Từ Newton đến Einstein 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 được nhiều tri thứckhoa học quan trọng, đặc biệtlà toán học. Tuy nhiên, chỉ đến thế kỷ 16 và 17 của thời kỳ Phục Hưng các cuộc tranh cãi triết lý và khoahọcmới chuyển dầntừ các tu việnvề các trường đại học vàthậm chícả các phòngkháchsalon.Thờikỳ này có haitên tuổi lớn vớihai tuyên ngôn về phương phápnghiên cứu khoa họcđược giải thoát khỏi các giả định tùy tiện haymê tín, đó là Francis Bacon (1561-1626) và René Descartes(1596-1650).Bacon nhấn mạnh đến tầm quan trọngcủa cácsự kiện quan sát như là khởi điểm của mọikhoa học và lý thuyết chỉ đáng tincậy trong chừng mực được dẫn xuấtra từ nhữngsự kiện ấy. Một cách lý tưởng thìnhàkhoa học phải đưa ra được mộtbản liệt kê toàn diện tất cả các thídụ theolốikinh nghiệmluậncủa hiện tượng được khảosát' trước khiđồngnhất sự biểu thị của chúng với "hìnhthức" tự nhiên của chúng.Dù rằngBacon không ninhđịnhđược đặc tínhchínhxác của sự trừu tượnghóa được hàmnghĩa ở đây là thế nào,nhưng người ta vẫn coi ông là người đã đòi hỏi rằng các đề xuất lý thuyếtlà chính đáng) chỉ khi nào chúng được suy diễn ramộtcách hình thức từ một liệtkê như vậy. Ngược lại với "phép quy nạp Bacon", Descarteslại chútrọng đến việc xây dựng các hệ thống diễn dịch (deductivesystems) chặt chẽ và khôngchứa đựng mâu thuẫn nội tại cho lý thuyết, trong đó các lập luậnđược theo đuổi với sự an toàn giống như trong hìnhhọcEuchde.Trongkhi Baconphản ứng chống lại sự tin tưởng kinh viện dựa trênuy tíncủa Anstotle bằng cách kêu gọi quayvề với trải nghiệm trực tiếp, thì Descartẹs phản ứng chốnglại chủ nghĩa hoài nghi thời đó bằng cách chỉ vào toánhọc là cái mà mọi tri thức chắc chắnvề tự nhiên có thể dựa vào. Ôngchorằng nhiệmvụ của vậtlý thế kỷ 17 làmở rộng cấutrúc trí tuệ kiểu Euchdebằng cách đưa thêmcác tiên đề, định nghĩa và giả thiết mangtính hiển nhiên tự thân (self- evident) rồi từ đó suy ra các hệ quả. ông cũngtin rằngcác hiệntượng tự vớivậtlý học cũng có thể khảo sátbằng một hệ thống chặt chẽ giốngnhư vậy. Xét về mặt triết học tacó thể xemBacon biểu lộ xuhướng của phái duy nghiệm(Empiricism), cònDescartes đại diện cho phái duy lý (Rahonalism).Các luận chứng củaBacon vàDescartes mang tính tuyên ngôn: cả hai đều đưa ra cương lĩnh trí tuệ cho nền khoahọctự nhiên đang cònphải xây dựng.Quả thực là trong vòng 150nămkế tiếp, Galileo,Newtonvànhiều người khácnữa mới thực sự đã kiếntạo ra nền khoahọc vật lý mới. Nguyên lý của Newton Tác phẩm "Nguyên lý toán học của vật lý" (Philosophiae aturnhs PrincipiaMathematica)của Newton ra đời năm 16871à một kiệt tác khoahọc cótầman trọngrất lớn. Tuy nhiên,cũnglại là một sự thật, răng hìnhthứccủa lý thuyếtmới ấy không hoàntoàn giốnghẳnmộtkhuôn mẫu nào màhai ôngbacon và Descartes đã tiên đoán . Mở mặt là có rất ít kiểu quy nạp Bacon trong các quy trình trí tuệ của Newton.Cónhà khoahọc như RobertBoyle (một trongnhữngngườisáng lập ra môn hóa học hiện đại)đã cố thử áp dụngcác châmngôncủa Bacon,nhưng lại thấy chúng cản trở hơn là bổ ích cho việc đúckết thành các khái niệm mangtính soi sáng.Mặtkhác là tuy Newtonchịu ảnh hưởng rất mạnh bởi thí dụ toán họccủa Descartes, nhưng Newtoncũng chỉ theo châm ngônphươngpháp luận luận của ôngnày đến một điểmnhất định. Đúng là Newtonđã đưa thêm các tiên đề, định nghĩa và giả thiết mang tínhđộng lực học vầo lý thuyết chuyển động và lực hấpdẫn của mình theochỉ dẫn của Descartes, nhưng Newtonkhônghề cókỳ vọng chứngtỏ các mặc địnhbổ xung ấylà duynhất hiển nhiên và đúngđắn.Thay vào đó, Newton coi chúng là những mặcđịnh để làm việc,được chấp nhận như là giả thuyết trong chừngmực các hệ quả của chúngsoi sáng đượcchínhxác đến chi tiếtcho cáchiện tượng vẫn còn chưa được giải thích. Rõ ràng là những mặc địnhnhư thế không đáp ứng được tham vọng"Diễn dịch" của Descartes mộtcáchđầy đủ. Thídụ như Newton chưa từngbiết đến hiện tượng nào chứng tỏ co các cơ chế hút hấp dẫn Và khônghề bận tâm về việcbịa đặt" ra giả thuyết như thế (trái ngượcvới giaithoại quả táorơi mà nhiều người vẫn lầm tưởng là sự thực lịchsử) . Như vậy trên thực tế Newton gầnnhư vô tìnhđã sáng tạo nên cái màcác triết gia về khoahọc từ đó gọi là phương pháp diễndịch-giả thuyết (hypothefico- deductive method): hình thức thích đáng củalý thuyết được xem như một hệ thống toán học, trong đó các hiệntượngkinh nghiệm luậncá biệtđược giải thích bằngcách trên hệ chúng ngược trở lại theocách diễn dịch với một số ítcác nguyên lý tổngquát và các địnhnghĩa. Phươngpháp này bỏ quayêu cầu của Descarteslà các nguyên lý và định nghĩaấy bản thân chúng có thể được thiết lập một cách thuyết phục vàdứt khoát trướckhi travấn xemcác hệ quả củachúng soi sáng thế nào lên các vấnđề khoahọc và các hiện tượng mang tínhthời sự. Các nhà triết họclên tiếng từ năm 1700các cuộctranhcãi về khoa học luận chuyển sang hướng khác.Thoạt tiên là nhữngđả 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), nhưngkể từ năm1740 thì hầu như không còn ai nghingờ sự đúngđắn trong quan điềm củaNewton nữa, vì cơ học Newtonphù hợp kỳ diệu với các quansátthực nghiệm. Câu hỏi bây giờ trở thành: làm sao mà Newton lại làm được điều đó? Trong bối cảnhấy tác phẩm "Phê phánlý tính thuần túy" củaImmanuel Kant xuất bản lần đầu vào năm 1781đã phần nào trả lờicho câu hỏi đó. Trongtác phẩm này Kant đã khảo sát bản thânlý tính của con ngườiôngbácbỏ thuyết duynghiệm vì cho rằng tuy mọi nhận thức bắt đầutừ kinh nghiệm, nhưng không phải tất cả đều bắt nguồn từ kinh nghiệm. Ông chứng minh rằng có những điềukiện cógiá trị phổ quát độc lập vớikinh nghiệm làmcơ sở chokinh nghiệm. Khả năng thấu hiểucủa con người có thể dẫn đến sản sinh ra tri thức hiệu quả, chỉ trongchừngmực bản thân giác tính ban đầu cócấu trúckhái niệm. ôngcũng phản đối phái duy lý.Mặc dùông thừanhận cólý tính thuần túyđộc lập với kinhnghiệm, nhưng cho rằng không thể nhậnthứcđược thực tại bằng tư duy đơnthuầnKant cho rằng con người ban tặng một cấu trúc chotri thức của mình thông quacác khái niệm và phạm trù mà cơn người sử dụng cho việc tạo lập và diễn giảitrải nghiệm. Kantvà những ngườithời đó đều tin chắc hình học Euchde và cơ học Newtonlà cáchệ thống toánhọcvà vật lý hoàn bị và duy nhất đúng, nếu như không phải là chân lý toán họccuối cùngvế tự nhiên . Niềm tin ấy thực tế kẻo dài cho đến cuối thế kỷ 19. HìnhhọcEuchde và cơ học Newtonluôn là khuônmẫucho các lĩnhvực nghiên cứu tự nhiên khác. Lý thuyết điện từ Maxwen VàVật lý thống kê đều được xây dựng trong tinh than đó và cùng với cơ học Newtonđã tạo dựngnên tòa lâu đài vật lý cổ điển. Thuyết tương đối ra đời. Thí nghiệm củaAlbert Michelson (1852-1931)thực hiện một mìnhtại berlin năm 1881vàcùngvới E. W. Morley tại hoa kỳ năm 1887đã trựctiếpdẫn đến sự ra đời của thuyết tương đối.Vào thời đó người ta nhìn nhận ánh sáng là chuyềnđộng sóng lantruyền với vậntốc nhấtđịnh trong môi truờng cơ học được gọi là ête (ether). Khi trái đất quay sẽ tạo rachuyền động tương đối với ê-te, như vậy ánh sáng truyền từ một nguồn đặttrên trái đất theo cùngchiềuvới tốcđộ của tráiđất sẽ phải có tốc độ khác với ánhsángtruyền theo chiều ngược lại. Thí nghiệm Michelson có mục đích xácđịnh sự khác biệt ấy để từ đó "do"được tốc độ củatrái đấttươngđối vớiê-te.Kết quả thínghiệmrấtbất ngờ khôngcó sự khácbiệt nào cả! Các nhà vật lý đã loayhoay rấtlâu cố giải thích kết quả thí nghiệm trong khuôn khổ cơ họcNewton và giả thiếtê-te . Cuối cùng, Pomcaré đã kết luận rằng việc khôngcó khác biệt nào trong thí nghiệm chính là địnhluật:ánhsáng truyền Với tốc độ nhừ nhau không phụ thuộc vàn tốc độ của trái đất và làmột hằngsố vũ trụ. Các nhà vật lý xemtrái đất như hệ quy chiếu màthí nghiệm Michelson đượcthực hiện trênđó . Các hệ quy chiếu chuyển động tươngđốivới nhau với mộttốc độ khôngđổi (chuyển động thẳng đều) gọi là các hệ quán tính Cácđịnh luật cơ học đều như nhau trong cáchệ quán tínhvà khôngthể dựa vào chúng để phát hiện ra một hệ quy chiếu đặc biệtnào trong cáchệ quán tính.Như vậy Pomcaré đi đếnkết luận là đinh luật của thuyết điện từ (ánh sángtruyền với tốcđộ không đổi) cũng như nhau trêncác hệ quán tínhvà người ta cũngkhôngthể sử dụngnó đề phát hiện ramột hệ quychiếu đặcbiệt nào (gắn vớiê-te) . Einstemcứu ảnhhưởngcủa EmstMach(1838-1916)đã đi xa hơnnữa: ông khước từ giả thuyếtvề tính tuyệt đối củathờigian hàm chứa trongcơ học Newton(một thời gianduy nhất cho một hệ quychiếu). Tính tuyệt đối của thời giantrongcơ học Newtonvốn đã được Mach vạchra từ trước . Einsteinchorằngmỗihệ quy chiếu có không gian và thời gian riêng đảm bảo chocác định luật điện từ cũngnhư cơ họcđềunhư nhau trongmọi hệ quán tính.Để đảm bảo yêu caunày Einsteinđã xây dựnglại các định luật cơ học và đó là nộidungcủa thuyết tương đối riêng ra đời năm 1905khi Albert Einstem mới26 tuổi . Tronglý thuyết mới này sự tồn tại của ê-te không còn làđiềucần thiết nữa và ngày nay nó không còn hiện diệntrongvật lý hiện đại. Cơ học Einstein đưa ra nhiều kết quả khác thườngđốivới cảmnhận thông thường của con người, thí dụ như thời gian trôi quađối với người đi trên tàu vũ trụ khác với người ở trên trái đất, khiếncho huyền thoại Từ Thức nhập Thiên thai lại đượcnhớ tới như một viễn tượng có thể có. Tuy nhiên,sự khác biệt giữa cơ học Einsteinvàcơ học Newton thể hiện trong bài toán chuyển động của vật thề đủ biểu lộ rõ rệt với các chuyển độngcó vận tốc rấtlớn xấp xỉ với tốcđộ ánh sáng là tốc độ có giá trị gần 300000 klômetmỗigiây . Với cácchuyển động có tốc độ như máy bay thì sự khác biệt là quá nhỏ nên khôngthể nhận ra được. Thuyết tương đốicũngkhẳng định khôngthể gia tăng vận tốc của vật thể vượt quá vận tốc ánh sáng. Thuyết tương đối của Einsteinđã ảnh hướngmạnh mẽ đến tư duytriết học trong việc thẩm định tính chân lý của các lý thuyết khoahọc. Karl Popper đưa ratiêu chí tính thử sai(falsthabthty) để nhậndiện lý thuyết khoa học: một lý thuyết chỉ được coi là khoahọctrong trường hợplý thuyết đó cho phép rút ra cáckết luận có thể kiểm chứng bằngthực nghiệm; nhiều kết quả kiểm chứng phù hợpvẫn không đủ chứng minh lý thuyết đó là đúng, nhưng một kết quả khôngphù hợp cũng đủ chứng minh lý thuyết đó là sai . Một lý thuyết không cho phép rút ra kết luận nào khả dĩ kiểm chứng được bằng quan sát thực nghiệm để phân địnhđúng saithì lý thuyết đó không phải là khoa học. Thomas Kuhn khảo sát lịch sử các hoạt động khoahọc từ góc nhìn xã hội học và thấyrằngtrong thực tiễn lịch sử các nhà khoahọc không dễ dàng bácbỏ một lý thuyết khoahọc đang hiện hữu như một bộ phận cấu thành hệ ý niệmcủa cộng đồng những người thực hành khoahọcchuẩnmực. Chỉ khinào các quansát dị thường tạo nên tình trạngkhủnghoảngmà lýthuyết hiện hành khônggiải quyết nổi thì mớicó nhu cầu đối với lý thuyết mới. Sự tiếp nhận một lý thuyết mới là một cuộc cách mạng khoa học thay đổi hệ ý niệm của cộng đồngnhững người thực hànhnghiên cứu khoa học chuẩn mực. Lý thuyết tương đối của Einsteinkhôngphải là một bổ xungcho cơ học Newtonmà làsự thay thế hệ thống khái niệm của cơ họcNewton bằng những ýniệm mới. Thídụ như khái niệm khối lượngcủa vật thể trong cơ học Newton là mộtđại lượng bảo toàntrongkhi khối lượngtheo Einstein lại chuyển đổi được với năng lượng. Ảnh hưởngcủahai thiên tài Newton và Einstein được thừa nhận là những thiên tài khoa học lớn lao nhất mà nhân loại từng biết đếnĐónggóp của các ông tạo nền móng chotòa lâu đài vậtlý họchiện đạivà ảnh hưởng sâusắc đến nhiều ngành khoahọc khác.Các thành tựu khoahọcđã dẫn đến cuộc cách mạngkhoa học kỹ thuật. Cuộc cách mạngkhoa học kỹ thuật lần thứ nhất đã sảnsinhra nềnkinh tế công nghiệplàm biến đổisâu sắc xã hội Châu âu và Bắc Mỹ vào thế kỷ 18.Thành tựu tolớn ấyđã đưa khoa học lên đỉnhcao vinh quangtrong con mắtcủa toànxã hội, tri thức khoahọc đượcxemlà tri thức đángtin cậynhấtbới vì nó được xác nhậnbởi thực tiễn kỹ thuật. Phương pháp khoahọc được đề cao vàngười ta tin tưởng rằng vớisự trợ giúp nó nhân loại sẽ nhanh chóng được khaisáng. Phong trào Khai Sáng (Enhghtenment)lan tỏa khắp châu âu và BắcMỹ tạo nên thời đại ánh Sángcủa phương Tây thế kỷ18. Các nhà tư tưởng của phong trào Khai Sáng tin tưởng rằng vũ trụ không phải được điều hànhbởi các phép mầu của thượngđế mà bởi các quy luậtduy lý có thể thấu hiểu đượcbằng phương phápkhoahọc.Khoa học sẽ giúp nhân loại cải thiện đời sốngvật chất đồngthời khắc phục đượcsự tối tăm dốt nát, mê tin dị đoan và các địnhkiến lạc hậu mà các thế lực chuyên chế của vua chúa và nhà thờ đã duytrì trong quá khứ. Phát triểnvà tiến bộ được coi là chiều hướng tất yếu của lịchsử. Thựctiễn lịch sử thế giới sau đó đã không xác nhận niềm lạcquan ngâythơ ấy và nhiều nhà tư tưởng thế kỷ 20 đã phê phán phong trào Khai Sáng xuất phát từ những lập trường rất khác nhau. Tuynhiên, giá trị quan trọngcủa phong trào Khai Sángvới sự suytôn con người như một chủ thề tự do vàtự chủ trong một xã hội văn minh,vẫn là một disản vănhóa quý báu chonhân loại. 1. Đưara các khái niệmcơ bản cho việc mô tả chuyển động của vật thể như khônggian vàthời gian,khối lượng,quỹ đạo, vận tốc…của vật thể, lựctác độnglên vật thể… 2. Đưara một số tiền để (axiom)được thừa nhận khôngcó chứngminh làm điểm xuất phát, trong đó có tiên đề động lực học dưới hình thức “phươngtrình chuyển động lựchọc dưới hình thức“phương trìnhchuyển động”. 3. Từ phương trình chuyển động có thể dùng toánhọc như phươngtiện diễn dịch để suyra cáchệ quả vật lý dưới dạng các hiện tượngcó thể kiểm chứng được bằng quansát thựucnghiệm. Cơ học Newton thuyếtphục mọi ngườisuốt mấy trăm năm làvì mọi quansát thựcnghiệm cũng như quan trăc thiên văn đều phù hợp với tiến đoán lý thuyết trong độ chínhxác chophép của các dụng cụ đo lường có được vào thời kỳ đó. Chỉ đến khixuất hiện thí nghiệm của Michelsonvào cuối thế kỷ 19 cơ học Newton mới gặp khó khăn trongviệc khớp nối với kết quả thực nghiệm. . khối lượngtheo Einstein lại chuyển đổi được với năng lượng. Ảnh hưởngcủahai thiên tài Newton và Einstein được thừa nhận là những thiên tài khoa học lớn lao nhất mà nhân loại từng biết đến ónggóp. sáng.Mặtkhác là tuy Newtonchịu ảnh hưởng rất mạnh bởi thí dụ toán họccủa Descartes, nhưng Newtoncũng chỉ theo châm ngônphươngpháp luận luận của ôngnày đến một điểmnhất định. Đúng là Newton ã đưa thêm. nhưngkể từ năm1740 thì hầu như không còn ai nghingờ sự đúngđắn trong quan điềm củaNewton nữa, vì cơ học Newtonphù hợp kỳ diệu với các quansátthực nghiệm. Câu hỏi bây giờ trở thành: làm sao mà Newton