HIEPKHACHQUAY TUYỂN NHỮNG BÀI BÁO VẬT LÍ HAY VOL Kiên Giang, tháng 7/2009 Mục lục Trang Thuyết lượng tử giải thưởng Nobel Nhìn lại lịch sử 50 năm đầu giải thưởng Nobel Vật lí 15 Làm khoa học thời đại mở 26 Simon Newcomb, nhà thiên văn học vĩ đại số nước Mĩ 38 Arthur Robert Kantrowitz 49 Kiểm tra thuyết tương đối từ kì nhật thực 1919 – câu hỏi thành kiến 52 John Wheeler nghiên cứu hạt bản, hạt nhân vũ khí 65 Sự sống lượng tử 75 Charles Darwin vật lí học 83 Vật lí truyền cảm hứng cho sinh học nào? 89 Vũ trụ độc 93 Thuyết lượng tử giải thưởng Nobel Robert Marc Friedman Thành kiến cá nhân thiếu hiểu biết ủy ban xét trao giải Nobel khiến cho nhiều nhà tiên phong học lượng tử không nhận giải, phát phản vật chất vào năm 1932 Năm 1933, giải thưởng Nobel phần quan trọng so với khủng hoảng kinh tế giới leo thang quyền lực chế độ phát xít, nhiều nhà vật lí giữ nhìn thận trọng hướng Stockholm Họ cảm thấy hoang mang tràn trề thất vọng trước định trước Viện Hàn lâm khoa học Hồng gia Thụy Điển Khơng có giải thưởng cho ngành vật lí năm 1930, thành tựu lí thuyết thực nghiệm thời gian gần dẫn đến cách mạng mô tả nguyên tử chế lượng tử Liệu cuối Viện Hàn lâm có chịu công nhận thành tựu không ? Các giải thưởng Nobel cho thấy lịch sử thật phức tạp (Nguồn: Nobel Foundation) Sau cùng, Viện Hàn lâm công bố định họ vào tháng 11, kết làm số người cảm thấy hài lòng, số tỏ giận số khác cảm thấy khó hiểu Giải thưởng dành riêng cho năm 1932 trao cho Werner Heisenberg, cho ―việc sáng tạo học lượng tử, mà ứng dụng nó, khơng kể đến thứ khác, dẫn đến việc khám phá hình thái đặc trưng hydro‖ Trong đó, giải thưởng năm 1933 chia cho Erwin Schrưdinger and Paul Dirac, cho việc ―khám phá hình thức hữu ích thuyết ngun tử‖ © hiepkhachquay | Tuyển báo hay vật lí | Vol Giải thưởng Nobel dành cho học lượng tử từ lâu đề tài mà nhiều người bàn tán dị nghị Tại nhà khoa học có người một giải, có giải thưởng lại chia cho nhiều người, lí thức để trao giải lại linh tinh ? Nói chung, định trao giải năm 1933 mang đến câu hỏi lớn rắc tiêu lên lịch sử đời thường học thuật vật lí đại: có q giải thưởng Nobel cho đóng góp mặt lí thuyết ? Liệu có phải làm theo di chúc Alfred Nobel, ghi rõ giải thưởng trao cho ―khám phá hay phát minh lĩnh vực vật lí‖ ? Phải việc xác định đột phá mặt lí thuyết khám phá khó khăn ? Tơi nghiên cứu cơng trình đạt giải Nobel, thư từ trao đổi vị cựu thành viên ủy ban trao giải, nỗ lực làm sáng tỏ lí mà người ta xao lãng cơng trình lí thuyết, để có cảm nhận giải thưởng năm 1933 Những hoạt động cung cấp cho nhìn sâu sắc việc nhìn nhận thành tựu lí thuyết ủy ban trước năm 1933, giúp hiểu ý nghĩa giải thưởng năm đó, kể việc bổ sung Paul Dirac vào danh sách người đạt giải vào phút cuối Dirac (trái), Heisenberg (giữa) Schrödinger (phải) đến Stockholm năm 1933 để nhận giải Nobel (Nguồn: Max Planck Institute fur Physik/AIP Emilio Segrè Visual Archives) Giải thưởng hàn lâm viện Giải thưởng Nobel có quy mơ quốc tế, từ bắt đầu trao giải đến nay, Viện Hàn lâm khoa học Hoàng gia Thụy Điển đưa định sở tiến cử năm thành viên ủy ban xét giải vật lí hóa học.Chính kiến riêng thành viên ủy ban người Thụy Điển này, hiểu biết khoa học sở thích họ ảnh hưởng http://www.scribd.com/hiepkhachquay & http://thuvienvatly.com nhiều đến kết xét giải Những nhà khoa học mời định cho ủy ban trí cao Và ứng cử viên nặng kí thật trội – Albert Einstein cho thuyết tương đối, hay Henri Poincaré cho đóng góp đa dạng cho vật lí tốn - ủy ban thường bỏ qua Đôi khi, thay đổi nhỏ thành phần ủy ban định số phận ứng cử viên Mặc dù năm thành viên ủy ban đánh giá ứng cử viên đề xuất người nhận giải, tiến cử họ phải tán thành 10 thành viên Ban Vật lí Viện Hàn lâm, sau 100 thành viên Viện Hàn lâm.Thường uy quyền ủy ban thắng thế, lúc Đôi Viện Hàn lâm khoa học chống lại ủy ban Như trường hợp Gustaf Dalén (1912) Jean Perrin (1926), thành viên Viện Hàn lâm thành công việc tập hợp đồng nghiệp để phản đối tuyên bố ủy ban ứng cử viên không xứng đáng để trao giải Mặc dù có quy định thức đạo mặt hệ thống trao giải, điều khơng có nghĩa ủy ban trao giải cung cấp quy chế rõ ràng để làm việc Trong di chúc, số cụm từ thiết yếu ―khám phá hay phát minh có ý nghĩa lĩnh vực vật lí‖, ―gần đây‖, ―có ích cho nhân loại‖ khơng định nghĩa rõ ràng Cho nên phát sinh nhiều cách hiểu cách hiểu lại thay đổi theo thời gian Nhưng thành viên cố gắng vượt qua định kiến lịng ích kỉ, nhỏ nhen, cơng việc lựa chọn người thắng giải luôn – ln ln – việc khó khăn Đôi lúc thành viên ủy ban thổ lộ rằng, có khi, có số ứng cử viên xứng đáng Khuynh hướng thực nghiệm Những năm đầu thập niên 1900, thành viên ủy ban cố gắng ủng hộ ứng cử viên mà công trình nghiên cứu họ phản ánh khuynh hướng khoa học riêng họ Đa số thành viên ủy ban thuộc Khoa Vật lí thực nghiệm trường đại học Uppsala , họ xem phương pháp đo lường xác mục tiêu cao ngành Chẳng hạn, Bernhard Hasselberg – thành viên từ năm 1901 đến 1922 – xem Albert Michelson nhà vật lí mẫu mực nghiên cứu ơng đẩy giới hạn độ xác lên cao Do đó, Michelson khơng có lí mà chả nhận giải Nhưng thay nhận vài đề cử, đằng ông bắt đầu bật ứng cử viên đáng kể năm 1904 nhờ ủng hộ tích cực Hasselberg Các nhà vật lí Thụy Điển trao giải Nobel cho Michelson nhằm công nhận công dụng giao thoa kế ông khoa đo lường, đặc biệt, cho việc xác định thực nghiệm chiều dài mét chuẩn quốc tế Năm 1907, Hasselberf thổ lộ ông chuẩn bị ―làm thứ quyền hạn để mang giải thưởng đến cho ông ta (Michelson)‖ Tuy nhiên, Hasselberg phải thất bại trước thực tế Michelson ứng cử viên cơng chúng cơng trình nghiên cứu ông ta không đáp ứng yêu cầu quy định phải có ―khám phá‖ © hiepkhachquay | Tuyển báo hay vật lí | Vol Trong báo cáo trước ủy ban, Hasselberg khơng úp mở nghiên cứu Michelson xứng đáng trao giải, chúng không đưa tới khám phá lớn Ông khẳng định, phương pháp đo lường xác tự cấu thành điều kiện tiên cho việc khám phá Một thành viên khác cố gắng giải thích quy định ngặt nghèo không đề cập đến vấn đề này, Hasselberg khăng khăng với lí lẽ Ơng biết đa số ủy ban, kể ông chủ tịch Knut Ångstrưm, chia sẻ quan điểm ơng việc xem phương pháp đo lường xác yếu tố tiên cho tiến vật lí học Giải Nobel vật lí năm 1907 trao cho Michelson, cho ―những dụng cụ quang xác nghiên cứu quang phổ học đo lường thực với hỗ trợ chúng‖ Thi nghiệm ête kéo theo tiếng ông vừa nhắc đến Việc trao giải cho Michelson khiến cho Hasselberg đồng nghiệp quan điểm với ông Uppsala tranh luận phương pháp đo lường xác ―là điều kiện bản, thiết yếu, để thâm nhập sâu vào quy luật vật lí – đường để đến khám phá mới‖ Đây hội tốt để tán dương khẳng định quan điểm vật lí học Khi mà khuynh hướng thực nghiệm ủy ban làm lợi cho Michelson gây tổn hại đến ứng cử viên đề cử cho thành tựu lí thuyết Năm 1911, Vilhelm Carlheim-Gyllenskưld, thành viên bầu vào ủy ban đến từ trường đại học Stockholm, đệ trình kháng nghị thư lên Viện Hàn lâm, ơng nêu rõ đối lập vị cao lớn vật lí tốn vật lí lí thuyết giới khoa học với ỏi giải thưởng Nobel dành cho lĩnh vực Ngoài việc Hendrik Lorentz chia giải thưởng năm 1902 cho việc giải thích hiệu ứng Zeeman, giải thưởng trao cho J J Thomson năm 1906 cho dẫn điện chất khí, Carlheim-Gyllenskưld phàn nàn ―giải Nobel dành cho nhà vật lí thực nghiệm‖ Ơng nhấn mạnh việc xao lãng vật lí tốn vật lí lí thuyết khơng phải thiếu người đề cử Trong số nhà lí thuyết trội đề xuất kể đến Ludwig Boltzmann, Oliver Heaviside, William Thomson (huân tước Kelvin), Max Planck, Poincaré, John Poynting Wilhelm Wien Đa số trường hợp đề cử từ người có khả thực nghiệm không chê vào đâu được, Henri Becquerel, Philipp Lenard, Wilhelm Röntgen and Pieter Zeeman, họ nhận giải Nobel ―Hàng loạt phiếu bầu đáng ý xét giải‖, Carlheim-Gyllensköld khẩn khoản Nhưng ủy ban sau liên tiếp phớt lờ số lượng đề cử không ngừng tăng lên dành cho Planck nhà vật lí lí thuyết khác Ngun nhân số, khơng nói tất cả, thành viên ủy ban không đủ khả theo đuổi phát triển học lượng tử thuyết tương đối Thật vậy, cuối giải thường trao cho Planck – giải năm 1918, trao giải năm 1919 – cơng nhận vai trị ơng việc lãnh đạo khoa học Đức thời kì xảy thảm kịch quốc gia công nhận thuyết lượng tử Thực người theo chủ nghĩa thực nghiệm ủy ban muốn dành giải thưởng năm 1918 cho nhà vật lí nguyên tử Johanes Stark giải thưởng năm 1919 trao cho Planck để nhấn mạnh http://www.scribd.com/hiepkhachquay & http://thuvienvatly.com tầm quan trọng thí nghiệm xác so với việc nghiên cứu lí thuyết Tất nhiên, lịch sử xảy biết Thời khắc định cho vật lí lí thuyết Trường hợp Einstein đánh dấu bước ngoặt Sau thám hiểm nhật thực vào tháng 11 năm 1919, xác nhận ánh sáng phát từ xa bị trường hấp dẫn Mặt Trời bẻ cong đi, Einstein bắt đầu nhận số tiến cử tăng dần cho cơng trình ông thuyết tương đối Tuy nhiên, Viện Hàn lâm công bố người thắng giải năm 1920 lại Charles-Edouard Guillaume – người có nhà vật lí người Thụy Sĩ Charles Guye tiến cử - cho việc phát minh hợp kim thép – nickel, phát minh khơng ảnh hưởng nhiều đến thay đổi ngành luyện kim Mặc dù hợp kim ―invar‖ cho khả chế tạo nhiều loại thiết bị đo lường có độ xác cao, quan sát viên nước ngoài, kể người khơng thích cơng trình Einstein, nhận thấy Guillaume lựa chọn kì quặc Vậy chuyện xảy Viện Hàn lâm ? Đơn giản thơi: số, khơng nói tất cả, thành viên ủy ban chưa bị thuyết phục thích đáng kì nhật thực năm 1919 để thay đổi thái độ phản đối Einstein Hơn nữa, lời thỉnh cầu cuối Hasselberg, sau hai thập kỉ phục vụ ủy ban, muốn nhìn thấy người đồng nghiệp đo lường xác Guillaume ông trao giải Năm 1921, người tiến cử miêu tả Einstein người khổng lồ giới vật lí mà người ta chưa thấy kể từ thởi Newton Năm 1921, Allvar Gullstrand, giáo sư ngành quang lí quang sinh lí thuộc trường đại học Uppsala thành viên có tư cách đàng hồng Viện Hàn lâm, yêu cầu muốn nghe báo cáo đóng góp Einstein cho thuyết tương đối thuyết hấp dẫn Đơn giản Gullstrand không hiểu cơng trình nghiên cứu Einstein Tuy vậy, ơng kiên Einstein nhận giải Trong chuẩn bị báo cáo đặc biệt trước ủy ban, Gullstrand chuyển sang cầu viện đồng nghiệp ông Uppsala người bạn Carl Wilhelm Oseen, giáo sư học vật lí tốn Ông trình bày số đoạn phê bình với Oseen, ông cho Gullstrand thấy sai lầm ơng Chính Oseen nghi ngờ lớn giá trị thuyết tương đối, ông vui lịng cho Einstein bình phẩm hợp lí Sau này, ơng có thổ lộ rằng, thật thảm họa cho ủy ban xét giải có Gullstrand, người đại diện vật lí lí thuyết, ơng ta phải thẩm định thứ mà ơng ta chả hiểu ! Gullstrand khơng việc phải cản trở Einstein trước ủy ban Không thành viên tán đồng thuyết tương đối Như lời Hasselberg viết từ giường bệnh năm 1921: ―Người ta không nghiên cứu có phải đối tượng trao giải lời di chúc Alfred Nobel hay không‖ Đa số thành viên ủy ban đơn giản không chấp nhận cơng trình nghiên cứu vật lí thật Cách thức Einstein xem xét giả thuyết sở cách ơng cố gắng hợp lí thuyết cho thấy chúng cơng trình nhà siêu hình học thành viên cộng đồng khoa học đương thời © hiepkhachquay | Tuyển báo hay vật lí | Vol Carl Wilhelm Oseen, giáo sư học vật lí tốn trường đại học Uppsala , người thống trị ủy ban Nobel từ năm 1922 - 1944 Nếu báo cáo Gullstrand có nhiều khiếm khuyết thì, ngun tắc, Viện Hàn lâm có quyền tự hành động điều mang đến ánh sáng giải vấn đề Nhưng đa số người Viện không muốn trao giải cho Einstein, khơng muốn làm phật lịng thành viên kính mến ủy ban Như ―giới chun mơn‖ Thụy Điển nói, Viện Hàn lâm giữ uy quyền lẽ phải để định giá phán xét Khi đồng hồ điểm đến nửa đêm ngày 21 tháng 11 năm 1921, Viện Hàn lâm bỏ phiếu khơng trao giải Nobel vật lí cho năm Carl Wilhem Oseen vào Oseen gia nhập ủy ban năm 1922 Ơng muốn có giải thường cho Einstein, cho nghiên cứu thuyết tương đối Ơng muốn nhìn thấy Niels Bohr nhận giải Với địa vị cao quý ban vật lí lực phân tích sắc bén, Oseen tìm thấy cách khéo léo để trao giải cho hai người họ Chính ơng tiến cử thành công Einstein cho việc khám phá định luật quang điện Ơng lí giải rằng, khơng kể đến phương pháp lí thuyết mà Einstein sử dụng – bao hàm nhiều thuyết lượng tử khiến ủy ban khó chấp nhận – thân định luật quang điện xác nhận kinh nghiệm Và với việc công nhận định luật quang điện chân lí tự nhiên, Oseen biện hộ cho mẫu nguyên tử lượng tử Bohr Trước đây, ủy ban bác bỏ cơng trình cho mâu thuẫn với thực tế Nay Oseen khẳng định mẫu nguyên tử Bohr dựa sở chắn – định luật quang điện Einstein – tập hợp ủy ban Viện Hàn lâm ủng hộ cho đề xuất ông http://www.scribd.com/hiepkhachquay & http://thuvienvatly.com Sự có mặt Oseen ủy ban vào năm 1922 làm cho ủy ban lần có tinh thơng vật lí lí thuyết, điều khơng có nghĩa cơng trình lí thuyết dễ tán thành Oseen tri thức vừa nghiêm khắc vừa kiêu ngạo, khơng thiết đức tính phải có thành viên ủy ban Ơng thường giữ vai trò người phản biện, vừa quan tòa vừa đao phủ, đánh giá ứng cử viên nặng tay so với đồng khác Khi có người phản đối quan điểm ông thi ông trích lại, trả thù cá nhân Oseen để lại tiếng tăm sâu sắc đua giảnh giải Nobel thời gian dài sau ơng khơng cịn quyền hạn ủy ban vào năm 1944 Ông lãnh đạo phong trào thu hẹp lại quy mơ ―vật lí học‖ đủ tư cách cho việc nhận giải, trái với hành động trước bao hàm lĩnh vực vật lí thiên văn địa vật lí Nhưng, điều quan trọng nhất, nghiên cứu riêng ông dẫn đến thủy động lực học khoa vật lí nghiên cứu mạng tinh thể, ông ngồi ghế thẩm phán hầu hết vấn đề vật lí lí thuyết, đặc biệt thuyết nguyên tử Oseen khơng hài lịng với đường mà vật lí tiến triển; quan điểm thứ cần phải kiên định, rõ ràng, hợp lí khiến ơng thật thất vọng trước giải pháp cục thời trước khủng hoảng sâu sắc vật lí ngun tử thập niên 1920 Ơng thấy khơng có chút lí để tơn vinh giải pháp nửa vời, vật liệu thời, bước tiến dò dầm tương lai chưa biết Từ trái sang: Carl Wilhelm Oseen, Niels Bohr, James Franck Oskar Klein với Max Born (ngồi) lễ kỉ niệm cơng trình Bohr Gưttingen năm 1922 Khi đó, Oseen coi mẫu nguyên tử lượng tử sơ khai Bohr “đẹp nhất” số phát triển tuyệt vời vật lí lí thuyết Oseen thuyết phục ủy ban trao giải cho Bohr vào năm (Nguồn: AIP Emilio Segrè Visual Archives) © hiepkhachquay | Tuyển báo hay vật lí | Vol Thay tìm giải pháp hịa giải tìm kiếm mang tính chất hỗn loạn vật lí lượng tử với sở vật lí cổ điển, Oseen hi vọng, nhà nghiên cứu lại đề xuất lí thuyết ngày kì dị Giữa thập niên 1920, Heisenberg đề xuất mục tiêu lâu cố gắng mường tượng trình nguyên tử cần phải vứt bỏ Những phương trình tốn học rắc rối lại cho đáp số phù hợp với liệu quan sát Điều khiến Oseen không ưa Và người ta đến khẳng định cấp độ nguyên tử xác suất thống trị khơng phải tính định luận Oseen phải khổ sở trước phát triển này, ông không chịu rút lui vào hậu trường Ơng khơng muốn từ bỏ quyền lực ủy ban Sự thiếu vắng giải thường dành cho công trình nghiên cứu lí thuyết thời gian ngự trị Oseen ủy ban phản ánh tính nhạy cảm ông trước thời cản trở nghi thức hay thiếu vắng ứng cử viên Sự chấp nhận học lượng tử Từ thập kỉ 1920, Werner Heisenberg Erwin Schrödinger bắt đầu đặt tảng cho việc hiểu tượng nguyên tử Năm 1928 bắt đầu có số lượng nhỏ đề cử cho cách tiếp cận vấn đề không giống họ, sau số tiến cử ngày thuyết phục số lượng sở tiến cử vào cuối thập kỉ Một số nhà tiến cử thích miêu tả trực quan quỹ đạo electron dạng học sóng Schrưdinger Trong nhà lí thuyết kì cựu Einstein, Planck Max von Laue lại thích cách tiếp cận phi trực quan triệt để Heisenberg Hơn nữa, dấn ngày sâu từ nghiên cứu Heisenberg đánh đổ niềm tin lâu nhà vật lí quan hệ nhân Một số nhà vật lí làm việc thân cận với Heisenberg – gồm Bohr, Wolfgang Pauli Max Born – mở cánh cửa vào giới hạ nguyên tử, tượng xảy khác biệt tận gốc rễ với vật lí giới vĩ mơ Tuy nhiên, lí thuyết q trình hồn thiện, chúng bắt đầu tiến cử nhà vật lí hàng đầu Oseen làm mà ơng làm để tránh phải cơng nhận Schrưdinger Heisenberg Có lẽ ơng có thiện ý với phương pháp Schrưdinger ông đồng ý với số đông người tiến cử – trao giải thưởng cho học lượng tử - hai người phải nhận chung Không thèm đếm xỉa tới số đông, Oseen tạo đua người ủng hộ hai người Những đua tranh có nguyên nhân từ tính khí hay đua tranh thủ đoạn ông Đáp lại tiến cử vào năm 1929, Oseen cho lí thuyết Schrưdinger Heisenberg chưa đủ chín chắn ―từ góc nhìn hợp lí‖ phép mơ tả có hệ thống ngun tử Hơn nữa, ông tuyên bố họ đủ tư cách nhận giải mà lí thuyết họ chưa thu kết khám phá có tầm quan trọng sở Nói cách khác, ơng cố làm ngăn trở họ quy chế giải Hai nhà lí thuyết tiếp tục ủng hộ năm 1930 Một lần nữa, số người đề cử thích Schrưdinger, số khác thích Heisenberg, chia hai Heisenberg http://www.scribd.com/hiepkhachquay & http://thuvienvatly.com Vật lí truyền cảm hứng cho sinh học ? Alexei Korrnyshev cho nhà vật lí nhà sinh học làm việc gần gũi với hết, tồn rào cản để hợp tác chặt chẽ Nhà vật lí nhà sinh học cần phải học hỏi để hiểu (Ảnh: Photolibrary) Tháng năm 1997, Adrian Parsegian, nhà sinh lí học Viện Y tế Quốc gia Mĩ cựu chủ tịch Hội Sinh lí học, cho báo tờ Physics Today, ơng phác họa suy nghĩ ông chướng ngại vật chủ yếu cho mối lương duyên vật lí học sinh học Parsegian bắt đầu báo ông với câu chuyện vui nhà vật lí trao đổi với người bạn qua trường lớp sinh học ơng Nhà vật lí: ―Tơi muốn nghiên cứu não Hãy nói với tơi đơi điều có ích nào‖ Nhà sinh học: ―À, trước hết, não có hai bán cầu‖ Nhà vật lí: ―Thơi đi! Anh nói với tơi nhiều đấy!‖ Parsegian tiếp tục liệt kê vài lĩnh vực thuộc sinh học thơng tin cung cấp từ phía nhà vật lí đặc biệt hoan nghênh Nhưng kết luận ơng nhà vật lí thật phải học sinh học trước muốn đóng góp cho lĩnh vực Ơng cịn cảnh báo khơng đủ cho nhà vật lí có người bạn nhà sinh học đóng vai trị ―người phiên dịch‖ để dịch vấn đề thành ngôn ngữ vật lí Mặc dù viết thật nhẹ nhàng tao nhã, báo khiêu khích phản ứng dội từ phía Robert Austin, nhà vật lí Đại học Princeton, ơng cáo buộc Parsegian ngăn cấm nhà vật lí xử lí vấn đề lớn sinh học Quan điểm không nghiêng Parsegian hay Austin và, theo quan điểm tơi, mối quang học nhà vật lí học nhà sinh học cải thiện phần 12 năm qua kể từ báo Parsegian xuất lần Tuy nhiên, tin quan hệ bị tiêm nhiễm số niềm tin sai lầm cản trở nhà vật lí nhà sinh học làm việc gần gũi với © hiepkhachquay | Tuyển báo hay vật lí | Vol 89 Hơn đức tin? Trở lại đầu năm 1970, tơi cịn nghiên cứu sinh năm thứ Viện Frumkin Moscow, tơi thường tham dự buổi seminar lí thuyết Benjamin Levich – học trò cũ Lev Landau – chủ trì, ơng nhiều người biết tới cha đẻ sáng lập thủy động học hóa-lí Mỗi người thuyết trình say mê q mức bảo với độ tin cậy 100% cách thức, nói ví dụ, electron ngun tử hành xử dung môi gần điện cực, Levich cắt ngang buổi seminar cách pha trò ―Làm anh biết thế? Anh có mặt à?‖ Gần bốn thập niên trơi qua, nhà vật lí có nhiều cơng cụ thực nghiệm để ―đi tới đó‖ Chẳng hạn, nguồn synchrotron tia X đại cho phép nhà nghiên cứu nhìn vào cấu trúc tinh thể, khám phá cách thức mẫu sinh vật đột biến định vị nơi ion hút bám ADN; kĩ thuật chụp ảnh huỳnh quang với độ xác nano mét (FIONA) cho phép chuyển động protein myosin hay actin theo dõi thời gian thực Nhưng kĩ thuật thường mang lại kết đầy quyến rũ, chúng khơng đủ khơng có phân tích lí thuyết sâu sắc thật ―đang trông thấy‖ Cho nên, đứng đầu số quan niệm sai lầm ―thấy tin‖ Một tranh đẹp có duyên dáng hấp dẫn, khơng đủ Niềm tin thứ hai gây nguy hại cho hợp tác thói hình thức cho lí thuyết sinh học phải thật đơn giản – phải khơng có nhiều hàm mũ logarithm (làm ơn đừng có hàm Bessel!) Nếu khơng cơng việc máy tính thực Quan điểm ủng hộ Rod Philips Viện Công nghệ California, người đến tìm yêu – sinh học – từ lí thuyết chất rắn Tuy nhiên, tơi khơng tán thành với quan điểm tơi thường tranh luận với ơng chúng tơi nghỉ phép Viện Vật lí Lí thuyết Kavli Santa Barbara Như thường vạch ra, James Watson Francis Crick chưa giải mã cấu trúc ADN từ hình ảnh tán xạ tia X thu Rosalind Franklin Maurice Wilkins họ chẳng cơng cụ tốn học phát triển Crick, William Cochran Vladimir Vand năm trước (1952 Acta Crystollograph 581) Thật vậy, hàm Bessel nằm trung tâm phân tích Niềm tin thứ ba nhà sinh học không đọc báo khoa học chứa cơng thức tốn học Như Don Roy Forsdyke, nhà hóa sinh trường Đại học Queen Ontario, Canada, có lần bảo tôi, ―Tư liệu sinh học thật vô bờ bến Các nhà sinh học có nhiều báo để đọc nhiều thí nghiệm để thực Họ gác qua bên viết trơng khó khăn‖ Nếu điều đúng, tơi nghĩ đúng, nhà vật lí gặp rắc rối to Điều đưa thẳng đến niềm tin kế tiếp, cho nhà vật lí khơng thể cơng bố báo lí thuyết quan trọng tập san sinh học Các nhà lí thuyết cần phép đạo hàm tốn học để chứng minh kết tìm kiếm họ, báo có chứa đạo hàm bị từ chối Nếu bạn công bố báo tập san vật lí, khơng đọc người mà nhắm tới Thật ra, báo hay thuộc loại cơng bố đọc, vấn đề khó khăn 90 http://www.scribd.com/hiepkhachquay & http://thuvienvatly.com Cuộc cách mạng ADN Các nhà vật lí muốn đơn giản hóa thống thứ, nhiều tốt, nhà sinh học phản đối phương pháp giản hóa luận vui vẻ với đa dạng hóa phức tạp Cho nên, niềm tin thứ năm nhà sinh học nhà vật lí dốt nát tính đa dạng để mang lại cho chúng thứ có ý nghĩa Các nhà sinh học thừa nhận nhà vật lí mang lại, nói ví dụ, kĩ thuật quang phổ hay thiết bị đo lường lực, họ khơng khơng hiểu tính đa dạng Theo quan điểm họ, sinh học chẳng có chun nghiệp Niềm tin cuối nhà sinh học nghĩ nhà vật lí thực đột phá to lớn – giải thích cấu trúc chức ADN – cách mạng tương tự khơng có khả xảy lần Tuy nhiên, vấn đề then chốt khám phá ―pha trộn‖ Watson (một nhà sinh học) Crick (một nhà vật lí), giúp họ tìm ngơn ngữ chung mang lại ý tưởng nhân ADN nguyên tắc sau sinh học phân tử Tơi tin trơng đợi vào đột phá khác thuộc loại vật lí học tốn học có lịch sử cách mạng lâu dài không khoa học mà sống Những hợp tác đầy ý nghĩa Bất chấp tất điều này, cảm giác nhà vật lí nhà sinh học ngày hiểu Ví dụ, hồi tháng rồi, với Parsegian Wilma Olson trường Đại học Rutgers, người cựu chủ tịch Hội Sinh lí học, tơi tổ chức hội thảo chủ đề ―Từ vật lí truyền cảm hứng ADN đến sinh học truyền cảm hứng vật lí‖ Có chừng 140 nhà nghiên cứu tham dự, hội thảo tổ chức Trung tâm Vật lí Lí thuyết quốc tế (ICTP), Trieste, Italy, ICTP bảo trợ Wellcome Trust đồng bảo trợ Nhưng hội thảo không dành nhà vật lí có hứng thú với sinh học Nó cịn nhắm tới nhà sinh học hứng thú với việc học hỏi phương pháp vật lí kiến thức có mang lại cho họ, đồng thời xác định cho nhà vật lí vấn đề mà nhà sinh học nghĩ thu lợi từ liệu vào từ phía vật lí học Hội thảo có 60 tham luận – chứng minh cho tác động lẫn vật lí học sinh học – thứ từ chế, cấu trúc, tương tác kết tập ADN thu gọn ADN virus, tương tác ADN-protein nhận dạng, ADN bị giam giữ (các lỗ túi) ADN thông minh (rô-bôt, kiến trúc nano, công tắc, cảm biến điện tử học ADN) Thông tin cụ thể bạn tìm đọc online Trích dẫn câu nói tiếng Rutherford có vật lí học thứ khác thuộc khoa học trò sưu tập tem, Paul Selvin, nhà vật lí trường Đại học Illinois, phát biểu Rutherford sống ngày nay, ông ta phải nói ―mọi khoa học sinh học, công cụ sáng tạo cho sinh học, chẳng đáng đồng tiền bát gạo‖ Ngày nay, nói chung, kiêu ngạo gặp gương mặt nhà vật lí Nhưng để vượt qua rào cản chủ nghĩa hoài nghi, nhà vật lí cần phải chứng minh (hay, tốt nữa, truyền cảm hứng cho nhà sinh học chứng minh) hiểu biết © hiepkhachquay | Tuyển báo hay vật lí | Vol 91 sâu sắc từ vật lí học khơng chi áp dụng cho hệ mơ hình phịng thí nghiệm mà cịn áp dụng tốt bên giới thật tế bào Crick có trí tuệ lớn nghiêm túc với sinh học, mà ơng cịn may mắn gặp người hợp tác lúc Watson Nhiều người tìm cách thực cơng việc quan trọng thuộc sinh học thực cơng việc trừ tìm sự hưởng ứng thích hợp Tương lai thật triển vọng – gặp hội thảo tổ chức Trieste hồi tháng có lẽ tạo khác biệt Như nhà vật lí Cambridge, Stephen Hawking, có lần nói, ―Những khám phá vĩ đại kỉ 21 xuất nơi chẳng ngờ đến‖ Tương tự, thật bị thuyết phục bất ngờ khám phá lớn sinh học bắt nguồn từ vật lí học Tác giả Alexei Kornyshev nhà lí thuyết vật chất hóa đặc trường Imperial College London, nghiên cứu ranh giới vật lí học, hóa học sinh học (theo Physics World, tháng 7/2009) 92 http://www.scribd.com/hiepkhachquay & http://thuvienvatly.com Vũ trụ độc Lee Smolin Nhiều lí thuyết vũ trụ không xem vũ trụ nhiều vũ trụ mà khẳng định thời gian chẳng tồn Lee Smolin không ủng hộ quan niệm đa vũ trụ phi thời gian Hồi ba thập kỉ trước, việc nói vũ trụ khác không đa số nhà vật lí xem phận khoa học Đa số nghiên cứu ngành vật lí lí thuyết vũ trụ học bàn đặc điểm quan sát vũ trụ đa số báo thuyết trình seminar nhắc đến kết thực nghiệm Tuy nhiên, kể từ có chuyển hướng từ từ, ban đầu người ta trở nên chấp nhận nghiên cứu lí thuyết khơng mơ tả vũ trụ chúng ta, mà vũ trụ khác nữa, vũ trụ có chiều nhiều chiều hơn, vũ trụ có loại hạt loại lực khác Trong vài năm qua, tiến xa khỏi lí thuyết vũ trụ chúng ta, giới khác phát triển từ thực tế có khả hợp lí đến thực tế giả thuyết Giờ người ta quen nghe nói đa vũ trụ - vũ trụ học lượng tử giả thuyết vũ trụ khả kiến mà trông thấy xung quanh hà sa số hay số vô hạn vũ trụ Ảnh: physicsworld.com © hiepkhachquay | Tuyển báo hay vật lí | Vol 93 Giả thuyết đa vũ trụ thường song hành với giả thuyết siêu hình học chất thời gian Nhiều chuyên gia cho vũ trụ học lượng tử thời gian khái niệm bản, mà khái niệm gần phát sinh Nếu điều đúng, trải nghiệm thời gian vũ trụ phi thời gian nguyên tương tự nguyên chúng ta, người sống vũ trụ lượng tử, trải nghiệm thời gian tuân theo vật lí học cổ điển: gồm số lượng lớn hạt hài hòa thống kê phát sinh xác định phần nhiều trải nghiệm Ngoài ra, việc kết hợp giả thuyết đa vũ trụ giả thuyết phi thời gian thực mang lại cho siêu vũ trụ tĩnh Cho dù vũ trụ riêng có tiến triển theo thời gian, mức độ sâu sắc hơn, phần tập hợp vũ trụ phi thời gian, bất diệt Có lí giải hợp lí đưa đến kết luận này, giống nhiều người khác ngành vũ trụ học lượng tử, xem xét đến chúng Tuy nhiên, vài năm vừa qua, đến chỗ tin kết luận sai lầm Cùng cộng tác với nhà triết học người Brazil, Roberto Mangabeira Unger, thử tìm hiểu nguồn gốc vấn đề phát triển khái niệm thay khác thời gian quy luật quy mô vũ trụ Nguyên làm phần lo ngại lí thuyết khơng biết có kiểm tra hay khơng quan sát làm được, phần kết nỗ lực nhằm thực hóa cách tiếp cận phi thời gian phần cân nhắc mang tính triết học Vấn đề với đa vũ trụ phi thời gian Trong giới phi thời gian vũ trụ nhiều vũ trụ thực ngang hàng nhau, định luật vật lí phải khác với định luật mà đa số nhà vật lí nghĩ Đây định luật vật lí khơng cịn xác định quan sát thấy vũ trụ riêng chúng ta, chúng phải áp dụng cho toàn tập hợp vũ trụ khổng lồ Một định luật khơng cịn trừ xảy vũ trụ nữa; thay vào đó, mang lại phân bố xác suất cho tính chất tập hợp vũ trụ Để tìm hiểu nguyên do, thật hữu ích phân biệt khái niệm định luật định luật có hiệu lực Một định luật ấn định để giữ tính ―siêu phổ biến‖ từ nguyên lí phải độc Lí thuyết dây, chẳng hạn, nỗ lực nhằm khám phá định luật tự nhiên Mặt khác, định luật có hiệu lực chi phối thí nghiệm quy mơ quan sát thấy trực tiếp bên vũ trụ chúng ta, xuống tới cấp độ nhỏ khảo sát Máy Va chạm Hadron Lớn lên tới cấp độ khảo sát quan sát phông vi sóng vũ trụ Chúng ta quan sát thấy định luật có hiệu lực, hi vọng suy luận chúng từ định luật – khơng vừa nói chẳng có liên hệ với quan sát thấy Nghi vấn chẳng biết mối liên hệ gián tiếp có cung cấp đủ sở cho phép kiểm tra thực nghiệm định luật cho chúng thích hợp với hiểu biết khoa học giới 94 http://www.scribd.com/hiepkhachquay & http://thuvienvatly.com Thật không may, dường như lí thuyết dây, hay lí thuyết tương tự, đúng, lí thuyết thật khơng tiên đốn định luật có hiệu lực tự nhiên định luật Thay vào đó, làm phát sinh vơ số kiểu hình định luật có hiệu lực – khái niệm giới thiệu sách mình, Life of the Cosmos (Cuộc sống Vũ trụ - từ kiểu hình liên tưởng tới dạng thức tồn thích ứng sinh học) Như vậy, phải có giả thuyết cách thức định luật có hiệu lực riêng lẻ mơ tả vũ trụ chọn từ danh sách vô tận khả cho phép lí thuyết Đây động cho tranh luận đa vũ trụ Một vài ý tưởng đề xuất cho cách thức chọn định luật có hiệu lực áp dụng cho vũ trụ từ tập hợp lớn khả Một khả năng, nghiên cứu nhiều, dàn đồng ca vũ trụ bị chi phối định luật q trình thực ngẫu nhiên Một thí dụ lạm phát vĩnh viễn Trong kịch này, q trình tạo dàn đồng ca xảy mức lượng cao đến mức làm hết tác dụng tiến trình mà truy xuất thực nghiệm đến Kết vũ trụ giống vũ trụ chúng ta, phân bố cấu trúc tùy thuộc vào điều kiện vật lí thang lượng thấp nhiều, khơng điển hình dàn đồng ca vũ trụ Khi đó, người ta phải tùy thuộc vào nguyên lí nhân để nhặt vũ trụ thích hợp cho sống, chúng dàn đồng ca thật Chẳng có ngạc nhiên, biết đặc trưng dàn đồng ca đề tài cho phép kiểm tra thực nghiệm, kết đưa tiên đốn xác rõ ràng thứ quan sát thấy vũ trụ riêng Một cách tiếp cận khác, thật đưa đến vài tiên đoán, chọn lọc tự nhiên vũ trụ mà đưa hồi năm 1992 Ý tưởng dựa kịch vũ trụ học xây dựng tương tự sinh học quần thể Các vũ trụ đời từ ―bất chợt‖ sâu bên lỗ đen, chỗ kì dị chúng, nơi thời gian giả thuyết kết thúc, với vũ trụ giãn nở Ý tưởng đưa đến tiên đoán vũ trụ tiêu biểu vũ trụ thơng số điều chỉnh để tối đa hóa hình thành lỗ đen Thật vậy, có chứng cho thấy điều với định luật chi phối vũ trụ Quan trọng nhất, lí thuyết này, vũ trụ cho thuộc loại tiêu biểu dàn đồng ca, đưa đến vài tiên đốn thật kiểm tra, tồn chúng trì kể từ lần chúng cơng bố, ví dụ tiên đoán giới hạn khối lượng neutron bền khoảng 1,6 khối lượng mặt trời Sự trái ngược hai loại lí thuyết đa vũ trụ dẫn tới nghi vấn: lí thuyết dựa chọn lọc tự nhiên có tính chất tiên đốn – lí thuyết dựa sản sinh ngẫu nhiên vũ trụ khơng có tính tiên đốn? Câu hỏi giúp tìm hiểu tính xác thực thời gian cần thiết để giải thích xem định luật vật lí chọn Rõ ràng kịch quần thể vũ trụ tiến hóa, thay phân bố ngẫu nhiên phi thời gian, cần đến khái niệm thời gian có thật mức độ vũ trụ cá lẻ Nhưng để hiểu tranh phi thời gian thất bại, phải tiến sâu vào sở thuyết lượng tử Ví dụ, khơng có thời gian, khơng có giả thuyết tồn vũ trụ đơn mà quan sát thấy, khó mà đưa phát © hiepkhachquay | Tuyển báo hay vật lí | Vol 95 biểu có nghĩa xác suất tương quan với quan sát thấy vũ trụ Vì học lượng tử lí thuyết mang tính xác suất, gặp phải rắc rối cố mở rộng sang địa hạt xác suất dường chẳng có ý nghĩa Một số tác giả cố xử lí câu hỏi này, cách đề xuất số đo đặc biệt dùng để suy luận tiên đoán từ dàn đồng ca đa vũ trụ Ít thời khắc tại, khơng có số người khác chứng minh hợp lí yêu cầu phải tái dựng lại quan sát thấy Một vấn đề có liên quan hồi sinh không gian thời gian cổ điển, thuyết tương đối rộng mô tả, phần lí thuyết có hiệu lực Đây phải mặt trội lí thuyết lượng tử bản, giống hệt khái niệm cổ điển hạt nằm nơi xác định chuyển động theo quỹ đạo xác định lên từ học lượng tử Điều khơng quan trọng, khái niệm khơng-thời gian lượng tử, phát sinh lí thuyết lượng tử hấp dẫn, khác Cho đến nay, tiếp cận đến lượng tử hấp dẫn giả sử không gian thời gian thất bại rõ nét trước việc tái dựng lại không-thời gian mà biết Mặt khác, hai phương pháp giả sử thời gian không rõ nét lại thành cơng, chừng mực đó, việc mơ tả cách thức khơng-thời gian xuất Được phát triển số tam giác đạc động học nhân quả, chúng có kết ấn tượng gợi đến xuất không-thời gian cổ điển Một nỗ lực gần hơn, graphity lượng tử, có dấu hiệu sơ cho xuất không gian cho trước tồn thời gian Ngoài ra, thời gian cần thiết để nhận thức xác suất mơ tả tiến hóa định luật có hiệu lực, chúng gắn liền với vấn đề đầu Những kết chứng số khiến tơi xét đến ý tưởng phải có khái niệm chung thời gian cấp tiếp cận hồn tồn phù hợp với hấp dẫn lượng tử hồi sinh thuyết tương đối rộng cách gần vũ trụ rộng lớn Giả thuyết củng cố kết hấp dẫn cải biến, mà số tác giả cho giải toán tồn lâu số vũ trụ - cần thiết cho không-thời gian cổ điển lớn xuất Cái đáng ý, rõ nhà vật lí Rafael Sorkin thuộc Viện Vật lí Lí thuyết Perimeter, William Unruh thuộc trường Đại học British Columbia, Vancouver, người khác, phương pháp mô tả tiến hóa thời gian chung liên hệ với thể tích khơng-thời gian q khứ Hằng số vũ trụ ? Để tìm hiểu khác biệt hai mơ hình thời gian ló so với thời gian bản, cần phải đánh giá có khái niệm thơng thường định luật vật lí tiến triển mặt lịch sử từ kinh nghiệm quan sát phòng thí nghiệm Trong phịng thí nghiệm, khơng, định nghĩa, nghiên cứu tồn vũ trụ Chúng ta nghiên cứu hệ thống nhỏ bé vũ trụ mà, với gần có phần hợp lí, xem lập (tách biệt khỏi thiết bị đo sử dụng để quan sát nó) Khi làm vậy, khảo sát khả làm cho hệ kín mãi, thời khắc khác địa điểm khác, với yếu tố giống cấu hình xếp khác Chúng ta rút quy luật vật lí từ chung tập hợp lớn thí nghiệm, nghiên cứu trở nên khác điều kiện ban đầu khác Điều cho 96 http://www.scribd.com/hiepkhachquay & http://thuvienvatly.com phép đưa phân biệt rõ ràng định luật điều kiện ban đầu Các định luật giữ bất biến, cấp độ thời gian không gian lớn cấp độ gắn với thí nghiệm Tình giống đa số quan sát thiên văn học Chúng ta làm cho thiên hà vào trạng thái muốn, quan sát số lượng khổng lồ chúng xem chúng lập cách gần Vì thế, thiên văn học, cịn có minh chứng cho phân biệt định luật điều kiện ban đầu Sự phân tách lời giải thích khoa học thành quy luật điều kiện ban đầu dẫn tới khái niệm thơng dụng có sức mạnh vật lí học – khái niệm khơng gian cấu hình Đây khơng gian tất cấu hình, hay trạng thái, có, hệ Trong vật lí cổ điển vật lí lượng tử, giả sử không gian tồn tiên nghiệm nằm ngồi thời gian, người ta nghiên cứu độc lập định luật chuyển động Những định luật sau rõ quy tắc cho điểm mô tả điều kiện ban đầu khơng gian cấu hình tiến triển theo thời gian Chúng ta gọi khuôn khổ Newton luận cho lời giải thích Khn khổ Newton luận sở cho khẳng định thời gian vũ trụ học Từ quan điểm này, thời gian xem đơn thông số quỹ đạo không gian cấu hình, khơng phải phận nội quy luật vật lí Thời khắc tại, thời gian trải nghiệm, khơng có chỗ mơ tả Các nhà triết học khơng tin vào dịng chảy thời gian nhắm đến quỹ đạo khơng gian cấu hình nói thứ có thực tồn lịch sử vũ trụ tồn độc lập với thời gian – thuyết tương đối rộng gọi tranh ―vũ trụ tảng‖ Nhiều nhà vật lí nhà triết học sụp ngã sức cám dỗ niềm tin vào tranh ―vũ trụ tảng‖ Với họ, kinh nghiệm dòng chảy thời gian ảo tưởng Lập luận thật sai lầm hai ngun Thứ nhất, khơng chứng tỏ thời gian Khi quan sát chuyển động, ghi lại loạt số đo vị trí hệ Những vị trí vẽ khơng gian cấu hình, mang lại đường cong biểu diễn số đo chuyển động Đồ thị độc lập thời gian, biểu diễn số đo chuyển động khứ, chuyển động đó, tất nhiên, khơng cịn diễn tiến Sự tương ứng đối tượng toán học, đối tượng tĩnh, loạt số ghi quan sát, đối tượng tĩnh Thực tế tạo tương ứng đối tượng toán học số ghi chuyển động khứ khơng nói lên chuyển động thật, mà quan sát thu được, phi thời gian Nó chẳng nói lên đằng sau tiến triển thật thời gian giới thật có tồn tương ứng hoàn hảo với đối tượng toán học phi thời gian Việc thừa nhận mối liên hệ mở rộng liên tưởng túy siêu hình học, khơng gợi lên thứ khoa học (Xem ―Nguyên tắc thứ tư: toán học chủ nghĩa Platon‖, phần bên dưới) Những ngun lí © hiepkhachquay | Tuyển báo hay vật lí | Vol 97 Sai lầm thứ hai lập luận cho thời gian là chỗ khơng rõ ràng khuôn khổ Newton luận áp dụng quy mô vũ trụ tổng thể Hầu nghiên cứu vũ trụ học cổ điển đại giả sử khn khổ áp dụng Nhưng biết trước khó khăn mà đề tài gặp phải, tơi thiết nghĩ có khả câu trả lời khơng Một lí ngờ vực khuôn khổ Newton luận không áp dụng cho vũ trụ học ngữ cảnh thực nghiệm mang lại ý nghĩa cho phân tách nguyên nhân thành định luật điều kiện ban đầu hồn tồn bị thiếu Chẳng có khả đưa vũ trụ vào cấu hình ban đầu khác, khơng có cách xác định quan sát tồn điều kiện ban đầu Bất kể nhà quan sát nào, bên vũ trụ, nhìn thấy phần bề mặt giá trị ban đầu Như vậy, khái niệm điều kiện ban đầu khơng dễ thực hóa vũ trụ học Nếu có vũ trụ, chẳng có lí cho phân tách thành định luật điều kiện ban đầu, muốn có định luật để giải thích lịch sử vũ trụ Điều tương tự cho khơng gian cấu hình vũ trụ Vũ trụ có mặt rồi, đâu ý nghĩa tất trạng thái tồn không gian trạng thái chưa nhận lịch sử vũ trụ? Khái niệm ―trạng thái lượng tử vũ trụ‖ điều hư cấu, tách rời khỏi chuẩn bị hay đo đạc thực tiễn Những cân nhắc cho thấy khái niệm khơng gian cấu hình khơng gian trạng thái tương ứng với phép đo chuẩn bị nhận thức hành động trường hợp hệ thống nhỏ bé vũ trụ Những khái niệm – hay sở hoạt động chúng – đánh trượt cố gắng mở rộng chúng cho toàn vũ trụ Vấn đề thời gian trông khác từ viễn cảnh Thời gian khuôn khổ Newton luận thông số dùng để đánh dấu điểm quỹ đạo mô tả hệ tiến triển không gian cấu hình Khi hệ nhỏ lập, thơng số thời gian gợi tới số đồng hồ tường phịng thí nghiệm nhà quan sát, khơng phải thuộc tính hệ Khi cố áp dụng khái niệm cho vũ trụ xét tổng thể, thơng số thời gian phải biến Một số người cố gắng tranh luận điều có nghĩa thời gian thân khơng tồn cấp độ vũ trụ học, kết luận sai lầm Cái biến thời gian, mà đồng hồ nằm bên ngồi hệ - điều thật vơ lí hệ tồn vũ trụ mà Thật vậy, gắn chặt với khn khổ Newton luận, chẳng có tầm quan trọng thực tiễn, khiến xem xét kịch đa vũ trụ cách nghiêm túc Nếu phương pháp luận khoa học có ý nghĩa áp dụng cho hệ vũ trụ mênh mơng hơn, thật hấp dẫn phản bác lại vấn đề phát sinh cố mở rộng cách khơng thích hợp cho toàn vũ trụ cách ấn định vũ trụ thật hệ vũ trụ rộng lớn Chúng ta làm vật lí đào tạo, bẫy làm phải sử dụng cấu trúc tầm quan trọng thực tiễn Tốt hết, theo quan điểm chúng tôi, xem khuôn khổ Newton luận áp dụng cho vũ trụ học, tìm khái niệm quy luật khác có ý nghĩa áp dụng cho toàn vũ trụ, đơn lẻ, 98 http://www.scribd.com/hiepkhachquay & http://thuvienvatly.com Nhưng phát biểu khác biệt định luật điều kiện ban đầu chẳng có đối tác tương ứng ngữ cảnh vũ trụ học, phát biểu mang lại cho tranh luận vài thách đố mà mở rộng mơ hình Newton luận sang vũ trụ học mang đến Trạng thái lượng tử ban đầu vũ trụ gì? Chúng ta giải thích nào? Làm định nghĩa xác suất vũ trụ học lượng tử? Chúng ta làm vật lí mà thời gian biến mất? Quy luật vật lí vũ trụ đơn, gắn liền với thời gian Bằng cách bác bỏ khuôn khổ Newton luận cho vũ trụ học miễn trừ khái niệm đa vũ trụ, chẳng cịn có lí cho thời gian ảo tưởng Điều đưa Unger đến chỗ xem xét hàm ý triết học tự nhiên dựa tập hợp ngun lí khác Chỉ có vũ trụ Khơng có vũ trụ khác, chẳng có khác đồng hình với Ngun lí ngụ ý cách hợp lí chẳng có vũ trụ khác, hay khác vũ trụ chúng ta, dù bên hay bên ngồi Cái thứ khơng thể chẳng có hệ mơ xác hệ lớn mà phận đó, cịn thứ hai khơng thể vũ trụ định nghĩa tồn có mặt Ngun lí bác bỏ khái niệm đối tượng toán học đồng hình phần tương ứng với lịch sử toàn vũ trụ, khái niệm mang tính siêu hình học khoa học Mọi thứ có thật có thật thời khắc, liên tục thời khắc Bất thứ thuộc thời khắc Ngun lí khơng phát biểu cho thời gian thật, mà cịn cho thứ khác có thật thời gian Khơng có tồn phi thời gian Mọi thứ có thật thời khắc trình biến đổi dẫn tới thời khắc hay tương lai Bất kì đặc điểm tiến trình, tiến trình gây hay ngụ ý tới thời khắc tương lai Nguyên lí thứ ba sáp nhập ln khái niệm thời gian mặt quan hệ nhân Một nguyên xác nhận thứ tồn thời khắc, khơng có ngun hay gợi đến mặt trạng thái thời khắc tương lai, trôi vào thời khắc Mọi thứ diễn tiến phải xem tiến trình dẫn tới tiến trình biến đổi Một nguyên tử thời khắc tiến trình dẫn tới nguyên tử khác hay nguyên tử biến đổi thời khắc Khuôn khổ siêu hình học thay có ngụ ý cho chất quy luật vật lí Vì chẳng có hay có thật nằm ngồi thời gian, khơng có khả nói tới định luật bất diệt Các định luật quy tắc mà phát phát huy nhánh dài thời gian, chẳng có lí cho định luật cách phi thời gian – thật vậy, chẳng có cách làm cho khái niệm có nghĩa Điều mở khả định luật tiến triển theo thời gian, quan niệm đưa lên bàn nghị kể từ nhà lôgic học vĩ đại người Mĩ Charles Sanders Peirce viết hồi năm 1891 ―Việc giả sử định luật chung tự nhiên có khả nhận thức trí tuệ người chẳng có nguyên cho dạng thức đặc biệt chúng, © hiepkhachquay | Tuyển báo hay vật lí | Vol 99 tồn cách giải thích thật vơ lí, khó quan điểm bào chữa Những tính chất khơng biến hóa loại thực tế cần giải thích Quy luật hết vạn vật cần có ngun Giờ cách giải thích cho định luật tự nhiên, cho tính đặn nói chung, giả sử chúng kết tiến hóa‖ Từ quan điểm này, khái niệm vượt lên trải nghiệm gắn liền với thời gian để khám phá thực phát huy cách phi thời gian ý tưởng không thực tiễn Khi khoa học vận động, chẳng làm thuộc loại ấy; chúng ta, nhà vật lí, thực khám phá quy luật chi phối vũ trụ mà trải nghiệm thời gian Tôi khẳng định đủ; thứ nằm ngồi điều mang tính siêu nghiệm động tơn giáo khoa học Vậy thì, vật lí khơng có phân tách rõ ràng thành định luật điều kiện ban đầu, đó, khơng có khái niệm có khơng gian cấu hình tồn phi thời gian, ? Chúng ta khơng biết trọn vẹn câu trả lời cho câu hỏi này, có vài quan sát Trước tiên, cách bác bỏ khuôn khổ Newton luận cho vũ trụ học, có lí để xem vũ trụ nhiều vũ trụ thực khác Thật vậy, miễn trừ khái niệm số lượng lớn vũ trụ khác, thứ chẳng hiểu chẳng nhận Thay vào đó, tưởng tượng khái niệm định luật áp dụng cho vũ trụ đơn thật tồn Chúng ta chẳng cịn lí thời gian ảo giác vì, rõ trên, lập luận chủ yếu từ sở vật lí cho thời gian xuất xuất phát từ áp dụng sai khuôn khổ Newton luận cho vũ trụ xét tổng thể Khi cố gắng nhận nguyên lí đó, tìm khái niệm định luật áp dụng cho vũ trụ tưởng tượng bên đa vũ trụ Biết vũ trụ xuất lần, phải cố tưởng tượng loại định luật áp dụng lần Một định luật không cần – khơng nên – có chút ý nghĩa tồn bên ngồi thời gian Cũng khơng nên quan niệm tách rời với vũ trụ mà mơ tả Thật ra, định luật tiến hóa theo thời gian; nghĩa là, định luật khác biệt câu chuyện một-thời gian lịch sử vũ trụ phát biểu nguyên lí chi phối lịch sử mờ hẳn Nếu mơ hình đa vũ trụ phi thời gian có ưu đúng, tiến tới phần kết tiến trình loại trừ thực thời gian thay loại ―tồn tại‖ mờ nhạt bên giới giá băng vĩnh viễn gồm lượng lớn xác suất Mặt khác, ngun lí mà Unger tơi đề xuất gần với thật hơn, vào giai đoạn bắt đầu phiêu lưu khoa học, nơi phải nhận thức lại khái niệm định luật áp dụng cho đơn vũ trụ xảy lần Trong trường hợp nào, đến nhận thức vũ trụ với thuật ngữ khác quen thuộc so với trước Nhưng có thật hình dung việc hoàn thành cách mạng Einstein khởi xướng mà khơng cần phải bác bỏ số niềm tin dễ chịu nghiêng náo loạn ý tưởng hiểu ? Ở 100 http://www.scribd.com/hiepkhachquay & http://thuvienvatly.com cấp độ này, làm khoa học cho chúng ta, mà cho hệ tương lai sống thoải mái giới ý niệm mà tốt đại khái nhắm tới mà thơi Ngun lí thứ tư: toán học chủ nghĩa Platon Ảnh: Michael Maggs Những người tin vào thực vĩnh viễn thường xem tốn học mơ hình giới có thực phi thời gian Cái gọi quan điểm Platon toán học cho đối tượng tốn học (những thứ mà định lí tốn học nói tới, ví dụ số, hình cầu, mặt phẳng, đường cong, vân vân) tồn vương quốc tách rời phi thời gian thực Các nhà toán học khảo sát vương quốc với trí tuệ họ phát thật tồn bên thời gian, theo cách giống cách khám phá định luật vật lí thí nghiệm Nhưng tốn học khơng qn, cịn giữ vai trị © hiepkhachquay | Tuyển báo hay vật lí | Vol 101 trung tâm việc thiết lập định luật vật lí bản, mà nhà vật lí đạt giải Nobel Eugene Wigner có lần xem ―sự thành cơng vơ lí tốn học vật lí học‖ Một cách giải thích thành cơng mơ hình siêu hình học thống trị đa vũ trụ phi thời gian giả sử thực vật lí mang tính tốn học, tức là sinh vật vương quốc Platon luận phi thời gian Nhà vũ trụ học Max Tegmark gọi giả thuyết vũ trụ toán học Một phương pháp kích thích thừa nhận định luật vật lí biểu diễn tốn học, nên khơng thật chất chúng nằm thời gian, mà địa hạt Platon luận cịn có đối tượng tốn học, lời giải cho phương trình lí thuyết cuối cùng, nghĩa ―đẳng cấu‖ tương ứng với lịch sử vũ trụ Nghĩa là, thật vũ trụ lập thành định lí đối tượng tốn học tương ứng Nếu chẳng có tồn hay có thực nằm ngồi thời gian, điều hồn tồn sai lầm Tuy nhiên, tốn học khơng phải mơ tả địa hạt phi thời gian khác thực tại, gì? Cái xảy định lí tốn học số, công thức đường cong không tồn bên giới chúng ta? Điều dẫn Unger đến quan điểm tốn học tóm tắt thành ngun lí thứ tư sau Toán học suy luận từ kinh nghiệm khái quát hóa đặn quan sát thấy thời gian tính cá biệt bị loại trừ Hãy xem xét trị chơi, ví dụ cờ vua Nó phát minh thời điểm đặc biệt, trước chẳng có lí để nói thật cờ vua Nhưng trò chơi phát minh ra, danh sách dài thật trở nên giải thích Những thật chứng minh từ quy tắc, gọi cách hợp lí định lí cờ vua Những thực tế khách quan, theo hai trí tuệ luận giải hợp lí từ quy tắc giống tới kết luận giống định luật chừng hay không Giờ người theo chủ nghĩa Platon nói cờ vua luôn tồn phi thời gian khơng gian vơ hạn trị chơi mơ tả tốn học Chúng ta chẳng thu thứ cách tin vào đó, ngoại trừ xúc cảm làm phấn chấn Hơn nữa, rõ ràng nhiều thứ bị đi; chẳng hạn, phải giải thích làm dìm tồn hữu hạn thời gian lại thu kiến thức địa hạt phi thời gian Chúng ta thấy dễ nhiều suy nghĩ theo hướng trị chơi phát minh tập hợp lớn thực tế trở nên giải thích khách quan, hệ việc phát minh trò chơi Chúng ta chẳng cần nghĩ đến chúng thật tồn vĩnh viễn, phát đột ngột, thay nói chúng thực tế khách quan gọi vào tồn việc phát minh trị chơi cờ vua Quan điểm chúng tơi khối kiến thức tốn học xem xét theo kiểu tương tự, đối tượng toán học, ví dụ số hình học, truyền cảm hứng quan sát tự nhiên Toán học chẳng khách quan hơn, có ích hay đắn gọi phụ thuộc vào khám phá trí tuệ sinh sống tiến trình khảo sát vũ trụ độc nhất, gắn liền với thời gian 102 Nhiều nhà vũ trụ học ngày tin sóng đa vũ trụ phi thời gian – vũ trụ vũ trụ dàn đồng ca vũ trụ, thời gian không tồn http://www.scribd.com/hiepkhachquay & http://thuvienvatly.com Tuy nhiên, đa vũ trụ phi thời gian có nhiều vấn đề Các định luật vật lí khơng cịn xác định từ thí nghiệm, người ta chẳng rõ đâu mối liên hệ định luật định luật có hiệu lực Hơn nữa, lí thuyết khơng thừa nhận thời gian thuộc tính thất bại trước việc tái dựng lại không-thời gian mà quen thuộc Nhiều câu hỏi nan đề tránh cơng nhận tập hợp ngun lí khác phát biểu có vũ trụ thời gian thuộc tính tự nhiên Kịch mở đường cho khả định luật vật lí tiến hóa theo thời gian Tài liệu tham khảo: R Bousso, B Freivogel and I-S Yang 2008 Boltzmann babies in the proper time measure Phys Rev D 77 103514 R Loll 2008 The emergence of spacetime or quantum gravity on your desktop Class Quantum Grav 25 114006 F Markopoulou 2008 Space does not exist, so time can www.fqxi.org/community/essay/winners/2008.1 L Smolin 2000 The present moment in quantum cosmology: challenges to the arguments for the elimination of time Time and the Instant (ed) R Durie (Manchester, Clinamen Press) L Smolin 2006 The status of cosmological natural selection arXiv:hep-th/0612185 R M Unger 2007 The Self Awakened: Pragmatism Unbound (Harvard University Lee Smolin thành viên sáng lập nhà vật lí nghiên cứu Viện Vật lí Lí thuyết Perimeter Waterloo, Canada HiepKhachQuay dịch (theo Physics World, số tháng 6/2009) [Bài có nhiều chỗ dịch khơng xác, mong bạn thơng cảm!] © hiepkhachquay | Tuyển báo hay vật lí | Vol 103 ... Vật lí [5] 19 32 © hiepkhachquay | Tuyển báo hay vật lí | Vol Đức 21 Vật lí 1945 Thụy Sĩ 20 Wolfgang Pauli 28 1933 - 1946 21 Aimé Cotton 26 1915 - 1949 Pháp 22 Lester Halbert Germer 26 1 929 -... 21 1934 - 1935 Vật lí 1935 Anh 28 Valdemar Poulsen 21 1909 - 1 923 29 Isidor Isaac Rabi 21 1939 - 1945 Vật lí 1944 Mĩ 30 Joseph John Thomson 20 19 02 - 1906 Vật lí 1906 Anh Vật lí 1908 Pháp Pháp... Mĩ 23 Paul Langevin 25 1910 - 1946 Pháp 24 Gabriel Lippmann 23 1901 - 1908 25 Pierre Weiss 23 1916 - 1937 26 Patrick Blackett 21 1935 - 1949 Vật lí 1948 Anh 27 James Chadwick 21 1934 - 1935 Vật