- nếu nó chạy ngược chiều thì vũ trụ sẽ co rút. Và bởi vì có những lực không tuân theo đối xứng T, ta suy ra rằng khi vũ trụ bành trướng, những lực này có thể khiến các phản điện tử biến thành quark nhiều hơn các điện tử biến thành phản-quark. Sau đó, khi vũ trụ bành trướng và nguội lại, các phản-quark sẽ triệt tiêu với các quark, nhưng bởi vì sẽ có nhiều quark hơn phản-quark, sẽ còn một lượng nhỏ các quark dư lại. Chính các quark này tạo thành vật chấtchúng ta thấy ngày nay và từ đó chính chúng ta được tạo thành. Như vậy chính sự hiện hữu của chúng ta có thể được coi như một sự xác nhận của các thuyết thống nhất lớn, mặc dù chỉ là một sự xác nhận về giá trị; những bất trắc là người ta không thể tiên đoán những con số các quark còn lại sau khi có sự triệt tiêu, hoặc ngay cả đến việc tiên đoán liệu sẽ còn lại các quark hay phản-quark. (Tuy nhiên, nếu đã có một sự thặng dư các phản quark, chúng ta chỉ việc gọi các phản-quark là quark, và các quark là phản-quark.)

Các lý thuyết thống nhất lớn không bao gồm lực hấp dẫn. Điều này không quan trọng lắm, bởi vì trọng lực là một lực yếu đến độ các ảnh hưởng của nó có thể thường được bỏ qua khi chúng ta bàn tới những hạt cơ bản hoặc nguyên tử. Tuy nhiên, sự kiện nó vừa có tầm xa vừa luôn luôn thu hút có nghĩa rằng các ảnh hưởng của nó cộng cả lại. Do đó đối với một con số đủ lớn các hạt vật chất, trọng lực có thể vượt trội hơn mọi lực khác. Đây là lý do tại sao chính trọng lực là cái quyết định sự tiến hóa của vũ trụ. Ngay cả đối với những vật cỡ các ngôi sao, lực hấp dẫn của trọng lực có thể thắng được mọi lực khác và khiến ngôi sao bị suy sụp. Công trình của tôi trong thập niên 1970 chú trọng vào các hố đen có thể phát sinh từ sự suy sụp tinh tú như vậy và các trọng trường mạnh xung quanh chúng. Chính điều này đã đưa tới những chỉ dẫn đầu tiên về chuyện các thuyết cơ học lượng tử và thuyết tương đối có thể ảnh hưởng lẫn nhau như thế nào -- một cái nhìn sơ qua về sự phác họa của một thuyết hấp dẫn lượng tử trong tương lai.


  •  “Không nên quan niệm nghiên cứu khoa học là những gì quá cao xa. Nghiên cứu khoa học đôi khi chỉ là đọc, tìm hiểu một bài báo hay một vấn đề đã được nói tới, tìm hiểu những điều đã biết hoặc chưa biết. Miễn là, bạn phải làm việc một cách nghiêm cẩn, trung thực.” - GS. Ngô Bảo Châu.
  • Buddha, once said: " But if you are a monk or a novice monk, you must meditate and practice walking meditation. You neek to walk, so you can concentrate on where you're walking. You need to meditate because so you can have mindfulness. If you have mindfulness when you're doing your work, so you can't make mistake. When you have mindfulness, our soul will have power, so you can give loving and kindness to our mom, dad, brother and friends. When we have mindfulness when some strangers came go punch us, so we don't punch back. Or when somebody is angry with us, so we are not angry back. Everything I said is by doing meditation so finally we want all of you to meditate. "
  • Người ngu dù trong đời, thân cận người có trí, không học được đạo lý như muỗng với thức ăn.
  • Người trí dù một khắc, thân cận bậc minh sư, học đạo lý nhiệm mầu như lưỡi biết thức ăn.
  • Trong núi vốn không có Phật. Phật ở trong tâm ta. Nếu tâm lắng và trí tuệ xuất hiện, đó chính là Phật. Nếu bệ hạ giác ngộ được tâm ấy thì tức khắc thành Phật ngay tại chỗ, không cần đi tìm cực khổ bên ngoài.- Hòa Thượng Pháp Vân.




1 người đang xem chủ đề

0 thành viên, 1 khách, 0 thành viên ẩn danh