1 M Ộ T VÀI V Ấ N ĐỀ KHOA H Ọ C LU Ậ N Nguy ễ n V ă n Tr ọ ng Thu ậ t ng ữ „khoa h ọ c“ là chuy ể n ng ữ c ủ a t ừ „science“ (ti ế ng Anh và Pháp) đượ c t ự đ i ể n Britannica đị nh ngh ĩ a nh ư sau: “b ấ t c ứ h ệ th ố ng tri th ứ c nào liên quan đế n th ế gi ớ i v ậ t th ể và các hi ệ n t ượ ng c ủ a nó, và h ệ th ố ng ấ y ph ả i bao hàm các quan sát không thiên v ị và th ử nghi ệ m có h ệ th ố ng Nói chung, m ộ t khoa h ọ c bao hàm s ự theo đ u ổ i tri th ứ c ch ứ a đự ng chân lý t ổ ng quát hay các ph ươ ng cách ho ạ t độ ng c ủ a các đị nh lu ậ t c ơ b ả n” (any system of kowledge that is concerned with physical world and its phenomena and that entails unbiased observations and systematic experimentation In general, a science involves a pursuit of knowlwdge covering general truths or the operations of fundamental laws) (Britannica 2002) Th ế nh ư ng ở ta khái ni ệ m khoa h ọ c th ườ ng đượ c hi ể u là m ộ t cái gì đ ó ng ượ c v ớ i mê tín d ị đ oan, m ộ t cái gì đ ó đồ ng ngh ĩ a v ớ i "s ự th ậ t" hay chân lý v ĩ nh c ử u, m ộ t khi đượ c phát hi ệ n ra r ồ i thì mãi mãi đ úng S ở d ĩ có tình tr ạ ng này là do nh ữ ng hi ể u bi ế t tri ế t h ọ c v ề khoa h ọ c - t ứ c là các kh ả o sát tri ế t h ọ c v ề các lý thuy ế t khoa h ọ c và các gi ớ i h ạ n giá tr ị c ủ a chúng - ch ư a đượ c gi ớ i thi ệ u t ươ ng x ứ ng v ớ i t ầ m quan tr ọ ng c ủ a nó ngay c ả trong gi ớ i khoa h ọ c B ả n thân tác gi ả c ủ a báo cáo này, dù đ ã h ơ n ba ch ụ c n ă m làm công vi ệ c nghiên c ứ u v ậ t lý lý thuy ế t trên th ự c hành, c ũ ng ch ỉ vài n ă m g ầ n đ ây m ớ i quan tâm tìm hi ể u m ộ t vài khía c ạ nh c ủ a v ấ n đề này Trong khi đ ó, khoa h ọ c lu ậ n (Philosophy of science) đ ã t ừ lâu tr ở thành m ộ t nhánh chuyên sâu c ủ a tri ế t h ọ c và r ấ t khó phân đị nh ranh gi ớ i c ủ a nó v ớ i các v ấ n đề c ơ b ả n c ủ a tri ế t h ọ c B ả n ti ể u lu ậ n này đượ c vi ế t nh ư m ộ t thu ho ạ ch h ọ c t ậ p cá nhân c ủ a m ộ t ng ườ i thu ộ c chuyên ngành v ậ t lý lý thuy ế t, vì v ậ y s ự l ự a ch ọ n các v ấ n đề quan tâm không kh ỏ i có d ấ u ấ n ngh ề nghi ệ p Tuy nhiên, v ậ t lý h ọ c trong các th ế k ỷ qua luôn gi ữ m ộ t v ị trí r ấ t quan tr ọ ng trong các thành t ự u khoa h ọ c và th ườ ng đượ c d ẫ n ra nh ư m ộ t khuôn m ẫ u đ i ể n hình c ủ a ph ươ ng pháp khoa h ọ c H ơ n m ộ t tr ă m n ă m tr ướ c đ ây ng ườ i ta v ẫ n còn dùng thu ậ t ng ữ "natural philosophy" để ch ỉ chuyên ngành v ậ t lý H ơ n th ế n ữ a, nhi ề u nhà v ậ t lý tên tu ổ i nh ư Einstein, Heisenberg, Max Planck đề u có đ óng góp tr ự c ti ế p r ấ t l ớ n soi sáng cho nhi ề u v ấ n đề tri ế t h ọ c và không ít các tri ế t gia n ổ i ti ế ng v ố n có xu ấ t thân t ừ chuyên ngành v ậ t lý Cho nên các d ẫ n ch ứ ng c ủ a v ậ t lý h ọ c chi ế m đ a s ố trong b ả n báo cáo này c ũ ng không ph ả i là quá b ấ t h ợ p lý I Xung quanh vi ệ c xu ấ t hi ệ n c ơ h ọ c Newton và v ậ t lý c ổ đ i ể n Khoa h ọ c đượ c hình thành xu ấ t phát t ừ ho ạ t độ ng t ư duy c ủ a con ng ườ i khôn ngoan (homo sapiens) tr ướ c tính h ằ ng th ườ ng và tính chu k ỳ c ủ a các hi ệ n t ượ ng thiên nhiên (nh ư bi ế n đổ i ngày đ êm, các mùa trong n ă m ) Con ng ườ i không ch ỉ nh ậ n ra tính tr ậ t t ự c ủ a t ự nhiên mà tính tr ậ t t ự ấ y còn t ạ o nên trí tu ệ cho con ng ườ i Trí tu ệ con ng ườ i không ch ấ p nh ậ n h ỗ n độ n và c ố g ắ ng th ấ u hi ể u các tr ậ t t ự c ủ a thiên nhiên d ướ i hình th ứ c các quy lu ậ t Tuy nhiên, không ph ả i con ng ườ i có th ể xác đị nh ngay đượ c các quy lu ậ t khách quan Đ ôi khi, ng ườ i ta tin vào quy lu ậ t ngay c ả khi nó không h ề có, nh ư th ờ i trung c ổ đ ã truy ề n bá "quy lu ậ t" h ễ sao ch ổ i xu ấ t hi ệ n là có bi ế n độ ng l ớ n ở cõi nhân th ế Các quy lu ậ t khách quan c ủ a khoa h ọ c đượ c xác l ậ p nh ờ vào tính hoài nghi c ủ a con ng ườ i giúp ng ă n ng ừ a nh ữ ng k ế t lu ậ n thi ế u chín ch ắ n T ừ th ờ i Hy L ạ p c ổ đạ i con ng ườ i đ ã đạ t đươ c nhi ề u tri th ứ c khoa h ọ c quan tr ọ ng, đặ c bi ệ t là toán h ọ c Tuy nhiên, ch ỉ đế n th ế k ỷ 16 và 17 c ủ a th ờ i k ỳ Ph ụ c H ư ng các cu ộ c tranh cãi tri ế t lý và khoa h ọ c m ớ i chuy ể n d ầ n t ừ các tu vi ệ n v ề các tr ườ ng đạ i h ọ c và th ậ m chí c ả các phòng khách salon Th ờ i k ỳ này có hai tên tu ổ i l ớ n v ớ i hai tuyên ngôn v ề ph ươ ng pháp nghiên c ứ u khoa h ọ c đượ c gi ả i thoát kh ỏ i các gi ả đị nh tùy ti ệ n hay mê tín, đ ó là Francis Bacon (1561- 1626) và René Descartes (1596-1650) Bacon nh ấ n m ạ nh đế n t ầ m quan tr ọ ng c ủ a các s ự ki ệ n 2 quan sát nh ư là kh ở i đ i ể m c ủ a m ọ i khoa h ọ c và lý thuy ế t ch ỉ đ áng tin c ậ y trong ch ừ ng m ự c đượ c d ẫ n xu ấ t ra t ừ nh ữ ng s ự ki ệ n ấ y M ộ t cách lý t ưở ng thì nhà khoa h ọ c ph ả i đư a ra đượ c m ộ t b ả n li ệ t kê toàn di ệ n t ấ t c ả các thí d ụ theo l ố i kinh nghi ệ m lu ậ n c ủ a hi ệ n t ượ ng đượ c kh ả o sát tr ướ c khi đồ ng nh ấ t s ự bi ể u th ị c ủ a chúng v ớ i "hình th ứ c" t ự nhiên c ủ a chúng Dù r ằ ng Bacon không minh đị nh đượ c đặ c tính chính xác c ủ a s ự tr ừ u t ượ ng hóa đượ c hàm ngh ĩ a ở đ ây là th ế nào, nh ư ng ng ườ i ta v ẫ n coi ông là ng ườ i đ ã đ òi h ỏ i r ằ ng các đề xu ấ t lý thuy ế t là chính đ áng ch ỉ khi nào chúng đượ c suy di ễ n ra m ộ t cách hình th ứ c t ừ m ộ t li ệ t kê nh ư v ậ y Ng ượ c l ạ i v ớ i "phép quy n ạ p Bacon", Descartes l ạ i chú tr ọ ng đế n vi ệ c xây d ự ng các h ệ th ố ng di ễ n d ị ch (deductive systems) ch ặ t ch ẽ và không ch ứ a đự ng mâu thu ẫ n n ộ i t ạ i cho lý thuy ế t, trong đ ó các l ậ p lu ậ n đượ c theo đ u ổ i v ớ i s ự an toàn gi ố ng nh ư trong hình h ọ c Euclide Trong khi Bacon ph ả n ứ ng ch ố ng l ạ i s ự tin t ưở ng kinh vi ệ n d ự a trên uy tín c ủ a Aristotle b ằ ng cách kêu g ọ i quay v ề v ớ i tr ả i nghi ệ m tr ự c ti ế p, thì Descartes ph ả n ứ ng ch ố ng l ạ i ch ủ ngh ĩ a hoài nghi th ờ i đ ó b ằ ng cách ch ỉ vào toán h ọ c là cái mà m ọ i tri th ứ c ch ắ c ch ắ n v ề t ự nhiên có th ể d ự a vào Ông cho r ằ ng nhi ệ m v ụ c ủ a v ậ t lý th ế k ỷ 17 là m ở r ộ ng c ấ u trúc trí tu ệ ki ể u Euclide b ằ ng cách đư a thêm các tiên đề , đị nh ngh ĩ a và gi ả thi ế t mang tính hi ể n nhiên t ự thân (self-evident) r ồ i t ừ đ ó suy ra các h ệ qu ả Ông c ũ ng tin r ằ ng các hi ệ n t ượ ng t ươ ng t ự v ớ i v ậ t lý h ọ c c ũ ng có th ể kh ả o sát b ằ ng m ộ t h ệ th ố ng ch ặ t ch ẽ gi ố ng nh ư v ậ y Xét v ề m ặ t tri ế t h ọ c ta có th ể xem Bacon bi ể u l ộ xu h ướ ng c ủ a phái duy nghi ệ m (Empiricism), còn Descartes đạ i di ệ n cho phái duy lý (Rationalism) Các lu ậ n ch ứ ng c ủ a Bacon và Descartes mang tính tuyên ngôn: c ả hai đề u đư a ra c ươ ng l ĩ nh trí tu ệ cho khoa h ọ c t ự nhiên đ ang còn ph ả i xây d ự ng nên Qu ả th ự c là trong vòng 150 n ă m k ế ti ế p, Galileo, Newton và nhi ề u ng ườ i khác n ữ a đ úng là đ ã ki ế n t ạ o nên khoa h ọ c v ậ t lý m ớ i mà hai ông đ ã kêu g ọ i Tác ph ẩ m "Nguyên lý toán h ọ c c ủ a v ậ t lý" (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) c ủ a Newton ra đờ i n ă m 1687 là m ộ t ki ệ t tác khoa h ọ c có t ầ m quan tr ọ ng l ớ n lao trong khoa h ọ c hi ệ n đạ i Tuy nhiên, c ũ ng l ạ i là m ộ t s ự th ậ t, r ằ ng hình th ứ c c ủ a lý thuy ế t m ớ i ấ y không hoàn toàn gi ố ng h ẳ n m ộ t khuôn m ẫ u nào mà hai ông Bacon và Descartes đ ã tiên đ oán M ộ t m ặ t là có r ấ t ít ki ể u quy n ạ p Bacon trong các quy trình trí tu ệ c ủ a Newton Có nhà khoa h ọ c nh ư Robert Boyle (m ộ t trong nh ữ ng ng ườ i sáng l ậ p ra môn hóa h ọ c hi ệ n đạ i) đ ã c ố th ử áp d ụ ng các châm ngôn c ủ a Bacon, nh ư ng l ạ i th ấ y chúng c ả n tr ở h ơ n là b ổ ích cho vi ệ c đ úc k ế t thành các khái ni ệ m mang tính soi sáng M ặ t khác là tuy Newton ch ị u ả nh h ưở ng r ấ t m ạ nh b ở i thí d ụ toán h ọ c c ủ a Descartes, nh ư ng Newton c ũ ng ch ỉ theo châm ngôn ph ươ ng pháp lu ậ n c ủ a ông này đế n m ộ t đ i ể m nh ấ t đị nh Đ úng là Newton đ ã đư a thêm các tiên đề , đị nh ngh ĩ a và gi ả thi ế t mang tính độ ng l ự c h ọ c vào lý thuy ế t chuy ể n độ ng và l ự c h ấ p d ẫ n c ủ a mình theo ch ỉ d ẫ n c ủ a Descartes, nh ư ng Newton không h ề có k ỳ v ọ ng ch ứ ng t ỏ các m ặ c đị nh b ổ xung ấ y là duy nh ấ t hi ể n nhiên và đ úng đắ n Thay vào đ ó, Newton coi chúng là nh ữ ng m ặ c đị nh để làm vi ệ c, đượ c ch ấ p nh ậ n nh ư là gi ả thuy ế t trong ch ừ ng m ự c các h ệ qu ả c ủ a chúng soi sáng đượ c chính xác đế n chi ti ế t cho các hi ệ n t ượ ng v ẫ n còn ch ư a đượ c gi ả i thích Rõ ràng là nh ữ ng m ặ c đị nh nh ư th ế không đ áp ứ ng đượ c tham v ọ ng "di ễ n d ị ch" c ủ a Descartes m ộ t cách đầ y đủ Thí d ụ nh ư Newton ch ư a t ừ ng bi ế t đế n hi ệ n t ượ ng nào ch ứ ng t ỏ có các c ơ ch ế hút h ấ p d ẫ n và không h ề b ậ n tâm v ề vi ệ c "b ị a đặ t ra gi ả thuy ế t" nh ư th ế Nh ư v ậ y trên th ự c t ế Newton g ầ n nh ư vô tình đ ã sáng t ạ o nên cái mà các tri ế t gia v ề khoa h ọ c t ừ đ ó g ọ i là ph ươ ng pháp di ễ n d ị ch-gi ả thuy ế t (hypothetico-deductive method): hình th ứ c thích đ áng c ủ a lý thuy ế t đượ c xem nh ư m ộ t h ệ th ố ng toán h ọ c, trong đ ó các hi ệ n t ượ ng kinh nghi ệ m lu ậ n cá bi ệ t đượ c gi ả i thích b ằ ng cách liên h ệ chúng ng ượ c tr ở l ạ i theo cách di ễ n d ị ch v ớ i m ộ t s ố ít các nguyên lý t ổ ng quát và các đị nh ngh ĩ a Ph ươ ng pháp này b ỏ qua yêu c ầ u c ủ a Descartes là các nguyên lý và đị nh ngh ĩ a ấ y b ả n thân chúng có th ể đượ c thi ế t l ậ p m ộ t cách thuy ế t ph ụ c và d ứ t khoát tr ướ c khi tra v ấ n xem các h ệ qu ả c ủ a chúng soi sáng th ế nào lên các v ấ n đề khoa h ọ c và các hi ệ n t ượ ng mang tính th ờ i s ự 3 T ừ n ă m 1700 các cu ộ c tranh cãi v ề khoa h ọ c lu ậ n chuy ể n sang h ướ ng khác Tho ạ t tiên là nh ữ ng đả kích nh ằ m vào ph ươ ng pháp c ủ a Newton trong đ ó ph ả i k ể đế n các tên tu ổ i nh ư Gottfried Leibniz (1646-1716) và George Berkeley (1685-1753), nh ư ng k ể t ừ n ă m 1740 thì h ầ u nh ư không còn ai nghi ng ờ s ự đ úng đắ n trong quan đ i ể m c ủ a Newton n ữ a vì c ơ h ọ c Newton phù h ợ p k ỳ di ệ u v ớ i các quan sát th ự c nghi ệ m Câu h ỏ i bây gi ờ tr ở thành: làm sao mà Newton l ạ i làm đượ c đ i ề u đ ó ? Trong b ố i c ả nh ấ y tác ph ẩ m "Phê phán lý tính thu ầ n túy" (Kritik der reinen vernunft) c ủ a Immanuel Kant xu ấ t b ả n l ầ n đầ u vào n ă m 1781 đ ã ph ầ n nào tr ả l ờ i cho câu h ỏ i đ ó Trong tác ph ẩ m này Kant đ ã kh ả o sát b ả n thân lý tính c ủ a con ng ườ i Ông bác b ỏ h ọ c thuy ế t duy nghi ệ m vì cho r ằ ng tuy m ọ i nh ậ n th ứ c b ắ t đầ u t ừ kinh nghi ệ m, nh ư ng không ph ả i t ấ t c ả đề u b ắ t ngu ồ n t ừ kinh nghi ệ m Ông ch ứ ng minh r ằ ng có nh ữ ng đ i ề u ki ệ n có giá tr ị ph ổ quát độ c l ậ p v ớ i kinh nghi ệ m làm c ơ s ở cho kinh nghi ệ m Kh ả n ă ng th ấ u hi ể u c ủ a con ng ườ i có th ể d ẫ n đế n s ả n sinh ra tri th ứ c hi ệ u qu ả ch ỉ trong ch ừ ng m ự c b ả n thân giác tính ban đầ u có c ấ u trúc khái ni ệ m Ông c ũ ng ph ả n đố i phái duy lý M ặ c dù ông th ừ a nh ậ n có lý tính thu ầ n túy độ c l ậ p v ớ i kinh nghi ệ m, nh ư ng cho r ằ ng không th ể nh ậ n th ứ c đượ c th ự c t ạ i b ằ ng t ư duy đơ n thu ầ n Kant cho r ằ ng con ng ườ i ban t ặ ng m ộ t c ấ u trúc cho tri th ứ c c ủ a mình thông qua các khái ni ệ m và ph ạ m trù mà con ng ườ i s ử d ụ ng cho vi ệ c t ạ o l ậ p và di ễ n gi ả i tr ả i nghi ệ m Kant và nh ữ ng ng ườ i th ờ i đ ó đề u tin ch ắ c hình h ọ c Euclide và c ơ h ọ c Newton là các h ệ th ố ng toán h ọ c và v ậ t lý hoàn b ị và duy nh ấ t đ úng, n ế u nh ư không ph ả i là chân lý toán h ọ c cu ố i cùng v ề t ự nhiên Ni ề m tin ấ y th ự c t ế kéo dài cho đế n cu ố i th ế k ỷ 19 Hình h ọ c Euclide và c ơ h ọ c Newton luôn là khuôn m ẫ u cho các l ĩ nh v ự c nghiên c ứ u t ự nhiên khác Lý thuy ế t đ i ệ n t ừ Maxwell và v ậ t lý th ố ng kê đề u đượ c xây d ự ng trong tinh th ầ n đ ó và cùng v ớ i c ơ h ọ c Newton đ ã t ạ o d ự ng nên tòa lâu đ ài v ậ t lý c ổ đ i ể n Khuôn m ẫ u c ơ h ọ c Newton ch ứ a đự ng các y ế u t ố c ơ b ả n sau đ ây: 1) Đư a ra các khái ni ệ m c ơ b ả n cho vi ệ c mô t ả chuy ể n độ ng c ủ a v ậ t th ể nh ư không gian và th ờ i gian, kh ố i l ượ ng, qu ỹ đạ o, v ậ n t ố c c ủ a v ậ t th ể , l ự c tác độ ng lên v ậ t th ể v v 2) Đư a ra m ộ t s ố tiên đề (axiom) đượ c th ừ a nh ậ n không có ch ứ ng minh làm đ i ể m xu ấ t phát, trong đ ó có tiên đề độ ng l ự c h ọ c d ướ i hình th ứ c "ph ươ ng trình chuy ể n độ ng" 3) T ừ ph ươ ng trình chuy ể n độ ng có th ể dùng toán h ọ c nh ư ph ươ ng ti ệ n di ễ n d ị ch để suy ra các h ệ qu ả v ậ t lý d ướ i d ạ ng các hi ệ n t ượ ng có th ể ki ể m ch ứ ng đượ c b ằ ng quan sát th ự c nghi ệ m C ơ h ọ c Newton thuy ế t ph ụ c m ọ i ng ườ i su ố t m ấ y tr ă m n ă m là vì m ọ i quan sát th ự c nghi ệ m c ũ ng nh ư quan tr ắ c thiên v ă n đề u phù h ợ p v ớ i tiên đ oán lý thuy ế t trong độ chính xác cho phép c ủ a các d ụ ng c ụ đ o l ườ ng có đượ c vào th ờ i k ỳ đ ó Ph ươ ng trình chuy ể n độ ng trong c ơ h ọ c Newton có th ể quy thành h ệ ph ươ ng trình b ậ c m ộ t theo th ờ i gian đố i v ớ i t ọ a độ và xung l ượ ng Tính ch ấ t toán h ọ c c ủ a lo ạ i ph ươ ng trình này d ẫ n đế n k ế t lu ậ n t ổ ng quát sau đ ây: n ế u bi ế t v ị trí và xung l ượ ng ban đầ u c ủ a v ậ t th ể (tr ạ ng thái ban đầ u c ủ a v ậ t th ể ) thì v ị trí và xung l ượ ng, t ứ c là các tr ạ ng thái c ủ a v ậ t th ể , ở các th ờ i đ i ể m sau đ ó s ẽ hoàn toàn đượ c xác đị nh Nh ư v ậ y nguyên lý nhân qu ả đượ c tuân th ủ H ơ n th ế n ữ a, t ừ đ ó Laplace còn ngo ạ i suy ra quy ế t đị nh lu ậ n: v ũ tr ụ có m ộ t di ễ n bi ế n t ươ ng lai hoàn toàn t ấ t đị nh vì toàn b ộ di ễ n bi ế n t ươ ng lai c ủ a nó ch ỉ ph ụ thu ộ c vào tr ạ ng thái ban đầ u Sau này Henri Poincaré đ ã ch ỉ ra sai l ầ m c ủ a Laplace: ngo ạ i suy qu ỹ đạ o ổ n đị nh c ủ a bài toán 2 v ậ t th ể cho bài toán nhi ề u v ậ t th ể là không đ úng Ngay ở bài toán 3 v ậ t th ể đ ã có nghi ệ m không ổ n đị nh, t ứ c là qu ỹ đạ o s ẽ thay đổ i r ấ t l ớ n t ươ ng ứ ng v ớ i m ộ t thay đổ i r ấ t nh ỏ c ủ a đ i ề u ki ệ n ban đầ u Trong m ộ t th ế gi ớ i nhi ề u v ậ t th ể thì không th ể có tiên đ oán và d ự báo t ấ t đị nh v ề qu ỹ đạ o c ủ a chúng đượ c và ph ả i có m ộ t ph ươ ng pháp riêng để ti ế p c ậ n v ớ i lo ạ i h ệ th ố ng nh ư v ậ y Đ ó là n ộ i dung c ủ a b ộ môn v ậ t lý th ố ng kê 4 II Khuynh h ướ ng th ự c ch ứ ng lu ậ n (positivism) S ự ra đờ i c ủ a thuy ế t t ươ ng đố i và c ơ h ọ c l ượ ng t ử Gottfried Leibniz ở th ế k ỷ 17 là ng ườ i đầ u tiên đ ã phê phán c ơ h ọ c Newton vì nó ẩ n ch ứ a gi ả thi ế t m ộ t không gian và th ờ i gian tuy ệ t đố i Sau hai th ế k ỷ Ernst Mach (1838-1916) l ạ i l ậ t l ạ i v ấ n đề này m ộ t cách nghiêm túc h ơ n Mach là m ộ t đạ i bi ể u xu ấ t s ắ c c ủ a khuynh h ướ ng th ự c ch ứ ng lu ậ n (positivism) do Auguste Comte (1798-1857) sáng l ậ p Th ự c ch ứ ng lu ậ n kh ẳ ng đị nh r ằ ng m ọ i tri th ứ c th ự c s ự v ề t ự nhiên đề u ph ả i d ự a trên các c ứ li ệ u "th ự c ch ứ ng" c ủ a th ự c nghi ệ m, bên ngoài v ươ ng qu ố c c ủ a s ự ki ệ n là logic và toán h ọ c thu ầ n túy Các nhà th ự c ch ứ ng lu ậ n đặ c bi ệ t nh ấ n m ạ nh t ầ m quan tr ọ ng c ủ a vi ệ c g ắ n bó v ớ i th ử thách ki ể m ch ứ ng c ủ a quan sát và th ử nghi ệ m Comte s ắ p x ế p các ngành khoa h ọ c trên d ướ i theo c ấ u trúc tr ậ t t ự nh ư sau: ở d ướ i cùng là toán h ọ c, trên nó l ầ n l ượ t là c ơ h ọ c, thiên v ă n, v ậ t lý, hóa h ọ c, sinh h ọ c (bao g ồ m c ả tâm lý h ọ c) và xã h ộ i h ọ c Khoa h ọ c n ằ m phía d ướ i là c ơ s ở cho khoa h ọ c ở bên trên d ự a vào trong s ơ đồ m ở r ộ ng tri th ứ c th ự c ch ứ ng c ủ a loài ng ườ i Th ự c ch ứ ng lu ậ n có ả nh h ưở ng sâu s ắ c đế n t ư duy khoa h ọ c và đượ c nhi ề u tri ế t gia phát tri ể n thành các nhánh khuynh h ướ ng khác nhau Ernst Mach (1838-1916) và Richard Avenarius (1843-1896) đ ã khai m ở khuynh h ướ ng th ự c ch ứ ng lu ậ n phê phán (critical positivism) ả nh h ưở ng nhi ề u t ớ i các tên tu ổ i l ớ n trong th ế k ỷ 20 nh ư Bertrand Russell, Alfred Whitehead và Rudolf Carnap trong lý thuy ế t v ề tri th ứ c Mach có ả nh h ưở ng sâu s ắ c t ớ i nhóm th ự c ch ứ ng lu ậ n thành Vienna (Áo) v ớ i các khuynh h ướ ng th ự c ch ứ ng lu ậ n logic (logical positivism) và duy nghi ệ m lu ậ n logic (logical empiricism) Mach và nh ữ ng ng ườ i theo ông h ọ c đượ c bài h ọ c c ủ a Kant v ề đặ c tính ki ế n t ạ o c ủ a các lý thuy ế t hình th ứ c, nh ư ng không chia s ẻ tính h ợ p lý duy nh ấ t c ủ a hình h ọ c Euclide và c ơ h ọ c Newton H ọ coi các lý thuy ế t và các khái ni ệ m lý thuy ế t ch ỉ đơ n thu ầ n là công c ụ để tiên đ oán Lý thuy ế t có th ể đổ i thay, trong khi đ ó các d ữ ki ệ n quan sát và các quy lu ậ t xây d ự ng tr ự c ti ế p t ừ kinh nghi ệ m là c ơ s ở v ữ ng ch ắ c để cho các suy đ oán khoa h ọ c xu ấ t phát và ph ả i luôn quay tr ở v ề v ớ i chúng để ki ể m ch ứ ng l ạ i giá tr ị c ủ a các suy đ oán Do v ậ y mà các nhà th ự c ch ứ ng lu ậ n không ư a g ọ i các lý thuy ế t là đ úng hay sai, mà thích xem chúng đơ n thu ầ n là h ữ u ích nhi ề u hay ít Tuy nhiên, s ự hoài nghi quá đ áng đố i v ớ i m ọ i khái ni ệ m "không quan sát đượ c" khi ế n m ộ t s ố nhà th ự c ch ứ ng lu ậ n đ i đế n các k ế t lu ậ n sai l ầ m Mach cùng v ớ i Wilhelm Ostwald (v ố n là m ộ t nhà hóa-lý h ọ c) đ ã ph ủ nh ậ n vi ệ c xem nguyên t ử là có th ự c b ở i vì nguyên t ử không th ể nhìn th ấ y, h ọ coi nguyên t ử nhi ề u nh ấ t ch ỉ là "khái ni ệ m ả o thu ậ n ti ệ n" Ch ố ng l ạ i thái c ự c này là các tri ế t gia có khuynh h ướ ng duy lý tin t ưở ng vào hi ệ n th ự c c ủ a các khái ni ệ m lý thuy ế t Trong s ố ng ườ i thu ộ c khuynh h ướ ng này có các nhà v ậ t lý n ổ i ti ế ng nh ư Ludwig Boltzmann và Max Planck - nh ữ ng ng ườ i đượ c thuy ế t ph ụ c sâu s ắ c v ề tính hi ệ n th ự c c ủ a các h ạ t vi mô c ũ ng nh ư các s ự ki ệ n trong th ế gi ớ i vi mô b ở i các b ằ ng ch ứ ng ngày càng gia t ă ng v ề s ự t ồ n t ạ i c ủ a các nguyên t ử và các h ạ t d ướ i nguyên t ử (subatomic) Ngày nay s ự t ồ n t ạ i khách quan c ủ a nguyên t ử và các vi h ạ t d ướ i nguyên t ử nh ư đ i ệ n t ử , n ơ tron, proton không còn là đ i ề u gây nghi ng ờ n ữ a Tuy có bi ể u hi ệ n h ơ i c ự c đ oan trong v ấ n đề nguyên t ử , nh ư ng các t ư t ưở ng c ủ a Mach đ ã ả nh h ưở ng sâu s ắ c t ớ i vi ệ c m ở đườ ng cho s ự ra đờ i c ủ a thuy ế t t ươ ng đố i và c ơ h ọ c l ượ ng t ử Thí nghi ệ m c ủ a Albert Michelson (1852-1931) th ự c hi ệ n m ộ t mình t ạ i Berlin n ă m 1881 và cùng v ớ i E W Morley t ạ i Hoa K ỳ n ă m 1887 đ ã ả nh h ưở ng tr ự c ti ế p đế n s ự ra đờ i c ủ a thuy ế t t ươ ng đố i Vào th ờ i đ ó ng ườ i ta nhìn nh ậ n ánh sáng là chuy ể n độ ng sóng lan truy ề n v ớ i v ậ n t ố c nh ấ t đị nh trong môi tr ườ ng c ơ h ọ c đượ c g ọ i là ether Khi trái đấ t quay s ẽ t ạ o ra chuy ể n 5 độ ng t ươ ng đố i v ớ i ether, nh ư v ậ y ánh sáng truy ề n t ừ m ộ t ngu ồ n đặ t trên trái đấ t theo cùng chi ề u v ớ i t ố c độ quay c ủ a trái đấ t s ẽ ph ả i có t ố c độ khác v ớ i ánh sáng truy ề n theo chi ề u ng ượ c l ạ i Thí nghi ệ m Michelson có m ụ c đ ích xác đị nh s ự khác bi ệ t ấ y để t ừ đ ó " đ o" đượ c t ố c độ c ủ a trái đấ t t ươ ng đố i v ớ i ether K ế t qu ả thí nghi ệ m r ấ t b ấ t ng ờ : không có s ự khác bi ệ t nào c ả ! Các nhà v ậ t lý đ ã loay hoay r ấ t lâu c ố gi ả i thích k ế t qu ả thí nghi ệ m trong khuôn kh ổ c ơ h ọ c Newton và gi ả thi ế t ether Cu ố i cùng, Poincaré đ ã k ế t lu ậ n r ằ ng vi ệ c không có khác bi ệ t nào trong thí nghi ệ m chính là đị nh lu ậ t: ánh sáng truy ề n v ớ i t ố c độ nh ư nhau không ph ụ thu ộ c vào t ố c độ c ủ a trái đấ t và là m ộ t h ằ ng s ố v ũ tr ụ Các nhà v ậ t lý xem trái đấ t nh ư h ệ quy chi ế u mà thí nghi ệ m đượ c th ự c hi ệ n trên đ ó Các h ệ quy chi ế u chuy ể n độ ng t ươ ng đố i v ớ i nhau v ớ i m ộ t t ố c độ không đổ i (chuy ể n độ ng th ẳ ng đề u) g ọ i là các h ệ quán tính Các đị nh lu ậ t c ơ h ọ c đề u nh ư nhau trong các h ệ quán tính và không th ể d ự a vào chúng để phát hi ệ n ra m ộ t h ệ quy chi ế u đặ c bi ệ t nào trong các h ệ quán tính Nh ư v ậ y Poincaré đ i đế n k ế t lu ậ n là đị nh lu ậ t c ủ a thuy ế t đ i ệ n t ừ (ánh sáng truy ề n v ớ i t ố c độ không đổ i) c ũ ng nh ư nhau trên các h ệ quán tính và ng ườ i ta c ũ ng không th ể s ử d ụ ng nó để phát hi ệ n ra m ộ t h ệ quy chi ế u đặ c bi ệ t nào (g ắ n v ớ i ether) Einstein ch ị u ả nh h ưở ng c ủ a Mach đ ã đ i xa h ơ n n ữ a: ông kh ướ c t ừ gi ả thuy ế t v ề tính tuy ệ t đố i c ủ a th ờ i gian hàm ch ứ a trong c ơ h ọ c Newton (m ộ t th ờ i gian duy nh ấ t cho m ọ i h ệ quy chi ế u) Tính tuy ệ t đố i c ủ a th ờ i gian trong c ơ h ọ c Newton v ố n đ ã đượ c Mach đ ã v ạ ch ra t ừ tr ướ c Einstein cho r ằ ng m ỗ i h ệ quy chi ế u có không gian và th ờ i gian riêng đả m b ả o cho các đị nh lu ậ t đ i ệ n t ừ c ũ ng nh ư c ơ h ọ c đề u nh ư nhau trong m ọ i h ệ quán tính Để đả m b ả o yêu c ầ u này Einstein đ ã xây d ự ng l ạ i các đị nh lu ậ t c ơ h ọ c và đ ó là n ộ i dung c ủ a thuy ế t t ươ ng đố i riêng ra đờ i n ă m 1905 khi Albert Einstein m ớ i 26 tu ổ i Trong lý thuy ế t m ớ i này s ự t ồ n t ạ i c ủ a ether không còn là đ i ề u c ầ n thi ế t n ữ a và ngày nay nó không còn hi ệ n di ệ n trong v ậ t lý hi ệ n đạ i C ơ h ọ c Einstein đư a ra nhi ề u k ế t qu ả "khác th ườ ng" đố i v ớ i c ả m nh ậ n thông th ườ ng c ủ a con ng ườ i, thí d ụ nh ư th ờ i gian trôi qua đố i v ớ i ng ườ i đ i trên tàu v ũ tr ụ khác v ớ i ng ườ i ở trên trái đấ t, khi ế n cho huy ề n tho ạ i T ừ Th ứ c nh ậ p thiên thai l ạ i đượ c nh ớ t ớ i nh ư m ộ t vi ễ n t ượ ng có th ể có Tuy nhiên, s ự khác bi ệ t gi ữ a c ơ h ọ c Einstein và c ơ h ọ c Newton th ể hi ệ n trong bài toán chuy ể n độ ng c ủ a v ậ t th ể ch ỉ bi ể u l ộ rõ r ệ t v ớ i các chuy ể n độ ng có v ậ n t ố c r ấ t l ớ n x ấ p s ỉ v ớ i t ố c độ ánh sáng là t ố c độ có giá tr ị g ầ n 300 000 kilômet m ỗ i giây V ớ i các chuy ể n độ ng có t ố c độ nh ư máy bay thì s ự khác bi ệ t là quá nh ỏ nên không th ể nh ậ n ra đượ c Thuy ế t t ươ ng đố i c ũ ng kh ẳ ng đị nh không th ể gia t ă ng v ậ n t ố c c ủ a v ậ t th ể v ượ t quá v ậ n t ố c ánh sáng S ự hình thành c ơ h ọ c l ượ ng t ử di ễ n ra trong kho ả ng th ờ i gian kho ả ng h ơ n hai ch ụ c n ă m đầ u th ế k ỷ 20 do đ óng góp ch ủ y ế u c ủ a các tên tu ổ i nh ư Max Planck, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrodinger, Max Born Lý do xu ấ t hi ệ n lý thuy ế t l ượ ng t ử là các k ế t qu ả quan sát th ự c nghi ệ m trong th ế gi ớ i nguyên t ử và các h ạ t vi mô d ướ i nguyên t ử không phù h ợ p đượ c v ớ i các khái ni ệ m c ủ a v ậ t lý c ổ đ i ể n: các h ạ t vi mô tùy đ i ề u ki ệ n thí nghi ệ m mà bi ể u l ộ nh ư h ạ t hay sóng, các đạ i l ượ ng quen thu ộ c c ủ a v ậ t lý c ổ đ i ể n nh ư v ị trí và t ố c độ l ạ i không th ể đồ ng th ờ i cùng xác đị nh đượ c chính xác (nguyên lý b ấ t đị nh Heisenberg) Sau nhi ề u tìm ki ế m và tranh cãi, m ộ t lý thuy ế t hoàn ch ỉ nh đượ c hình thành có th ể tóm l ượ c nh ư sau: Lý thuy ế t l ượ ng t ử t ừ b ỏ vi ệ c xác đị nh tr ạ ng thái c ủ a v ậ t th ể vi mô b ằ ng các khái ni ệ m nh ư v ị trí và xung l ượ ng c ủ a v ậ t lý c ổ đ i ể n Thay vào đ ó là khái ni ệ m hàm tr ạ ng thái (hay hàm sóng) đượ c bi ể u di ễ n b ở i m ộ t hàm ph ứ c c ủ a các bi ế n s ố độ ng l ự c M ộ t h ệ th ố ng khái ni ệ m và quy t ắ c đượ c m ặ c đị nh cho phép xác đị nh các giá tr ị đ o đượ c c ủ a các đạ i l ượ ng v ậ t lý t ươ ng ứ ng v ớ i v ậ t lý c ổ đ i ể n thông qua hàm tr ạ ng thái M ộ t tiên đề độ ng l ự c h ọ c đượ c đư a ra mô t ả di ễ n bi ế n theo th ờ i gian c ủ a hàm tr ạ ng thái d ướ i hình th ứ c ph ươ ng trình vi phân b ậ c m ộ t theo bi ế n s ố th ờ i gian (ph ươ ng trình Schrodinger) T ừ m ộ t h ệ th ố ng khái ni ệ m và tiên đề nh ư th ế có th ể di ễ n d ị ch ra các hi ệ n t ượ ng quan sát đượ c b ằ ng th ự c nghi ệ m Lý thuy ế t l ượ ng t ử trong ph ạ m vi ứ ng d ụ ng c ủ a nó (th ế gi ớ i vi mô nh ư ng có kích th ướ c không quá nh ỏ - t ứ c là n ă ng l ượ ng 6 không quá cao) cho đế n nay v ẫ n ho ạ t độ ng hi ệ u qu ả : di ễ n d ị ch đượ c các k ế t qu ả phù h ợ p v ớ i quan sát th ự c nghi ệ m đ ã bi ế t và tiên đ oán nhi ề u hi ệ n t ượ ng tr ướ c đ ó ch ư a bi ế t r ồ i sau đ ó đượ c th ự c nghi ệ m xác nh ậ n Lý thuy ế t l ượ ng t ử c ũ ng thi ế t l ậ p đượ c c ầ u n ố i v ớ i c ơ h ọ c Newton: v ớ i các v ậ t th ể v ĩ mô lý thuy ế t l ượ ng t ử s ẽ di ễ n d ị ch tr ở l ạ i thành c ơ h ọ c c ổ đ i ể n trong m ộ t phép g ầ n đ úng Tuy nhiên, lý thuy ế t l ượ ng t ử ch ứ a đự ng nhi ề u y ế u t ố d ị th ườ ng đố i v ớ i tri giác quen thu ộ c c ủ a con ng ườ i nên đ ã gây nhi ề u tranh cãi Xin đ i ể m qua hai v ấ n đề ch ủ ch ố t: 1) Tr ạ ng thái c ủ a v ậ t th ể đượ c xác đị nh b ở i hàm tr ạ ng thái Nh ư ng hàm tr ạ ng thái ch ỉ cho phép xác đị nh các đạ i l ượ ng v ậ t lý quan sát đượ c v ớ i tính xác su ấ t (Max Born đ ã ch ỉ ra ý ngh ĩ a c ủ a hàm tr ạ ng thái là biên độ xác su ấ t) Trong khi đ ó c ơ h ọ c Newton xác đị nh tr ạ ng thái c ủ a v ậ t th ể (v ị trí và t ố c độ ) m ộ t cách xác đị nh Einstein không ch ấ p nh ậ n tính ch ấ t xác su ấ t này b ằ ng câu nói:" Th ượ ng đế không ch ơ i trò gieo súc s ắ c!" Th ự c ra thì khái ni ệ m xác su ấ t v ố n đ ã có trong v ậ t lý c ổ đ i ể n khi ph ả i xem xét đố i t ượ ng g ồ m nhi ề u h ạ t (v ậ t lý th ố ng kê), dù cho các h ạ t thành ph ầ n đượ c gi ả đị nh là tuân theo các đị nh lu ậ t c ơ h ọ c Newton S ự khác bi ệ t là tính xác su ấ t c ủ a c ơ h ọ c l ượ ng t ử mang tính b ả n th ể c ủ a lý thuy ế t th ể hi ệ n ngay c ả trong bài toán hai h ạ t là bài toán đượ c gi ả i chính xác c ả trong c ơ h ọ c c ổ đ i ể n l ẫ n trong c ơ h ọ c l ượ ng t ử Khi bi ế t hàm tr ạ ng thái thì có th ể xác đị nh đượ c giá tr ị trung bình c ũ ng nh ư sai s ố ( độ b ấ t đị nh) c ủ a m ọ i đạ i l ượ ng v ậ t lý Sai s ố c ủ a m ộ t đạ i l ượ ng v ậ t lý nh ấ t đị nh có th ể b ằ ng không: trong m ộ t s ố tr ạ ng thái nào đ ó và đạ i l ượ ng v ậ t lý ấ y có giá tr ị hoàn toàn xác đị nh Nói chung, m ộ t tr ạ ng thái có th ể cho phép m ộ t hay vài đạ i l ượ ng nào đ ó có giá tr ị hoàn toàn xác đị nh, nh ư ng đồ ng th ờ i l ạ i là không xác đị nh đố i v ớ i các đạ i l ượ ng v ậ t lý khác 2) C ơ h ọ c l ượ ng t ử ch ứ a đự ng nguyên lý b ấ t đị nh kh ẳ ng đị nh r ằ ng tích sai s ố c ủ a nh ữ ng c ặ p đạ i l ượ ng v ậ t lý nh ấ t đị nh luôn luôn l ớ n h ơ n m ộ t h ằ ng s ố T ọ a độ và xung l ượ ng c ủ a h ạ t là m ộ t c ặ p nh ư th ế Đ i ề u đ ó có ngh ĩ a là không có tr ạ ng thái l ượ ng t ử nào mà t ọ a độ và xung l ượ ng có th ể cùng đồ ng th ờ i hoàn toàn xác đị nh Đ ó là n ộ i dung c ủ a nguyên lý b ấ t đị nh Heisenberg Ng ườ i ta đ ã ngh ĩ ra đủ m ọ i lo ạ i thí nghi ệ m trong trí t ưở ng t ượ ng (dù có th ể không kh ả thi v ề m ặ t k ỹ thu ậ t) để xác đị nh đồ ng th ờ i v ị trí và xung l ượ ng c ủ a v ậ t th ể , th ế nh ư ng phép đ o v ị trí l ạ i nh ấ t thi ế t ph ả i gây ra độ b ấ t đị nh nào đ ó cho giá tr ị c ủ a xung l ượ ng (và ng ượ c l ạ i) do t ươ ng tác gi ữ a thi ế t b ị đ o và v ậ t th ể Trong khi ả nh h ưở ng c ủ a thi ế t b ị đ o có th ể gi ả m thi ể u đế n m ứ c không đ áng k ể v ớ i v ậ t th ể v ĩ mô thì ng ườ i ta l ạ i không th ể nào tri ệ t tiêu đượ c ả nh h ưở ng ấ y đố i v ớ i các h ạ t vi mô M ộ t khi v ị trí và xung l ượ ng không th ể đồ ng th ờ i xác đị nh chính xác thì không th ể s ử d ụ ng chúng để xác đị nh tr ạ ng thái c ủ a v ậ t th ể nh ư trong c ơ h ọ c Newton Nhi ề u ng ườ i không ch ấ p nh ậ n lý thuy ế t l ượ ng t ử b ở i vì tính xác su ấ t và nguyên lý b ấ t đị nh khi ế n cho nó d ườ ng nh ư không đả m b ả o đượ c tính nhân qu ả (bi ế t nhân v ẫ n không xác đị nh đượ c qu ả ) nên không có giá tr ị nh ậ n th ứ c Song th ự c t ế hoài nghi này là vô c ă n c ứ này T ấ t c ả các quan sát th ự c nghi ệ m đề u phù h ợ p v ớ i lý thuy ế t và ng ượ c l ạ i, tiên đ oán lý thuy ế t đề u đượ c xác nh ậ n trong ph ạ m vi cho phép c ủ a các thi ế t b ị quan tr ắ c và đ o l ườ ng; không có mâu thu ẫ n n ộ i t ạ i nào c ủ a lý thuy ế t đượ c phát hi ệ n Lý thuy ế t l ượ ng t ử v ề hình th ứ c ch ứ a đự ng đầ y đủ các thành t ố c ầ n có theo khuôn m ẫ u di ễ n d ị ch-gi ả thuy ế t gi ố ng nh ư c ơ h ọ c Newton N ế u ch ấ p nh ậ n "hàm tr ạ ng thái" ch ứ a đủ các thông tin kh ả d ĩ c ủ a v ậ t th ể trong lý thuy ế t l ượ ng t ử , ta s ẽ th ấ y r ằ ng lý thuy ế t l ượ ng t ử hàm ch ứ a nguyên lý nhân qu ả : bi ế t "hàm tr ạ ng thái" ở th ờ i đ i ể m ban đầ u ta s ẽ bi ế t đượ c "hàm tr ạ ng thái" ở các th ờ i đ i ể m ti ế p theo M ặ c dù v ậ y, vi ệ c "th ấ u hi ể u" lý thuy ế t l ượ ng t ử d ườ ng nh ư v ẫ n còn ch ư a đượ c gi ả i quy ế t và nhi ề u tranh cãi v ẫ n còn di ễ n ra xung quanh vi ệ c di ễ n gi ả i các ý ngh ĩ a c ủ a các ngh ị ch lý Có l ẽ nguyên nhân là ở ch ỗ các khái ni ệ m c ủ a lý thuy ế t l ượ ng t ử không đượ c xây d ự ng t ừ c ả m nh ậ n tri giác thông th ườ ng c ủ a các giác quan ở con ng ườ i Do đ ó, trí t ưở ng t ượ ng c ủ a con ng ườ i d ự a trên các giác quan s ẽ g ặ p khó kh ă n trong vi ệ c di ễ n gi ả i các hi ệ n t ượ ng l ượ ng t ử Tuy nhiên, c ầ n nh ấ n m ạ nh r ằ ng lý thuy ế t l ượ ng t ử đ áp ứ ng m ọ i chu ẩ n m ự c c ủ a m ộ t lý thuy ế t khoa h ọ c và cho t ớ i nay 7 ch ư a tìm th ấ y hi ệ n t ượ ng d ị th ườ ng nào trong ph ạ m vi ứ ng d ụ ng c ủ a lý thuy ế t gây hoài nghi v ề giá tr ị c ủ a nó III C ấ u trúc c ủ a khoa h ọ c và v ấ n đề th ẩ m đị nh tính chân lý N ế u l ấ y khuôn m ẫ u t ừ v ậ t lý h ọ c ta có th ể th ấ y m ọ i lý thuy ế t khoa h ọ c đề u ch ứ a đự ng ba nhóm thành t ố quan tr ọ ng sau đ ây: y ế u t ố th ự c nghi ệ m, y ế u t ố khái ni ệ m và y ế u t ố toán h ọ c M ọ i lý thuy ế t khoa h ọ c đề u ph ả i d ự a trên c ơ s ở các d ữ li ệ u th ự c nghi ệ m (empirical data), nh ư ng ngay t ừ đầ u các nhà khoa h ọ c quan tâm t ớ i, không ph ả i vi ệ c li ệ t kê và mô t ả thiên nhiên m ộ t cách thô thi ể n nh ư con ng ườ i c ả m nh ậ n th ấ y b ằ ng các giác quan, mà mu ố n làm cho các ho ạ t độ ng c ủ a t ự nhiên tr ở nên có th ể th ấ u hi ể u đượ c b ằ ng các lý thuy ế t cô đọ ng và có t ổ ch ứ c Do đ ó h ọ ph ả i đư a vào lý thuy ế t các y ế u t ố khái ni ệ m b ằ ng các đị nh ngh ĩ a tr ừ u t ượ ng Cu ố i cùng, các y ế u t ố hình th ứ c và toán h ọ c ph ả i xây d ự ng thành m ộ t h ệ th ố ng (nh ư b ằ ng cách gi ả thuy ế t tiên đề ) để cho khoa h ọ c đượ c t ổ ch ứ c m ộ t cách hình th ứ c thành các m ệ nh đề liên k ế t v ớ i nhau b ở i các quan h ệ logic M ỗ i nhóm thành t ố k ể trên đề u đặ t ra các v ấ n đề mà đế n nay các tri ế t gia v ẫ n còn tranh cãi Thái độ thiên v ị cho m ộ t nhóm y ế u t ố này hay nhóm khác th ể hi ệ n các khuynh h ướ ng tri ế t h ọ c khác nhau Ở m ộ t c ự c là khuynh h ướ ng duy nghi ệ m (trong đ ó có các nhà th ự c ch ứ ng lu ậ n) nh ấ n m ạ nh y ế u t ố th ự c nghi ệ m nh ư thành t ố quan tr ọ ng nh ấ t c ủ a tri th ứ c khoa h ọ c và coi lý thuy ế t ch ỉ đ óng vai trò th ứ y ế u Các d ữ li ệ u th ự c nghi ệ m đ ôi khi đượ c quy v ề ch ỉ còn là nh ữ ng d ữ li ệ u thu th ậ p thu ầ n túy b ằ ng các giác quan Ở m ộ t c ự c khác là khuynh h ướ ng duy lý bác b ỏ quan đ i ể m coi các d ữ li ệ u thô c ủ a th ự c nghi ệ m t ự chúng có th ể hi ể n th ị ra quan h ệ quy lu ậ t Nh ữ ng ng ườ i theo khuynh h ướ ng này l ư u ý nh ậ n xét c ủ a Kant r ằ ng t ấ t c ả các quan sát th ự c s ự khoa h ọ c đề u có hình th ứ c phán đ oán H ọ nh ấ n m ạ nh vai trò c ủ a nhà khoa h ọ c trong vi ệ c l ọ c l ự a các quan sát c ũ ng nh ư thi ế t k ế các thí nghi ệ m nh ằ m t ạ o ra hi ệ n t ượ ng minh h ọ a cho các m ố i t ươ ng quan có th ể th ấ u hi ể u đượ c Các m ố i t ươ ng quan này m ớ i chính là m ố i quan tâm đ ích th ự c c ủ a khoa h ọ c Cá bi ệ t có ng ườ i đ i quá xa trong khuynh h ướ ng này t ớ i ch ỗ coi các lý thuy ế t khoa h ọ c hoàn toàn là s ả n ph ẩ m sáng t ạ o t ự do c ủ a trí tu ệ L ẽ d ĩ nhiên nh ữ ng c ự c đ oan nh ư th ế là không phù h ợ p v ớ i th ự c t ế c ủ a ho ạ t độ ng khoa h ọ c M ụ c đ ích c ủ a khoa h ọ c là nh ằ m đạ t đượ c m ộ t h ệ th ố ng tri th ứ c có th ể di ễ n gi ả i các hi ệ n t ượ ng t ự nhiên phù h ợ p v ớ i các quan sát và th ử nghi ệ m khách quan, do đ ó vi ệ c th ẩ m đị nh giá tr ị chân lý c ủ a lý thuy ế t khoa h ọ c là m ộ t v ấ n đề quan tr ọ ng c ủ a khoa h ọ c lu ậ n Nhóm tri ế t gia thành Vienna theo khuynh h ướ ng th ự c ch ứ ng lu ậ n logic (ho ạ t độ ng tích c ự c trong các th ậ p k ỷ 20 và 30 c ủ a th ế k ỷ tr ướ c) đ ã có nhi ề u đ óng góp soi sáng cho v ấ n đề này Ý t ưở ng c ơ b ả n c ủ a th ự c ch ứ ng lu ậ n logic đạ i để nh ư sau: nhi ệ m v ụ c ủ a tri ế t h ọ c là soi sáng ý ngh ĩ a c ủ a các khái ni ệ m và nh ữ ng đ i ề u kh ẳ ng đị nh c ơ b ả n c ủ a các lý thuy ế t khoa h ọ c, ch ứ không ph ả i tìm cách tr ả l ờ i nh ữ ng câu h ỏ i tù mù c ủ a siêu hình h ọ c Các nhà th ự c ch ứ ng lu ậ n logic x ế p siêu hình h ọ c vào l ĩ nh v ự c bi ể u l ộ c ủ a trí t ưở ng t ượ ng, các c ả m giác và các xúc độ ng, gi ố ng nh ư ngh ệ thu ậ t và thi ca Trong ph ạ m vi ấ y siêu hình h ọ c hoàn toàn là chính đ áng, ch ừ ng nào nó không đư a ra yêu sách nào v ề tri th ứ c đ ích th ự c hay di ễ n t ả th ự c t ế Các nhà th ự c ch ứ ng lu ậ n logic c ũ ng có các đ óng góp quan tr ọ ng vào vi ệ c th ấ u hi ể u rõ ràng các ch ứ c n ă ng c ủ a ngôn ng ữ ch ứ a đự ng các lo ạ i ý ngh ĩ a khác nhau Ngôn ng ữ và truy ề n tin ph ụ c v ụ cho nhi ề u m ụ c tiêu đ a d ạ ng: m ộ t là nh ằ m bi ể u di ễ n s ự ki ệ n hay nh ữ ng tr ậ t t ự th ườ ng h ằ ng trong t ự nhiên và xã h ộ i, hai là nh ằ m chuy ể n t ả i hình ả nh, bi ể u l ộ c ả m xúc, ba là ch ỉ d ẫ n hay bi ế n c ả i các hành độ ng Các nhà th ự c ch ứ ng lu ậ n logic tách bi ệ t ý ngh ĩ a giác th ứ c th ự c s ự (cognitive-factual meaning) kh ỏ i hàm ngh ĩ a bi ể u c ả m và gây xúc c ả m trong câu nói và t ừ ng ữ , m ặ c dù trong đờ i th ườ ng hai lo ạ i ý ngh ĩ a này th ườ ng đượ c t ổ h ợ p hay t ổ ng h ợ p l ạ i H ọ 8 đ òi minh đị nh rõ là các lo ạ i m ệ nh đề bi ể u l ộ c ả m xúc không có ý ngh ĩ a giác th ứ c đ ích th ự c Các lo ạ i câu nói có tính r ă n d ạ y đạ o đứ c nh ư :"Chúng ta ph ả i " t ự thân nó không có ý ngh ĩ a giác th ứ c mà ch ỉ có ý ngh ĩ a bi ể u c ả m và ch ỉ d ẫ n M ộ t đ óng góp đ áng ghi nh ậ n nh ư ng c ũ ng là đ óng góp gây nhi ề u tranh cãi c ủ a th ự c ch ứ ng lu ậ n logic là v ấ n đề tiêu chí ki ể m ch ứ ng để xác đị nh xem m ộ t đ i ề u quy ế t đ oán có ý ngh ĩ a th ự c s ự hay không Kh ẩ u hi ệ u "M ộ t khác bi ệ t ph ả i t ạ o ra đượ c khác bi ệ t để đượ c là m ộ t khác bi ệ t" có hàm ngh ĩ a đượ c h ọ di ễ n gi ả i đầ y đủ nh ư sau: ch ỉ khi nào m ộ t đ i ề u quy ế t đ oán có đượ c m ộ t s ự khác bi ệ t v ề nguyên t ắ c gi ữ a kh ẳ ng đị nh và ph ủ đị nh, kh ả d ĩ th ử đượ c b ằ ng quan sát th ự c nghi ệ m, ch ỉ khi ấ y đ i ề u quy ế t đ oán đ ó m ớ i có ý ngh ĩ a th ự c s ự Thí d ụ quan tr ọ ng nh ấ t d ẫ n t ớ i s ự thi ế t l ậ p tiêu chí này là gi ả thi ế t v ề ether và s ự ra đờ i c ủ a thuy ế t t ươ ng đố i đ ã trình bày ở trên Quy ế t đ oán v ề s ự t ồ n t ạ i c ủ a ether không có ý ngh ĩ a th ự c s ự nào vì không th ể kh ẳ ng đị nh hay bác b ỏ đ i ề u quy ế t đ oán ấ y b ằ ng quan sát th ự c nghi ệ m Vì v ậ y gi ả thuy ế t đ ó là vô ngh ĩ a trong hi ệ n tr ạ ng c ủ a v ậ t lý h ọ c Vào quãng th ờ i gian gi ữ a 1930 và 1960 đ ã di ễ n ra nhi ề u thay đổ i quan tr ọ ng trong vi ệ c công th ứ c hóa tiêu chí ý ngh ĩ a: hình th ứ c phát bi ể u tiêu chí ý ngh ĩ a đ ã đượ c thay th ế b ằ ng các ngôn t ừ khoan dung h ơ n v ề tính kh ả d ĩ ki ể m ch ứ ng và tính kh ả d ĩ xác nh ậ n Hi ể n nhiên là các m ệ nh đề ph ổ quát đạ i lo ạ i nh ư :"M ọ i con mèo đề u có móng vu ố t" không th ể đượ c minh ch ứ ng hoàn toàn b ằ ng th ự c ch ứ ng (không th ể ki ể m tra n ổ i m ọ i con mèo đ ang có), nên chúng không xác quy ế t là các m ệ nh đề kh ả d ĩ ki ể m ch ứ ng Th ế nh ư ng các nhà khoa h ọ c v ẫ n ch ấ p nh ậ n nh ư là đị nh lu ậ t các kh ẳ ng đị nh ch ỉ d ự a trên c ơ s ở ki ể m ch ứ ng xác nh ậ n không đầ y đủ c ũ ng nh ư không tr ự c ti ế p Karl Popper chính là ng ườ i đ ã tìm ra m ố i ghép n ố i này và l ấ y nó làm c ă n c ứ phê phán th ự c ch ứ ng lu ậ n trong tác ph ẩ m Logik der Forschung (1935) (Logic of Scientific Discovery, 1959) Popper đ òi ph ả i b ỏ đ i tiêu chí ý ngh ĩ a và thay nó b ằ ng m ộ t tiêu chí phân ranh gi ớ i gi ữ a khoa h ọ c và không khoa h ọ c đố i v ớ i các v ấ n đề đượ c đặ t ra c ũ ng nh ư l ờ i gi ả i đ áp cho chúng Theo ông thì đ ó ph ả i là tiêu chí v ề tính kh ả d ĩ ki ể m ch ứ ng còn đượ c g ọ i là tính th ử sai (falsifiability) theo cách g ọ i c ủ a ông Đặ c tính quan tr ọ ng quy ế t đị nh tính khoa h ọ c là ph ả i hình dung đượ c v ề nguyên t ắ c m ộ t b ằ ng ch ứ ng có th ể bác b ỏ gi ả thuy ế t, đị nh lu ậ t hay lý thuy ế t đ ang đượ c xem xét Đ úng là các nhà khoa h ọ c ph ả i đượ c khích l ệ trong vi ệ c xây d ự ng các lý thuy ế t b ấ t k ể chúng l ệ ch xa kh ỏ i truy ề n th ố ng bao nhiêu đ i n ữ a; nh ư ng c ũ ng r ấ t đ úng là m ọ i ướ c đ oán ph ả i đượ c đặ t ra tr ướ c s ự phê phán nghiêm kh ắ c nh ấ t và các thí nghi ệ m k ỹ l ưỡ ng ch ặ t ch ẽ nh ấ t Tri th ứ c b ằ ng cách đ ó mà gia t ă ng thông qua vi ệ c lo ạ i b ỏ các sai l ầ m, t ứ c là thông qua vi ệ c bác b ỏ các gi ả thuy ế t ch ứ a mâu thu ẫ n logic hay các lý thuy ế t d ẫ n t ớ i các h ệ qu ả không phù h ợ p v ớ i th ự c nghi ệ m Tri ế t thuy ế t c ủ a Popper hình thành t ừ n ỗ l ự c phân bi ệ t rõ nh ữ ng lý thuy ế t không khoa h ọ c v ớ i lý thuy ế t khoa h ọ c th ự c s ự - nh ư là thuy ế t t ươ ng đố i c ủ a Einstein - ở đ i ể m m ấ u ch ố t: thuy ế t t ươ ng đố i có th ể ki ể m ch ứ ng đượ c b ằ ng th ự c nghi ệ m Các nhà th ự c ch ứ ng lu ậ n logic c ũ ng kh ẳ ng đị nh nh ư v ậ y S ự khác bi ệ t là ở ch ỗ Popper ph ả n đố i các nhà th ự c ch ứ ng lu ậ n logic vì h ọ cho r ằ ng nhà khoa h ọ c có th ể ch ứ ng minh lý thuy ế t b ằ ng th ự c nghi ệ m hay quan sát Theo Popper thì không ai bi ế t đượ c bao nhiêu quan sát phù h ợ p lý thuy ế t là đủ để ch ứ ng minh, b ở i vì bi ế t đ âu quan sát k ế ti ế p s ẽ cho k ế t qu ả mâu thu ẫ n v ớ i t ấ t c ả các quan sát tr ướ c đ ó Nh ư v ậ y các quan sát không bao gi ờ ch ứ ng minh đượ c m ộ t lý thuy ế t mà ch ỉ có th ể bác b ỏ nó thôi, đ ó là tính th ử sai c ầ n ph ả i có c ủ a m ộ t lý thuy ế t khoa h ọ c Popper m ở r ộ ng tri ế t lý th ử sai c ủ a ông thành ch ủ ngh ĩ a duy lý phê phán (critical rationalism) M ộ t nhà khoa h ọ c này đư a ra gi ả thi ế t, các nhà khoa h ọ c khác ráng bác b ỏ nó b ằ ng các lu ậ n c ứ đố i l ậ p hay ch ứ ng c ứ th ự c nghi ệ m Chính b ằ ng cách nh ư th ế mà s ự phê phán đả m b ả o cho ti ế n b ộ khoa h ọ c c ũ ng nh ư m ọ i th ứ ti ế n b ộ khác Trong tác ph ẩ m "Xã h ộ i m ở và các k ẻ thù c ủ a nó" (The Open Society and Its Enemies, 1945) , Popper kh ẳ ng đị nh r ằ ng chính tr ị , còn 9 nhi ề u h ơ n c ả khoa h ọ c, c ầ n ph ả i có t ự do đề xu ấ t các t ư t ưở ng và tranh lu ậ n phê phán Ch ủ ngh ĩ a giáo đ i ề u nh ấ t thi ế t ph ả i d ẫ n t ớ i ch ế độ toàn tr ị cùng v ớ i các h ệ qu ả tai h ạ i c ủ a nó Để hi ể u đượ c ý ngh ĩ a phê phán ch ứ a đự ng trong tiêu chí tính th ử sai c ủ a Popper c ầ n ph ả i bi ế t hoàn c ả nh l ị ch s ử th ờ i k ỳ tiêu chí ấ y ra đờ i Sau h ơ n m ộ t th ế k ỷ thành công vang d ộ i, khoa h ọ c đ ã đạ t t ớ i đỉ nh cao danh v ọ ng và s ự ng ưỡ ng m ộ c ủ a c ả th ế gi ớ i Th ự c ch ứ ng lu ậ n logic th ị nh hành vào th ờ i k ỳ này (n ử a đầ u th ế k ỷ 20) kh ẳ ng đị nh r ằ ng chúng ta ch ỉ bi ế t đượ c đ i ề u gì là chân lý n ế u nó đượ c suy di ễ n logic đ úng đắ n và đượ c ki ể m ch ứ ng b ằ ng th ự c nghi ệ m Các nhà th ự c ch ứ ng lu ậ n đề cao toán h ọ c và khoa h ọ c nh ư c ộ i ngu ồ n cao nh ấ t c ủ a chân lý Karl Popper và m ộ t s ố tri ế t gia khác c ả m th ấ y ph ả i ch ố ng l ạ i thái độ xu n ị nh khoa h ọ c quá đ áng này H ọ coi s ứ m ệ nh c ủ a tri ế t gia là ph ả i ch ỉ ra m ặ t thi ế u sót c ủ a khoa h ọ c nh ằ m c ả nh t ỉ nh các nhà khoa h ọ c đ ang ở trên đỉ nh vinh quang đừ ng b ỏ m ấ t ph ẩ m ch ấ t bi ế t hoài nghi c ầ n thi ế t cho công cu ộ c truy t ầ m chân lý c ủ a mình IV Vai trò c ủ a l ị ch s ử và kh ả o sát xã h ộ i h ọ c đố i v ớ i gi ớ i khoa h ọ c Thomas Kuhn c ũ ng là m ộ t tri ế t gia b ị nhi ề u ng ườ i coi là "k ẻ ch ố ng đố i" khoa h ọ c, m ặ c dù quan đ i ể m c ủ a ông r ấ t khác v ớ i Karl Popper Cu ố n sách "C ấ u trúc c ủ a các cu ộ c cách m ạ ng khoa h ọ c" (The Structure of Scientific Revolutions) ra đờ i n ă m 1962 đ ã gây ti ế ng vang l ớ n trong d ư lu ậ n T ờ báo New York Times Book Review xem nó "có l ẽ là l ờ i gi ả i thích t ố t nh ấ t cho quá trình c ủ a các khám phá" T ờ báo The Times Literary Supplement x ế p nó vào trong s ố "m ộ t tr ă m cu ố n sách có ả nh h ưở ng nh ấ t k ể t ừ th ế chi ế n th ứ hai" Thomas Kuhn v ố n xu ấ t thân t ừ chuyên ngành v ậ t lý lý thuy ế t, sau đ ó theo đ u ổ i các nghiên c ứ u l ị ch s ử khoa h ọ c Ông phát hi ệ n ra r ằ ng cách trình bày l ị ch s ử phát tri ể n c ủ a các b ộ môn khoa h ọ c trong các sách giáo khoa đươ ng đạ i v ớ i d ụ ng ý hi ệ u qu ả s ư ph ạ m đ ã t ạ o nên ấ n t ượ ng sai l ệ ch không đ úng v ớ i s ự th ậ t c ủ a ti ế n trình l ị ch s ử C ứ theo các sách này thì ng ườ i ta có th ể hi ể u r ằ ng n ộ i dung c ủ a khoa h ọ c thu ầ n túy đượ c minh h ọ a b ở i các quan tr ắ c, đị nh lu ậ t và lý thuy ế t mô t ả trên các trang sách, còn ph ươ ng pháp khoa h ọ c gi ả n d ị ch ỉ là các mánh khóe k ỹ thu ậ t để thu th ậ p d ữ li ệ u cùng v ớ i các thao tác logic k ế t n ố i các d ữ li ệ u ấ y cho các khái quát lý thuy ế t trình bày trong sách Các nhà khoa h ọ c đượ c mô t ả nh ư nh ữ ng ng ườ i c ố g ắ ng đ óng góp y ế u t ố này hay y ế u t ố khác vào t ậ p h ợ p các thành t ự u khoa h ọ c và s ự phát tri ể n khoa h ọ c tr ở thành m ộ t quá trình tích góp vào kho các k ỹ n ă ng và tri th ứ c đượ c gia t ă ng mãi mãi L ị ch s ử khoa h ọ c tr ở thành b ộ môn ghi chép biên niên s ử cho các thành t ự u c ũ ng nh ư các c ả n tr ở c ầ n ph ả i v ượ t qua Nghiên c ứ u c ủ a Kuhn cho th ấ y l ị ch s ử đ ích th ự c c ủ a vi ệ c hình thành và phát tri ể n các b ộ môn khoa h ọ c di ễ n ra hoàn toàn khác v ớ i hình ả nh đ ó Ch ươ ng vi ế t này là tóm l ượ c n ộ i dung cu ố n sách "C ấ u trúc c ủ a các cu ộ c cách m ạ ng khoa h ọ c" c ủ a Thomas Kuhn Theo Kuhn k ị ch b ả n ph ổ quát cho h ầ u h ế t các b ộ môn khoa h ọ c đề u di ễ n ra qua các giai đ o ạ n nh ư sau: - Th ờ i k ỳ phôi thai đặ c tr ư ng b ở i s ự tranh đ ua liên t ụ c gi ữ a nhi ề u quan đ i ể m khác nhau đố i v ớ i t ự nhiên, tính hi ệ u qu ả cao c ủ a m ộ t quan đ i ể m d ầ n d ầ n chinh ph ụ c đượ c c ộ ng đồ ng các ng ườ i th ự c hành nghiên c ứ u và tr ở thành quan đ i ể m chung đố i v ớ i c ộ ng đồ ng các nhà nghiên c ứ u - Th ờ i k ỳ tr ưở ng thành đặ c tr ư ng b ở i s ự hình thành m ộ t khoa h ọ c chu ẩ n m ự c (normal science) cùng v ớ i m ộ t h ệ ý ni ệ m (paradigm) C ộ ng đồ ng khoa h ọ c có đị nh h ướ ng rõ r ệ t v ề n ộ i dung và ph ươ ng pháp nghiên c ứ u: ho ạ t độ ng khoa h ọ c t ậ p trung vào gi ả i các bài toán đố (puzzle- solving) nh ằ m tri ể n khai các thí nghi ệ m và lý thuy ế t kh ớ p n ố i v ớ i h ệ ý ni ệ m hi ệ n hành 10 - Th ờ i k ỳ kh ủ ng ho ả ng v ớ i s ự xu ấ t hi ệ n t ậ p trung c ủ a các d ị th ườ ng không th ể kh ớ p n ố i đượ c v ớ i h ệ ý ni ệ m hi ệ n hành - Th ờ i k ỳ cách m ạ ng khoa h ọ c v ớ i s ự chinh ph ụ c c ủ a m ộ t h ệ ý ni ệ m m ớ i thay th ế cho h ệ ý ni ệ m c ũ H ệ ý ni ệ m m ớ i hình thành kéo theo s ự c ấ u trúc l ạ i các ho ạ t độ ng khoa h ọ c Kuhn đư a ra khái ni ệ m "khoa h ọ c chu ẩ n m ự c" (normal science) để ch ỉ vi ệ c nghiên c ứ u d ự a v ữ ng ch ắ c trên m ộ t hay nhi ề u thành t ự u khoa h ọ c trong quá kh ứ mà m ộ t c ộ ng đồ ng khoa h ọ c chuyên bi ệ t th ừ a nh ậ n làm c ơ s ở cho các th ự c hành nghiên c ứ u ti ế p theo c ủ a h ọ Các thành t ự u ấ y có hai đặ c đ i ể m: đủ l ớ n để gi ữ chân m ộ t nhóm nghiên c ứ u trung thành, đồ ng th ờ i l ạ i v ẫ n b ỏ ng ỏ nhi ề u v ấ n đề c ầ n ph ả i chu ẩ n xác l ạ i cho nhóm nghiên c ứ u th ự c hành C ộ ng đồ ng khoa h ọ c bao g ồ m nh ữ ng ng ườ i th ự c hành nghiên c ứ u m ộ t chuyên ngành nh ấ t đị nh H ọ tr ả i qua m ộ t s ự giáo d ụ c chu ẩ n b ị ngh ề nghi ệ p t ươ ng đồ ng và trong quá trình đ ó ti ế p thu tri th ứ c t ừ cùng m ộ t ngu ồ n tài li ệ u giáo khoa v ề chuyên môn Vì lý do s ư ph ạ m nên các sách giáo khoa trình bày các thành t ự u c ơ s ở c ủ a chuyên ngành d ướ i hình th ứ c khác v ớ i các công trình nguyên b ả n (thí d ụ nh ư các sinh viên v ậ t lý ngày nay không h ọ c c ơ h ọ c Newton t ừ nguyên b ả n Principia) Các thành viên c ộ ng đồ ng khoa h ọ c đượ c xem là nh ữ ng ng ườ i theo đ u ổ i m ộ t t ậ p h ợ p các m ụ c tiêu mà h ọ cùng chia s ẻ , bao g ồ m c ả vi ệ c hu ấ n luy ệ n nh ữ ng ng ườ i k ế t ụ c H ọ cùng chia s ẻ các quan đ i ể m chung v ề chuyên môn (các nhà v ậ t lý ngày nay đề u tin vào c ấ u trúc nguyên t ử c ủ a v ậ t ch ấ t), các giá tr ị chung trong đ ánh giá (k ế t qu ả khoa h ọ c ph ả i h ợ p lý, t ự hòa h ợ p và t ươ ng thích v ớ i các lý thuy ế t khác đ ang tri ể n khai ) Quan tr ọ ng nh ấ t là trong quá trình h ọ c ngh ề h ọ đượ c hu ấ n luy ệ n k ỹ n ă ng gi ả i quy ế t v ấ n đề thông qua các m ẫ u hình (exemplar) c ụ th ể t ừ các t ạ p chí chuyên ngành T ậ p h ợ p các phép t ắ c chung ấ y đượ c m ọ i thành viên c ủ a c ộ ng đồ ng t ự nguy ệ n tuân theo và Kuhn đư a ra thu ậ t ng ữ h ệ ý ni ệ m (paradigm) để ch ỉ t ậ p h ợ p các phép t ắ c này Thu ậ t ng ữ paradigm v ố n là c ủ a ngôn ng ữ h ọ c dùng để ch ỉ phép t ắ c chia độ ng t ừ : thí d ụ nh ư amo, amas, amat, là m ộ t paradigm ch ỉ phép t ắ c chia độ ng t ừ trong ti ế ng Latin Phép t ắ c này cho phép áp d ụ ng để chia m ộ t s ố l ớ n các độ ng t ừ nh ư là laudo, laudas, laudat Tuy nhiên, trong khoa h ọ c paradigm không ph ả i là s ự l ặ p l ạ i máy móc nh ư trong ngôn ng ữ , mà là s ự ti ế p t ụ c tri ể n khai vi ệ c kh ớ p n ố i và chuyên bi ệ t sâu thêm các thành t ự u c ơ s ở Các nhà khoa h ọ c ho ạ t độ ng trong th ờ i k ỳ khoa h ọ c chu ẩ n m ự c đề u d ự a trên cùng m ộ t h ệ ý ni ệ m chung 1 Khoa h ọ c chu ẩ n m ự c đượ c hình thành nh ư th ế nào ? Kuhn xem xét b ộ môn quang h ọ c nh ư m ộ t thí d ụ : t ừ th ờ i c ổ đạ i cho đế n cu ố i th ế k ỷ 17 ch ư a h ề có m ộ t quan ni ệ m th ố ng nh ấ t v ề b ả n ch ấ t ánh sáng và đ ã t ồ n t ạ i nhi ề u tr ườ ng phái khác nhau M ộ t nhóm cho r ằ ng ánh sáng là các h ạ t phát ra t ừ v ậ t th ể , m ộ t nhóm khác thì xem ánh sáng là m ộ t bi ế n c ả i c ủ a môi tr ườ ng x ả y ra ở gi ữ a v ậ t th ể và con m ắ t nhìn Nhóm khác n ữ a l ạ i gi ả i thích ánh sáng nh ư s ự t ươ ng tác c ủ a môi tr ườ ng v ớ i cái phát ra t ừ con m ắ t Ngoài ra còn có các nhóm theo quan ni ệ m h ỗ n h ợ p c ủ a các quan ni ệ m trên M ỗ i tr ườ ng phái đề u có m ộ t xu ấ t phát siêu hình nào đ ó và nh ấ n m ạ nh đế n m ộ t chùm các hi ệ n t ượ ng quang h ọ c quan sát đượ c mà lý thuy ế t c ủ a h ọ gi ả i thích đượ c nhi ề u nh ấ t Các quan sát khác đượ c xem nh ư các v ấ n đề còn ch ư a đượ c gi ả i quy ế t T ấ t c ả các tr ườ ng phái ấ y vào các th ờ i k ỳ khác nhau đề u có đ óng góp quan tr ọ ng cho các quan ni ệ m, các hi ệ n t ượ ng và các k ỹ n ă ng mà Newton s ử d ụ ng để xây d ự ng thành m ộ t h ệ ý ni ệ m đượ c th ừ a nh ậ n chung đầ u tiên cho b ộ môn quang v ậ t lý N ế u nh ư đị nh ngh ĩ a "nhà khoa h ọ c" mà lo ạ i tr ừ các thành viên sáng t ạ o nh ấ t c ủ a các tr ườ ng phái này thì đị nh ngh ĩ a ấ y c ũ ng s ẽ ph ả i lo ạ i tr ừ luôn c ả nh ữ ng ng ườ i k ế t ụ c H ọ đề u là các nhà khoa h ọ c c ả Tuy nhiên, xét n ộ i dung l ĩ nh v ự c h ọ nghiên c ứ u thì k ế t qu ả nghiên c ứ u c ủ a h ọ là không đủ để đượ c th ừ a nh ậ n là m ộ t khoa h ọ c Thi ế u v ắ ng các thành t ự u l ớ n làm c ơ s ở cho các ph ươ ng pháp và ph ươ ng h ướ ng chung, nên các sách h ọ vi ế t ra không ch ỉ h ướ ng vào hi ệ n 11 t ượ ng t ự nhiên mà còn để tranh cãi v ớ i các tr ườ ng phái khác B ứ c tranh trên không ph ả i là xa l ạ v ớ i nhi ề u l ĩ nh v ự c sáng t ạ o th ờ i nay và c ũ ng không h ề là không t ươ ng thích v ớ i các phát minh quan tr ọ ng Th ế nh ư ng đ ó không ph ả i là b ứ c tranh phát tri ể n c ủ a b ộ môn quang h ọ c v ậ t lý th ờ i k ỳ sau Newton c ũ ng nh ư c ủ a các b ộ môn khác trong khoa h ọ c t ự nhiên ngày nay Khoa h ọ c v ề các hi ệ n t ượ ng đ i ệ n c ũ ng hình thành theo m ộ t k ị ch b ả n t ươ ng t ự Ngo ạ i tr ừ toán h ọ c và thiên v ă n đ ã có đượ c h ệ ý ni ệ m t ừ th ờ i c ổ đạ i mà ta không bi ế t rõ chúng đ ã hình thành th ế nào, còn các b ộ môn khoa h ọ c t ự nhiên khác đề u tr ả i qua m ộ t quá trình "ti ề n-h ệ ý ni ệ m" t ươ ng t ự nh ư b ộ môn quang h ọ c v ậ t lý th ờ i k ỳ tr ướ c Newton B ộ môn di truy ề n h ọ c là m ộ t thí d ụ v ề vi ệ c hình thành h ệ ý ni ệ m đầ u tiên mà chúng ta đượ c tr ự c ti ế p ch ứ ng ki ế n Đ ã có b ộ môn nào trong các khoa h ọ c xã h ộ i và nhân v ă n v ượ t qua th ờ i k ỳ "ti ề n-h ệ ý ni ệ m" để có đượ c m ộ t h ệ ý ni ệ m đơ n nh ấ t hay ch ư a ? Đ ây là m ộ t câu h ỏ i v ẫ n còn để ng ỏ L ị ch s ử khoa h ọ c cho th ấ y con đườ ng đ i đế n m ộ t s ự nh ấ t trí v ề h ệ ý ni ệ m là đầ y gian truân Để đượ c ch ấ p nh ậ n là m ộ t h ệ ý ni ệ m thì lý thuy ế t đ ó ph ả i t ỏ ra là t ố t nh ấ t trong các đố i th ủ , song nó không nh ấ t thi ế t, và trên th ự c t ế là ch ư a bao gi ờ , gi ả i thích đượ c m ọ i s ự ki ệ n mà nó bu ộ c ph ả i đố i m ặ t Khi m ộ t h ệ ý ni ệ m m ớ i ra đờ i và chinh ph ụ c đượ c th ế h ệ ti ế p theo c ủ a các ng ườ i th ự c hành b ộ môn khoa h ọ c đ ó thì các tr ườ ng phái c ũ d ầ n d ầ n bi ế n m ấ t Đ ôi khi vi ệ c ti ế p thu m ộ t h ệ ý ni ệ m bi ế n c ả i nhóm ng ườ i, tr ướ c đ ó ch ỉ thu ầ n túy quan tâm đế n nghiên c ứ u t ự nhiên, tr ở thành nh ữ ng ng ườ i cùng ngh ề nghi ệ p hay ít nh ấ t c ũ ng là cùng m ộ t b ộ môn khoa h ọ c Trong khoa h ọ c (nh ư ng không ph ả i là các l ĩ nh v ự c nh ư y h ọ c hay lu ậ t h ọ c mà lý do t ồ n t ạ i c ủ a chúng mang tính bên ngoài nh ư nhu c ầ u xã h ộ i) s ự hình thành các h ộ i chuyên gia và các t ạ p chí chuyên ngành th ườ ng liên quan đế n vi ệ c ti ế p thu đầ u tiên m ộ t h ệ ý ni ệ m đơ n nh ấ t Ít nh ấ t thì đ ó c ũ ng là th ờ i k ỳ m ộ t hai th ế k ỷ tr ướ c, khi các th ể ch ế t ổ ch ứ c chuyên môn khoa h ọ c còn s ơ khai M ộ t cá nhân nhà khoa h ọ c đ ã ti ế p thu m ộ t h ệ ý ni ệ m làm n ề n t ả ng thì trong các công trình c ủ a mình anh ta không còn c ầ n ph ả i m ở đầ u b ằ ng vi ệ c gi ớ i thi ệ u các nguyên lý đầ u tiên n ữ a; công vi ệ c đ ó dành cho ng ườ i vi ế t sách giáo khoa Các k ế t qu ả nghiên c ứ u c ủ a anh ta tr ở thành nh ữ ng bài vi ế t ng ắ n g ọ n h ướ ng t ớ i các đồ ng nghi ệ p chuyên môn là nh ữ ng ng ườ i đượ c gi ả đị nh có tri th ứ c và cùng chia s ẻ m ộ t h ệ ý ni ệ m v ớ i anh ta, và c ũ ng ch ỉ nh ữ ng ng ườ i đ ó m ớ i đọ c các bài báo đ ó c ủ a anh ta Vào kho ả ng th ế k ỷ 19 h ầ u h ế t các b ộ môn v ậ t lý đề u tr ở thành không th ể ti ế p c ậ n đượ c đố i v ớ i ng ườ i bình th ườ ng ở ngoài chuyên ngành 2 Công vi ệ c nghiên c ứ u trong khoa h ọ c chu ẩ n m ự c là gì ? Nh ư đ ã nh ậ n xét ở trên, Kuhn dùng thu ậ t ng ữ h ệ ý ni ệ m v ớ i hàm ngh ĩ a phép t ắ c tri ể n khai vi ệ c kh ớ p n ố i và chuyên bi ệ t sâu thêm các thành t ự u c ơ s ở Nh ữ ng ng ườ i ngoài chuyên môn c ủ a m ộ t b ộ môn khoa h ọ c đ ã tr ưở ng thành th ườ ng khó hình dung đượ c công vi ệ c thu d ọ n mà các thành t ự u đặ t c ơ s ở cho h ệ ý ni ệ m còn để l ạ i cho nh ữ ng ng ườ i th ự c hành chuyên môn ph ả i làm là nhi ề u và h ấ p d ẫ n th ế nào Sau khi đ ã ti ế p thu m ộ t h ệ ý ni ệ m thì nh ữ ng ng ườ i th ự c hành chuyên môn không tìm ki ế m các hi ệ n t ượ ng hay lý thuy ế t m ớ i m ẻ v ượ t ra ngoài khuôn kh ổ c ủ a nó Thay vào đ ó, h ọ h ướ ng ho ạ t độ ng nghiên c ứ u vào vi ệ c kh ớ p n ố i các hi ệ n t ượ ng và lý thuy ế t mà h ệ ý ni ệ m đ ã cung
Trang 1MỘT VÀI VẤN ĐỀ KHOA HỌC LUẬN
Nguyễn Văn Trọng
Thuật ngữ „khoa học“ là chuyển ngữ của từ „science“ (tiếng Anh và Pháp) được tự điển Britannica định nghĩa như sau: “bất cứ hệ thống tri thức nào liên quan đến thế giới vật thể và các hiện tượng của nó, và hệ thống ấy phải bao hàm các quan sát không thiên vị và thử nghiệm có hệ thống Nói chung, một khoa học bao hàm sự theo đuổi tri thức chứa đựng chân
lý tổng quát hay các phương cách hoạt động của các định luật cơ bản” (any system of kowledge that is concerned with physical world and its phenomena and that entails unbiased observations and systematic experimentation In general, a science involves a pursuit of knowlwdge covering general truths or the operations of fundamental laws) (Britannica 2002) Thế nhưng ở ta khái niệm khoa học thường được hiểu là một cái gì đó ngược với mê tín dị
đoan, một cái gì đó đồng nghĩa với "sự thật" hay chân lý vĩnh cửu, một khi được phát hiện ra
rồi thì mãi mãi đúng Sở dĩ có tình trạng này là do những hiểu biết triết học về khoa học - tức
là các khảo sát triết học về các lý thuyết khoa học và các giới hạn giá trị của chúng - chưa được giới thiệu tương xứng với tầm quan trọng của nó ngay cả trong giới khoa học Bản thân tác giả của báo cáo này, dù đã hơn ba chục năm làm công việc nghiên cứu vật lý lý thuyết trên thực hành, cũng chỉ vài năm gần đây mới quan tâm tìm hiểu một vài khía cạnh của vấn đề này Trong khi đó, khoa học luận (Philosophy of science) đã từ lâu trở thành một nhánh chuyên sâu của triết học và rất khó phân định ranh giới của nó với các vấn đề cơ bản của triết học Bản tiểu luận này được viết như một thu hoạch học tập cá nhân của một người thuộc chuyên ngành vật lý lý thuyết, vì vậy sự lựa chọn các vấn đề quan tâm không khỏi có dấu ấn nghề nghiệp Tuy nhiên, vật lý học trong các thế kỷ qua luôn giữ một vị trí rất quan trọng trong các thành tựu khoa học và thường được dẫn ra như một khuôn mẫu điển hình của phương pháp khoa học Hơn một trăm năm trước đây người ta vẫn còn dùng thuật ngữ
"natural philosophy" để chỉ chuyên ngành vật lý Hơn thế nữa, nhiều nhà vật lý tên tuổi như Einstein, Heisenberg, Max Planck đều có đóng góp trực tiếp rất lớn soi sáng cho nhiều vấn
đề triết học và không ít các triết gia nổi tiếng vốn có xuất thân từ chuyên ngành vật lý Cho nên các dẫn chứng của vật lý học chiếm đa số trong bản báo cáo này cũng không phải là quá bất hợp lý
I Xung quanh việc xuất hiện cơ học Newton và vật lý cổ điển
Khoa học được hình thành xuất phát từ hoạt động tư duy của con người khôn ngoan (homo sapiens) trước tính hằng thường và tính chu kỳ của các hiện tượng thiên nhiên (như biến đổi ngày đêm, các mùa trong năm ) Con người không chỉ nhận ra tính trật tự của tự nhiên mà tính trật tự ấy còn tạo nên trí tuệ cho con người Trí tuệ con người không chấp nhận hỗn độn
và cố gắng thấu hiểu các trật tự của thiên nhiên dưới hình thức các quy luật Tuy nhiên, không phải con người có thể xác định ngay được các quy luật khách quan Đôi khi, người ta tin vào quy luật ngay cả khi nó không hề có, như thời trung cổ đã truyền bá "quy luật" hễ sao chổi xuất hiện là có biến động lớn ở cõi nhân thế Các quy luật khách quan của khoa học được xác lập nhờ vào tính hoài nghi của con người giúp ngăn ngừa những kết luận thiếu chín chắn
Từ thời Hy Lạp cổ đại con người đã đạt đươc nhiều tri thức khoa học quan trọng, đặc biệt là toán học Tuy nhiên, chỉ đến thế kỷ 16 và 17 của thời kỳ Phục Hưng các cuộc tranh cãi triết lý
và khoa học mới chuyển dần từ các tu viện về các trường đại học và thậm chí cả các phòng khách salon Thời kỳ này có hai tên tuổi lớn với hai tuyên ngôn về phương pháp nghiên cứu khoa học được giải thoát khỏi các giả định tùy tiện hay mê tín, đó là Francis Bacon (1561-1626) và René Descartes (1596-1650) Bacon nhấn mạnh đến tầm quan trọng của các sự kiện
Trang 2quan sát như là khởi điểm của mọi khoa học và lý thuyết chỉ đáng tin cậy trong chừng mực được dẫn xuất ra từ những sự kiện ấy Một cách lý tưởng thì nhà khoa học phải đưa ra được một bản liệt kê toàn diện tất cả các thí dụ theo lối kinh nghiệm luận của hiện tượng được khảo sát trước khi đồng nhất sự biểu thị của chúng với "hình thức" tự nhiên của chúng Dù rằng Bacon không minh định được đặc tính chính xác của sự trừu tượng hóa được hàm nghĩa ở đây
là thế nào, nhưng người ta vẫn coi ông là người đã đòi hỏi rằng các đề xuất lý thuyết là chính đáng chỉ khi nào chúng được suy diễn ra một cách hình thức từ một liệt kê như vậy Ngược lại với "phép quy nạp Bacon", Descartes lại chú trọng đến việc xây dựng các hệ thống diễn dịch (deductive systems) chặt chẽ và không chứa đựng mâu thuẫn nội tại cho lý thuyết, trong đó các lập luận được theo đuổi với sự an toàn giống như trong hình học Euclide Trong khi Bacon phản ứng chống lại sự tin tưởng kinh viện dựa trên uy tín của Aristotle bằng cách kêu gọi quay về với trải nghiệm trực tiếp, thì Descartes phản ứng chống lại chủ nghĩa hoài nghi thời đó bằng cách chỉ vào toán học là cái mà mọi tri thức chắc chắn về tự nhiên có thể dựa vào Ông cho rằng nhiệm vụ của vật lý thế kỷ 17 là mở rộng cấu trúc trí tuệ kiểu Euclide bằng cách đưa thêm các tiên đề, định nghĩa và giả thiết mang tính hiển nhiên tự thân (self-evident) rồi từ đó suy ra các hệ quả Ông cũng tin rằng các hiện tượng tương tự với vật lý học cũng có thể khảo sát bằng một hệ thống chặt chẽ giống như vậy
Xét về mặt triết học ta có thể xem Bacon biểu lộ xu hướng của phái duy nghiệm (Empiricism), còn Descartes đại diện cho phái duy lý (Rationalism) Các luận chứng của Bacon và Descartes mang tính tuyên ngôn: cả hai đều đưa ra cương lĩnh trí tuệ cho khoa học
tự nhiên đang còn phải xây dựng nên Quả thực là trong vòng 150 năm kế tiếp, Galileo, Newton và nhiều người khác nữa đúng là đã kiến tạo nên khoa học vật lý mới mà hai ông đã kêu gọi Tác phẩm "Nguyên lý toán học của vật lý" (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) của Newton ra đời năm 1687 là một kiệt tác khoa học có tầm quan trọng lớn lao trong khoa học hiện đại Tuy nhiên, cũng lại là một sự thật, rằng hình thức của lý thuyết mới
ấy không hoàn toàn giống hẳn một khuôn mẫu nào mà hai ông Bacon và Descartes đã tiên đoán Một mặt là có rất ít kiểu quy nạp Bacon trong các quy trình trí tuệ của Newton Có nhà khoa học như Robert Boyle (một trong những người sáng lập ra môn hóa học hiện đại) đã cố thử áp dụng các châm ngôn của Bacon, nhưng lại thấy chúng cản trở hơn là bổ ích cho việc đúc kết thành các khái niệm mang tính soi sáng Mặt khác là tuy Newton chịu ảnh hưởng rất mạnh bởi thí dụ toán học của Descartes, nhưng Newton cũng chỉ theo châm ngôn phương pháp luận của ông này đến một điểm nhất định Đúng là Newton đã đưa thêm các tiên đề, định nghĩa và giả thiết mang tính động lực học vào lý thuyết chuyển động và lực hấp dẫn của mình theo chỉ dẫn của Descartes, nhưng Newton không hề có kỳ vọng chứng tỏ các mặc định
bổ xung ấy là duy nhất hiển nhiên và đúng đắn Thay vào đó, Newton coi chúng là những
mặc định để làm việc, được chấp nhận như là giả thuyết trong chừng mực các hệ quả của chúng soi sáng được chính xác đến chi tiết cho các hiện tượng vẫn còn chưa được giải thích
Rõ ràng là những mặc định như thế không đáp ứng được tham vọng "diễn dịch" của Descartes một cách đầy đủ Thí dụ như Newton chưa từng biết đến hiện tượng nào chứng tỏ có các cơ chế hút hấp dẫn và không hề bận tâm về việc "bịa đặt ra giả thuyết" như thế
Như vậy trên thực tế Newton gần như vô tình đã sáng tạo nên cái mà các triết gia về khoa học
từ đó gọi là phương pháp diễn dịch-giả thuyết (hypothetico-deductive method): hình thức thích đáng của lý thuyết được xem như một hệ thống toán học, trong đó các hiện tượng kinh nghiệm luận cá biệt được giải thích bằng cách liên hệ chúng ngược trở lại theo cách diễn dịch với một số ít các nguyên lý tổng quát và các định nghĩa Phương pháp này bỏ qua yêu cầu của Descartes là các nguyên lý và định nghĩa ấy bản thân chúng có thể được thiết lập một cách thuyết phục và dứt khoát trước khi tra vấn xem các hệ quả của chúng soi sáng thế nào lên các vấn đề khoa học và các hiện tượng mang tính thời sự
Trang 3Từ năm 1700 các cuộc tranh cãi về khoa học luận chuyển sang hướng khác Thoạt tiên là những đả kích nhằm vào phương pháp của Newton trong đó phải kể đến các tên tuổi như Gottfried Leibniz (1646-1716) và George Berkeley (1685-1753), nhưng kể từ năm 1740 thì hầu như không còn ai nghi ngờ sự đúng đắn trong quan điểm của Newton nữa vì cơ học Newton phù hợp kỳ diệu với các quan sát thực nghiệm Câu hỏi bây giờ trở thành: làm sao mà Newton lại làm được điều đó ? Trong bối cảnh ấy tác phẩm "Phê phán lý tính thuần túy" (Kritik der reinen vernunft) của Immanuel Kant xuất bản lần đầu vào năm 1781 đã phần nào trả lời cho câu hỏi đó Trong tác phẩm này Kant đã khảo sát bản thân lý tính của con người
Ông bác bỏ học thuyết duy nghiệm vì cho rằng tuy mọi nhận thức bắt đầu từ kinh nghiệm, nhưng không phải tất cả đều bắt nguồn từ kinh nghiệm Ông chứng minh rằng có những điều
kiện có giá trị phổ quát độc lập với kinh nghiệm làm cơ sở cho kinh nghiệm Khả năng thấu hiểu của con người có thể dẫn đến sản sinh ra tri thức hiệu quả chỉ trong chừng mực bản thân giác tính ban đầu có cấu trúc khái niệm Ông cũng phản đối phái duy lý Mặc dù ông thừa nhận có lý tính thuần túy độc lập với kinh nghiệm, nhưng cho rằng không thể nhận thức được thực tại bằng tư duy đơn thuần Kant cho rằng con người ban tặng một cấu trúc cho tri thức của mình thông qua các khái niệm và phạm trù mà con người sử dụng cho việc tạo lập và diễn giải trải nghiệm
Kant và những người thời đó đều tin chắc hình học Euclide và cơ học Newton là các hệ thống toán học và vật lý hoàn bị và duy nhất đúng, nếu như không phải là chân lý toán học cuối cùng về tự nhiên Niềm tin ấy thực tế kéo dài cho đến cuối thế kỷ 19 Hình học Euclide và cơ học Newton luôn là khuôn mẫu cho các lĩnh vực nghiên cứu tự nhiên khác Lý thuyết điện từ Maxwell và vật lý thống kê đều được xây dựng trong tinh thần đó và cùng với cơ học Newton
đã tạo dựng nên tòa lâu đài vật lý cổ điển
Khuôn mẫu cơ học Newton chứa đựng các yếu tố cơ bản sau đây:
1) Đưa ra các khái niệm cơ bản cho việc mô tả chuyển động của vật thể như không gian và thời gian, khối lượng, quỹ đạo, vận tốc của vật thể, lực tác động lên vật thể v v
2) Đưa ra một số tiên đề (axiom) được thừa nhận không có chứng minh làm điểm xuất phát, trong đó có tiên đề động lực học dưới hình thức "phương trình chuyển động"
3) Từ phương trình chuyển động có thể dùng toán học như phương tiện diễn dịch để suy ra các hệ quả vật lý dưới dạng các hiện tượng có thể kiểm chứng được bằng quan sát thực nghiệm Cơ học Newton thuyết phục mọi người suốt mấy trăm năm là vì mọi quan sát thực nghiệm cũng như quan trắc thiên văn đều phù hợp với tiên đoán lý thuyết trong độ chính xác cho phép của các dụng cụ đo lường có được vào thời kỳ đó
Phương trình chuyển động trong cơ học Newton có thể quy thành hệ phương trình bậc một theo thời gian đối với tọa độ và xung lượng Tính chất toán học của loại phương trình này dẫn đến kết luận tổng quát sau đây: nếu biết vị trí và xung lượng ban đầu của vật thể (trạng thái ban đầu của vật thể) thì vị trí và xung lượng, tức là các trạng thái của vật thể, ở các thời điểm sau đó sẽ hoàn toàn được xác định Như vậy nguyên lý nhân quả được tuân thủ Hơn thế nữa,
từ đó Laplace còn ngoại suy ra quyết định luận: vũ trụ có một diễn biến tương lai hoàn toàn tất định vì toàn bộ diễn biến tương lai của nó chỉ phụ thuộc vào trạng thái ban đầu Sau này Henri Poincaré đã chỉ ra sai lầm của Laplace: ngoại suy quỹ đạo ổn định của bài toán 2 vật thể cho bài toán nhiều vật thể là không đúng Ngay ở bài toán 3 vật thể đã có nghiệm không ổn định, tức là quỹ đạo sẽ thay đổi rất lớn tương ứng với một thay đổi rất nhỏ của điều kiện ban đầu Trong một thế giới nhiều vật thể thì không thể có tiên đoán và dự báo tất định về quỹ đạo của chúng được và phải có một phương pháp riêng để tiếp cận với loại hệ thống như vậy Đó
là nội dung của bộ môn vật lý thống kê
Trang 4II Khuynh hướng thực chứng luận (positivism) Sự ra đời của thuyết tương đối
và cơ học lượng tử
Gottfried Leibniz ở thế kỷ 17 là người đầu tiên đã phê phán cơ học Newton vì nó ẩn chứa giả thiết một không gian và thời gian tuyệt đối Sau hai thế kỷ Ernst Mach (1838-1916) lại lật lại vấn đề này một cách nghiêm túc hơn Mach là một đại biểu xuất sắc của khuynh hướng thực chứng luận (positivism) do Auguste Comte (1798-1857) sáng lập Thực chứng luận khẳng định rằng mọi tri thức thực sự về tự nhiên đều phải dựa trên các cứ liệu "thực chứng" của thực nghiệm, bên ngoài vương quốc của sự kiện là logic và toán học thuần túy Các nhà thực chứng luận đặc biệt nhấn mạnh tầm quan trọng của việc gắn bó với thử thách kiểm chứng của quan sát và thử nghiệm Comte sắp xếp các ngành khoa học trên dưới theo cấu trúc trật tự như sau:
ở dưới cùng là toán học, trên nó lần lượt là cơ học, thiên văn, vật lý, hóa học, sinh học (bao gồm cả tâm lý học) và xã hội học Khoa học nằm phía dưới là cơ sở cho khoa học ở bên trên dựa vào trong sơ đồ mở rộng tri thức thực chứng của loài người
Thực chứng luận có ảnh hưởng sâu sắc đến tư duy khoa học và được nhiều triết gia phát triển thành các nhánh khuynh hướng khác nhau Ernst Mach (1838-1916) và Richard Avenarius (1843-1896) đã khai mở khuynh hướng thực chứng luận phê phán (critical positivism) ảnh hưởng nhiều tới các tên tuổi lớn trong thế kỷ 20 như Bertrand Russell, Alfred Whitehead và Rudolf Carnap trong lý thuyết về tri thức Mach có ảnh hưởng sâu sắc tới nhóm thực chứng luận thành Vienna (Áo) với các khuynh hướng thực chứng luận logic (logical positivism) và duy nghiệm luận logic (logical empiricism)
Mach và những người theo ông học được bài học của Kant về đặc tính kiến tạo của các lý thuyết hình thức, nhưng không chia sẻ tính hợp lý duy nhất của hình học Euclide và cơ học Newton Họ coi các lý thuyết và các khái niệm lý thuyết chỉ đơn thuần là công cụ để tiên đoán Lý thuyết có thể đổi thay, trong khi đó các dữ kiện quan sát và các quy luật xây dựng trực tiếp từ kinh nghiệm là cơ sở vững chắc để cho các suy đoán khoa học xuất phát và phải luôn quay trở về với chúng để kiểm chứng lại giá trị của các suy đoán Do vậy mà các nhà thực chứng luận không ưa gọi các lý thuyết là đúng hay sai, mà thích xem chúng đơn thuần là hữu ích nhiều hay ít
Tuy nhiên, sự hoài nghi quá đáng đối với mọi khái niệm "không quan sát được" khiến một số nhà thực chứng luận đi đến các kết luận sai lầm Mach cùng với Wilhelm Ostwald (vốn là một nhà hóa-lý học) đã phủ nhận việc xem nguyên tử là có thực bởi vì nguyên tử không thể nhìn thấy, họ coi nguyên tử nhiều nhất chỉ là "khái niệm ảo thuận tiện" Chống lại thái cực này là các triết gia có khuynh hướng duy lý tin tưởng vào hiện thực của các khái niệm lý thuyết Trong số người thuộc khuynh hướng này có các nhà vật lý nổi tiếng như Ludwig Boltzmann
và Max Planck - những người được thuyết phục sâu sắc về tính hiện thực của các hạt vi mô cũng như các sự kiện trong thế giới vi mô bởi các bằng chứng ngày càng gia tăng về sự tồn tại của các nguyên tử và các hạt dưới nguyên tử (subatomic) Ngày nay sự tồn tại khách quan của nguyên tử và các vi hạt dưới nguyên tử như điện tử, nơtron, proton không còn là điều gây nghi ngờ nữa
Tuy có biểu hiện hơi cực đoan trong vấn đề nguyên tử, nhưng các tư tưởng của Mach đã ảnh hưởng sâu sắc tới việc mở đường cho sự ra đời của thuyết tương đối và cơ học lượng tử Thí nghiệm của Albert Michelson (1852-1931) thực hiện một mình tại Berlin năm 1881 và cùng với E W Morley tại Hoa Kỳ năm 1887 đã ảnh hưởng trực tiếp đến sự ra đời của thuyết tương đối Vào thời đó người ta nhìn nhận ánh sáng là chuyển động sóng lan truyền với vận tốc nhất định trong môi trường cơ học được gọi là ether Khi trái đất quay sẽ tạo ra chuyển
Trang 5động tương đối với ether, như vậy ánh sáng truyền từ một nguồn đặt trên trái đất theo cùng chiều với tốc độ quay của trái đất sẽ phải có tốc độ khác với ánh sáng truyền theo chiều ngược lại Thí nghiệm Michelson có mục đích xác định sự khác biệt ấy để từ đó "đo" được tốc độ của trái đất tương đối với ether Kết quả thí nghiệm rất bất ngờ: không có sự khác biệt nào cả! Các nhà vật lý đã loay hoay rất lâu cố giải thích kết quả thí nghiệm trong khuôn khổ cơ học Newton và giả thiết ether Cuối cùng, Poincaré đã kết luận rằng việc không có khác biệt nào trong thí nghiệm chính là định luật: ánh sáng truyền với tốc độ như nhau không phụ thuộc vào tốc độ của trái đất và là một hằng số vũ trụ Các nhà vật lý xem trái đất như hệ quy chiếu mà thí nghiệm được thực hiện trên đó Các hệ quy chiếu chuyển động tương đối với nhau với một tốc độ không đổi (chuyển động thẳng đều) gọi là các hệ quán tính Các định luật cơ học đều như nhau trong các hệ quán tính và không thể dựa vào chúng để phát hiện ra một hệ quy chiếu đặc biệt nào trong các hệ quán tính Như vậy Poincaré đi đến kết luận là định luật của thuyết điện từ (ánh sáng truyền với tốc độ không đổi) cũng như nhau trên các hệ quán tính và người
ta cũng không thể sử dụng nó để phát hiện ra một hệ quy chiếu đặc biệt nào (gắn với ether) Einstein chịu ảnh hưởng của Mach đã đi xa hơn nữa: ông khước từ giả thuyết về tính tuyệt đối của thời gian hàm chứa trong cơ học Newton (một thời gian duy nhất cho mọi hệ quy chiếu) Tính tuyệt đối của thời gian trong cơ học Newton vốn đã được Mach đã vạch ra từ trước Einstein cho rằng mỗi hệ quy chiếu có không gian và thời gian riêng đảm bảo cho các định luật điện từ cũng như cơ học đều như nhau trong mọi hệ quán tính Để đảm bảo yêu cầu này Einstein đã xây dựng lại các định luật cơ học và đó là nội dung của thuyết tương đối riêng ra đời năm 1905 khi Albert Einstein mới 26 tuổi Trong lý thuyết mới này sự tồn tại của ether không còn là điều cần thiết nữa và ngày nay nó không còn hiện diện trong vật lý hiện đại
Cơ học Einstein đưa ra nhiều kết quả "khác thường" đối với cảm nhận thông thường của con người, thí dụ như thời gian trôi qua đối với người đi trên tàu vũ trụ khác với người ở trên trái đất, khiến cho huyền thoại Từ Thức nhập thiên thai lại được nhớ tới như một viễn tượng có thể có Tuy nhiên, sự khác biệt giữa cơ học Einstein và cơ học Newton thể hiện trong bài toán
chuyển động của vật thể chỉ biểu lộ rõ rệt với các chuyển động có vận tốc rất lớn xấp sỉ với
tốc độ ánh sáng là tốc độ có giá trị gần 300 000 kilômet mỗi giây Với các chuyển động có tốc
độ như máy bay thì sự khác biệt là quá nhỏ nên không thể nhận ra được Thuyết tương đối cũng khẳng định không thể gia tăng vận tốc của vật thể vượt quá vận tốc ánh sáng
Sự hình thành cơ học lượng tử diễn ra trong khoảng thời gian khoảng hơn hai chục năm đầu thế kỷ 20 do đóng góp chủ yếu của các tên tuổi như Max Planck, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrodinger, Max Born Lý do xuất hiện lý thuyết lượng tử là các kết quả quan sát thực nghiệm trong thế giới nguyên tử và các hạt vi mô dưới nguyên tử không phù hợp được với các khái niệm của vật lý cổ điển: các hạt vi mô tùy điều kiện thí nghiệm mà biểu lộ như hạt hay sóng, các đại lượng quen thuộc của vật lý cổ điển như vị trí và tốc độ lại không thể đồng thời cùng xác định được chính xác (nguyên lý bất định Heisenberg) Sau nhiều tìm kiếm và tranh cãi, một lý thuyết hoàn chỉnh được hình thành có thể tóm lược như sau:
Lý thuyết lượng tử từ bỏ việc xác định trạng thái của vật thể vi mô bằng các khái niệm như vị trí và xung lượng của vật lý cổ điển Thay vào đó là khái niệm hàm trạng thái (hay hàm sóng) được biểu diễn bởi một hàm phức của các biến số động lực Một hệ thống khái niệm và quy tắc được mặc định cho phép xác định các giá trị đo được của các đại lượng vật lý tương ứng với vật lý cổ điển thông qua hàm trạng thái Một tiên đề động lực học được đưa ra mô tả diễn biến theo thời gian của hàm trạng thái dưới hình thức phương trình vi phân bậc một theo biến
số thời gian (phương trình Schrodinger) Từ một hệ thống khái niệm và tiên đề như thế có thể diễn dịch ra các hiện tượng quan sát được bằng thực nghiệm Lý thuyết lượng tử trong phạm
vi ứng dụng của nó (thế giới vi mô nhưng có kích thước không quá nhỏ - tức là năng lượng
Trang 6không quá cao) cho đến nay vẫn hoạt động hiệu quả: diễn dịch được các kết quả phù hợp với quan sát thực nghiệm đã biết và tiên đoán nhiều hiện tượng trước đó chưa biết rồi sau đó được thực nghiệm xác nhận Lý thuyết lượng tử cũng thiết lập được cầu nối với cơ học Newton: với các vật thể vĩ mô lý thuyết lượng tử sẽ diễn dịch trở lại thành cơ học cổ điển trong một phép gần đúng Tuy nhiên, lý thuyết lượng tử chứa đựng nhiều yếu tố dị thường đối với tri giác quen thuộc của con người nên đã gây nhiều tranh cãi Xin điểm qua hai vấn đề chủ chốt: 1) Trạng thái của vật thể được xác định bởi hàm trạng thái Nhưng hàm trạng thái chỉ cho phép xác định các đại lượng vật lý quan sát được với tính xác suất (Max Born đã chỉ ra ý nghĩa của hàm trạng thái là biên độ xác suất) Trong khi đó cơ học Newton xác định trạng thái của vật thể (vị trí và tốc độ) một cách xác định Einstein không chấp nhận tính chất xác suất này bằng câu nói:" Thượng đế không chơi trò gieo súc sắc!" Thực ra thì khái niệm xác suất vốn đã có trong vật lý cổ điển khi phải xem xét đối tượng gồm nhiều hạt (vật lý thống kê), dù cho các hạt thành phần được giả định là tuân theo các định luật cơ học Newton Sự khác biệt
là tính xác suất của cơ học lượng tử mang tính bản thể của lý thuyết thể hiện ngay cả trong bài toán hai hạt là bài toán được giải chính xác cả trong cơ học cổ điển lẫn trong cơ học lượng tử Khi biết hàm trạng thái thì có thể xác định được giá trị trung bình cũng như sai số (độ bất định) của mọi đại lượng vật lý Sai số của một đại lượng vật lý nhất định có thể bằng không: trong một số trạng thái nào đó và đại lượng vật lý ấy có giá trị hoàn toàn xác định Nói chung, một trạng thái có thể cho phép một hay vài đại lượng nào đó có giá trị hoàn toàn xác định, nhưng đồng thời lại là không xác định đối với các đại lượng vật lý khác
2) Cơ học lượng tử chứa đựng nguyên lý bất định khẳng định rằng tích sai số của những cặp đại lượng vật lý nhất định luôn luôn lớn hơn một hằng số Tọa độ và xung lượng của hạt là một cặp như thế Điều đó có nghĩa là không có trạng thái lượng tử nào mà tọa độ và xung lượng có thể cùng đồng thời hoàn toàn xác định Đó là nội dung của nguyên lý bất định Heisenberg Người ta đã nghĩ ra đủ mọi loại thí nghiệm trong trí tưởng tượng (dù có thể không khả thi về mặt kỹ thuật) để xác định đồng thời vị trí và xung lượng của vật thể, thế nhưng phép đo vị trí lại nhất thiết phải gây ra độ bất định nào đó cho giá trị của xung lượng (và ngược lại) do tương tác giữa thiết bị đo và vật thể Trong khi ảnh hưởng của thiết bị đo có thể giảm thiểu đến mức không đáng kể với vật thể vĩ mô thì người ta lại không thể nào triệt tiêu được ảnh hưởng ấy đối với các hạt vi mô Một khi vị trí và xung lượng không thể đồng thời xác định chính xác thì không thể sử dụng chúng để xác định trạng thái của vật thể như trong cơ học Newton
Nhiều người không chấp nhận lý thuyết lượng tử bởi vì tính xác suất và nguyên lý bất định khiến cho nó dường như không đảm bảo được tính nhân quả (biết nhân vẫn không xác định được quả) nên không có giá trị nhận thức Song thực tế hoài nghi này là vô căn cứ này Tất cả các quan sát thực nghiệm đều phù hợp với lý thuyết và ngược lại, tiên đoán lý thuyết đều được xác nhận trong phạm vi cho phép của các thiết bị quan trắc và đo lường; không có mâu thuẫn nội tại nào của lý thuyết được phát hiện Lý thuyết lượng tử về hình thức chứa đựng đầy
đủ các thành tố cần có theo khuôn mẫu diễn dịch-giả thuyết giống như cơ học Newton Nếu chấp nhận "hàm trạng thái" chứa đủ các thông tin khả dĩ của vật thể trong lý thuyết lượng tử,
ta sẽ thấy rằng lý thuyết lượng tử hàm chứa nguyên lý nhân quả: biết "hàm trạng thái" ở thời điểm ban đầu ta sẽ biết được "hàm trạng thái" ở các thời điểm tiếp theo Mặc dù vậy, việc
"thấu hiểu" lý thuyết lượng tử dường như vẫn còn chưa được giải quyết và nhiều tranh cãi vẫn còn diễn ra xung quanh việc diễn giải các ý nghĩa của các nghịch lý Có lẽ nguyên nhân là ở chỗ các khái niệm của lý thuyết lượng tử không được xây dựng từ cảm nhận tri giác thông thường của các giác quan ở con người Do đó, trí tưởng tượng của con người dựa trên các giác quan sẽ gặp khó khăn trong việc diễn giải các hiện tượng lượng tử Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng lý thuyết lượng tử đáp ứng mọi chuẩn mực của một lý thuyết khoa học và cho tới nay
Trang 7chưa tìm thấy hiện tượng dị thường nào trong phạm vi ứng dụng của lý thuyết gây hoài nghi
về giá trị của nó
III Cấu trúc của khoa học và vấn đề thẩm định tính chân lý
Nếu lấy khuôn mẫu từ vật lý học ta có thể thấy mọi lý thuyết khoa học đều chứa đựng ba nhóm thành tố quan trọng sau đây: yếu tố thực nghiệm, yếu tố khái niệm và yếu tố toán học Mọi lý thuyết khoa học đều phải dựa trên cơ sở các dữ liệu thực nghiệm (empirical data), nhưng ngay từ đầu các nhà khoa học quan tâm tới, không phải việc liệt kê và mô tả thiên nhiên một cách thô thiển như con người cảm nhận thấy bằng các giác quan, mà muốn làm cho các hoạt động của tự nhiên trở nên có thể thấu hiểu được bằng các lý thuyết cô đọng và có tổ chức Do đó họ phải đưa vào lý thuyết các yếu tố khái niệm bằng các định nghĩa trừu tượng Cuối cùng, các yếu tố hình thức và toán học phải xây dựng thành một hệ thống (như bằng cách giả thuyết tiên đề) để cho khoa học được tổ chức một cách hình thức thành các mệnh đề liên kết với nhau bởi các quan hệ logic
Mỗi nhóm thành tố kể trên đều đặt ra các vấn đề mà đến nay các triết gia vẫn còn tranh cãi Thái độ thiên vị cho một nhóm yếu tố này hay nhóm khác thể hiện các khuynh hướng triết học khác nhau Ở một cực là khuynh hướng duy nghiệm (trong đó có các nhà thực chứng luận) nhấn mạnh yếu tố thực nghiệm như thành tố quan trọng nhất của tri thức khoa học và coi lý thuyết chỉ đóng vai trò thứ yếu Các dữ liệu thực nghiệm đôi khi được quy về chỉ còn là những dữ liệu thu thập thuần túy bằng các giác quan Ở một cực khác là khuynh hướng duy lý bác bỏ quan điểm coi các dữ liệu thô của thực nghiệm tự chúng có thể hiển thị ra quan hệ quy luật Những người theo khuynh hướng này lưu ý nhận xét của Kant rằng tất cả các quan sát thực sự khoa học đều có hình thức phán đoán Họ nhấn mạnh vai trò của nhà khoa học trong việc lọc lựa các quan sát cũng như thiết kế các thí nghiệm nhằm tạo ra hiện tượng minh họa cho các mối tương quan có thể thấu hiểu được Các mối tương quan này mới chính là mối quan tâm đích thực của khoa học Cá biệt có người đi quá xa trong khuynh hướng này tới chỗ coi các lý thuyết khoa học hoàn toàn là sản phẩm sáng tạo tự do của trí tuệ Lẽ dĩ nhiên những cực đoan như thế là không phù hợp với thực tế của hoạt động khoa học
Mục đích của khoa học là nhằm đạt được một hệ thống tri thức có thể diễn giải các hiện tượng
tự nhiên phù hợp với các quan sát và thử nghiệm khách quan, do đó việc thẩm định giá trị chân lý của lý thuyết khoa học là một vấn đề quan trọng của khoa học luận Nhóm triết gia thành Vienna theo khuynh hướng thực chứng luận logic (hoạt động tích cực trong các thập kỷ
20 và 30 của thế kỷ trước) đã có nhiều đóng góp soi sáng cho vấn đề này
Ý tưởng cơ bản của thực chứng luận logic đại để như sau: nhiệm vụ của triết học là soi sáng ý nghĩa của các khái niệm và những điều khẳng định cơ bản của các lý thuyết khoa học, chứ không phải tìm cách trả lời những câu hỏi tù mù của siêu hình học Các nhà thực chứng luận logic xếp siêu hình học vào lĩnh vực biểu lộ của trí tưởng tượng, các cảm giác và các xúc động, giống như nghệ thuật và thi ca Trong phạm vi ấy siêu hình học hoàn toàn là chính đáng, chừng nào nó không đưa ra yêu sách nào về tri thức đích thực hay diễn tả thực tế Các nhà thực chứng luận logic cũng có các đóng góp quan trọng vào việc thấu hiểu rõ ràng các chức năng của ngôn ngữ chứa đựng các loại ý nghĩa khác nhau Ngôn ngữ và truyền tin phục
vụ cho nhiều mục tiêu đa dạng: một là nhằm biểu diễn sự kiện hay những trật tự thường hằng trong tự nhiên và xã hội, hai là nhằm chuyển tải hình ảnh, biểu lộ cảm xúc, ba là chỉ dẫn hay biến cải các hành động Các nhà thực chứng luận logic tách biệt ý nghĩa giác thức thực sự (cognitive-factual meaning) khỏi hàm nghĩa biểu cảm và gây xúc cảm trong câu nói và từ ngữ, mặc dù trong đời thường hai loại ý nghĩa này thường được tổ hợp hay tổng hợp lại Họ
Trang 8đòi minh định rõ là các loại mệnh đề biểu lộ cảm xúc không có ý nghĩa giác thức đích thực Các loại câu nói có tính răn dạy đạo đức như:"Chúng ta phải " tự thân nó không có ý nghĩa giác thức mà chỉ có ý nghĩa biểu cảm và chỉ dẫn
Một đóng góp đáng ghi nhận nhưng cũng là đóng góp gây nhiều tranh cãi của thực chứng luận logic là vấn đề tiêu chí kiểm chứng để xác định xem một điều quyết đoán có ý nghĩa thực sự
hay không Khẩu hiệu "Một khác biệt phải tạo ra được khác biệt để được là một khác biệt" có
hàm nghĩa được họ diễn giải đầy đủ như sau: chỉ khi nào một điều quyết đoán có được một sự khác biệt về nguyên tắc giữa khẳng định và phủ định, khả dĩ thử được bằng quan sát thực nghiệm, chỉ khi ấy điều quyết đoán đó mới có ý nghĩa thực sự Thí dụ quan trọng nhất dẫn tới
sự thiết lập tiêu chí này là giả thiết về ether và sự ra đời của thuyết tương đối đã trình bày ở trên Quyết đoán về sự tồn tại của ether không có ý nghĩa thực sự nào vì không thể khẳng định hay bác bỏ điều quyết đoán ấy bằng quan sát thực nghiệm Vì vậy giả thuyết đó là vô nghĩa trong hiện trạng của vật lý học
Vào quãng thời gian giữa 1930 và 1960 đã diễn ra nhiều thay đổi quan trọng trong việc công thức hóa tiêu chí ý nghĩa: hình thức phát biểu tiêu chí ý nghĩa đã được thay thế bằng các ngôn
từ khoan dung hơn về tính khả dĩ kiểm chứng và tính khả dĩ xác nhận Hiển nhiên là các mệnh
đề phổ quát đại loại như:"Mọi con mèo đều có móng vuốt" không thể được minh chứng hoàn
toàn bằng thực chứng (không thể kiểm tra nổi mọi con mèo đang có), nên chúng không xác quyết là các mệnh đề khả dĩ kiểm chứng Thế nhưng các nhà khoa học vẫn chấp nhận như là định luật các khẳng định chỉ dựa trên cơ sở kiểm chứng xác nhận không đầy đủ cũng như không trực tiếp Karl Popper chính là người đã tìm ra mối ghép nối này và lấy nó làm căn cứ
phê phán thực chứng luận trong tác phẩm Logik der Forschung (1935) (Logic of Scientific Discovery, 1959) Popper đòi phải bỏ đi tiêu chí ý nghĩa và thay nó bằng một tiêu chí phân
ranh giới giữa khoa học và không khoa học đối với các vấn đề được đặt ra cũng như lời giải đáp cho chúng Theo ông thì đó phải là tiêu chí về tính khả dĩ kiểm chứng còn được gọi là
tính thử sai (falsifiability) theo cách gọi của ông Đặc tính quan trọng quyết định tính khoa
học là phải hình dung được về nguyên tắc một bằng chứng có thể bác bỏ giả thuyết, định luật hay lý thuyết đang được xem xét Đúng là các nhà khoa học phải được khích lệ trong việc xây dựng các lý thuyết bất kể chúng lệch xa khỏi truyền thống bao nhiêu đi nữa; nhưng cũng rất đúng là mọi ước đoán phải được đặt ra trước sự phê phán nghiêm khắc nhất và các thí nghiệm
kỹ lưỡng chặt chẽ nhất Tri thức bằng cách đó mà gia tăng thông qua việc loại bỏ các sai lầm, tức là thông qua việc bác bỏ các giả thuyết chứa mâu thuẫn logic hay các lý thuyết dẫn tới các
hệ quả không phù hợp với thực nghiệm Triết thuyết của Popper hình thành từ nỗ lực phân biệt rõ những lý thuyết không khoa học với lý thuyết khoa học thực sự - như là thuyết tương đối của Einstein - ở điểm mấu chốt: thuyết tương đối có thể kiểm chứng được bằng thực nghiệm Các nhà thực chứng luận logic cũng khẳng định như vậy Sự khác biệt là ở chỗ
Popper phản đối các nhà thực chứng luận logic vì họ cho rằng nhà khoa học có thể chứng
minh lý thuyết bằng thực nghiệm hay quan sát Theo Popper thì không ai biết được bao nhiêu
quan sát phù hợp lý thuyết là đủ để chứng minh, bởi vì biết đâu quan sát kế tiếp sẽ cho kết quả mâu thuẫn với tất cả các quan sát trước đó Như vậy các quan sát không bao giờ chứng minh
được một lý thuyết mà chỉ có thể bác bỏ nó thôi, đó là tính thử sai cần phải có của một lý
thuyết khoa học
Popper mở rộng triết lý thử sai của ông thành chủ nghĩa duy lý phê phán (critical rationalism) Một nhà khoa học này đưa ra giả thiết, các nhà khoa học khác ráng bác bỏ nó bằng các luận
cứ đối lập hay chứng cứ thực nghiệm Chính bằng cách như thế mà sự phê phán đảm bảo cho
tiến bộ khoa học cũng như mọi thứ tiến bộ khác Trong tác phẩm "Xã hội mở và các kẻ thù của nó" (The Open Society and Its Enemies, 1945), Popper khẳng định rằng chính trị, còn
Trang 9nhiều hơn cả khoa học, cần phải có tự do đề xuất các tư tưởng và tranh luận phê phán Chủ nghĩa giáo điều nhất thiết phải dẫn tới chế độ toàn trị cùng với các hệ quả tai hại của nó
Để hiểu được ý nghĩa phê phán chứa đựng trong tiêu chí tính thử sai của Popper cần phải biết
hoàn cảnh lịch sử thời kỳ tiêu chí ấy ra đời Sau hơn một thế kỷ thành công vang dội, khoa học đã đạt tới đỉnh cao danh vọng và sự ngưỡng mộ của cả thế giới Thực chứng luận logic thịnh hành vào thời kỳ này (nửa đầu thế kỷ 20) khẳng định rằng chúng ta chỉ biết được điều gì
là chân lý nếu nó được suy diễn logic đúng đắn và được kiểm chứng bằng thực nghiệm Các nhà thực chứng luận đề cao toán học và khoa học như cội nguồn cao nhất của chân lý Karl Popper và một số triết gia khác cảm thấy phải chống lại thái độ xu nịnh khoa học quá đáng này Họ coi sứ mệnh của triết gia là phải chỉ ra mặt thiếu sót của khoa học nhằm cảnh tỉnh các nhà khoa học đang ở trên đỉnh vinh quang đừng bỏ mất phẩm chất biết hoài nghi cần thiết cho công cuộc truy tầm chân lý của mình
IV Vai trò của lịch sử và khảo sát xã hội học đối với giới khoa học
Thomas Kuhn cũng là một triết gia bị nhiều người coi là "kẻ chống đối" khoa học, mặc dù quan điểm của ông rất khác với Karl Popper Cuốn sách "Cấu trúc của các cuộc cách mạng khoa học" (The Structure of Scientific Revolutions) ra đời năm 1962 đã gây tiếng vang lớn trong dư luận Tờ báo New York Times Book Review xem nó "có lẽ là lời giải thích tốt nhất cho quá trình của các khám phá" Tờ báo The Times Literary Supplement xếp nó vào trong
số "một trăm cuốn sách có ảnh hưởng nhất kể từ thế chiến thứ hai"
Thomas Kuhn vốn xuất thân từ chuyên ngành vật lý lý thuyết, sau đó theo đuổi các nghiên cứu lịch sử khoa học Ông phát hiện ra rằng cách trình bày lịch sử phát triển của các bộ môn khoa học trong các sách giáo khoa đương đại với dụng ý hiệu quả sư phạm đã tạo nên ấn tượng sai lệch không đúng với sự thật của tiến trình lịch sử Cứ theo các sách này thì người ta
có thể hiểu rằng nội dung của khoa học thuần túy được minh họa bởi các quan trắc, định luật
và lý thuyết mô tả trên các trang sách, còn phương pháp khoa học giản dị chỉ là các mánh khóe kỹ thuật để thu thập dữ liệu cùng với các thao tác logic kết nối các dữ liệu ấy cho các khái quát lý thuyết trình bày trong sách Các nhà khoa học được mô tả như những người cố gắng đóng góp yếu tố này hay yếu tố khác vào tập hợp các thành tựu khoa học và sự phát triển khoa học trở thành một quá trình tích góp vào kho các kỹ năng và tri thức được gia tăng mãi mãi Lịch sử khoa học trở thành bộ môn ghi chép biên niên sử cho các thành tựu cũng như các cản trở cần phải vượt qua Nghiên cứu của Kuhn cho thấy lịch sử đích thực của việc hình thành và phát triển các bộ môn khoa học diễn ra hoàn toàn khác với hình ảnh đó Chương viết
này là tóm lược nội dung cuốn sách "Cấu trúc của các cuộc cách mạng khoa học" của
- Thời kỳ trưởng thành đặc trưng bởi sự hình thành một khoa học chuẩn mực (normal science) cùng với một hệ ý niệm (paradigm) Cộng đồng khoa học có định hướng rõ rệt về nội dung và phương pháp nghiên cứu: hoạt động khoa học tập trung vào giải các bài toán đố (puzzle-solving) nhằm triển khai các thí nghiệm và lý thuyết khớp nối với hệ ý niệm hiện hành
Trang 10- Thời kỳ khủng hoảng với sự xuất hiện tập trung của các dị thường không thể khớp nối được với hệ ý niệm hiện hành
- Thời kỳ cách mạng khoa học với sự chinh phục của một hệ ý niệm mới thay thế cho hệ ý niệm cũ Hệ ý niệm mới hình thành kéo theo sự cấu trúc lại các hoạt động khoa học
Kuhn đưa ra khái niệm "khoa học chuẩn mực" (normal science) để chỉ việc nghiên cứu dựa
vững chắc trên một hay nhiều thành tựu khoa học trong quá khứ mà một cộng đồng khoa
học chuyên biệt thừa nhận làm cơ sở cho các thực hành nghiên cứu tiếp theo của họ Các thành tựu ấy có hai đặc điểm: đủ lớn để giữ chân một nhóm nghiên cứu trung thành, đồng thời lại vẫn bỏ ngỏ nhiều vấn đề cần phải chuẩn xác lại cho nhóm nghiên cứu thực hành Cộng đồng khoa học bao gồm những người thực hành nghiên cứu một chuyên ngành nhất định Họ trải qua một sự giáo dục chuẩn bị nghề nghiệp tương đồng và trong quá trình đó tiếp thu tri thức từ cùng một nguồn tài liệu giáo khoa về chuyên môn Vì lý do sư phạm nên các sách giáo khoa trình bày các thành tựu cơ sở của chuyên ngành dưới hình thức khác với các công trình nguyên bản (thí dụ như các sinh viên vật lý ngày nay không học cơ học Newton từ nguyên bản Principia) Các thành viên cộng đồng khoa học được xem là những người theo đuổi một tập hợp các mục tiêu mà họ cùng chia sẻ, bao gồm cả việc huấn luyện những người
kế tục Họ cùng chia sẻ các quan điểm chung về chuyên môn (các nhà vật lý ngày nay đều tin vào cấu trúc nguyên tử của vật chất), các giá trị chung trong đánh giá (kết quả khoa học phải hợp lý, tự hòa hợp và tương thích với các lý thuyết khác đang triển khai ) Quan trọng nhất là trong quá trình học nghề họ được huấn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề thông qua các mẫu hình (exemplar) cụ thể từ các tạp chí chuyên ngành Tập hợp các phép tắc chung ấy được mọi thành viên của cộng đồng tự nguyện tuân theo và Kuhn đưa ra thuật ngữ hệ ý niệm (paradigm) để chỉ tập hợp các phép tắc này Thuật ngữ paradigm vốn là của ngôn ngữ học
dùng để chỉ phép tắc chia động từ: thí dụ như amo, amas, amat, là một paradigm chỉ phép tắc
chia động từ trong tiếng Latin Phép tắc này cho phép áp dụng để chia một số lớn các động từ
như là laudo, laudas, laudat Tuy nhiên, trong khoa học paradigm không phải là sự lặp lại máy móc như trong ngôn ngữ, mà là sự tiếp tục triển khai việc khớp nối và chuyên biệt sâu
thêm các thành tựu cơ sở Các nhà khoa học hoạt động trong thời kỳ khoa học chuẩn mực đều dựa trên cùng một hệ ý niệm chung
1.Khoa học chuẩn mực được hình thành như thế nào ?
Kuhn xem xét bộ môn quang học như một thí dụ: từ thời cổ đại cho đến cuối thế kỷ 17 chưa
hề có một quan niệm thống nhất về bản chất ánh sáng và đã tồn tại nhiều trường phái khác nhau Một nhóm cho rằng ánh sáng là các hạt phát ra từ vật thể, một nhóm khác thì xem ánh sáng là một biến cải của môi trường xảy ra ở giữa vật thể và con mắt nhìn Nhóm khác nữa lại giải thích ánh sáng như sự tương tác của môi trường với cái phát ra từ con mắt Ngoài ra còn
có các nhóm theo quan niệm hỗn hợp của các quan niệm trên Mỗi trường phái đều có một xuất phát siêu hình nào đó và nhấn mạnh đến một chùm các hiện tượng quang học quan sát được mà lý thuyết của họ giải thích được nhiều nhất Các quan sát khác được xem như các vấn đề còn chưa được giải quyết Tất cả các trường phái ấy vào các thời kỳ khác nhau đều có đóng góp quan trọng cho các quan niệm, các hiện tượng và các kỹ năng mà Newton sử dụng
để xây dựng thành một hệ ý niệm được thừa nhận chung đầu tiên cho bộ môn quang vật lý Nếu như định nghĩa "nhà khoa học" mà loại trừ các thành viên sáng tạo nhất của các trường phái này thì định nghĩa ấy cũng sẽ phải loại trừ luôn cả những người kế tục Họ đều là các nhà khoa học cả Tuy nhiên, xét nội dung lĩnh vực họ nghiên cứu thì kết quả nghiên cứu của họ là không đủ để được thừa nhận là một khoa học Thiếu vắng các thành tựu lớn làm cơ sở cho các phương pháp và phương hướng chung, nên các sách họ viết ra không chỉ hướng vào hiện
Trang 11tượng tự nhiên mà còn để tranh cãi với các trường phái khác Bức tranh trên không phải là xa
lạ với nhiều lĩnh vực sáng tạo thời nay và cũng không hề là không tương thích với các phát minh quan trọng Thế nhưng đó không phải là bức tranh phát triển của bộ môn quang học vật
lý thời kỳ sau Newton cũng như của các bộ môn khác trong khoa học tự nhiên ngày nay Khoa học về các hiện tượng điện cũng hình thành theo một kịch bản tương tự Ngoại trừ toán học và thiên văn đã có được hệ ý niệm từ thời cổ đại mà ta không biết rõ chúng đã hình thành
thế nào, còn các bộ môn khoa học tự nhiên khác đều trải qua một quá trình "tiền-hệ ý niệm"
tương tự như bộ môn quang học vật lý thời kỳ trước Newton Bộ môn di truyền học là một thí
dụ về việc hình thành hệ ý niệm đầu tiên mà chúng ta được trực tiếp chứng kiến Đã có bộ
môn nào trong các khoa học xã hội và nhân văn vượt qua thời kỳ "tiền-hệ ý niệm" để có được
một hệ ý niệm đơn nhất hay chưa ? Đây là một câu hỏi vẫn còn để ngỏ Lịch sử khoa học cho thấy con đường đi đến một sự nhất trí về hệ ý niệm là đầy gian truân
Để được chấp nhận là một hệ ý niệm thì lý thuyết đó phải tỏ ra là tốt nhất trong các đối thủ, song nó không nhất thiết, và trên thực tế là chưa bao giờ, giải thích được mọi sự kiện mà nó buộc phải đối mặt Khi một hệ ý niệm mới ra đời và chinh phục được thế hệ tiếp theo của các người thực hành bộ môn khoa học đó thì các trường phái cũ dần dần biến mất Đôi khi việc tiếp thu một hệ ý niệm biến cải nhóm người, trước đó chỉ thuần túy quan tâm đến nghiên cứu
tự nhiên, trở thành những người cùng nghề nghiệp hay ít nhất cũng là cùng một bộ môn khoa học Trong khoa học (nhưng không phải là các lĩnh vực như y học hay luật học mà lý do tồn tại của chúng mang tính bên ngoài như nhu cầu xã hội) sự hình thành các hội chuyên gia và các tạp chí chuyên ngành thường liên quan đến việc tiếp thu đầu tiên một hệ ý niệm đơn nhất
Ít nhất thì đó cũng là thời kỳ một hai thế kỷ trước, khi các thể chế tổ chức chuyên môn khoa học còn sơ khai Một cá nhân nhà khoa học đã tiếp thu một hệ ý niệm làm nền tảng thì trong các công trình của mình anh ta không còn cần phải mở đầu bằng việc giới thiệu các nguyên lý đầu tiên nữa; công việc đó dành cho người viết sách giáo khoa Các kết quả nghiên cứu của anh ta trở thành những bài viết ngắn gọn hướng tới các đồng nghiệp chuyên môn là những người được giả định có tri thức và cùng chia sẻ một hệ ý niệm với anh ta, và cũng chỉ những người đó mới đọc các bài báo đó của anh ta Vào khoảng thế kỷ 19 hầu hết các bộ môn vật lý đều trở thành không thể tiếp cận được đối với người bình thường ở ngoài chuyên ngành
2.Công việc nghiên cứu trong khoa học chuẩn mực là gì ?
Như đã nhận xét ở trên, Kuhn dùng thuật ngữ hệ ý niệm với hàm nghĩa phép tắc triển khai việc khớp nối và chuyên biệt sâu thêm các thành tựu cơ sở Những người ngoài chuyên môn của một bộ môn khoa học đã trưởng thành thường khó hình dung được công việc thu dọn mà các thành tựu đặt cơ sở cho hệ ý niệm còn để lại cho những người thực hành chuyên môn phải làm là nhiều và hấp dẫn thế nào Sau khi đã tiếp thu một hệ ý niệm thì những người thực hành chuyên môn không tìm kiếm các hiện tượng hay lý thuyết mới mẻ vượt ra ngoài khuôn khổ của nó Thay vào đó, họ hướng hoạt động nghiên cứu vào việc khớp nối các hiện tượng và lý thuyết mà hệ ý niệm đã cung cấp Phạm vi nghiên cứu của khoa học chuẩn mực vì vậy bị thu hẹp lại do sự tin cậy vào hệ ý niệm Do tập trung vào một loại các vấn đề nên các nhà khoa học đã nghiên cứu một bộ phận của tự nhiên với chi tiết và chiều sâu mà trước đó không thể hình dung được Kuhn cho rằng có ba loại công việc nghiên cứu mang tính chuẩn mực: thứ nhất là loại các sự kiện mà hệ ý niệm đã chứng tỏ chúng đặc biệt bộc lộ bản chất vấn đề (người ta không tiếc tiền bạc để tạo các máy gia tốc vì nó tạo ra các hiện tượng có tính khám phá trong vật lý năng lượng cao), thứ hai là các sự kiện có thể so sánh trực tiếp với các tiên đoán dẫn xuất từ lý thuyết cơ sở của hệ ý niệm, thứ ba là các hoạt động thu thập dữ liệu khớp nối với hệ ý niệm, giải quyết các điểm mơ hồ còn sót lại cũng như các bài toán mà hệ ý niệm mới chỉ lưu ý tới nhưng chưa giải quyết
Trang 12Kuhn đặc biệt lưu ý rằng trong thời kỳ khoa học chuẩn mực các người thực hành nghiên cứu không hướng mục đích công việc vào sự tìm kiếm điều mới lạ không hòa hợp với hệ ý niệm; ngược lại, họ tìm kiếm kết quả để gia tăng độ chính xác hay bổ xung thêm cho phạm vi áp dụng của hệ ý niệm Nhưng nếu chỉ có vậy thì làm sao giải thích được niềm say mê trong công việc của các nhà khoa học ? Mấu chốt của vấn đề, theo Kuhn, là ở chỗ nội dung công việc của họ mang tính chất của bài toán đố (puzzle) mà chỉ những người thông minh tài trí mới giải quyết được Tính thách đố của của công việc là một phần quan trọng hấp dẫn những người thực hành khoa học Bài toán đố không có tiêu chí hữu ích chứa đựng trong kết quả được chờ đợi Công thức năng lượng nổi tiếng của Einstein chỉ ra con đường khai thác năng lượng hạt nhân, nhưng Einstein dẫn ra công thức ấy hoàn toàn không ý thức được hệ quả ứng dụng đó và thậm chí có thời gian chính ông còn không tin vào tính hiện thực của ứng dụng này Ngược lại, những vấn đề nóng bỏng đối với nhân loại như chữa bệnh ung thư hay kiến tạo một nền hòa bình dài lâu thường lại không có tính chất của một bài toán đố, có lẽ chủ yếu
là vì có thể chúng không có lời giải Các vấn đề của khoa học chuẩn mực phải là loại vấn đề
mà hệ ý niệm của nó cho rằng có lời giải Các vấn đề khác được xem là nằm ngoài phạm vi chuyên môn hay là mang tính siêu hình và bị gạt ra ngoài Về phương diện này thì một hệ ý niệm thậm chí có thể cách ly cộng đồng của mình khỏi những vấn đề tuy là quan trọng cho xã hội, nhưng lại không thể quy về dạng bài toán đố Thế nhưng một trong các lý do làm cho khoa học chuẩn mực đạt được tiến bộ nhanh lại cũng chính là vì các người thực hành khoa học tập trung vào các vấn đề mà chỉ có sự kém tài trí của chính bản thân họ ngăn cản họ giải quyết chúng Việc khẳng định các vấn đề của khoa học chuẩn mực mang tính chất bài toán đố không hàm ý rằng tất cả những người đi vào khoa học đều bị khoa học hấp dẫn vì duy nhất một lý do này Một người có thể có đủ loại lý do khác nhau để bị khoa học lôi cuốn, thí dụ như muốn là người hữu ích, hay là ham mê thám hiểm những gì mới lạ, hoặc muốn nổi tiếng v v Nhưng khi đã trở thành nhà khoa học rồi thì động cơ làm việc của anh ta sẽ là loại khác: điều thách đố anh ta chính là niềm tin rằng, nếu có đủ tài trí thì anh ta sẽ giải được một bài toán đố mà trước đó chưa ai giải được hay giải chưa tốt bằng
Tính chất bài toán đố của công việc nghiên cứu trong khoa học chuẩn mực còn thể hiện ở một đặc điểm nữa: một nhà thực nghiệm chế tạo ra thiết bị (đo bước sóng quang học chẳng hạn) trước hết phải liên hệ nó với lý thuyết tiên đoán hiện tượng (hành vi mang tính sóng của vật thể trong chuyển động) và phải thiết kế nó sao cho kết quả thực nghiệm tương liên một cách xác quyết với lý thuyết Tình trạng này cũng tương tự như bài toán đố ghép lại bức tranh từ những mảnh nhỏ: rất có thể một đứa trẻ ghép tùy tiện những mảnh đó thành một bức tranh khác đẹp hơn nguyên mẫu, nhưng đó không phải là lời giải của bài toán đố ghép tranh Bài toán đố hàm nghĩa một "quy tắc" nhất định
Kuhn lưu ý đến đặc điểm phương pháp truyền nghề trong khoa học thông qua mẫu hình: các khái niệm, định luật và lý thuyết không bao giờ được truyền dạy tách biệt một cách trừu tượng khỏi các áp dụng cụ thể vào một số hiện tượng thiên nhiên nhất định Người học tiếp thu các tri thức ấy thông qua quá trình thực hành từ thấp lên cao cho đến việc hoàn tất luận án tiến sĩ Anh ta chứng minh sự thấu hiểu của mình thông qua các thành tích nghiên cứu Thế nhưng hiếm khi anh ta minh định được rành mạch các quy tắc trừu tượng xác lập lĩnh vực chuyên môn của mình Đó cũng là một lý do khiến cho Kuhn sử dụng thuật ngữ hệ ý niệm như đặc trưng cho một khoa học chuẩn mực mà không dùng từ "quy tắc" Tình trạng này cũng giống như vấn đề được Ludwig Wittgenstein nêu ra trong ngôn ngữ học Wittgenstein đặt câu hỏi: chúng ta cần phải có hiểu biết gì để áp dụng các từ ngữ như "cái ghế", "trò chơi" một cách xác quyết không gây tranh cãi? Thông thường người ta sẽ bảo rằng chúng ta cần phải biết, bằng ý thức hay bằng trực giác, một tập hợp các đặc trưng của mọi "cái ghế" và "trò chơi" Wittgenstein khảo sát cách thức sử dụng ngôn ngữ trên thế giới đã kết luận rằng trên thực tế người ta không cần đến tập hợp các đặc trưng như thế Khi gặp một hoạt động trước đó chưa
Trang 13thấy, chúng ta sẽ áp dụng từ "trò chơi" vì nhìn thấy nó "có vẻ giống như cùng gia tộc" với nhiều hoạt động mà trước đó chúng ta đã gọi là "trò chơi" Chỉ khi nào xuất hiện sự chồng chéo của các tên gọi người ta mới cần đến tập hợp các đặc trưng để phân định
3 Sự dị thường và việc xuất hiện các khám phá khoa học
Công việc nghiên cứu trong khoa học chuẩn mực mang tính chất tích tụ, rất hiệu quả cho mục đích đặt ra và khiến cho tri thức khoa học mở rộng được phạm vi và gia tăng độ chính xác Khoa học chuẩn mực không nhằm vào các sự kiện và lý thuyết mới lạ và khi nó hoạt động có kết quả thì chẳng có gì mới mẻ thật sự được khám phá Thế nhưng thực tế xảy ra lại không như vậy: các hiện tượng bất ngờ luôn được khám phá và các lý thuyết căn bản mới mẻ luôn được các nhà khoa học sáng tạo ra Lịch sử thậm chí còn làm cho người ta có ý nghĩ rằng hoạt động khoa học đã phát triển được một kỹ năng cực kỳ mạnh mẽ để sản sinh ra những bất ngờ thuộc loại này Nếu quả là như vậy thì việc nghiên cứu dưới một hệ ý niệm chính là phương cách đặc biệt hiệu quả để tạo ra sự thay đổi hệ ý niệm Chính những sự kiện và lý thuyết mới
mẻ về căn bản đã làm nên chuyện này Chúng ta hãy xem xét trước hết là các khám phá (những mới lạ của sự kiện), rồi sau đó là các sáng chế (những mới lạ của lý thuyết), mặc dù chúng ta sẽ thấy rằng sự phân chia này có phần giả tạo
Một khám phá bắt đầu từ việc nhận thức ra tính dị thường, tức là từ việc thừa nhận rằng thiên nhiên bằng cách nào đó đã vi phạm dự báo mà hệ ý niệm của khoa học chuẩn mực đã diễn dịch ra Tiếp đó, lĩnh vực dị thường tiếp tục được triển khai thám hiểm và chỉ kết thúc khi lý thuyết của hệ ý niệm đã được hiệu chỉnh sao cho sự dị thường trở thành điều được dự báo Tiêu hóa được một chủng loại mới của sự kiện đòi hỏi nhiều hơn là một sự hiệu chỉnh bổ xung thêm vào lý thuyết Chỉ khi nào nhà khoa học học được cách nhìn thiên nhiên theo một kiểu khác, tức là khi sự hiệu chỉnh được hoàn tất, thì sự kiện mới mẻ ấy mới được coi là sự kiện khoa học
Ta hãy xem xét thí dụ Kuhn đưa ra về sự kiện khám phá ra tia X Trước hết đây là một thí dụ kinh điển về khám phá do tình cờ Câu chuyện bắt đầu từ việc một ngày nọ Roentgen ngừng công việc thường lệ nghiên cứu tia âm cực vì ông nhận thấy tấm chắn bằng bari-platin xyanic,
ở một khoảng cách xa với thiết bị đã được che bảo vệ, lại rực sáng lên vào lúc đang diễn ra quá trình phóng điện Việc nghiên cứu tiếp theo diễn ra trong 7 tuần lễ làm việc say mê (Roentgen hầu như không dời khỏi phòng thí nghiệm) chứng tỏ rằng nguyên nhân của sự rực sáng đến trực tiếp từ tia âm cực trong ống Bức xạ để lại dấu vết không bị từ trường làm lệch hướng; một số tính chất khác nữa của nó cũng được xác định Trước khi công bố khám phá của mình Roentgen đã kiểm tra kỹ lưỡng để xác định hiệu ứng không phải do tia âm cực gây
ra mà do một tác nhân khác khá giống với ánh sáng
Khám phá của Roentgen bắt đầu từ việc thừa nhận rằng tấm chắn của ông rực sáng, khi lẽ ra
nó phải không như thế Sự nhận thức hiện tượng dị thường mà hệ ý niệm không chuẩn bị cho nhà nghiên cứu, đóng vai trò dọn đường cho sự nhận thức điều mới mẻ Nhưng đó chỉ là khúc nhạc dạo đầu cho khám phá Tia X chỉ hiện lên sau một quá trình tiếp tục thí nghiệm và một
sự nhận diện nhất thiết phải có Vì vậy không thể xác định thời điểm phát hiện tia X vào lúc Roentgen nhận thấy tấm chắn rực sáng (có một nhà nghiên cứu khác cũng đã từng thấy tấm chắn rực sáng, nhưng chẳng khám phá ra điều gì cả) Chỉ có thể nói rằng tia X được tìm ra trong khoảng thời gian giữa 8-11 và 28-12 năm 1895
Sự khám phá ra tia X tuy không đe dọa trực tiếp hệ ý niệm vật lý học thời đó, nhưng cũng gây choáng váng cho nhiều người Kelvin lúc đầu tuyên bố rằng đây là một tin vịt được chuẩn bị công phu, nhiều người khác tỏ ra phân vân Đó là vì tia X vi phạm các dự báo đã định hình