I. Những quan niệm về ête trước khi thuyết tương đối ra đời
1 Thí nghiệm Phidô
2 Thí nghiệm Mắcxoen
3 Thí nghiệm Maikenxơn
4 Lorenxơ
II. Sự ra đời của thuyết tương đối hẹp
III. Những quan điểm về không gian và thời gian trước khi thuyết tương đối ra đời
IV. Sự ra đời thuyết tương đối rộng
V. Quá trình khẳng định thuyết tương đối
Những công trình thực nghiệm khẳng định sự đúng đắn của thuyết tương đối rộng
1) Dự đoán quỹ đạo của một số hành tinh, tìm kiếm được một số hành tinh bên ngoài dải Ngân Hà
2) Giải thích tính chất của các hố đen vũ trụ
5) Các nhà khoa học Mỹ chứng minh thuyết tương đối của nhà bác học Anhxtanh.
6) Phát hiện sóng hấp dẫn, xác nhận tiên đoán của Anhxtanh
VI. Tranh cãi xung quanh thuyết tương đối
Lý do Anhxtanh được trao giải Nobel vì “những khám phá của ông về hiệu ứng quang điện” thay vì thuyết tương đối chính là vì sự phản ứng của Bergson.
Ngày mùng 6 tháng 4 năm 1922, Anhxtanh đã gặp một người mà ông sẽ không bao giờ quên. Đó là một trong những triết gia nổi tiếng bậc nhất của thế kỷ, được biết đến rộng rãi vì đã ủng hộ một lý thuyết về thời gian có thể giải thích được những chuyện mà đồng hồ không thể: ký ức, linh cảm, kỳ vọng và dự đoán. Cuộc gặp gỡ đã được sắp xếp dưới hình thức một sự kiện học thuật thân mật. Nhưng mọi chuyện không diễn ra như mong đợi. Nhà vật lý và triết gia đã xung đột, mỗi người bảo vệ một ý kiến trái chiều, thậm chí là xung khắc nhau, trong cách nhận thức về thời gian. Tại Hội triết học Pháp – một trong những tổ chức đáng kính nhất ở Pháp – họ đã đối đầu với nhau trước sự chứng kiến của một nhóm trí thức chọn lọc. “Cuộc đối thoại giữa triết gia vĩ đại nhất và nhà vật lý lỗi lạc nhất của thế kỷ 20” đã được chép lại một cách đầy đủ. Nó hoàn toàn thích hợp cho kịch bản một vở kịch. Cuộc gặp gỡ và những câu từ mà họ phát biểu sẽ còn được nhắc đến trong suốt phần còn lại của thế kỷ. Triết gia ấy tên là Henri Bergson. Chủ tịch Hội đồng xét giải Nobel giải thích rằng mặc dù “hầu hết các thảo luận tập trung vào lý thuyết tương đối của ông ấy,” nhưng nó không xứng đáng với giải thưởng. Tại sao không? Có nhiều lý do phức tạp khác nhau, nhưng nguyên nhân chính được đưa ra buổi tối hôm đó là rất rõ ràng: “Không có gì bí mật là nhà triết học Bergson đã thách thức lý thuyết này ở Paris.” Bergson đã chỉ ra rằng lý thuyết tương đối “đi đôi với tri thức luận” hơn là với vật lý – và do vậy nó “vốn dĩ là chủ đề của các cuộc tranh luận đang diễn ra giữa các nhóm triết học.”
Việc nhắc đến tên tuổi của Bergson của người trao giải thưởng Nobel là một chiến thắng ngoạn mục cho triết gia, người đã dành trọn một đời và có một sự nghiệp huy hoàng nhờ chỉ ra rằng không nên hiểu thời gian chỉ qua lăng kính khoa học. Ông nhấn mạnh một cách bền bỉ và kiên định rằng phải hiểu thời gian theo kiểu triết học. Nhưng chính xác thì ý ông ta là gì? Hóa ra, triết học của Bergson cũng gây tranh cãi như vật lý của Anhxtanh vậy.
Bergson, ngược lại, lại khẳng định rằng Thời gian có nhiều ý nghĩa hơn những gì mà các nhà khoa học đã từng đánh cược – và ý của ông là tất cả các nhà khoa học, từ những nhà tiến hóa kiểu Darwin tới các nhà thiên văn hay vật lý. Để giải thích những khía cạnh quan trọng nhất của Thời gian mà các nhà khoa học thường không mấy khi đếm xỉa tới, Bergson thường viết hoa thuật ngữ thời gian. Ông gắn nó với élan vital, một khái niệm được dịch rộng rãi thành “vital impulse” (đà sống). Đà sống này, ông lập luận, xen lẫn nhau xuyên suốt vũ trụ mang tới cho sự sống một lực đẩy và không ngừng dâng lên, nảy sinh ra những sáng tạo hoàn toàn bất ngờ, và khoa học không thể nào hiểu thấu hết được. Mặc dù khoa học không thể hoàn toàn giải quyết nó nhưng nó chính là xương sống của các công trình nghệ thuật và sáng tạo. Ảnh hưởng của Bergson lên văn chương được thấy ở Gertrude Stein, T. S. Elliot, Virginia Woolf, William Faulkner, và nhiều nhà văn khác, những người đã đưa vào những đứt gẫy, xoắn vặn, xoay vòng trong giọng trần thuật nơi tương lai xuất hiện trước quá khứ và quá khứ xuất hiện trước tương lai. Bergson thấy rằng định nghĩa về thời gian của Anhxtanh qua đồng hồ hoàn toàn sai lạc. Nhà triết học không thể hiểu nổi tại sao ai đó lại chọn để mô tả thời gian của một sự kiện đáng chú ý, như là thời điểm đoàn tàu đến, theo kiểu sự kiện ấy trùng khớp với giờ chỉ trên một cái đồng hồ.
Ông không hiểu được tại sao Anhxtanh lại cố gắng thiết lập cách thức cụ thể này như một cách thức đặc quyền để xác định tính đồng thời. Bergson tìm kiếm một định nghĩa căn bản hơn cho tính đồng thời, một định nghĩa không chỉ kết thúc ở cái đồng hồ mà còn lý giải vì sao cái đồng hồ được người ta dùng đến ngay từ đầu. Nếu khái niệm căn bản hơn rất nhiều về tính đồng thời này là không tồn tại thì “đồng hồ chẳng phục vụ cho bất kỳ mục đích nào cả.” ông lập luận. Phải, người ta mua đồng hồ “để biết bây giờ là mấy giờ,” Bergson thừa nhận.
Bergson lập luận rằng, toàn bộ ảnh hưởng của công trình của Anhxtanh có được là nhờ vào việc nó đã vận hành như một “dấu hiệu” đưa ra một hình dung tự nhiên và trực quan về tính đồng thời. “Chẳng qua là vì” khái niệm của Anhxtanh “giúp chúng ta nhận biết tính đồng thời có trong tự nhiên này, bởi vì đây là dấu hiệu của nó, và bởi vì nó có thể được biến đổi thành tính đồng thời mang tính trực quan của chúng ta” ông giải thích. Công trình của Anhxtanh khiến ta cảm thấy đầy tính cách mạng và bất ngờ, bởi niềm tin về tnh đồng thời mang tính trực quan của chúng ta còn mạnh mẽ. Nếu không còn niềm tin trực quan này, công trình của Anhxtanh chỉ đơn thuần là một thứ dấu hiệu đại diện cho đối tượng của nó.
Bergson đã chiêm nghiệm về đồng hồ trong nhiều năm. Ông đồng ý rằng đồng hồ giúp lưu ý về tính đồng nhất nhưng không nghĩ rằng hiểu biết về thời gian của chúng ta lại có thể dựa trên một mình nó. Quay lại năm 1889, ông cũng đã từng nghĩ về giả thiết này và nhanh chóng coi nhẹ nó: “Khi mắt chúng ta dõi theo bề mặt một chiếc đồng hồ, chuyển động của cây kim tương ứng với những dao động của quả lắc, tôi không đo khoảng thời gian, như mọi người có thể nghĩ; tôi chỉ đơn giản đếm những điểm đồng nhất, điều đó rất khác.” Có gì đó khác biệt, có gì đó kì lạ, có gì đó quan trọng và điều gì đó vượt ra ngoài bản thân chiếc đồng hồ cần phải được thêm vào trong hiểu biết của chúng ta về thời gian. Chỉ có điều đó mới giải thích được tại sao chúng ta lại gắn cho đồng hồ một sức mạnh như vậy: tại sao chúng ta mua nó, tại sao chúng ta sử dụng nó, và ban đầu, tại sao chúng ta lại sáng chế ra nó.
Nhà triết học đã mô tả sự thay đổi luôn diễn ra quanh chúng ta, nhưng – thật nghịch lý – hầu hết các nhà khoa học hạ thấp vai trò khía cạnh này của thế giới. Ngay cả trong thuyết tiến hóa cũng giả định sự sản sinh các dạng tiến hóa mới qua sự tái tổng hợp của các vật liệu cũ. Làm như vậy, nó đã lờ đi sự hình thành những đột biến trong cuộc sống. Bằng việc chỉ tập trung nhìn vào thế giới thực như một thứ gì đó cố định vĩnh viễn, người ta có thể không nhận ra những khả năng mới: “Ta có thể nói rằng trong thời gian trực cảm, được coi như một tiến trình của tạo hóa, có sự hình thành không ngừng những khả năng chứ không chỉ hình thành những thực tại.” Điều gì xảy ra nếu những nhà tư tưởng khắp thế giới tán đồng với thay đổi cấp tiến mà Bergson mô tả? Bergson đã nhận thức rất rõ về các hệ quả ấy. Một ví dụ là các học giả sẽ phải giảm bớt những nỗ lực của họ trong việc hiểu thế giới chỉ qua những gì cấu tạo nên nó. Chủ nghĩa duy vật, một cách nhìn triết học gắn kết chặt chẽ với triết lý của René Descartes, có vẻ như đang gặp phải nguy hiểm. Anhxtanh, nhà triết học lập luận, đã tiếp bước Descartes một cách mù quáng. Bergson đã kết thúc cuốn sách gây tranh cãi của mình với câu nói quả quyết: “Anhxtanh là người tiếp nối Descartes.”
Bergson nghĩ rằng Anhxtanh chưa từng hiểu ông. Một lần ông giãi bày với một người bạn rằng Anhxtanh không thể hiểu ông bởi vì “cậu ta không quen với triết học và đặc biệt là triết học bằng tiếng Pháp nữa.” Thậm chí có lẽ Anhxtanh còn chưa “đọc cuốn sách của tôi”, chỉ dựa vào nguồn khác như “nhà vật lý Pháp này hay kia, những người không hề hiểu tôi, và không có đủ nền tảng triết học để hiểu tôi, thì vẫn chẳng thể tiếp thu được lời giải thích của tôi.”
Trong suốt cuộc tranh luận, Anhxtanh đã khẳng định rõ ràng quan điểm của mình về mục đích của triết học và tại sao triết học lại không đóng vai trò gì trong việc lý giải về thời gian. Đối mặt với người phản đối mình, ông đã đặt cho triết học một vai trò hết sức hạn chế. Ông tiếp tục tự giải thích, đưa ra hai lối suy nghĩ thường thấy về thời gian, thời gian tâm lý và thời gian vật lý. Thời gian tâm lý là thời gian mà một người nhận thức, trong khi thời gian vật lý là thời gian mà một dụng cụ khoa học đo được, như đồng hồ chẳng hạn. Thời gian được đo bởi một dụng cụ thường khác biệt với thời gian mà một người nhận thức. Các nhân tố như sự tẻ nhạt, thiếu kiên nhẫn, hay những thay đổi nho nhỏ về mặt sinh lý học đã ảnh hưởng tới việc nhận thức thời gian tâm lý. Với sự phổ biến của các công cụ đo thời gian, sự khác biệt giữa thời gian theo cảm nhận và thời gian theo đo đạc ngày càng được chú ý.
Theo Anhxtanh, triết học đã được sử dụng để giải thích mối liên quan giữa tâm lý và vật lý. “Tôi tin rằng, thời gian của các nhà triết học, cùng một lúc vừa là thời gian tâm lý vừa là thời gian vật lý,” ông giải thích ở Paris. Nhưng qua việc tập trung vào những hiện tượng ở tốc độ vô cùng lớn, lý thuyết tương đối đã chỉ ra nhận thức thời gian theo tâm lý thực sự không chính xác như thế nào. Anhxtanh nhấn mạnh, nhận thức về thời gian theo tâm lý, không chỉ đơn giản là sai lầm mà nó cũng không liên hệ với điều gì cụ thể cả. “Chúng chẳng qua chỉ là những cấu trúc trong tinh thần và đối tượng của tư duy logic mà thôi”. Vì tốc độ khổng lồ của ánh sáng, nhân loại đã tổng quát hóa nhận thức của họ về tính đồng thời “một cách bản năng” và đã sai lầm áp dụng chúng lên toàn bộ phần còn lại của vũ trụ. Lý thuyết của Anhxtanh đã sửa chữa sự tổng quát hóa sai lầm này. Thay vì tin vào phần chồng lấn giữa nhận thức thời gian theo tâm lý và vật lý ông lập luận rằng chúng là hai khái niệm riêng biệt: một ước lượng về mặt tinh thần (nhận thức theo tâm lý), hoàn toàn bất bình đẳng khi so sánh với khái niệm “khách quan”: thời gian vật lý.
Bergson và Anhxtanh đều đồng thuận rằng tồn tại một sự khác biệt về mặt bản chất giữa nhận thức thời gian theo kiểu tâm lý và theo kiểu vật lý, nhưng từ đó họ đã đưa ra những suy luận khác nhau. Với Anhxtanh, nó đưa ông đến kết luận rằng, “thời gian của các nhà triết học không tồn tại, chỉ có một thời gian theo kiểu tâm lý là khác biệt với thời gian của các nhà vật lý.” Trái lại, với Bergson, bài học này – rằng sự ước định về mặt tâm lý và vật lý của thời gian được hình thành khác nhau – đã khiến nhiệm vụ của nhà triết học trở nên thú vị hơn, đặc biệt bởi không có ai, kể cả các nhà vật lý có thể lờ đi việc liên kết thời gian với những vấn đề của loài người.