Ebook hỗn độn và hài hòa phần 2 trịnh xuân thuận

CHƯƠNG NĂM NHỮNG ĐIỀU KỲ LẠ TRONG THẾ GIỚI CÁC NGUYÊN TỬ M ột giới màu sắc Chúng ta sống giới đầy màu sắc: màu xanh lơ da trời, màu hồng tinh tế hoa, màu xanh mát màu đỏ rực cảnh hồng Những màu sắc đem lại tươi mát cho tâm hồn chúng ta, làm cho sống đáng yêu Nhờ đâu mà hưởng lễ hội sắc màu rực rỡ đa dạng thế? Cho đến đầu kỷ XX, cịn chưa biết điều Và phát cấu trúc nguyên tử, có câu trả lời Ý tưởng cho vật chất cấu tạo nguyên tử, ngày thấy chuyện đương nhiên Tuy vậy, đương nhiên phải nhiều thời gian khẳng định Ý tưởng cho tất tượng tự nhiên giải thích được, xuất phát từ thành tố bản, đời với ý tưởng khác, bắt nguồn từ văn minh phương Tây Hy Lạp Ở thành phố Milet, Ionie, vào kỷ thứ VI trước CN, 356 Hỗn độn hài hòa Thales (625-547 trước CN) cho chất nước, Anaximenes (thế kỷ VI trước CN) lại cho khơng khí Cả hai bậc tiền bối xa thật Một kỷ sau, Democritus (460-370 trước CN) Leucippus (460-370 trước CN) đưa ý tưởng cách mạng cho vật chất cấu thành hạt phân chia vĩnh cửu, mà ông gọi nguyên tử (tiếng Hy Lạp ngun tử atomos - có nghĩa khơng thể phân chia nữa) Vì khơng có chứng thực nghiệm, nên chuyện dừng lại suốt 21 kỷ Ý tưởng nguyên tử bị che lấp dần, nhường chỗ cho ý tưởng bốn yếu tố Aristoteles (384-322 trước CN), nước, khơng khí, đất lửa Rồi biến cố xảy sau đó: Hy Lạp bị sáp nhập vào đế quốc La Mã; suy tàn văn minh Hy Lạp; xâm lược liên tiếp tộc dã man, Goths Huns; suy yếu đế quốc La Mã, song song với biến cố cất cánh đế quốc Ả Rập Đế quốc giành lấy bó đuốc văn minh khoa học để lại phải chuyển bó đuốc cho Châu Âu Phục Hưng Cho đến năm 1600 ý tưởng nguyên tử lại lên Được khích lệ từ tác phẩm Về chất vật nhà thơ Latin Lucrece (98-55 trước CN), qua trình bày ý tưởng Leucippus Democritus nguyên tử, triết gia Pháp Pierre Gasenti (1592-1655) kêu gọi cần thiết phải làm thí nghiệm để kiểm chứng giả thuyết nguyên tử Và lời kêu gọi ông hưởng ứng Nhà vật lý hóa học người Ailen Robert Boule (1627-1691), vào năm 1662, đưa kết luận định luật tính chịu nén khí hiểu khí cấu thành từ nguyên tử Nhà hóa học Pháp Antoine de Lavoisier (17431794) đạt bước tiến việc chứng minh Những điều kỳ lạ giới nguyên tử 357 tồn nguyên tử Ông phá thủng bí mật cấu tạo khơng khí nước, từ chứng minh chúng cấu tạo nguyên tố hóa học kết hợp với theo tỷ lệ luôn không đổi (thật bất hạnh thay, cơng trình xuất sắc ơng hóa học khơng cứu ơng khỏi lưỡi dao máy chém, ơng cịn nghị sĩ) Vào năm 1808, nhà hóa học Anh John Dalton (1766-1844) đưa kết luận hành trạng nguyên tố hóa học hiểu nguyên tố tạo nên loại nguyên tử nhất, đặc trưng “trọng lượng nguyên tử” riêng có Về thứ tự nguyên tố hóa học hay bảng tuần hồn Năm 1869, nhà hóa học Nga Dmitri Mendeleev (1834-1907) thành công việc xếp thứ tự tập hợp nguyên tố hóa học với số lượng dường ngày tăng thêm nhân lên Ông xếp chúng theo thứ tự trọng lượng nguyên tử Như có phép thần, nguyên tố có tính chất hóa học hợp lại thành nhóm gồm bảy nguyên tố xếp cột Sự xếp thành cột hiểu nguyên tố hóa học tạo nên loại nguyên tử Tập hợp cột tạo thành mà ngày người ta gọi “bảng tuần hồn” ngun tố hóa học, thường treo tường lớp học trường trung học Khi Mendeleev lập bảng liệt kê, người ta biết có 63 nguyên tố Như hồi cịn có phải bỏ trống Song Mendeleev tin vào phương pháp xếp thứ tự nguyên tố ông tới mức ông không ngần ngại tuyên bố tất ô chưa lấp đầy khơng phải 358 Hỗn độn hài hịa tự nhiên khơng ưa thích số nguyên tố hóa học đó, mà chẳng qua người chưa phát chúng thơi Và ơng có lý: với khám phá nguyên tố mới, ô bỏ trống lấp đầy Điều làm cho Mendeleev trở nên tiếng khắp giới, trừ nước Nga, Nga hồng đánh giá khơng cao quan điểm trị q tự ơng Trong đó, dấu hiệu tiếp tục tích tụ, có lợi cho tồn nguyên tử Trước hết, vào nửa cuối kỷ XIX, nhà vật lý Anh James Maxwell (1831-1879) lâu sau nhà vật lý Áo Ludwig Boltzmann (1844-1906) nhà vật lý Mỹ Willard Gibbs (1839-1903) người chuyên nghiên cứu nhiệt động lực học, tức khoa học nhiệt - chứng minh tính chất chất khí, đặc biệt nhiệt độ chúng, hiểu chúng cấu tạo nguyên tử Thực vậy, nhiệt gây chuyển động ngun tử: khơng khí nóng, nguyên tử chuyển động với vận tốc lớn chúng chuyển động chậm chạp nhiều, khơng khí bị lạnh Chẳng hạn, khơng khí nóng sa mạc Sahara làm cháy da bạn, phân tử khơng khí bị đốt nóng ánh nắng chói chang đập vào da bạn với tốc độ cao Trái lại, nguyên tử gió mát làm lạnh da bạn, chúng chuyển động chậm chạp Theo cách nhìn vật chất khơng thể lạnh xuống khơng độ tuyệt đối (-273oC), nhiệt độ chuyển động nguyên tử bị đông cứng lại Sau nữa, việc nguyên tố hóa học xếp thứ tự theo trọng lượng nguyên tử bảng tuần hồn Mendeleev cho thấy ngun tử có mức độ phức tạp khác nhau, nguyên tử Những điều kỳ lạ giới nguyên tử 359 nặng nguyên tử phức tạp Như vậy, nguyên tử đơn vị Democritus Leucippus nghĩ Nó phải có cấu trúc bên cấu tạo hạt Song, thời kỳ đó, chưa có nhìn thấy ngun tử cả, nên lại không thấy cấu trúc bên Những chứng thực nghiệm cấu trúc bên nguyên tử đưa vào năm 1897, nhà vật lý Anh Joseph Thomson (1856-1940) phát electron trình nghiên cứu phóng điện chất khí Sở dĩ hạt đặt tên electron electron tiếng Hy Lạp có nghĩa hổ phách, mà người Hy Lạp khám phá hổ phách có khả hút đầy bí hiểm vật nhẹ người ta cọ xát với len Mỗi electron mang điện tích, số lượng electron nguyên tử thay đổi tùy theo chất nguyên tử Số lượng tương ứng với số thứ tự mà ngun tố hóa học xếp bảng tuần hoàn Mendeleev Chẳng hạn, nguyên tử liti có electron chiếm thứ 3, ngun tử bo có electron chiếm thứ tiếp tục Sự tương ứng chuyện ngẫu nhiên Electron đích thực viên gạch vật chất Hạt nhân cứng thép Vào đầu kỷ XX, nhà vật lý nỗ lực gấp bội để chọc thủng bí mật cịn che phủ cấu trúc vật chất Để làm việc đó, khơng có cách tốt phá vỡ thành nghìn mảnh, cách dùng viên đạn cực nhanh bắn phá Năm 1910, nhà vật lý Anh Ernest Rutherford (1871-1937) dùng hạt có lượng lớn bắn phá vàng dát mỏng Một bất ngờ xảy ra: đại phận hạt xuyên qua vàng chẳng có trở 360 Hỗn độn hài hịa lực gì, có tỷ lệ hạt (1 8000) bị phản xạ quay trở lại điểm xuất phát Tình hình thật chẳng khác chuyện viên đạn đại bác bắn bị tờ giấy làm cho bắn ngược trở lại! Cho tới lúc nhà vật lý nghĩ nguyên tử xếp vật rắn tựa như cam bị xếp sọt vậy: chúng chiếm hầu hết không gian để lại khe hở nhỏ Nhưng thực vậy, khơng có hạt bắn với hết tốc lực phía vàng lại bị hất ngược trở lại Lẽ chúng phải xuyên qua vàng cách dễ dàng, giống viên đạn xuyên qua cam Rutherford thấy cần phải Hình 47 Mẫu nguyên tử Rutheford Các electron quay xung quanh hạt nhân có kích thước cỡ 10-13cm Hạt nhân chứa hầu hết khối lượng nguyên tử Không gian electron chuyển động có kích thước cỡ 10-8cm, tức lớn gấp 100.000 lần kích thước hạt nhân Vì thể tích ngun tử lớn gấp triệu tỷ lần thể tích hạt nhân, nên vật chất hồn tồn chân khơng Những điều kỳ lạ giới nguyên tử 361 làm rõ chuyện này: bên nguyên tử phải có hạt nhân đặc rắn, khiến cho số hạt đập vào phải bắn ngược trở lại Hạt nhân phải chiếm thể tích nhỏ so với tồn thể tích ngun tử, đại đa số hạt bắn tới khơng chạm vào qua vàng khơng có trở ngại Ngày biết hạt nhân ngun tử có kích thước cực nhỏ, phần mười nghìn tỷ xentimét (10–13cm), tức 100.000 lần nhỏ đường kính nguyên tử (10–8cm) Như vậy, hạt nhân nguyên tử chiếm phần triệu tỷ thể tích nguyên tử (H 47) Một hạt nhân nguyên tử tựa hạt gạo sân bóng đá Những vật rắn bao quanh ta, sách mà bạn cầm tay, ghế ta ngồi, tất “gần trống rỗng” Với kết thí nghiệm tay, Rutherford đưa mẫu nguyên tử, tựa Hệ Mặt trời thu nhỏ, hạt nhân Mặt trời electron hành tinh (chính mẫu cịn gọi mẫu hành tinh nguyên tử - ND) Song mô khơng tương ứng với thực tế, ngun tử khơng sống lâu Thực tế, định luật vật lý cổ điển nói electron, quay quanh hạt nhân, có gia tốc nên phải phát ánh sáng, làm cạn dần lượng chuyển động chúng rơi nhanh theo đường xoắn ốc vào hạt nhân Nguyên tử tự suy sụp vịng phần triệu giây, chưa đầy chớp mắt! Thế nhưng, chưa thấy vật nối tiếp tự suy sụp, mà trái lại, chúng bình thản tồn nhiều năm Vậy làm để giữ electron chỗ? Làm để chúng không lượng rơi vào hạt nhân? Làm để vật rắn giữ tính vững chúng? Để trả lời câu hỏi cần phải tìm nguyên lý vật lý 362 Hỗn độn hài hòa Những hạt ánh sáng Nhà vật lý trẻ, 27 tuổi, người Đan Mạch tên Niels Bohr (1885-1962) chấp nhận thách thức vào năm 1913 Để khám phá bí mật bền vững nguyên tử, Bohr phải viện đến phát minh tuyệt vời nhà vật lý Đức Max Planck, công bố năm 1900, khởi đầu cho kỷ XX Planck chuyên tâm nghiên cứu vấn đề, mà nhìn bề ngồi đơn giản: vấn đề xạ phát từ vật thể nung nóng đến nhiệt độ Ngay Planck vấp phải trở lực lớn: theo phương trình vật lý cổ điển vật nóng phải phát lượng vô hạn ánh sáng vùng tử ngoại Điều hiển nhiên vô lý Bởi lẽ, thực có vơ hạn ánh sáng tử ngoại, lị nướng bùng nổ bom nguyên tử đốt Thực tế hồn tồn khơng có chuyện vậy! Để thoát khỏi nghịch lý “tai họa tử ngoại” làm cho lý thuyết phù hợp với thực tế, Planck nảy giải pháp: thừa nhận lượng phát xạ đại lượng liên tục, mà có cấu trúc gián đoạn Nó tồn dạng “hạt” hay “lượng tử” Mỗi hạt ánh sáng mang lượng tích số (mà ngày gọi số Planck) với tần số xạ (tần số số đỉnh sóng ánh sáng qua điểm không gian, giây) Xét cho cùng, Planck tự nhủ, vật chất có đặc tính hạt, gián đoạn, ánh sáng lại khơng thế? Einstein, nhà cách mạng, khơng ngần ngại Ơng khai thác ý tưởng Planck để giải thích hiệu ứng quang điện Bản chất hiệu ứng chỗ: chiếu ánh sáng thích hợp vào bề mặt kim loại, làm cho electron bắn từ bề mặt kim loại Điều kỳ lạ lượng electron bắn Những điều kỳ lạ giới nguyên tử 363 không phụ thuộc vào cường độ ánh sáng mà phụ thuộc tần số thơi Một ánh sáng có tần số cao tia tử ngoại làm bắn electron có lượng lớn nhiều so với ánh sáng có tần số thấp sóng vơ tuyến Kết hiểu ánh sáng kim loại hấp thụ cấu thành từ hạt, mà ngày người ta gọi “photon” Các photon kim loại hấp thụ truyền lượng chúng cho electron bắn Một ánh sáng có tần số cao chứa photon có lượng lớn (năng lượng photon tỷ lệ thuận với tần số), làm bắn electron có lượng cao Những kính màu ngun tử Với nỗ lực phi thường trí tưởng tượng, Bohr tiến hành kết hợp mẫu hành tinh nguyên tử Rutherford với lượng tử Planck Ông chấp nhận ý tưởng Rutherford cho electron ngoan ngoãn quay quanh hạt nhân nguyên tử, song ông thêm vào ý tưởng tính gián đoạn Planck Khơng ánh sáng gián đoạn mà quỹ đạo electron Những quỹ đạo mang dáng dấp “lượng tử” Các electron quay quanh hạt nhân nguyên tử chỗ chúng thích nữa, mà buộc phải theo quỹ đạo xác định cách hạt nhân khoảng xác định Nhưng làm chứng minh đắn mơ thế? Làm để bảo đảm electron hoạt động vậy? Nếu khoa học, nghệ thuật chỗ biết nhìn thấy mối liên hệ mà trước chưa phải đương nhiên, Bohr đích thực nghệ sĩ với ý nghĩa khiết từ Ơng nhận thấy có cửa sổ qua ơng quan sát hành trạng nguyên tử, cửa sổ với kính 364 Hỗn độn hài hịa không-thời gian, chuyển động vật trường hấp dẫn khơng khác chuyển động với gia tốc vật Nguyên lý vị nhân (Anthropic principle): Ý tưởng theo vũ trụ điều chỉnh cách xác người ý thức xuất Nhân hút lạ (Strange Attractor): Tập hợp trạng thái có cấu trúc fractal mà hệ động lực hỗn độn tiến triển hướng tới, độc lập với điều kiện ban đầu hệ Nơtrinô (Neutrino): Hạt sơ cấp khơng có điện tích khơng có khối lượng (hoặc khối lượng bé), chịu tác dụng lực hạt nhân yếu Nó tương tác yếu với vật chất thông thường Nơtron (Neutron): Hạt trung hòa tạo ba quark thành phần hạt nhân nguyên tử với proton Nơtron nặng electron 1836 lần có khối lượng gần proton Nơtron tự hạt không bền, thời gian sống 15 phút Nó phân rã thành proton, electron nơtrino Nhưng hạt nhân nguyên tử, nơtron không phân rã bền proton Nuclon (Nuclon): Tên gọi chung hạt tạo nên hạt nhân nguyên tử Nuclon nơtron proton Phản-vật chất (Antimatter): Vật chất tạo phản hạt phản proton, phản electron (tức positron) phản nơtron Các phản hạt có hầu hết tính chất giống hạt trừ điều điện tích chúng trái dấu Phản-hạt (Antiparticle): Hạt sơ cấp tạo nên phản-vật chất có hầu hết tính chất giống hạt tạo nên vật chất Một khác biệt hạt phản-hạt điện tích chúng trái dấu Phân nhánh (Bifurcation): Sự thay đổi đột ngột hành vi 618 Hỗn độn hài hòa hệ động lực tham số hệ vượt giá trị tới hạn Hệ luân phiên hai trạng thái khác Phóng xạ (Radioactivity): Q trình phân rã số hạt nhân nguyên tử tác dụng lực hạt nhân yếu, phát hạt nguyên tử tia gamma Photon (Photon): Hạt sơ cấp gắn liền với ánh sáng, khơng có khối lượng chuyển động với vận tốc lớn (300000 km/s) Tùy theo lượng mà mang, hạt ánh sáng (theo thứ tự lượng giảm dần): photon gamma, X, tử ngoại, thấy được, hồng ngoại vô tuyến (xem H 37) Phổ điện từ (Electromagnetic spectre): Tập hợp tất xạ, từ xạ vô tuyến (có lượng nhỏ nhất) đến tia gamma (có lượng lớn nhất) (Xem H 39) Positron (Positron): Phản hạt electron, có điện tích dương Proton (Proton): Hạt tích điện dương cấu tạo ba quark Proton thành phần hạt nhân nguyên tử với nơtron Proton nặng electron 1836 lần Pulsar (Pulsar): Xem Sao nơtron Quark (Quark): Hạt sơ cấp, thành phần cấu tạo nên proton nơtron Các quark có điện tích phân số, dương âm, với độ lớn 1/3 2/3 điện tích electron chịu tác dụng lực hạt nhân mạnh Hiện quark thực thể lý thuyết chưa lập phịng thí nghiệm Có loại quark: up, down, strange, charm, bottom top Quasar (Quasar): Thiên thể có bề ngồi giống (quasar tên viết tắt từ tiếng Mỹ “quasi-star” nghĩa “tựa sao”) có ánh sáng bị dịch mạnh phía đỏ, nên theo định luật Hubble khoảng cách lớn Các quasar đối tượng Tính hiệu đến phi lý tư 619 xa sáng vũ trụ Năng lượng lớn chúng lỗ đen với khối lượng lớn cỡ tỷ Mặt trời nhờ ‘’nuốt’’ thiên hà kề cận Quyết định luận (Determinism): Khái niệm triết học, theo có tồn quan hệ nhân tượng vật lý, điều cho phép tiên đoán hành trạng hệ vật lý biết trước điều kiện ban đầu chúng Sao (Star): Quả cầu khí gồm 98% hiđrô hêli, 2% “nguyên tố nặng” trạng thái cân hai lực đối kháng: lực hấp dẫn có xu hướng nén lại lực xạ tạo phản ứng hạt nhân diễn lịng có xu hướng làm cho nổ tung Mặt trời có khối lượng 1033 gam khối lượng nằm khoảng 0,1 100 lần khối lượng Mặt trời Sao băng (Meteor): Vết sáng tạo tiểu hành tinh nhỏ vào khí Trái đất bị bốc cháy ma sát mạnh với khơng khí Nếu tiểu hành tinh khơng bị phân hủy hết rơi xuống mặt đất dạng mẩu đá hóa vơi thường gọi vân thạch Sao chổi (Comet): Những vật thể nhỏ gồm băng bụi với nhân đá, quay quanh Mặt trời Khi tới gần Mặt trời băng bốc tạo thành đầu đuôi Sao đôi (Binary): Cặp liên kết với lực hấp dẫn quay quanh Các thiên hà đôi định nghĩa tương tự Sao lùn trắng (White dwarf): Thiên thể nhỏ (do có tên lùn, đường kính cỡ 10.000 km, cỡ đường kính Trái đất) đặc (105 đến 108 gam centimét khối) Sao lùn trắng kết co lại ngơi có khối lượng nhỏ 1,4 khối lượng Mặt trời tiêu hao hết nhiên liệu Theo nguyên lý loại trừ, 620 Hỗn độn hài hịa electron lùn trắng khơng thể bị nén q sít tạo áp lực chống lại lực hấp dẫn làm cho khơng thể co tiếp Chuyển động electron làm nóng lùn phát ánh sáng trắng khơng gian Sao nơtron (Neutron star): Thiên thể có kích thước nhỏ (bán kính cỡ 10km) đặc (1014 gam xentimét khối) Được cấu tạo gần nơtron, quay nhanh phát hai chùm sóng vơ tuyến, vịng chùm qt qua Trái đất lần Sự quét biểu tín hiệu sau khoảng thời gian cách mà cịn có tên pulsar Sao siêu (Supernova): Cái chết bùng nổ ngơi nặng (có khối lượng lớn 1,4 khối lượng Mặt trời) cạn kiệt nhiên liệu Lớp bao ngồi ngơi bị hất bên ngồi lõi co lại để trở thành nơtron (trong trường hợp khối lượng nằm khoảng từ 1,4 đến lần khối lượng Mặt trời) lỗ đen (trong trường hợp khối lượng lớn lần khối lượng Mặt trời) Siêu chảy siêu lỏng (Superfluid): Chất lỏng chảy hồn tồn khơng chịu lực cản Trong nguyên tử phân tử chất lỏng bình thường có chuyển động ngẫu nhiên mát lượng tỏa nhiệt, nguyên tử phân tử chất siêu lỏng lại chuyển động có trật tự kết hợp, điều làm cho hồn tồn khơng bị hao tổn lượng Siêu dẫn (Superconductivity): Trạng thái vật chất dịng điện khơng gặp điện trở Siêu đối xứng (Supersymmetry): Lý thuyết cho fermion boson, dù xem hoàn tồn khác tính chất hành trạng chúng, thực tế lại liên hệ khăng khít với (chúng “đối xứng”) Trong lý thuyết này, tất hạt có Tính hiệu đến phi lý tư 621 siêu hạt bạn: chẳng hạn siêu hạt bạn electron selectron, lepton slepton Siêu hấp dẫn (Supergravity): Lý thuyết có tham vọng thống lý thuyết siêu đối xứng với hấp dẫn Siêu không gian (Hyperspace): Không gian phẳng giả thuyết mà không gian cong Vũ trụ ghép vào Sinh thái (Ecosphere): Mơi trường Trái đất, gồm nước khơng khí, sinh vật Trái đất phát triển Số phức (Complex number): Số có dạng a + ib (trong a b số thực) gồm hai phần: phần “thực” a phần “ảo” ib, i đơn vị phần ảo −1 Sóng hấp dẫn (Gravitational wave): Những gợn sóng cấu trúc không-thời gian, chẳng hạn co lại trở thành nơtron thành lỗ đen, nhập lại hai lỗ đen Sóng hấp dẫn truyền với vận tốc vận tốc ánh sáng Spin (Spin): Một thuộc tính nội hạt, khối lượng điện tích Spin nhận giá trị ngun (1, 2, ) bán nguyên (1/2, 3/2 ), thường xem (nhưng khơng xác) đặc trưng cho chuyển động tự quay hạt Sức sống luận (Vitalism): Học thuyết theo hệ sinh học quy giản tập hợp phân tử tương tác chúng, mà có nguyên lý sức sống khác biệt với tâm hồn thể Tachyon (Tachyon): Hạt giả thuyết chuyển động nhanh ánh sáng Thấu kính hấp dẫn (Gravitational lens): Tinh tú (sao, thiên hà, quasar, đám thiên hà) nằm thẳng hàng khoảng Trái đất tinh tú khác xa hơn, có trường hấp dẫn làm lệch tia 622 Hỗn độn hài hòa sáng tinh tú xa để tạo ảo ảnh vũ trụ Ảnh tinh tú xa khuếch đại độ sáng nhân lên bị biến dạng (thành cung tròn chẳng hạn) Thế giới Ý niệm hay Thế giới Hình thái (World of Ideas hay World of Forms): Theo Platon, giới cảm giác thay đổi, phù du hư ảo, phản ánh nhợt nhạt giới Ý niệm, vĩnh cửu, bất di bất dịch đắn Thiên hà (Galaxy): Tập hợp gồm trung bình 100 tỷ ngơi liên kết với lực hấp dẫn Thiên hà đơn vị cấu trúc lớn Vũ trụ Thiên hà xoắn (Spiral galaxy): Thiên hà với khối hình cầu nằm đĩa dẹt có chứa khí bụi Các trẻ, nặng sáng vạch nên cánh tay đẹp có dạng xoắn ốc nằm mặt phẳng đĩa (xem ảnh số thuộc tập ảnh màu) Thiên nga X-1 (Cygnus X-1): Thiên thể có khối lượng lớn dải Ngân hà, lỗ đen Khí nóng từ khí bên cạnh rơi vào thiên thể phát lượng lớn tia X Thời gian Planck (Planck time): Bằng 10–43 giây Đây thời điểm mà vật lý đại khơng cịn chỗ đứng giới hạn mà tri thức đạt tới Để vượt qua thời gian Planck, cần phải có lý thuyết lượng tử hấp dẫn lực hấp dẫn thống với lực khác Tuy nhiên, lý thuyết xây dựng Thuyết hành vi (Behaviorism): Một trào lưu tâm lý học xem hành vi đối tượng nghiên cứu phương pháp quan sát Thuyết loại trừ tất khơng thể quan sát trực tiếp, tư chẳng hạn Thuyết tương đối hẹp (Special relativity): Lý thuyết chuyển động Tính hiệu đến phi lý tư 623 tương đối Einstein đề xướng năm 1905 Lý thuyết chứng minh không gian thời gian liên hệ mật thiết với nhau, chúng khơng cịn có tính phổ qt mà phụ thuộc vào chuyển động người quan sát Tương tự, khối lượng phụ thuộc vào chuyển động Trong lý thuyết này, vận tốc ánh sáng (300.000 km/s) tất người quan sát Thuyết tương đối rộng (General relativity): Lý thuyết hấp dẫn Einstein đề xướng vào năm 1915 Lý thuyết liên hệ chuyển động có gia tốc với trường hấp dẫn với hình học khơng-thời gian Tia vũ trụ (Cosmic ray): Các hạt (chủ yếu proton electron) gia tốc tới lượng cao vụ nổ siêu từ trường xâm nhập vào khí Trái đất với lượng cao Tiến động (của Trái đất) (Precession): Chuyển động chậm (với chu kỳ 26.000 năm) trục quay Trái đất tạo nên hình nón lực hấp dẫn Mặt trăng Mặt trời gây Tiểu hành tinh (Asteroid): Các thiên thể đá với kích thước đạt tới 1.000 km, có dạng khơng đều, khơng có khí quyển; chuyển động theo quỹ đạo xung quanh Mặt trời Số lượng tiểu hành tinh tăng nhanh kích thước chúng giảm xuống Có khoảng 1.000 tiểu hành tinh có đường kính lớn 1km Tính chất đột sinh (Emergent property): Đây tính chất hệ phức tạp không xác định giải thích thơng qua tính chất thành phần cấu tạo nên hệ Nói cách khác, toàn thể lớn tổng thành phần Tinh thể áp điện (Piezocrystal): Tinh thể tạo hiệu điện bị nén kéo giãn 624 Hỗn độn hài hòa Tổng thể luận (Holism): Khái niệm triết học đối lập với quy giản luận Trong nhà quy giản luận cho toàn phân tích thành phận cấu thành coi bản, nhà tổng thể luận lại cho tổng thể khơng thể quy giản nghiên cứu thành phần được, tổng thể thường lớn tổng thành phần cấu tạo nên Trắc nghiệm Turing (Turing test): Phép trắc nghiệm nhà toán học Anh Alan Turing đề xuất nhằm xác định máy có trí tuệ hay khơng Vành đai tiểu hành tinh (Asteroid belt): Vùng nằm Hệ Mặt trời quỹ đạo Hỏa tinh Mộc tinh, trải dài khoảng cách từ 2,2 đến 2,3 lần khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời, nơi quần tụ hầu hết tiểu hành tinh Vành đai Kuiper (Kuiper belt): Vùng dự trữ vật chất chổi, nằm sát phía ngồi quỹ đạo Diêm Vương tinh Vật chất tối hay vật chất không nhìn thấy (Dark matter hay Invisible matter): Vật chất có chất cịn chưa biết, khơng phát xạ nào, diện thể lực hấp dẫn mà tác dụng lên thiên hà Vật chất tối chiếm từ 90% đến 98% tổng khối lượng Vũ trụ Vết Đỏ Lớn (Large Red Spot): Chuyển động cuộn xốy lớn khí có màu đỏ gạch bán cầu Nam Mộc tinh Màu Vết tạp chất tinh thể đóng băng amơniac Vết đỏ tồn suốt ba kỷ hệ tượng hỗn độn khí Mộc tinh Vũ trụ song song /đa vũ trụ (Paralell or Multiple universes): Các vũ trụ tồn song song hoàn tồn tách rời Vũ trụ tiếp cận quan sát Cơ học lượng tử số lý thuyết Big Bang tiên đoán tồn vũ trụ song song Tính hiệu đến phi lý tư 625 W (W): Hạt tích điện truyền lực hạt nhân yếu Wino (Wino): Hạt bạn siêu đối xứng boson W Đây hạt giả thuyết Z (Z): Hạt trung hòa truyền lực hạt nhân yếu 626 Hỗn độn hài hòa TÀI LIỆU THAM KHẢO Bản liệt kê chưa phải đầy đủ điểm xuất phát tốt cho muốn hiểu biết thêm Barrow John, Pi in Sky, Oxford University Press, 1992, New York Davies Paul, The Cosmic Blueprint, Simon and Schuster, 1987, New York Davies Paul, The Mind of God, Simon and Schuster, 1992, New York Davies Paul and Gribbin John, The Matter Myth, Simon and Schuster, 1992, New York Gleick James, La Theorie du chaos, Flammarion, 1991, Paris Kane Gordon, Le Jardin des particules, Mason, 1996, Paris Mandelbrot Benoit, Les Objets fractals, Flammarion, 1989, Paris Monode Jacques, Le Hasard et la nécessité, La Seuil, 1970, Paris Penrose Roger, L’Esprit, l’ordinateur et les lois de la physique, InterEditions, 1992, Paris Peterson Ivars, Newton’s Clock: Chaos in the Solar System, W.H Freeman, 1993, New York Poincaré Henry, La Science et l’hypothèse, Flammarion, 1968, Paris Tài liệu tham khảo 627 Prigogine Ilya, La Fin des certitudes, Éditions Odile Jacob, 1996, Paris Pullman Bernard, L’Atome dans l’histoire de la pensée humaine, Fayard, 1995, Paris Ruelle David, Hasard et chaos, Éditions Odile Jacob, 1991, Paris Schrodinger Erwin, Qu’est-ce que la vie?, Christian Bourgois, 1986, Paris Steward Ian, Dieu joue-t-il aux dés?, Flammarion, 1992, Paris Thorn Kip, Trous noirs et distorsions du temps, Flammarion, 1997, Paris Trịnh Xuân Thuận, Giai điệu bí ẩn, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2000, 2001, 2006, Hà Nội (Bản dịch Phạm Văn Thiều) Weinberg Steven, Le Monde des particules, Pour la Science, 1985, Paris Zee Anthony, Fearful Symmetry, Macmillan, 1986, New York 1986 628 Hỗn độn hài hòa MỤC LỤC Chương Chân lý đẹp 17 Chương hai Ngẫu nhiên tất yếu: lịch sử Hệ Mặt trời 31 Chương ba Hỗn độn guồng máy vũ trụ bất định tất định 117 Chương bốn Vẻ đẹp khắc khổ đối xứng 223 Chương năm Những điều kỳ lạ giới nguyên tử 355 Chương sáu Vũ trụ sáng tạo 449 Chương bảy Tính hiệu đến phi lý tư 513 HỖN ĐỘN VÀ HÀI HÒA Trịnh Xuân Thuận Phạm Văn Thiều, Nguyễn Thanh Dương dịch _ Chịu trách nhiệm xuất bản: NGUYỄN MINH NHỰT Chịu trách nhiệm nội dung: NGUYỄN THẾ TRUẬT Biên tập: VĨNH THẮNG Bìa: BÙI NAM Sửa in: LAM TĨNH Trình bày: VẠN HẠNH _ NHÀ XUẤT BẢN TRẺ 161B Lý Chính Thắng - Quận - Thành phố Hồ Chí Minh ĐT: 39316289 - 39316211 - 38465595 - 38465596 - 39350973 Fax: 84.8.8437450 - E-mail: nxbtre@hcm.vnn.vn Website: http://www.nxbtre.com.vn CHI NHÁNH NHÀ XUẤT BẢN TRẺ TẠI HÀ NỘI Số 21, dãy A11, khu Đầm Trấu, p Bạch Đằng, q Hai Bà Trưng, Hà Nội ĐT: (04)37734544 - Fax: (04)35123395 E-mail: chinhanh@nxbtre.com.vn CÔNG TY TNHH SÁCH ĐIỆN TỬ TRẺ (YBOOK) 161B Lý Chính Thắng, P.7, Q.3, Tp HCM ĐT: 08 35261001 – Fax: 08 38437450 Email: info@ybook.vn Website: www.ybook.vn ... vào kỷ thứ VI trước CN, 356 Hỗn độn hài hòa Thales ( 625 -5 47 trước CN) cho chất nước, Anaximenes (thế kỷ VI trước CN) lại cho khơng khí Cả hai bậc tiền bối xa thật Một kỷ sau, Democritus (46 0-3 70... neon 20 có 20 proton, cịn hạt nhân ngun tử neon 22 có 22 proton kèm thêm electron để trung hịa điện tích proton dơi Song nhà vật lý Ernest Rutherford - người chứng minh tồn hạt nhân nguyên tử -. .. hai dạng: khí neon 20 khí neon 22 , hai có khối lượng tương ứng lớn gấp 20 22 lần khối lượng nguyên tử hyđrơ, lại có số lượng electron Sự khác khối lượng hàm ý phải có thành phần hạt nhân nguyên