Khoa Học

THUYẾT TƯƠNG ĐỐI CHO MỌI NGƯỜI (Thí Nghiệm Của Maikenson-Moocly)

…..

IMG.808

Thí Nghiệm Của Mailenson-Moocly

…..

Năm 1881, Anbe Abraham Maikenxơn, lúc đó là một sĩ quan trẻ của hải quân Hoa Kỳ, đã đích thân làm cuộc thí nghiệm này. Maikenxơn sinh ở Đức, bố mẹ ông là người Balan. Cha ông di cư sang Mỹ khi Maikenxơn mới được hai tuổi.
Sau khi tốt nghiệp học việc hải quân ở Anapolixơ và phục vụ hai năm trong quân ngũ, Maikenxơn bắt đầu dạy vật lý và hoá học tại học viện này. Sau khi nghỉ phép dài, ông sang châu Âu du học. Tại trường Đại học Berlin, trong phòng thí nghiệm của nhà vật lý học người Đức nổi tiếng German Hemhônxơ, chàng thanh niên trẻ lần đầu tiên có ý định khám phá ngọn gió ête. Điều ngạc nhiên lớn đối với ông là không dựa vào một phương hướng của địa bàn, ông đã phát hiện ra sự khác biệt trong tốc độ khứ hồi của ánh sáng. Điều đó cũng giống như con cá phát hiện rằng nó có thể bơi theo một hướng bất kì trong biển mà không kịp nhận ra chuyển động của nước đối với cơ thể của nó, cũng giống như người phi công bay với cái lồng cabin mở của máy bay mà không nhận ra ngọn gió thổi táp vào mặt.
Nhà vật lý học người Áo nổi tiếng Ernest Makhơ (chúng ta sẽ có dịp nói về ông ở chương 7) khi đó đã có sự phê phán đối với quan niệm về chuyển động tuyệt đối qua môi trường ête.
Sau khi đọc bản báo cáo được công bố của Maikenxơn về thí nghiệm, ông đã kết luận ngay rằng cần phải loại bỏ quan niệm về môi trường ête. Song đa số các nhà… Continue reading

THUYẾT TƯƠNG ĐỐI CHO MỌI NGƯỜI (Chuyển Động Phải Chăng Là Tương Đối ?)

IMG.808

Chuyển Động Phải Chăng Là Tương Đối ?

…..

Sau ít phút suy nghĩ, hẳn bạn sẽ nghiêng về câu trả lời: “Vâng, tất nhiên”. Bạn hãy hình dung một tàu hoả chuyển động lên phía bắc với vận tốc 60 km/giờ. Một người trong con tàu đi ngược lên phía nam với vận tốc 3km/giờ. Anh ta đang chuyển động theo hướng nào và vận tốc là bao nhiêu. Hoàn toàn rõ ràng là không thể trả lời câu hỏi này mà không chỉ ra hệ thống tính toán. So với con tàu anh ta chuyển động về phía nam với vận tốc 3 km/giờ. So với trái đất, anh ta chuyển động về phía bắc với vận tốc 60 trừ 3, tức 57km/giờ.
Có thể nói rằng vận tốc của người so với trái đất (57 km/giờ) là vận tốc thực tuyệt đối được không? Không, bởi vì có cả những hệ thống khác có tỉ lệ còn lớn hơn. Bản thân trái đất đang chuyển động. Nó quay xung quanh trục của nó, đồng thời cũng chuyển động xung quanh mặt trời.
Mặt trời cùng các hành tinh khác chuyển động bên trong thiên hà. Thiên hà quay và chuyển động so với các thiên hà khác. Các thiên hà lại tạo thành các đoạn thiên hà chuyển động đối với nhau, không ai biết được các chuỗi chuyển động này trên thực tế có thể tiếp tục đến bao xa, không có một cách thức rõ ràng xác định chuyển động của một đối tượng nào đó; nói khác đi là không có một hệ thống đọc số cố định theo đó có thể đo được mọi chuyển động. Chuyển động và đứng yên, giống như lớn và nhỏ, nhanh và chậm, trên và dưới, trái… Continue reading

THUYẾT TƯƠNG ĐỐI CHO MỌI NGƯỜI (Tuyệt Đối Hay Tương Đối)

…..

IMG.808

Tuyệt Đối Hay Tương Đối

…..

Hai chàng thuỷ thủ là Jo và Mo, sau một tai nạn đâm tàu, đã dạt vào một hoang đảo. Nhiều năm trôi qua, một hôm Jo phát hiện ra một cái chai bị sóng đánh dạt vào bờ. Đó là cái vỏ chai còn đề nhãn bên dưới là “Coca – cola”, Jo tái mặt đi.
– Này Mo – Anh ta kêu lên – Chúng ta đã bé đi biết bao nhiêu?
Từ câu nói vui đó có thể rút ra một bài học nghiêm túc, phán đoán về đối tượng bất kỳ không thể nào khác hơn là so sánh nó với kích thước của một đối tượng khác. Người Liliput xem người Gulivơ là khổng lồ. Đối với dân chúng vùng Bropdingơ thì người Gulivơ lại là loại chim chích. Vậy quả cầu là lớn hay nhỏ? Dường như nó là cực lớn so với nguyên tử, nhưng lại cực nhỏ so với trái đất.
Jun Andre Poangcare, nhà toán học nổi tiếng người Pháp thế kỷ XIX, trong khi tiên đoán nhiều luận điểm của thuyết tương đối đã đề cập vấn đề này như sau (các nhà khoa học gọi phương pháp của ông là phương pháp tiếp cận bằng tư duy thực nghiệm. Cũng tức là phép thực nghiệm suy tưởng nhưng không thực hiện được trên thực tế): Chúng ta cứ hình dung rằng, ông nói, vào ban đêm, khi chúng ta ngủ say, mọi thứ trong vũ trụ trở nên lớn gấp hàng ngàn lần trước đó. Ở đây, Poangcare muốn nói mọi thứ hiện hữu như điện tử, nguyên tử, độ dài sóng ánh sáng, bản thân chúng ta, cái giường ta nằm, căn nhà ta ở, trái đất, mặt trời và các… Continue reading

THUYẾT TƯƠNG ĐỐI CHO MỌI NGƯỜI (Lời Giới Thiệu)

…..

M. Gardner

Thuyết tương đối cho mọi người

Dịch Giả: Đàm Xuân Tảo

Lời giới thiệu

…..

Không mấy ai không biết đến tên tuổi của Albert Einstein, nhưng cũng không mấy ai hiểu được tư duy đầy sáng tạo của ông. Có lẽ cái độc đáo có một không hai của ông cũng còn là ở chỗ đó chăng?
Nhân loại chúng ta đã bước qua năm 2001, năm mở đầu của thế kỷ 21, năm đầu tiên của thiên niên kỷ thứ 3. Vào dịp chuyển giao trọng đại giữa hai thiên niên kỷ. Tạp chí Mỹ Time Magazine đã bầu chọn một tên tuổi sáng chói – Albert Einstein – nhà vật lý học lừng danh thế giới, người có cống hiến vĩ đại đối với loài người – làm danh nhân tiêu biểu số 1 của loài người trong vòng một trăm năm của thế kỷ 20. Chắc hẳn chúng ta đều chia sẻ hoan hỉ đối với sự bầu chọn đầy tính thuyết phục ấy.
Nhưng cũng đáng suy nghĩ biết bao khi một thiên tài kỳ vĩ như vậy của nhân loại dường như vẫn còn như xa lạ với chúng ta, vì ông ít được giới thiệu với đông đảo công chúng nước ta.
Nhà vật lý học người Mỹ Gardner, tác giả cuốn sách mà chúng ta dịch ra đây cũng từng nói rằng, trên thế giới chỉ có chừng mươi mười hai người hiểu được ông, kể cả những nhà vật lý tầm cỡ. Lại nữa, như một chuyện vui về cuộc đối thoại giữa Einstein và vua hề Charles Chaplin kể rằng chính là Chaplin đã thừa nhận mình nổi tiếng vì ai cũng hiểu còn Einstein thừa nhận mình nổi tiếng vì không ai hiểu!
Nhưng may thay… Continue reading

TOÁN HỌC VIỆT NAM TRONG CÁC THÀNH TỰU KHOA HỌC KỸ THUẬT

Tạ Ngọc Liễn…..

IMG.818Ở nước ta thời xưa, toán học không có truyền thống lớn. Tuy nhiên, từ thế kỷ XVII, một người Anh tên là Dampier (Dampiơ), sau một thời gian sống tại Việt Nam đã nhận xét: “Người Việt Nam rất giỏi số học, hình học và thiên văn học”.

Ngày nay, dựa vào tài liệu khảo cổ học vào lịch sử ngôn ngữ, vào khảo sát cấu trúc các công trình kiến trúc cổ còn lại…, ta thấy rõ người Việt Nam xưa ắt phải giỏi tính toán, và toán học đã được ứng dụng vào đời sống khá tài tình. Trong toán học, số học là môn phát sinh trước, lâu dài nhất : Nếu đứng ở góc độ số học để khảo cứu những cánh sao, tia sáng Mặt trời, đàn con chim, chiếc thuyền… khắc vẽ trên mặt, trên thân các trống đồng Đông Sơn, chúng ta sẽ tập hợp được nhiều sự kiện toán học nằm trong đó, cung cấp cho ta một bức tranh đẹp đẽ về trình độ nắm vững và sử dụng số học của tổ tiên ta thời cổ đại. Nghiên cứu các hoa văn trên đồ gốm tìm được Phùng Nguyên, gò Bông, Xóm Rền… chúng ta thấy các dạng hoa văn rất phong phú : hình chữ S, có loại dài, loại vuông, loại nối ngang lưng nhau ; hình chữ X, chữ A ; hai đường song song uốn khúc đều đặn, liên tục ; hình tam giác xếp ngược chiều nhau, hình tam giác cuộn. Qua đấy, không thể nghi ngờ gì được khi nói rằng người Việt Nam 3-4 nghìn năm trước đây đã có những nhận thức hình học và tư duy chính xác khá cao. Từ hình dáng, kích thước các… Continue reading

HÉ LỘ VỀ TUỔI THƠ VŨ TRỤ

Thanh Hà

…..

IMG.657Ngày 21/03/2013 Cơ quan Không gian Châu Âu vừa công bố hình ảnh ngược dòng thời gian, đưa con người trở về với thời thơ ấu của vũ trụ, 13,8 tỷ năm về trước. Đâu là tầm mức quan trọng của những khám phá vừa được vệ tinh Plank tiết lộ. RFI mời nhà vật lý thiên văn Nguyễn Quang Riệu trả lời câu hỏi trên.

RFI Ảnh của vũ trụ chụp bằng vệ tinh Planck vừa được công bố chứng minh với chúng ta điều gì ?

Nguyễn Quang Riệu : Nguồn gốc và sự tiến hoá của vũ trụ vẫn là đề tài mà các nhà thiên văn quan tâm đến từ lâu. Họ quan sát qua những kính thiên văn ngày càng lớn, nên nhìn được ngày càng sâu trong vũ trụ. Những thiên thể không chỉ phát ánh sáng mà còn phát những bức xạ không nhìn thấy như bức xạ hồng ngoại  bức xạ vô tuyến. Những số liệu đầu tiên thu được trên bước sóng vô tuyến và hồng ngoại bằng vệ tinh Planck cung cấp cho các nhà thiên văn hình ảnh của vũ trụ khi mới có 400 nghìn năm tuổi. So với tuổi ngót 14 tỷ năm của vũ trụ hiện nay thì đây là hình ảnh của vũ trụ đang ở tuổi hãy còn trẻ thơ.

Theo vũ trụ quan hiện đại, khi vũ trụ vừa mới ra đời ngay sau Big Bang thì nóng tới hàng chục tỷ độ. Trong một môi trường cực kỳ nóng như thế thì các hạt electron không kết hợp được với các hạt ion để tạo ra nguyên tử, nên electron di chuyển tự do khắp vũ trụ. Do đó,… Continue reading

VIỆC THÀNH LẬP HỆ THỐNG THÁI DƯƠNG

Trần Hồng Văn

Vào năm 1644, René Descartes lần đầu tiên đưa ra một khái niệm về nguồn gốc các hành tinh khi ông cho rằng trái đất và các hành tinh quay quanh mặt trời có cội nguồn từ một hệ thống hỗn loạn..Một trăm năm sau nhà triết học người Đức

 

Thái Dương Hệ, tính từ mặt trời trở ra: Thủy Tinh (Mercury), Kim Tinh (Venus), Trái đất, Hoả Tinh (Mars), Mộc Tinh (Jupiter), Thổ Tinh (Saturn), Thiên Vương Tinh (Uranus) và Hải Vương Tinh (Neptune)

Immanuel Kant (1755) và nhà toán học người Pháp Pierre Simon Laplace (1796) cùng đưa ra những ý kiến mà các nhà nghiên cứu vũ trụ học ngày nay công nhận là đúng. Cả hai đều đặt trên giả thuyết về đám mây vũ trụ và cho rằng dưới hấp lực, trái đất cùng các hành tinh được thành lập cùng thời với mặt trời từ đám mây vũ trụ bị biến thái thành những vật thể quay tròn.

Trong thập niên qua, hơn 200 hệ thống thái dương khác ngoài Thái Dương Hệ của chúng ta cùng vô số hệ thống thái dương phôi thai khác được khám phá. Những hệ thống mới mẻ này rất phức tạp, do đó những hệ thống thái dương mới được thành lập cũng mang những đặc tính khác nhau. Không một thế giới nào giống thế giới nào, cho dù hai hành tinh kế bên nhau hoặc là trong hằng hà sa số hệ thống thái dương trong giải ngân hà Milky Way. Trong tiến trình thành lập các hành tinh, những nguyên liệu nguyên thủy như những chất hơi, những đám mây vũ trụ, băng đá, hành tinh phôi thai được kết dính lại với nhau và quay tròn để dần dần… Continue reading

lstgA

.

Stephen Hawking

LƯỢC SỬ THỜI GIAN

Lời Mở Đầu                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             

Chương 1: Bức Tranh Của Chúng Ta Về Vũ Trụ                                                                                                                                                                                                              … Continue reading

lstgCDDKNNT

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
CHA ĐỠ ĐẦU CỦA KỶ NGUYÊN NGUYÊN TỬ

Albert Einstein Và Thuyết Tương Đối

Trong số những quan niệm của Einstein về vũ trụ, quan niệm về sự tương đối của thời gian đi ngược với quan niệm xưa nay, và khó hiểu hơn cả. Einstein chủ trương rằng: những biến cố xảy ra ở nhiều nơi khác nhau có thể xảy ra cùng một lúc đối với kẻ này, nhưng xảy ra khác lúc đối với kẻ khác ở một vị trí chuyển động tương đối với người trước. Thí dụ hai biến cố xảy ra cùng một lúc đối với người quan sát đứng trên mặt đất, có thể xảy ra khác lúc đối với người ngồi trên xe hỏa hay máy bay. Thời gian không tuyệt đối, mà là tương đối với vị trí và tốc độ của người quan sát. Áp dụng thuyết này để nhận định vũ trụ, người ta thấy rằng một biến cố, thí dụ một vụ nổ xảy ra không một lúc đối với người quan sát ở ngay trên tinh cầu đó và người quan sát ở trên trái đất. Một biến cố diễn ra trên một tinh cầu xa lắc có thể hàng năm mới chuyển hình ảnh tới mặt đất, mặc dầu ánh sáng chạy với tốc độ 186.000 dặm/giây đồng hồ. Vì tinh tú ta quan sát thấy hôm nay chỉ là vì tinh tú của bao nhiêu năm về trước, và có thể lúc này vì tinh tú ấy đã không còn. Theo thuyết tương đối của Einstein thì người ta có thể đuổi kịp quá khứ và sinh ra ở tương lai nếu người ta có tốc độ vượt tốc độ ánh sáng. Mỗi tinh cầu chuyển động có… Continue reading

lstgDTST

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
ĐẦU TRANH SINH TỒN

 Charles Darwin Và Tác Phẩm “Nguồn Gốc Các Chủng Loại”

Một sự trùng phùng kỳ lạ xảy ra trong năm 1809 là năm đã chứng kiến nhiều vĩ nhân chào đời hơn mọi năm khác. Trong mỗi địa hạt riêng, các vĩ nhân đó, vị nào cũng xây dựng được sự nghiệp siêu việt. Trong số có Charles Darwin, một “Newton của khoa sinh vật học” và Abraham Lincoln, vị Tổng thống “giải phóng nô lệ ở Hoa Kỳ”. Hai vĩ nhân đó sinh cùng ngày và gần như cùng giờ. Ngoài hai vị đó, người ta còn phải nhắc đến những tên tuổi như: Gladstone. Tennyson, Edgar Allan Poe, Oliver Wendell Holmes, Elizabeth Barret Browning và Felix Mendelsohn, cũng chào đời trong năm 1809. Có lẽ ngoại trừ Karl Marx, trong số những nhân vật nổi danh đó và nói rộng ra trong số hàng triệu người sinh trong thế kỷ 19, không ai được như Darwin, vì Darwin đã mở ra những trào lưu tư tưởng, những quan niệm mới về sức sống của con người. Ngày nay người ta nói đến học thuyết Darwin như nói đến học thuyết Karl Marx, học thuyết Malthus và học thuyết Machiavelli. Trong suốt gần một thế kỷ, các nhà bác học đã tranh luận sôi nổi về những nguyên tắc nền tảng của học thuyết Darwin, và ngày nay những nguyên tắc đó đã được giới khoa học thừa nhận. Cuộc tranh chấp giữa hai phái Tân và Cựu khởi đầu năm 1859, kéo dai dẳng sang cả thế kỷ 20, và ác liệt nhất là khi xảy ra “vụ án con khỉ” lịch sử ở bang Tennessee. Chỉ mới đây, cuộc cãi cọ giữa hai phái mới… Continue reading

lstgVTTH

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
VŨ TRỤ TUẦN HOÀN 


Nicolaus Copernicus: và tác phẩm De Revolutionibus Orbium Coelestium

Ngay từ thời tiền sử, con người đã bị mê hoặc bởi quang cảnh bầu trời hùng vĩ: Mặt trời, mặt trăng, các hành tinh, các ngôi sao và sự tuần hoàn không lúc nào ngừng của các vì tinh tú ấy. Mặt trời mọc rồi lặn, mặt trăng tròn rồi khuyết, bốn mùa thay đổi, các hành tinh xuất hiện rồi biến đi không những chỉ là những sự kiện có thể quan sát được mà trên nhiều phương diện còn ảnh hưởng đến đời sống hàng ngày của nhân loại. Vì vậy, không lạ gì có hàng vạn chuyện hoang đường và ngay cả vô số tín ngưỡng, tôn giáo đã phát sinh từ những hiện tượng của bầu trời ấy. Khi trình độ văn minh tiến bộ, các triết gia đã tìm cách giải thích chuyển động tuần hoàn của bầu trời bằng những danh từ hợp lý. Các nhà khoa học và tư tưởng tiến bộ hơn hết về khoa thiên văn thời xưa là người Hy Lạp, bắt đầu với Pythagoras vào thế kỷ thứ năm và Aristotle vào thế kỷ thứ tư trước Công nguyên. Một người Ai Cập, Claudius Ptolemy sinh sống ở Alexandria khoảng năm 150 sau Công nguyên đã hệ thống lại những hiểu biết của mình và của các đời trước thành một số những lý thuyết dễ hiểu. Trong khoảng từ 1.500 thuyết của Ptolemy, như được trình bày trong quyển “The Almagest” đã chế ngự trí óc con người và được công nhận như là quan niệm chính xác về vũ trụ. Thuyết của Ptolemy được tạo dựng trên ý niệm: Quả đất là một khối đứng… Continue reading

lstgLSvmls

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
Lược Sử Về ‘Một Lược Sử’

Bài này in lần đầu tiên vào tháng Chạp năm 1988 trên tờ Independent. Trên thực tế, lược sử thời gian đã ở trong danh mục sách bán chạy nhất của tờ New York Times trong 53 tuần, tại nước Anh, đến tháng Giêng năm 1993, nó đã ở trong danh mục sách bán chạy nhất của tờ Sunday Times trong 205 tuần. Đến nay đã có 33 bản dịch không kể bản tiếng Việt.

Tôi hãy còn kinh ngạc với sự đón nhận cuốn sách của tôi: Lược sử thời gian. Nó đã ở danh mục sách bán chạy nhất của New York Times trong ba mươi bảy tuần và của tờ Sunday Times trong hai mươi tám tuần (cuốn sách được xuất bản ở Anh chậm hơn ở Mỹ). Và nó được dịch ra hai mươi thứ tiếng (hai mươi mốt, nếu bạn xem tiếng Mỹ khác với tiếng Anh). Điều đó vượt sự mong ước của tôi dự định lần đầu tiên vào năm 1982 viết một cuốn sách về Vũ trụ cho độc giả rộng rãi. Một trong các ý định của tôi là kiếm tiền trả học phí cho con gái. (Trên thực tế, khi cuốn sách cuối cùng rồi cũng ra được, con gái tôi đang học năm chót). Nhưng động cơ chủ yếu của tôi muốn giải thích sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ đã tiến lên được bao nhiêu và có lẽ chúng ta đã gần tới mức nào trong việc tìm kiếm một lý thuyết hoàn chỉnh mô tả vũ trụ và tất cả mọi thứ trong đó. Nếu tôi phải dành thời gian và sức lực để viết một cuốn sách, tôi muốn nó… Continue reading

lstgThuatNgu

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
Thuật Ngữ

1. Bảo toàn năng lượng (Conservation of energy): Định luật khẳng định rằng năng lượng (có thể tính tương đương qua khối lượng) không sinh không diệt.
2. Bức xạ viba phông hay nền (Microwave background radiation): Bức xạ từ lúc vũ trụ còn nóng, hiện nay dịch về phía đỏ nhiều đến mức không còn là ánh sáng nữa mà là dưới dạng viba (tức sóng radio với bước sóng khoảng vài cm).
3. Bước sóng (Wave length): Khoảng cách giữa hai đỉnh hoặc hai hõm sóng kề nhau.
4. Chân trời sự cố (Event horizon): Biên của lỗ đen.
5. Chiều của không gian (Spatial dimension): một trong ba chiều của không gian, các chiều này đồng dạng không gian khác với chiều thời gian.
6. Chuyển dịch đỏ (Red shift): Sự chuyển dịch về phía đỏ của ánh sáng phát ra từ một sao đang chuyển động xa dần bởi hiệu ứng Doppler.
7. Cơ học lượng tử (Quantum Mechanics): Lý thuyết phát triển từ nguyên lý lượng tử của Planck và nguyên lý bất định của Heisenberg.
8. Điện tích (Electric charge): Một tính chất của hạt đẩy (hoặc hút) một hạt khác có cùng (hoặc khác) dấu điện tích.
9. Điều kiện không có biên (No boundary condition): Ý tưởng cho rằng vũ trụ là hữu hạn song không có biên (trong thời gian ảo).
10. Định lý kỳ dị (Singulaitry theorem): Một định lý chứng minh rằng dưới những điều kiện nào đó kỳ dị phải tồn tại và nói riêng vũ trụ phải xuất phát từ một kỳ dị.
11. Đường trắc địa (Geodesic): Đường ngắn nhất (hoặc dài nhất) giữa hai điểm.
12. Electron (Electron): Hạt mang điện tích âm quay chung quanh… Continue reading

lstgI.Newton

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
ISAAC NEWTON

Isaac Newton không phải là một người dễ chịu. Những mối quan hệ của ông với các học giả khác rất tai tiếng, phần lớn các giai đoạn sau của cuộc đời ông quyện liền với những tranh luận gay gắt. Sau khi cuốn sách Principia Mathematica, cuốn sách uy tín nhất trong vật lý được xuất bản, Newton nhanh chóng chiếm được lòng ngưỡng mộ của công chúng. Ông được chỉ định làm Chủ tịch Hội Hoàng gia và trở thành nhà khoa học đầu tiên được phong tước hầu.

Newton mâu thuẫn với nhà thiên văn Hoàng gia, John Flamsteed, người trước đây đã cung cấp cho Newton nhiều dữ liệu cần thiết cho cuốn Principia Mathematica nhưng giờ đây từ chối không cung cấp các thông tin mà Newton cần. Newton đã không lấy sự bó tay làm câu trả lời, ông đã tự bổ nhiệm mình vào ban giám đốc Đài thiên văn Hoàng gia và tìm cách buộc phải công bố ngay lập tức các dữ liệu. Ông còn bố trí thu giữ công trình của Flamsteed và giao cho Edmond Halley, kẻ tử thù của Flamsteed, chuẩn bị xuất bản công trình đó.

Flamsteed đưa vụ này ra tòa và kịp thời đạt được lệnh tòa án ngăn không cho xuất bản tài liệu bị đánh cắp. Newton tức giận và trả thù bằng cách xóa bỏ mọi tài liệu dẫn về Flamsteed trong các lần tái bản của Principia.

Một cuộc tranh luận nghiêm túc hơn đã xảy ra với nhà triết học Đức, Gottfried Leibniz. Cả Leibniz lẫn Newton đã phát triển, độc lập nhau ngành toán học gọi là Calculus (Giải tích) vốn sẽ là cơ sở cho vật lý hiện đại.… Continue reading

lstgG.Galilei

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
GALILEO GALILEI

Có lẽ Galileo hơn ai cả là người có công lớn trong sự ra đời của khoa học hiện đại. Ông đã chống lại Nhà thờ Thiên chúa giáo, sự chống đối này là điểm trung tâm triết học của ông. Galileo là một trong những người khẳng định rằng con người có thể hy vọng hiểu được vũ trụ hoạt động như thế nào, và ngoài ra, chúng ta có thể làm được điều đó bằng cách quan sát vũ trụ thực tại.

Galileo tin vào lý thuyết Copernicus (cho rằng các hành tinh quay xung quanh mặt trời) từ lâu, nhưng chỉ khi tìm ra được những điều hiển nhiên chứng minh cho lý thuyết đó thì ông mới phát biểu công khai. Galileo viết về lý thuyết của Copernicus bằng tiếng Italy (không phải bằng tiếng Latinh hàm lâm), và quan điểm của ông được ủng hộ rộng rãi ngoài các trường Đại học. Điều này làm các giáo sư phái Aristotle giận dữ, họ liên minh chống lại Galileo và thuyết phục nhà thờ Thiên chúa triệt bỏ lý thuyết Copecnicus.

Galileo bèn đến Rome yết kiến chính quyền tôn giáo. Ông lý luận rằng Kinh thánh không nhằm mục đích nói với chúng ta mọi điều về các lý thuyết khoa học, và phải giả định rằng, những đoạn mà Kinh thánh trái với lương tri chỉ là những đoạn có tính chất phúng dụ, biểu tượng mà thôi. Nhưng Nhà thờ, lo sợ đến một vụ bê bối có thể làm thất bại cuộc đấu tranh chống đạo Tin lành, nên đã sử dụng những biện pháp đàn áp. Nhà thờ tuyên bố luận thuyết Copecnicus là “giả dối và sai lầm” vào năm 1616… Continue reading

lstgA.Einstein

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
ALBERT EINSTEIN

Einstein có liên quan đến chính sách bom nguyên tử, điều đó được nhiều người biết: Einstein đã viết một bức thư nổi tiếng thuyết phục Tổng thống Franklin Roosevelt cần nghiêm túc nghiên cứu vấn đề bom nguyên tử, sau chiến tranh Einstein lại hoạt động chống chiến tranh hạt nhân. Nhưng những hoạt động đó không phải là những hoạt động cô lập của một nhà khoa học bị lôi cuốn vào thế giới chính trị. Cuộc đời Einstein theo cách phát biểu của ông “được chia đôi giữa chính trị và các phương trình”.

Einstein bắt đầu những hoạt động chính trị rất sớm, vào thời gian Chiến tranh thế giới lần thứ nhất, khi ông còn là giáo sư ở Berlin. Đau khổ vì số phận nhiều người bị chết, ông tham gia vào nhiều cuộc biểu tình chống chiến tranh. Ông bênh vực sự chống đối của công luận và hô hào quần chúng không tòng quân, nhưng điều này làm ông mất cảm tình của nhiều đồng nghiệp. Sau đó trong thời kỳ chiến tranh, ông hoạt động nhằm cải thiện các mối quan hệ quốc tế. Điều này cũng vậy, làm cho ông bị nhiều thế lực căm ghét, và chính kiến của ông đã sớm gây cho ông nhiều khó khăn trong việc sang Mỹ, thậm chí chỉ để đọc bài giảng.

Hoạt động chính trị lớn thứ hai của Einstein là chủ nghĩa phục quốc Do thái (Zionism). Mặc dầu thuộc dòng họ Do thái, Einstein phủ nhận các ý tưởng kinh thánh của Chúa. Song trước những hành động bài Do thái ngày càng phát triển trước và trong Chiến tranh thế giới lần thứ nhất, Einstein đã dần dần hòa… Continue reading

lstg11

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
Chương 11
Kết Luận

Chúng ta ở trong một thế giới đang làm chúng ta phải trầm tư suy nghĩ. Chúng ta muốn gán cho mọi vật xung quanh chúng ta một ý nghĩa nào đó và tự hỏi bản chất của vũ trụ là gì? Chúng ta đóng vai trò gì trong vũ trụ và chúng ta từ đâu tới? Tại sao vũ trụ lại như thế này?
Để trả lời những câu hỏi đó chúng ta hãy chọn một “bức tranh của vũ trụ”. Một bức tranh là hình ảnh của vô số con rùa chở trên lưng một mặt đất phẳng, còn bức tranh khác có thể là lý thuyết siêu dây. Cả hai đều là những lý thuyết về vũ trụ, song lý thuyết thứ hai toán học hơn và chính xác hơn. Cả hai lý thuyết đều thiếu cơ sở thực nghiệm: chưa ai thấy con rùa khổng lồ mang mặt đất trên lưng và cũng chưa ai thấy được một siêu dây. Song lý thuyết rùa không thể đứng vững như một lý thuyết khoa học vì theo thuyết này thì chúng ta có thể rơi từ vùng biên của thế giới. Điều này không phù hợp với thực nghiệm, nếu không hóa ra đó lại là cách giải thích cho hiện tượng nhiều người được giả định là biến mất trong tam giác Bermuda!
Nhiều lý thuyết trước đây nhằm mô tả và giải thích vũ trụ gắn liền với ý tưởng cho rằng các sự cố và hiện tượng thiên nhiên đều điều hành bởi thần linh, do đó mang sắc thái cảm tính và không có khả năng tiên đoán. Các thần linh sống giữa những vật thể như sông, núi, kể cả các… Continue reading

lstg10

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
Chương 10
Lý Thuyết Thống Nhất Của Vật Lý Học

Chúng ta đều biết xây dựng một lý thuyết thống nhất hoàn chỉnh của vạn vật trong vũ trụ là một việc vô cùng khó khăn. Song thay vì, chúng ta đã đạt nhiều tiến bộ trong việc xây dựng nhiều lý thuyết riêng phần có khả năng mô tả một tập hợp giới hạn nhiều hiện tượng bằng cách bỏ qua các hiệu ứng khác hoặc xấp xỉ chúng bằng một số đại lượng. (Ví dụ, hóa học cho phép chúng ta tính tương tác của các nguyên tử mà không cần biết cấu trúc nội tại của hạt nhân nguyên tử). Nhưng cuối cùng mà nói, người ta luôn hy vọng tìm ra một lý thuyết thống nhất hoàn chỉnh đúng đắn bao trùm lên tất cả các lý thuyết riêng phần như những phép gần đúng và không cần điều chỉnh cho phù hợp với thực nghiệm bằng cách chọn lựa giá trị của một số đại lượng tùy tiện trong lý thuyết. Sự tìm kiếm một lý thuyết như thế được gọi là sự tìm kiếm “lý thuyết thống nhất của vật lý”. Einstein đã để phần lớn những năm cuối đời để tìm một lý thuyết thống nhất, nhưng vô vọng vì thời điểm chưa chín mùi: lúc bấy giờ người ta đã có lý thuyết riêng phần của hấp dẫn, của điện từ nhưng người ta đã biết rất ít về lực hạt nhân. Hơn nữa Einstein lại phủ nhận thực tại của cơ học lượng tử, mặc dầu ông đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của cơ học lượng tử. Mà nguyên lý bất định chắc chắn lại là một đặc thù cơ… Continue reading

lstg9

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
Chương 9
Mũi Tên Của Thời Gian

Nhận thức của chúng ta về bản chất của thời gian thay đổi theo năm tháng. Mãi đến đầu thế kỳ này người ta vẫn tin vào một thời gian tuyệt đối. Điều đó có nghĩa là mỗi sự cố có thể đánh dấu đơn trị bằng một con số gọi là thời gian và tất cả các đồng hồ chính xác phải cho cùng một quãng thời gian giữa hai sự cố. Song vì sự phát hiện tốc độ ánh sáng là như nhau đối với mọi quan sát viên, không phụ thuộc vào chuyển động của họ, đã dẫn đến lý thuyết tương đối buộc người ta phải hủy bỏ ý tưởng về một thời gian tuyệt đối duy nhất. Thay vì, mỗi quan sát viên có số đo thời gian riêng theo đồng hồ họ mang theo: những đồng hồ của các quan sát viên khác nhau không nhất thiết phù hợp nhau. Như thế thời gian đã trở thành một nhận thức cá nhân gắn liền với quan sát viên thực hiện phép đo.

Khi người ta tìm cách thống nhất hấp dẫn với cơ học lượng tử, người ta đã phải đưa vào khái niệm thời gian “ảo”. Thời gian ảo như nhau đối với mọi hướng không gian. Nếu ta có thể đi về hướng Bắc thì ta cũng có thể quay người và đi về phía Nam; tương tự nếu ta có thể đi trong thời gian ảo thì ta cũng có khả năng quay người và đi lui. Điều đó có nghĩa là không có sự khác biệt quan trọng nào giữa hướng trước và hướng sau của thời gian “ảo”, mặt khác khi ta… Continue reading

lstg8

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
Chương 8
Nguồn Gốc Và Số Phận Của Vũ Trụ

 Lý thuyết tương đối rộng của Einstein, tiên đoán rằng không gian, thời gian bắt đầu từ kỳ dị của vụ nổ lớn, sẽ kết thúc hoặc tại một kỳ dị cuối cùng (trường hợp toàn vũ trụ co lại) hoặc tại một kỳ dị nằm bên trong một lỗ đen (trường hợp một vùng định xứ, ví dụ một sao co lại). Mọi vật chất rơi vào lỗ đen, sẽ bị phá hủy tại điểm kỳ dị, chỉ còn lại hiệu ứng hấp dẫn của khối lượng là còn được cảm nhận từ phía bên ngoài. Mặt khác, khi các hiệu ứng lượng tử được tính đến thì dường như khối lượng và năng lượng của vật chất cuối cùng sẽ trở về với phần còn lại của vũ trụ, và lỗ đen cùng với mọi kỳ dị bên trong sẽ bay hơi và biến mất. Liệu cơ học lượng tử có gây một hiệu ứng bi kịch như thế đối với vụ nổ lớn và kỳ dị chung cuộc hay không? Điều gì thực tế đã và sẽ xảy ra vào các giai đoạn rất sớm và muộn hơn của vũ trụ, khi các trường hợp hấp dẫn mạnh đến mức mà các hiệu ứng lượng tử không thể nào bỏ qua được? Thực tế vũ trụ có một điểm bắt đầu và một điểm kết thúc hay không? Và nếu có, thì phải hình dung chúng ra sao? Trong suốt những năm 70 tôi đã tập trung nghiên cứu các lỗ đen, nhưng vào năm 1981, tôi lại lưu tâm đến các vấn đề xung quanh nguồn gốc và số phận của vũ trụ khi tôi tham gia… Continue reading

lstg7

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
Chương 7
Lỗ Đen Không Quá Đen

Trước năm 1970, nghiên cứu của tôi về thuyết tương đối rộng chủ yếu tập trung vào vấn đề có tồn tại hay không kỳ dị vụ nổ lớn. Tuy nhiên, vào một buổi tối tháng 11 năm đó, ngay sau khi con gái tôi, cháu Lucy, ra đời, tôi bắt đầu suy nghĩ về những lỗ đen khi tôi trên đường về phòng ngủ. Vì sự tàn tật của mình, tôi di chuyển rất chậm, nên có đủ thời gian để suy nghĩ. Vào thời đó còn chưa có một định nghĩa chính xác cho biết những điểm nào của không-thời gian là nằm trong, và những điểm nào là nằm ngoài lỗ đen. Tôi đã thảo luận với Roger Penrose ý tưởng định nghĩa lỗ đen như một tập hợp mà các sự cố không thể thoát ra khỏi nó để đến những khoảng cách lớn, và bây giờ nó đã trở thành một định nghĩa được mọi người chấp nhận. Điều này có nghĩa là biên giới của lỗ đen, cũng gọi là chân trời sự cố, được tạo bởi đường đi trong không-thời gian của các tia sáng vừa chớm không thoát ra được khỏi lỗ đen, và vĩnh viễn chơi vơi ở mép của nó (hình 7.1). Nó cũng gần giống như trò chơi chạy trốn cảnh sát, chỉ hơi vượt trước được một bước nhưng còn chưa thể bứt ra được. Bất chợt tôi nhận ra rằng đường đi của các tia sáng ấy không bao giờ có thể tiến tới gần nhau. Vì nếu không thế, cuối cùng chúng cũng sẽ phải chập vào nhau. Điều này cũng giống như đón gặp một người bạn đang phải… Continue reading

lstg6

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
Chương 6
Lỗ Đen

Thuật ngữ lỗ đen còn rất mới. Nó được nhà khoa học người Mỹ John Wheeler đưa ra vào năm 1969 nhằm mô tả một cách hình tượng một ý tưởng bắt nguồn ít nhất khoảng 200 năm trước, vào thời mà còn có hai lý thuyết về ánh sáng: một lý thuyết được Newton ủng hộ cho rằng ánh sáng được tạo thành từ các hạt, còn lý thuyết kia cho rằng nó được tạo thành từ các sóng. Hiện nay ta biết rằng cả hai lý thuyết trên đều đúng. Theo quan điểm nhị nguyên sóng/hạt của cơ học lượng tử, thì ánh sáng có thể xem như vừa là sóng vừa là hạt. Theo lý thuyết sóng về ánh sáng thì không rõ nó sẽ phản ứng thế nào đối với hấp dẫn. Nhưng nếu ánh sáng được tạo thành từ các hạt thì người ta có thể nghĩ rằng nó sẽ bị tác động bởi hấp dẫn hệt như các viên đạn đại bác, tên lửa và các hành tinh. Ban đầu người ta tưởng rằng ánh sáng truyền với vận tốc lớn vô hạn và như thế thì hấp dẫn không thể nào làm cho nó chậm lại được, nhưng phát minh của Roemer cho thấy ánh sáng truyền với vận tốc hữu hạn, điều đó có nghĩa là hấp dẫn có thể có tác động quan trọng. Dựa trên giải thuyết đó, một giảng viên của Đại học Cambridge là John Michell đã viết một bài báo in trên tạp chí “những văn kiện triết học của Hội Hoàng gia London” (Philosophical Transaction of the Royal Society of London) vào năm 1783, trong đó ông chỉ ra rằng một ngôi sao đủ… Continue reading

lstg5

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
Chương 5
Các Hạt Cơ Bản Và Các Lực Trong Tự Nhiên

Aristotle tin rằng toàn bộ vật chất trong vũ trụ được tạo thành từ bốn yếu tố cơ bản: đất, không khí, nước và lửa. Các yếu tố này được tác động bởi hai lực: lực hấp dẫn có xu hướng làm chìm xuống đối với đất và nước và lực nâng có xu hướng làm nâng lên đối với không khí và lửa. Sự phân chia nội dung của vũ trụ thành vật chất và các lực như thế vẫn còn được dùng cho đến ngày nay. Aristotle cũng tin rằng vật chất là liên tục, tức là người ta có thể phân chia một mẩu vật chất ngày càng nhỏ 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 số ít người Hy Lạp, chẳng hạn như Democritus, lại cho rằng vật chất vốn có dạng hạt và vạn vật được tạo thành từ một số lớn các loại nguyên tử (atom) khác nhau (atom theo tiếng Hy Lạp có nghĩa là “không thể phân chia được nữa”). Cuộc tranh cãi kéo dài hàng thế kỷ mà không bên nào có một bằng chứng thực tế nào. Mãi tới năm 1830, John Dalton – nhà vật lý và hóa học người Anh – đã chỉ ra rằng việc các hợp chất hóa học luôn luôn được hóa hợp theo những tỷ lệ nhất định có thể được giải thích là do các nguyên tử đã cụm lại với nhau tạo nên những đơn nguyên gọi là phân tử. Tuy nhiên, cho tới tận những năm đầu thế kỷ này,… Continue reading

lstg4

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
Chương 4
Nguyên Lý Bất Định

Thành công của nhiều lý thuyết khoa học mà đặc biệt là lý thuyết hấp dẫn của Newton đã đưa nhà khoa học Pháp, hầu tước Laplace, vào thế kỷ 19 tới lập luận rằng vũ trụ là hoàn toàn tất định. Ông cho rằng có một tập hợp các định luật khoa học cho phép chúng ta tiên đoán được mọi chuyện xảy ra trong vũ trụ, miễn là chúng ta phải biết được trạng thái đầy đủ của vũ trụ ở một thời điểm. Ví dụ, nếu chúng ta biết vị trí và vận tốc của mặt trời và các hành tinh ở một thời điểm, thì chúng ta có thể dùng các định luật Newton tính được trạng thái của hệ mặt trời ở bất kể thời điểm nào khác. Quyết định luận dường như khá hiển nhiên trong trường hợp này, nhưng Laplace còn đi xa hơn nữa, ông cho rằng có những qui luật tương tự điều khiển mọi thứ khác nữa, kể cả hành vi của con người. Học thuyết về quyết định luận khoa học đã bị chống đối rất mạnh bởi nhiều người, những người cảm thấy rằng nó xâm phạm đến sự tự do can thiệp của Chúa vào thế giới này, nhưng nó vẫn còn một sứ mạng với tính cách là tiêu chuẩn của khoa học cho tới tận đầu thế kỷ này. Một trong những chỉ dẫn đầu tiên cho thấy niềm tin đó cần phải vứt bỏ là khi những tính toán của hai nhà khoa học Anh, huân tước Rayleigh và ngài James Jeans, cho kết quả là: một đối tượng hay vật thể nóng, chẳng hạn một ngôi sao, cần phải phát… Continue reading

lstg3

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
Chương 3
Vũ Trụ Giãn Nở

Nếu ta nhìn lên bầu trời vào những đêm quang đãng, không trăng, những vật sáng nhất mà chúng ta nhìn thấy có lẽ là các hành tinh: sao Kim, sao Hỏa, sao Mộc và sao Thổ. Cũng có rất nhiều các ngôi sao tương tự như mặt trời của chúng ta nhưng ở rất xa. Một số những ngôi sao cố định đó, thực tế, lại dường như thay đổi – dù là rất ít – vị trí tương đối của chúng với nhau khi trái đất quay xung quanh mặt trời: chúng hoàn toàn không phải là cố định! Sở dĩ có điều này là do chúng tương đối ở gần chúng ta. Khi trái đất quanh xung quanh mặt trời, từ những vị trí khác nhau chúng ta thấy chúng trên nền của những ngôi sao ở xa hơn. Đó là một điều may mắn, vì nó cho phép chúng ta đo được một cách trực tiếp khoảng cách từ những ngôi sao đó đến chúng ta: chúng càng ở gần thì càng có vẻ di chuyển nhiều hơn. Ngôi sao gần chúng ta nhất là sao Proxima của chòm sao Nhân Mã được tìm thấy cách chúng ta khoảng 4 năm ánh sáng (nghĩa là ánh sáng từ nó phải mất 4 năm mới tới được trái đất), hay khoảng hai mươi ba triệu triệu dặm. Đa số các ngôi sao khác thấy được bằng mắt thường nằm cách chúng ta trong khoảng vài trăm năm ánh sáng. Để so sánh, bạn cần biết rằng mặt trời chỉ cách chúng ta có 8 phút ánh sáng! Những ngôi sao thấy được dường như nằm rải rắc trên toàn bộ bầu trời đêm, nhưng… Continue reading

lstg2

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
Chương 2
Không Gian Và Thời Gian

.

Những ý niệm của chúng ta hiện nay về chuyển động của vật thể bắt nguồn từ Galileo và Newton. Trước họ, người ta tin Aristotle, người đã nói rằng trạng thái tự nhiên của một vật là đứng yên, và nó chỉ chuyển động dưới tác dụng của một lực hoặc một xung lực. Từ đó suy ra rằng, vật nặng sẽ rơi nhanh hơn vật nhẹ, bởi vì nó có một lực kéo xuống đất lớn hơn. Truyền thống Aristotle cũng cho rằng người ta có thể rút ra tất cả các định luật điều khiển vũ trụ chỉ bằng tư duy thuần túy, nghĩa là không cần kiểm tra bằng quan sát. Như vậy, cho tới tận Galileo không có ai băn khoăn thử quan sát xem có thực là các vật có trọng lượng khác nhau sẽ rơi với vận tốc khác nhau hay không. Người ta kể rằng Galieo đã chứng minh niềm tin của Aristotle là sai bằng cách thả những vật có trọng lượng khác nhau từ tháp nghiêng Pisa. Câu chuyện này chắn hẳn là không có thật, nhưng Galileo đã làm một việc tương đương: ông thả những viên bi có trọng lượng khác nhau trên một mặt phẳng nghiêng nhẵn. Tình huống ở đây cũng tương tự như tình huống của các vật rơi theo phương thẳng đứng, nhưng có điều nó dễ quan sát hơn vì vận tốc của các vật nhỏ hơn. Các phép đo của Galileo chỉ ra rằng các vật tăng tốc với một nhịp độ như nhau bất kể trọng lượng của nó bằng bao nhiêu. Ví dụ, nếu bạn thả một viên bi trên một mặt phẳng nghiêng có… Continue reading

lstg1

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
Chương 1
Bức Tranh Của Chúng Ta Về Vũ Trụ

.

Một nhà khoa học nổi tiếng (hình như là Bertrand Russell) một lần đọc trước công chúng một bài giảng về Thiên văn học. Ông đã mô tả trái đất quay quanh mặt trời như thế nào và đến lượt mình, mặt trời lại quay quanh tâm của một quần thể khổng lồ các vì sao – mà người ta gọi là thiên hà – ra sao. Khi bài giảng kết thúc, một bà già nhỏ bé ngồi ở cuối phòng đứng dậy và nói: “Anh nói với chúng tôi chuyện nhảm nhí gì vậy? Thế giới thực tế chỉ là một cái đĩa phẳng tựa trên lưng một con rùa khổng lồ mà thôi”. Nhà khoa học mỉm một nụ cười hạ cố trước khi trả lời: “Thế con rùa ấy tựa lên cái gì?”. “Anh thông minh lắm, anh bạn trẻ ạ, anh rất thông minh”, bà già nói, “nhưng những con rùa cứ xếp chồng lên nhau mãi xuống dưới, chứ còn sao nữa”.
Nhiều người chắc thấy rằng bức tranh về vũ trụ của chúng ta như một cái thang vô tận gồm những con rùa chồng lên nhau là chuyện khá nực cười, nhưng tại sao chúng ta lại nghĩ rằng chúng ta hiểu biết hơn bà già nhỏ bé kia? Chúng ta đã biết gì về vũ trụ và bằng cách nào chúng ta biết về nó? Vũ trụ tới từ đâu và nó sẽ đi về đâu? Vũ trụ có điểm bắt đầu không và nếu có thì điều gì xảy ra trước đó? Bản chất của thời gian là gì? Nó có điểm tận cùng không? Những đột phá mới đây trong vật lý… Continue reading

lstgLMĐ

.

Stephen Hawking
Lược Sử Thời Gian
Mở Đầu
Lời Cảm Ơn của Stephen Hawking

.

Lời cảm ơn sau đây được in trong lần xuất bản đầu tiên của cuốn “Lược sử thời gian”, nhà xuất bản Batam Books, 1987. Tôi đã quyết định thử viết một cuốn sách phổ thông về không gian và thời gian sau khi đã đọc một loạt bài giảng ở Đại học Harvard năm 1982. Trước đó, cũng đã có khá nhiều cuốn sách viết về giai đoạn đầu của vũ trụ và các lỗ đen, từ những cuốn sách rất hay như cuốn “Ba phút đầu tiên” của Steven Weinberg (Bản dịch tiếng Việt của Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật ra mắt năm 1982 – VnExpress), cho tới những cuốn rất tồi mà tôi không muốn nhắc tên ở đây. Tuy nhiên, tôi cảm thấy chưa có cuốn nào đề cập đến những vấn đề đã dẫn tôi đi nghiên cứu vũ trụ học và lý thuyết lượng tử như: Vũ trụ ra đời từ đâu? Nó bắt đầu như thế nào và tại sao lại như vậy? Nó có kết thúc không, và nếu có thì sẽ kết thúc như thế nào? Đó là những vấn đề mà tất cả chúng ta đều quan tâm. Nhưng khoa học hiện đại đã trở nên chuyên sâu tới mức chỉ có một số ít chuyên gia nắm vững những công cụ toán học được dùng để mô tả chúng mới có thể hiểu được chúng. Tuy nhiên, những ý tưởng cơ bản về nguồn gốc và số phận của vũ trụ vẫn có thể trình bày dưới dạng phổ thông cho những người không thuộc giới khoa học cũng có thể hiểu được mà không cần tới toán học. Đó… Continue reading

BA PHÚT ĐẦU TIÊN (Chương Bốn)

…..

Steven Weinberg

BA PHÚT ĐẦU TIÊN

Sự Giãn Nở Của Vũ Trụ

…..

Nhìn vào bầu trời ban đêm, ta có cảm giác mạnh mẽ về một vũ trụ không biến động. Thực ra, những đám mây bay qua mặt trăng, bầu trời xoay quanh sao Bắc đẩu và sau những khoảng thời gian dài hơn thì mặt trăng cũng khi tròn khi khuyết, và mặt trăng cũng như các hành tinh đều chuyển động trên phông các vì sao. Nhưng chúng ta biết đây chỉ là hiện tượng cục bộ, do các chuyển động trong thái dương hệ của chúng ta gây ra. Ngoài các hành tinh ra, các ngôi sao dường như đứng yên.
Cố nhiên, sao cũng chuyển động với những tốc độ đạt vài trăm kilômet mỗi giây, như vậy trong một năm, một ngôi sao chuyển động nhanh có thể đi mười nghìn triệu kilômet. Đấy là một khoảng một nghìn lần nhỏ hơn khoảng cách đến những ngôi sao dù là gần nhất, cho nên vị trí biểu kiến của chúng trên bầu trời thay đổi rất chậm. (Ví dụ ngôi sao chuyển động tương đối nhanh, gọi là Barnard ở cách ta một khoảng chừng 56 triệu triệu kilômet. Nó chuyển động qua đường nhìn với tốc độ 89 km/s hoặc 2,8 nghìn triệu kilômet mỗi năm, kết quả là vị trí biểu kiến của nó thay đổi một góc bằng 0,0029 độ trong một năm). Các nhà thiên văn gọi sự thay đổi vị trí biểu kiến của những ngôi sao gần trên bầu trời là “chuyển động riêng”.
Vị trí biểu kiến trên bầu trời của những ngôi sao xa hơn thay đổi chậm đến mức chuyển động riêng của chúng không thể phát hiện được thậm chí bằng sự… Continue reading

BA PHÚT ĐẦU TIÊN (Chương Ba)

…..

Steven Weinberg

BA PHÚT ĐẦU TIÊN

 

Mở Đầu

Người Khổng Lồ Và Con Bò Cái

…..

Nguồn gốc vũ trụ được giải thích trong sách “Edda trẻ”, một sưu tập truyện thần thoại mà nhà tộc trưởng Aixơlen Snorri Sturleson đã sưu tầm vào khoảng năm 1220. Thủa sơ khai – sách của Edda viết – không có gì cả. “Không tìm thấy đất, phía trên cũng không có trời, chỉ có một khoảng trống lớn kinh khủng, và không đâu có cỏ”. Phía bắc và phía nam của khoảng không trống rỗng là những vùng của giá rét và lửa, Niflheim và Muspelheim. Sức nóng từ vùng Muspelheim làm tan các khối băng giá của Niflheim và từ các hạt nước một người khổng lồ xuất hiện, Ymer. Thế thì Ymer ăn gì? Hình như trong truyện cũng có một con bò cái tên là Audhumla. Thế thì nó ăn gì? Không sao, cũng có một ít muối, v. v…và v. v…
Tôi không muốn làm mếch lòng những ai có thiện cảm tôn giáo, kể cả có thiện cảm với tín ngưỡng Viking (Viking: tên gọi những tên cướp biển Scanđinavia thuở xưa (ND).), nhưng tôi cho rằng cũng đúng khi nói rằng câu chuyện trên không cho chúng ta một hình ảnh thỏa mãn lắm về nguồn gốc vũ trụ. Dù bỏ qua mọi điều hết sức trái với những chuyện dĩ nhiên, thông thường, câu chuyện này vẫn làm nảy sinh những câu hỏi nhiều bằng những vấn đề nó giải đáp, mỗi sự giải đáp lại dẫn đến một điều phức tạp mới cho các điều kiện ban đầu.
Chúng ta không thể chỉ mỉm cười khi nghe chuyện Edda và khước từ toàn bộ sự suy đoán về nguồn gốc vũ trụ,… Continue reading

BA PHÚT ĐẦU TIÊN (Chương Hai)

…..

Steven Weinberg

BA PHÚT ĐẦU TIÊN

 

Lời Tựa Của Tác Giả

…..

Sách này được viết ra từ một cuộc nói chuyện của tôi trong lễ khánh thành Trung tâm khoa học của các sinh viên năm cuối ở Harvard tháng 11 năm 1973. Một người bạn chung, Daniel Bell, đã kể lại cho ông Erwin Glikes, chủ tịch và giám đốc công ty xuất bản “Sách cơ bản” nghe về cuộc nói chuyện đó, và Glikes đã giục tôi biến nó thành một cuốn sách.
Đầu tiên tôi không thật say mê với ý đó lắm. Tuy rằng thỉnh thoảng tôi có tiến hành những cuộc nghiên cứu nhỏ về vũ trụ học, công việc của tôi dính líu nhiều hơn đến vật lý của những cái rất bé nhỏ, lý thuyết hạt cơ bản. Ngoài ra, vật lý hạt cơ bản đã tỏ ra sinh động một cách lạ lùng trong những năm cuối đây, và tôi đã tốn quá nhiều thời gian không phục vụ nó, khi viết những bài báo không chuyên môn cho những tạp chí này nọ. Tôi đã rất muốn trở về làm việc toàn bộ thời giờ ở chỗ sinh sống tự nhiên của tôi, là Tạp chí vật lý.
Tuy nhiên, tôi đã thấy là không thể ngừng suy nghĩ về những cuốn sách kể về vũ trụ sơ khai. Có gì hấp dẫn hơn là vấn đề “Phát minh trời đất”? Ngoài ra, trong vũ trụ sơ khai, đặc biệt trong phần trăm giây đầu tiên, các vấn đề về lý thuyết hạt cơ bản gắn chặt với các vấn đề về vũ trụ học. Và trước hết, bây giờ là một thời điểm tốt để viết về vũ trụ sơ khai. Đúng trong thập niên vừa qua,… Continue reading

BA PHÚT ĐẦU TIÊN (Chương Một)

…..

Steven Weinberg

BA PHÚT ĐẦU TIÊN

 

Lời Nói Đầu

Một Cách Nhìn Hiện Đại Về Nguồn Gốc Vũ Trụ

…..

Cuốn sách này nói về những phút đầu tiên của sự hình thành vũ trụ, theo thuyết vũ trụ học hiện đại nhất gọi là thuyết “mô hình chuẩn”. Nó xuất phát từ thuyết “Vụ nổ lớn” của các nhà bác học Lemaitre và Gamow, nhưng được hiện đại hóa, chính xác hóa sau sự khám phá ra phông bức xạ vũ trụ cực ngắn ở nhiệt độ 3 kenvin (khoảng âm 270 độ C) vào năm 1964 – 1965.
Đây là công lao trực tiếp của hai nhà bác học Mỹ Penzias và Wilson, và họ đã được giải thưởng Nobel năm 1978 về sự khám phá cực kỳ quan trọng này. Nhưng, như cuốn sách này nêu rõ, đó cũng là công lao của một tập thể khá lớn các nhà khoa học trong mấy chục năm trời, trong hàng trăm phòng thí nghiệm, đài quan sát thiên văn, nhóm nghiên cứu lý thuyết, đã đóng góp cho thuyết “Vụ nổ lớn” có được dạng “chuẩn” được nhiều người công nhận như hiện nay.
Bản thân tác giả, Steven Weinberg, một thành viên của Viện hàn lâm khoa học Mỹ, một nhà bác học nổi tiếng có nhiều cống hiến cho vật lý lý thuyết, vật lý hạt cơ bản, lý thuyết trường, dù không phải trực tiếp là một nhà vũ trụ học, nhưng gián tiếp đã tham gia vào cuộc đấu tranh cho “mô hình chuẩn” này. Năm 1979 Weinberg đã được giải Nobel về vật lý cùng với hai nhà bác học khác do sự đóng góp của ông vào việc tìm ra thuyết thống nhất hai tương tác: tương tác yếu… Continue reading

BA PHÚT ĐẦU TIÊN A

Khoa Học

Steven Weinberg

 

BA PHÚT ĐẦU TIÊN                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      

Chương 1 Lời Nói Đầu                                                                                                                                      … Continue reading

BA PHÚT ĐẦU TIÊN (Chương Mười)

…..

Steven Weinberg

BA PHÚT ĐẦU TIÊN

Phần Kết

Viễn Cảnh Trước Mắt

…..

Vũ trụ chắc sẽ còn tiếp tục giãn nở một thời gian nữa. Về số phận của nó sau đó, mô hình chuẩn cho một lời tiên đoán mơ hồ: nó phụ thuộc hoàn toàn vào việc mật độ vũ trụ bé hơn hay lớn hơn một giá trị tới hạn nào đó.
Như ta đã thấy ở chương II, nếu mật độ vũ trụ bé hơn mật độ tới hạn thì lúc đó vũ trụ là vô hạn và sẽ mãi mãi giãn nở. Con cháu chúng ta, nếu lúc đó có, sẽ thấy những phản ứng nhiệt hạch đi đến kết thúc chầm chậm trong tất cả các vì sao, để lại ở sau những loại tro bụi khác nhau; những sao lùn đen, những sao nơtron, có thể cả những lỗ đen. Các hành tinh có thể tiếp tục quay trên quỹ đạo chậm dần đi một ít khi chúng bức xạ sóng hấp dẫn, nhưng không khi nào nghỉ sau một thời gian hữu hạn. Nhiệt độ những phông bức xạ và neutrino vũ trụ sẽ tiếp tục hạ tỷ lệ nghịch với kích thước của vũ trụ, nhưng chúng không thể mất đi; ngay bây giờ ta có thể phát hiện phông bức xạ cực ngắn 3 K.
Mặt khác nếu mật độ vũ trụ lớn hơn giá trị tới hạn thì khi đó vũ trụ là hữu hạn và sự giãn nở của nó sẽ một lúc nào đó kết thúc, và được thay bằng một sự co ngày càng mạnh. Nếu chẳng hạn, mật độ vũ trụ gấp đôi giá trị tới hạn của nó và nếu giá trị đang được công nhận hiện nay của hằng số Hubble… Continue reading

BA PHÚT ĐẦU TIÊN (Chương Chín)

…..

Steven Weinberg

BA PHÚT ĐẦU TIÊN

Phần Trăm Giây Đầu Tiên

…..

Câu chuyện của ta về ba phút đầu tiên ở chương V không thể bắt đầu vào thời điểm bắt đầu của vũ trụ. Thay vào đó ta bắt đầu ở “cảnh một” khi nhiệt độ vũ trụ đã nguội xuống một trăm nghìn triệu độ Kelvin, và những hạt có mặt lúc đó với số lượng lớn chỉ là photon, electron, neutrino và những phản hạt tương ứng của chúng. Nếu chúng quả thực là những loại hạt duy nhất trong tự nhiên, thì có lẽ có thể ngoại suy sự dãn nở vũ trụ lùi về quá khứ và cho rằng đã phải có một lúc bắt đầu thực sự, một trạng thái nhiệt độ và mật độ vô cùng lớn, xảy ra 0,0108 giây trước cảnh một của chúng ta.
Tuy nhiên có nhiều loại hạt khác mà vật lý thiên văn hiện đại biết: muon, meson pi, proton, nơtron, v. v… Khi ta nhìn lùi về những thời gian ngày càng xa, ta gặp những nhiệt độ và mật độ cao đến mức tất cả các hạt đó có thể có mặt với số lượng lớn ở cân bằng nhiệt và tất cả ở một trạng thái tương tác liên tục. Vì những lý do mà tôi mong sẽ làm sáng tỏ, ta quả là vẫn không biết đủ về vật lý hạt cơ bản để có thể tính toán các tính chất của một hỗn hợp như vậy với một sự tin tưởng nào đáng kể. Như vậy sự kém cỏi của chúng ta về vật lý vi mô như là một bức màn che mất hướng nhìn của ta về lúc đầu tiên thực sự.
Cố nhiên ta rất muốn nhìn… Continue reading

BA PHÚT ĐẦU TIÊN (Chương Tám)

…..

Steven Weinberg

BA PHÚT ĐẦU TIÊN

Vài Trang Lịch Sử Khoa Học

…..

Ta hãy tạm ngừng xét lịch sử của vũ trụ sơ khai, và nói về lịch sử ba thập niên cuối của nghiên cứu vũ trụ học. Ở đây tôi muốn đặc biệt xem xét một vấn đề lịch sử mà tôi cho là vừa khó hiểu vừa hấp dẫn. Sự phát hiện ra phông bức xạ cực ngắn vũ trụ trong năm 1965 là một trong những khám phá khoa học quan trọng nhất của thế kỷ 20. Vì sao nó đã phải ra đời một cách ngẫu nhiên? Hoặc nói cách khác tại sao không có sự tìm hiểu hệ thống nào về bức xạ này trong nhiều năm trước 1965?
Như ta thấy trong chương trước, giá trị đo được hiện nay của nhiệt độ phông bức xạ và mật độ khối lượng của vũ trụ cho phép ta tiên đoán các độ nhiều vũ trụ của các nguyên tố nhẹ, nó hình như khớp tốt với quan sát. Nhiều năm trước 1965 người ta đáng lẽ ra có thể tiến hành tính toán ngược lại, tiên đoán một phông bức xạ cực ngắn vũ trụ, và được bắt đầu tìm kiếm nó từ các độ nhiều vũ trụ quan sát được hiện nay, vào khoảng 20 – 30 phần trăm hêli và 70 – 80 phần trăm hyđro, có thể suy ra rằng sự tổng hợp hạt nhân đã phải bắt đầu lúc tỷ lượng nơtron của các hạt hạt nhân hạ xuống 10 – 15 phần trăm. (Nhớ rằng độ nhiều theo trọng lượng của hêli hiện nay là đúng gấp đôi tỷ lượng nơtron ở thời kỳ tổng hợp hạt nhân). Giá trị này của tỉ lượng nơtron đạt được… Continue reading

BA PHÚT ĐẦU TIÊN (Chương Bảy)

…..

Steven Weinberg

BA PHÚT ĐẦU TIÊN

…..

Bây giờ chúng ta đã sẵn sàng để theo dõi quá trình tiến hóa của vũ trụ qua ba phút đầu tiên của nó. Lúc đầu các biến cố vận động nhanh hơn sau đó nhiều, cho nên ta không có lợi nếu chỉ ra những hình ảnh cách đều nhau về thời gian như một phim ảnh bình thường. Thay vào đó, tôi sẽ điều chỉnh tốc độ của cuộn phim của ta theo nhiệt độ hạ dần của vũ trụ, ngưng máy quay để chụp một cảnh mỗi khi nhiệt độ hạ xuống khoảng ba lần.
Tiếc thay tôi không thể bắt đầu cuốn phim lúc thời gian bằng không và nhiệt độ vô cùng lớn. Trên một nhiệt độ ngưỡng 15 nghìn triệu độ Kelvin (15.10 mũ 12 K), vũ trụ đã chứa đầy những số lượng lớn hạt gọi là mêzon pi, chúng nặng khoảng một phần bảy một hạt hạt nhân (xem bảng 1). Khác với electron, pôzitron, muon và neutrino, các mêzon pi tương tác rất mạnh với nhau và với các hạt hạt nhân – thực ra, sự trao đổi liên tục các mêzon pi giữa các hạt hạt nhân chịu trách nhiệm về phần lớn lực hút giữa các hạt nhân nguyên tử lại với nhau. Sự có mặt của những số lớn hạt tương tác mạnh như vậy làm cho việc tính toán biến diễn của vật chất ở nhiệt độ siêu cao là cực kỳ khó khăn, cho nên để tránh những bài toán khó như vậy, tôi sẽ bắt đầu câu chuyện trong chương này ở một phần trăm giây sau lúc bắt đầu, khi nhiệt độ đã lạnh đi chỉ còn một trăm nghìn triệu độ Kelvin mà thôi, chắc… Continue reading

BA PHÚT ĐẦU TIÊN (Chương Sáu)

…..

Steven Weinberg

BA PHÚT ĐẦU TIÊN

Một Toa Cho Vũ Trụ Nóng

…..

 Các quan sát thảo luận trong hai chương vừa qua đã phát hiện ra rằng vũ trụ đang giãn nở, và nó chứa đầy một phông bức xạ ở khắp mọi nơi, hiện nay ở nhiệt độ khoảng 3 K. Bức xạ đó có vẻ là còn rơi rớt lại từ một thời kỳ là vũ trụ quả thực là “đục”, khi nó vào khoảng 1000 lần bé hơn và nóng hơn hiện nay. (Luôn luôn nhớ là khi ta nói rằng vũ trụ 1000 lần bé hơn hiện nay, ta đơn giản chỉ muốn nói rằng khoảng cách giữa bất cứ cặp hạt điển hình nào cho trước lúc đó cũng là 1000 lần bé hơn hiện nay). Để xem như một sự chuẩn bị cuối cùng cho câu chuyện “Ba phút đầu tiên” của ta, ta phải nhìn lại những thời kỳ còn xưa hơn, khi vũ trụ còn bé hơn và nóng hơn nữa kia, bằng cách sử dụng nhãn quan lý thuyết, chứ không phải những kính thiên văn quang học hay vô tuyến để xem xét các điều kiện vật lý ngự trị lúc đó.

Vào cuối chương III, ta lưu ý rằng khi vũ trụ bé hơn hiện nay 1000 lần, và các phần vật chất của nó sắp thành trong suốt cho bức xạ thì vũ trụ cũng chuyển từ thời kỳ bức xạ ngự trị sang thời kỳ vật chất ngự trị hiện nay. Trong thời kỳ bức xạ ngự trị, không những chỉ có số lượng to lớn photon cho mỗi hạt nhân như số hiện có ngày nay, mà năng lương của các photon riêng lẻ đã đủ cao để cho phần lớn năng lượng… Continue reading

BA PHÚT ĐẦU TIÊN (Chương Năm)

…..

Steven Weinberg

BA PHÚT ĐẦU TIÊN

Phông Bức Xạ Cực Ngắn Vũ Trụ

…..

Câu chuyển kể ở chương trước là một câu chuyện khá quen thuộc với các nhà thiên văn của quá khứ. Cả khung cảnh cũng quen thuộc: những ống kính thiên văn lớn thám hiểm bầu trời ban đêm từ những đỉnh núi ở California hoặc Pêru, hoặc một người quan sát bằng mắt thường trong tháp quan sát của mình để “thưởng thức chòm sao con Gấu”. Như tôi đã nhắc đến trong lời tựa, đây là câu chuyện đã được kể đi kể lại nhiều lần trước đây, đôi khi với nhiều chi tiết hơn.
Bây giờ chúng ta đi đến một loại thiên văn học khác, đến một câu chuyện mà cách đây một thập kỷ thôi đã không ai có thể kể ra được. Chúng ta sẽ không bàn đến những quan sát về ánh sáng đã được bức xạ cách đây vài trăm triệu năm từ những thiên hà ít nhiều giống thiên hà ta, mà bàn đến những quan sát về một phông khuyếch tán của sóng vô tuyến còn sót lại từ thời điểm gần lúc vũ trụ bắt đầu ra đời. Khung cảnh cũng thay đổi, dời đến các mái nhà các viện vật lý của các trường đại học, đến những khí cầu hoặc tên lửa bay cao hơn bầu khí quyển của quả đất, và đến các cánh đồng ở miền bắc của bang New Jersey.
Năm 1964, phòng thí nghiệm của công ty điện thoại Bell có một ăngten vô tuyến khác thường đặt trên đồi Crawford ở Holmel bang New Jersey. Ăngten này đã được xây dựng để thực hiện liên lạc thông qua vệ tinh “Echo” (Tiếng vọng), nhưng những đặc điểm… Continue reading

VŨ KHÍ TỐI HẬU ! THIÊN THẦN KHÔNG ĐÁNH LOẠI ĐÀN “HAARP”NÀY !

Alain Gossens

 VŨ KHÍ TỐI HẬU ! THIÊN THẦN KHÔNG ĐÁNH LOẠI ĐÀN “HAARP”NÀY !

 Là kế thừa trên mặt đất của chương trình “Star Wars” (chiến tranh “ngôi sao”), dự án HAARP với những năng lực phi thường và tính đa năng của “nó” là “Vũ Khí Tối Hậu” của Hoa Kỳ.

Phải chăng người Mỹ đang hoàn chỉnh một hệ thống vũ khí rộng lớn có khả năng:

  • “rà hình” lòng  Trái Đất đề tìm kiếm các căn cứ bí mật,

  • ngăn chận mọi hình thức truyền thanh bằng làn sóng điện từ,

  • gây ảnh hưởng trên hành vi của con người,

  • làm thay đổi thời tiết,

  • “nướng” các phi cơ đang bay trên trời tương tự cách thức làm của một cái “micro-wave” thông thường đối với tô “súp” của bạn,

  • gây nên những trận động đất

  • hay những tiếng nổ lớn cỡ một quả bom nguyên tử. 

Với chương trình “Haarp” này, quân đội HK đang tái bản , dưới một hình thức tiết kiệm và còn nguy hiểm hơn nữa, dự án “Star Wars” (hay chiến tranh “ngôi sao”). Có một chút khác biệt: vấn đề lần này liên quan đến một cơ sở được đặt trên mặt đất.

Nhiều nhà khoa học, chuyên viên vũ khí và các dân biểu của Quốc Hội Âu Châu tỏ ra quan ngại, [đó là một uyển ngữ (tức một lối nói trại cho nhẹ đi đối với một thực tế mà ta “cảm thấy không thích thú chút nào”!)] bởi sự phát triển của dự án này. Vậy nên, một chuyên viên năng lượng, Gratan Healy, cố vấn cạnh các dân biểu của Quốc Hội Âu Châu, hiện đang sưu tập các bằng chứng nhằm tố cáo dự án có nguy… Continue reading

Tìm Kiếm