Từ lý thuyết lượng tử đến nghệ thuật hiện đại và hậu hiện đại Hậu hiện đại (post-modernism), thoát thân từ hiện đại (modernism), là triết lý mang tính chất đa dạng, cái nhìn tương đối trong mọi vấn đề và hiện nay được thể hiện trong nhiều ngành nghệ thuật, văn hóa xã hội từ hội họa, kiến trúc, văn học ở nhiều nước trên thế giới. Ít người trong chúng ta có thể nghĩ rằng Max Planck và thuyết lượng tử (quantum theory) của ông lại có liên hệ đến sự phát triển triết lý và văn hóa ở phương Tây trong thế kỷ 20. Trongbối cảnhcủa thế giới ngày nay,khoahọc, nhất là trong lãnh vực vật lý, mà nền tảnglàthực nghiệm và khách quanđã có nhữngsự vachạm trong lãnh vực tư tưởngvà triếthọc với nghệ thuật và nhân văn màcái nhìn tươngđối của hậu hiện đạiđã chiếmđịavị trọng tâm.Đã có nhiều nhà nghiêncứu cho rằngkhoa học và nghệ thuật là hai thế giới với tư duyvà văn hóaquá khácbiệt khócó sự gặp nhau. Nhưngtrong lịch sử trướcđây từ cuối thế kỷ 19 đến nửa đầu thế kỷ 20, khoa học và nghệ thuật đã gặpnhau và bổ sung cho nhautrong giaiđoạn quantrọng nhất của sự pháttriển khoahọc bắtđầu từ thời khai sángở thế kỷ 17,đặt nềntảng cho khoahọc hiệnđại ngàynay: vật lý lượng tử và thuyết tương đối. Chínhsự phát triển của thuyếtlượng tử vàsau này thuyết nguyên tử và tương đối đã là cơ nguồn thúcđẩy phát sinhnhữngtư tưởng,những nhậnthức mới, những độtphá trong lãnhvựctriết lý, văn học, nghệ thuật ảnh hưởng đến những tràolưu hiện sinh(existentialism),siêu thực (surrealism),hiện đại (modernism) và từ đó đến hậu hiện đại (post-modernism)ngày nay. Khoa học, nhất là vào đầuthế kỷ 20, đã có ảnh hưởngsâu rộngtrong nghệ thuật và là khởi nguồncủa hứng cảm, suytư của cáctriết gia, văn thi sĩ, họa sĩ Họ dùngnhữngthànhquả và nhữngkhám phá mớitrongkhoa họcvậtlý để dũngcảm, tự tinđưara nhữngnhận thứchoàntoànmới đối vớivậtthể,thế giớichungquanh, thoát khỏi những gòbó mà họ cholà đóngkhung, cổ điển vàkhông cònhợp thời với cách mạngmà thuyếtlượng tử đã mang lại. Để cóthể hiễu rõhơn về tiếntrình ảnh hưởng của thuyếtlượng tử đến văn hóa phươngTây trong thế kỷ 20, tahãy xem xét tình hình khoahọc vàtư tưởng trong giai đoạncuối thế kỷ 19 và đầuthế kỷ 20. Vật lý cổ điển quacơ học của Newtonvà thuyết sóng điện từ của Maxwell cuối thế kỷ 19 hoàn toàn chiếm lãnh địavị độc tôn là cơ sở các nhàkhoa học dùng để tìm hiểu, phân tách giải thích sự kiện,quá trìnhcủa thiên nhiên. Khi Gustav Kirchoff, thầycủa Max Planck, nghiên cứu về quang phổ phát ra từ vật nóng (blackbody radiation)qua thí nghiệm đã chứng minhlà năng lượngtừ vật đen nóngphụ thuộc vào haiyếu tố, tầng số phát xạ và nhiệt độ. Ở nhiệt độ nhất định, năng lượngphát từ vậtđentăng tỉ lệ với tầng số ở tầng số thấp đến điểmcực tối đa sau đó giảm khitầng số cao hơn. Khi nhiệt độ caohơn thì đườngbiểu diễn cũng giống như vậy nhưngcực điểm của năng lượng phát xảy ra ở tầngsố cao hơn so với nhiệt độ thấp. Kirchoff, năm1859, sau khikhông thể dùng lý thuyết vật lý để chứng minhgiải thích phùhợp vớikết quả thí nghiệm, đã kêu gọi thách thức các nhà vật lý dùng lýthuyết làmsao chứngminh được phương trình giữa năng lượng, tần số và nhiệt độ củanăng lượngphát từ vật đen nóng. Tronghơn 40 năm, các nhà vật lý từ Stefan,Boltzman(Định luật Stefan- Boltzman) đếnWien (địnhluật Wien)đã đưa ra các công thứcduy nghiệm cố gắng giảithích phù hợpvới kết quả thựcnghiệm. Mùa thu 1900, saukhi nghetin định luật Wien,qua kếtquả thí nghiệm mới là không cònđúng ở các tần số thấp hơn nữa, MaxPlanck, trước đây đã quantâm đếnvấn đề trên và qua nhiều năm cố gắng khôngthành công dùnglý thuyết nhiệt động lựchọc mà ông chuyêntâm để tìm ra lời giải đưa đếncông thức cho hiện tượngphát xạ từ vật đen, đã lập tức trở lại vấn đề bỏ dở trước đây và dùng phương thứcgiản dị nhấtmà sau này Planckcho là may mắn qua trực giácđể đưa ra công thứcgiải thích được thỏađángcác dữ kiện thí nghiệm phát xạ từ vật đen. Nhưng ôngkhông hài lònglà tìm được đúng phương trìnhqua suyđoán và trực giác mà theoôngthì nhất thiết phải dựavào lý thuyết nào đó,như nhiệtđộnglực họcvới entropy,để giải ra nó thìmớitoànvẹn, cócơ sở và chính xác. Ông đã dựa vàolý thuyết xác suấtcủa Bolzmannvề entropy quasự chuyển độngcác “hạt” nguyên tử khí về sự liên hệ củaentropy với độ hỗn loạn của các hạt tử vàđể cóthể đặt một trị số chođộ hỗn loạn phải tìm cách phân chianăng lượng giữacác dao độngphát sinhcác tầnsố ở vật đennóng. Chính tạiđiểm này, Planck đã nghĩ raý tưởng về các thành phần năng lượng- các mảnh năng lượng, của các dao độngmà khihợp lạisẽ bằng tổng nănglượng phátra từ vậtđen. Cuối cùng ông đã xâydựng và giải ra côngthức năng lượngphát ratừ vật đen đặt trênmột ý niệmcơ bản hoàntoàn bất ngờ và lạ lùng khicho rằng năng lượng phát rakhông phải liên tụcmà là ngắt đoạn, riêng rẽ,từng các gói đơn vị năng lượnggọi là lượng tử (quanta), mỗilượngtử có năng lượngtỉ lệ với tầnsố daođộng.Một ý niệm cách mạng trong khoahọc và tư tưởng mà hệ quả vàảnh hưởng baogồmnhiều ngành và hoạtđộng tri thức trongxãhội con người saunày mà ngaycả Max Planck không dự đoánhết được. Không lâusau, năm 1905Einsein đã dùng thuyết lượngtử của Planck để giải thích thỏa đánghiện tượngquang điện của các tiatử ngoại quacác hạt năng lượng gọi làphoton, tạo ra niềmtin về cơ sở cho thuyết lượngtử. Quan niệmcủa Einsteincho rằngánh sáng đượccấu tạo bằng hạttử photon với năng lượng lượngtử mà Planckđã tìm ra, trái với quan niệm sóng của ánhsáng thịnh hành quaphương trìnhMaxwell cổ điển mànhiều nhà vật lý ứngdụng, là một đột phá trong khoahọc. Sau khi electronđược khám phávào năm 1897bởi Thompson,vàhạt nhân nguyêntử với protonbởi Rutherfordvà mô hìnhnguyên tử với các electronchung quanh thì gặpphải nhiều vấn nạn mà vật lý cổ điển Newton-Maxwellkhông thể giảithích được: khi electron chuyển độngchung quanh hạt nhân thì theo vật lýcổ điển, sóngsẽ được phát ra và vì thế sẽ mấtnăng lượngdođó sẽ rơivào hạt nhân. Tại sao chúngkhông rơi vàohạtnhân nguyên tử?Thêm nữakhi các phát xatừ nguyêntử như hydrogenkhi chúngbi kíchthích thì chỉ có vài tần số rõrệt được phátra chứ khôngliên tục(hiện tượng Balmer). Để giải quyết khó khăn trên, NielsBohr đã dùng ý niệm lượngtử của Planck và cho rằng electronkhông phải có bấtcứ một quỹ đạo nào mà chỉ cótrên mộtvài quỹ đạovớitrạngthái năng lượng nhất định.Sự thayđổicác tầng trạngthái năng lượng tươngứng với năng lượngchúnghấp thụ hay mất đi quaphát xạ. Tầng năng lượng đầu tiên là tầngcó nănglượng nhỏ nhất. Dùng bảng tuần hoàn hóa họccủa Mendeliev, ông đã giải thích thỏađáng và xác địnhđượcsự phânphối electrons trong các chấthóa học vàtại sao chúnglai cónhững đặc tínhhóa họcgiống nhau trong cùng một cộtnhómtrên bảng tuầnhoàn. Sau Bohr,Sommerfeldcải thiện mô hình nguyên tử của Bohrthêm vào,ngoài độ lớn củaquỹ đạo(n),còn hìnhdáng quỹ đạo(k)và hướng quay củaelectron gây ra từ trường (m) cũngchỉ có các trị số nhất định.Paulibổ túcthành 4 số lượng tử với electron tự quayvới động lượng góc hướng kim đồnghồ hay ngượclại (2). Mô hình hoàn tất của Bohr,Sommerfeld, Pauliđã giải thích hết các hiện tượng được biếtlúc đó qua các thí nghiệm như Balmer,Zeeman Nhưng các hình ảnh quỹ đạo, hướng quay,trục quay không quansát được của mô hìnhtrên vẫncòn dựa vào quan niệm, cái nhìn củavật lý cổ điển. Werner Heisenberg cùngvới Bornvà Jordanphát triển lý thuyếtcơ học lượngtử từ đầu dùngtoán học xác suất, ma trận (matrix)và các con số lượng tử để giải thích kết quả củamô hình Bohrmà khôngdựa vào hình ảnh củavật lý cổ điển. Mô hình của Heisenberg được gọi là cơ học matrận (matrix mechanics)giải thíchgọn đẹp quangphổ từ nguyên tử hydrogenqua lý thuyết toán học trongkhông gianHilbert mà không cần hình tượngquỹ đạo. Đây là bước ngoặt củangành vật lý mới, vật lý lượng tử. Sự không hoán chuyển của các matrận khi dùng toántử nhân trong thuyết của Heisenberg,như côngthức nổi tiếngpq – qp =-ihI/2p(matrận động lượng p,ma trận vị trí q, ma trận đồng nhất I, h hằng số Planck), đã làm Heisenberg lo ngạikhông hiểu và giải quyết rasao nhưng đượcPaul Dirac cho là đó chính là đặc tínhcơ bản củathuyết lượng tử mới màthuyết cổ điển đã bỏ sót. Dirac dùng độnglực học Hamilton để thiết lậpthuyết mới mà Dirac gọi là“đại số học lượng tử” (quantumalgebra). Nguyên lý bất định (UncertaintyPrinciple)của Heisenberg là hệ quả của sự khônghoán chuyển củatoán tử nhân trong ma trận mà ôngđã đặtra saunày: trong trạng thái lượng tử, khi được đo lườngthì khôngthể nào địnhđược độ chính xác cao củacả vị trí vàđộnglực của hạt tử (electron)cùng mộtlúc được.Đây là tư tưởng hoàn toàn trái với sự hiểu biết thông thườngcủa chúng ta trong thế giới hiện thực. Quavật lý cổ điển, một khi ta biết được vị trí vàđộng lựchayvận tốc của vật thể, ta sẽ tiênđoán được vị trí sau đó. Nhưng vớinguyên lý trên,ta khôngbao giờ xác định được vật thể tương lai sẽ ở đâu dù muốn. Không nhữngnó gâyra câu hỏi và vấn nạncho các nhà vậtlýmà là còn cho nhiềungười khác trong lãnh vực tư tưởng, xã hội,nghệ thuật vàtriết học về sự bất địnhcủa thế giớikhicon người tiếp cận với vật thể, đụng chạm với thế giới lượng tử. Heisenberg vàDiraccùng quanniệm với Bohrtrong sự thànhlập thuyết lượng tử, dùnglý thuyếtdựa chủ yếutrên nhữngbiến số chophépnhững gì có thể quan sát được qua thí nghiệm thí dụ như dữ liệu quangphổ phát ra từ nguyên tử. Vị trí của electron,không như tầng nănglượng vàcường độ, không quansát được thì không nằm trong phươngtrình lý thuyết. Đây là quan điểmcủa triết học thực chứng mà Bohrlà người theo đuổi vàchịu ảnh hưởngcủa ErnstMach mà ta sẽ bàn sau. Tuy vậy hai mô hình lượngtử củaHeisenbergvà Dirac dưa vào đặc tínhhạt mà không để ý đến đặc tínhsóng của hạt tử. Einsteincho rằng lýthuyếtlượng tử chưa đầyđủ, hoàn tất nếu khôngbao gồm sóng.Louis deBrogliecho thấy sự thể có hai đặc tính,cả sóng và hạt.Năm 1925, Schrödingerđã dùng kết quả củade Broglie vào vậtlý lượngtử với phương trìnhsóng Schodinger trên quỹ đạo electronvà thiết lậpmô hình thứ basau Heisenbergvà Diracgọi là “cơ học sóng”(wave mechanics) mangđến hìnhảnh trong đầumà ta có thể hình dungđược của vật lý cổ điển, trái ngược với ý niệmcủa Heisenberg. Phươngtrình Schrödingercho thấy các số lượng tử, tầng nănglượng là lời giảicủa phương trìnhtrong trường hợp sóng đứng. Điều kiện lượngtử ngắtđoạn không liên tục đơn giản phát sinhtừ phươngtrình sóng liên tục. Về phương diện triết học như vậy là sự rời rạc, ngắt đoạn không liên tụcchỉ là biểu hiện của trạngthái đặc biệt mà cơ bản vẫn là liên tục khôngrời. Einsteincho rằng khám phá củaSchrödingerlà rất quantrọng, xác nhận sự hồ nghicủa ông về tính chất trừu tượng của Heisenbergvề lượngtử và dè dặt trướcđây ngay cả về lượngtử. Đối vớiBohrvàHeisenberg thì sóng không“thật”. Vật lý lượngtử lúc này cóhai khuynhhướng,Einstein-Schrödinger và Heisenberg- Bohr,cạnh tranh nhau.Theo Kant thì sự hình dungsự thể làmột sự trừu tượng hóa hiệntượng mà chúng ta chứng kiến ('Erscheinung’, phenomenon), khác với khả năng hình dung được liên quanđếncác đặc tính của vậtthể mà tự nó có, dù ta quan sát hay đolường nó haykhông (Kant gọi là 'noumenon' hay 'ding an sich' tức 'vật trong vật' độc lậpvới quan sát). Trongvật lýNewton ở bối cảnhvĩ mô thì cả haigần như đồng nghĩa và hiển nhiênnhưng trong thế giớivimô của vật lý lượng tử thì chúnglà hai phạmtrù cókhác nhauvà phân biệtđược. Mô hình tiên nghiệmcủa sự thể khác với “sự thật”, đặc tính thật sự của vật thể mà ta không quan sát đươc. Nhưng Einsteinvà Schrödinger không hoàntoàn chấp nhận tính chất quá trừu tượng của cơ học lượng tử Heisenberg.Cả hai mặc dầu đồngý với sự khẳng định củaGalileo là “sách của thế giới vạn vât” đượcviết bằng toánhọc nhưng cũng nhận rasự cần thiết,khả năng vàcông dụng dùng hình ảnh hình dung được trong tư tưởng củacác ký hiệu toánhọc. Tuy vậy Heisenberg,đã đixa hơn nữa, cácnghiêncứu sau nàycủa ông đã đặt nềntảng của các biểuđồ Feynman - hình ảnhtượng trưng qua sự liên kết giữatrực giác và hình ảnh. Ở đâyhìnhảnh được sinhra từ toán học của cơ học lượngtử, chứ khôngphải đượctrừu tượng hóa từ các hiện tượngmà ta thật sự quansát (11). Trongbiểu đồ Feynman,một electron và một positrontriệt tiêu nhau vàtạo ra một photonảo để trở trành mộtcặp quark-antiquark,rồi phátra một gluon (Thời gian đitừ trái sangphải và chiều khônggian đi từ dưới lêntrên) - Trích từ Wikipedia (Vietsciences) Các mô hình của SchrödingervàHeisenberg-Dirac khác nhauvề tiếp cận toánhọc và về sự diễn giải thế giới vật thể: sóngvà hạt, nhưngtương đương nhau. Từ phương trìnhSchrödinger,ta có thể biến đổi tương đương với côngthức trong cơ học matrận của Heisenberg-Dirac. Qua nhiềusự tranh luậngiữa Schrödingervà Heisenberg, Dirac, Bohr,cuối cùng dẫn đến sự hợp nhấtqua nguyên lý được đưa ra gây nhiều tranhcải và sâu sa nhất về phươngdiện triết học(ngoài nguyên lý bất định của Heisenberg)là nguyênlýbổ sung (Complementary Principle)của Bohr. Nguyên lý bổ sungcủa Borh làcơ bản của Diễn giải Copenhagen (Copenhagen Interpretation)về vật thể trong thế giới lượngtử và thế giới cổ điển mà ta sẽ bàn sau. Diễn giảiCopenhagenđượcđa số các nhà vật lý chấp nhận và hoá giải được mầm mống sự phân cực giữa haikhuynhhướngEinstein-Schrödingervà Heisenberg-Bohr. Max Planck và Ernst Mach Trongcác năm 1908-1913,Max Planck vàErnst Mach,nhà bác học Áonổi tiếng, đã có những tranhluận về sự hợp nhất và cái nhìn toàn thể củakhoa học về thế giới, hiệntượng thiênnhiên. Mach là chađẻ của triết lý khoahọc thực chứng có ảnh hưởngsâu rộng từ đầu đến giữa thế kỷ 20 màđa số các nhà vậtlý lượng tử sau này đềubị ảnh hưởng, vì thế sự tranh luận giữa Max Planck và Ernst Mach rất thú vị và đángquan tâm trongbối cảnhkhoa học, triết học và nghệ thuật mà ta sẽ phân tách sau. Machtin vào sự hợpnhất củakhoahọc dựa vào nguyên lý giản đơn (principleof parsimony,giống như Ozcam razor), tư tưởng, ýkiến giải thích được sự kiện càng giản đơn càngcó giá trị và đúng hơn. Ta càng hiểu mộthiện tượng thì ta càng giải thích được ngắngọn. Khoa học làdụng cụ để phục vụ con người, ngườilàm khoa họcvì thế phải tự biếtvai trò củamình trongxã hội (instrumentalism).Khoa học độc lập với giá trị xã hội chung quanhnhưng mở rộng cho tấtcả mọi người và tự dodùng khoa học để đạt mục đích mong muốn. Đối với Planck thì hiện tượngtrong thiên nhiênđược chi phối bởi nguyên lý năng lươngvà entropy (nguyên lý thứ haicủa nhiệt độnghọc) và thiên nhiên thay vì đơn giản, có khuynh hướng càngtăngnhiêukhê(complex),hỗn loạn (chaos)- nghĩa là entropytăng. Hoạt động con người, xã hộiđượcchi phối bởiý tưởng. Khoa họclà một lãnh vực riêng để tìm hiểu nghiên cứu vàtừ đó thay đổi xã hộicon người. Khoa học tách rời ra khỏi sự chi phối của xã hội, chính trị. Xã hộitự nó cần phải nhận thứcđược giá trị của khoahọc (realism). Tacó thể nói Mach tin làkhoa học phải thựctin, không siêu hìnhvà vị nhânsinh trước tiên trong khiPlanck lại tin là khoahọc vị khoa học trước và sauđó nếu xã hội chấp nhận vàáp dụng thì mớivị nhân sinh. Tuy vậy chínhthuyết lượng tử của Plancklại dùng sự giản đơn và gọn nhất là lượng tử, phù hợpvới ý tưởng nguyên lý củaMach, để giải thích hiện tượng phát xạ từ vậtnóng. Machkhông tin vào thuyết nguyên tử vì chúngkhông thể được quansát được với kỷ thuật đầu thế kỷ 20.Mặc dầu rất thân thiện và để ý đến thuyết tương đối củaEinstein nhưng Mach chống lại thuyết tương đốivì theo Mach thì không có bằngchứng nào để chứng minhđượcgiả thuyếttương đối. Trong cuộc tranh luận và đối đầu giữaMach và Planck trong nhiều năm, và vàothời điểm thuyết tương đối rađời,có thể Machchỉ chú ý đến Einstein vì ông hy vọng là Einstein có thể sau này triển khaimột lý thuyết khácvề sự liên tục để phủ định lý thuyết ngắt đoạn, nhảy vọt qua lượng tử của Planck. Mặc dầu hiện nay không còn ảnhhưởng và được chấpnhận nhưngtư tưởngthực chứng(positivism)của Machcó ảnhhưởng rất lớn đến W.Pauli,E. Schrödinger, N.Bohr, và ngaycả Einsteintrong những giai đoạn đầu. . Từ lý thuyết lượng tử đến nghệ thuật hiện đại và hậu hiện đại Hậu hiện đại (post-modernism), thoát thân từ hiện đại (modernism), là triết lý mang tính chất đa dạng,. khoahọc bắtđầu từ thời khai sángở thế kỷ 17,đặt nềntảng cho khoahọc hiện ại ngàynay: vật lý lượng tử và thuyết tương đối. Chínhsự phát triển của thuyếtlượng tử vàsau này thuyết nguyên tử và tương đối. độtphá trong lãnhvựctriết lý, văn học, nghệ thuật ảnh hưởng đến những tràolưu hiện sinh(existentialism),siêu thực (surrealism) ,hiện đại (modernism) và từ đó đến hậu hiện đại (post-modernism)ngày