Nhà vật lý học bất hạnh của lịch sử nhân loại.
Tặng 2% quá trình, thầy
Chào thầy và các bạn, sau đây em xin phép được chia sẽ về nhân vật bất hạnh của lịch sử và từ cuộc đời ông , ta sẽ nhận ra điều gì nhé!?
Stephen Hawking (1942-2018)
Stephen William Hawking là một nhà vật lý lý thuyết , nhà vũ trụ học và tác giả người Anh từng là giám đốc nghiên cứu tại Trung tâm vũ trụ học thuyết ở Đại học Cambridge vào thời điểm ông qua đời. Ông cũng là Giáo sư Toán học Lucasian tại Đại học Cambridge từ năm 1979 đến năm 2009. Năm 1963, Hawking được chẩn đoán mắc căn bệnh xơ cứng teo cơ một bên, khiến ông dần bị tê liệt trong nhiều thập kỷ. Sau khi mất khả năng nói, ông giao tiếp thông qua một thiết bị tạo giọng nói ban đầu qua việc sử dụng một công tắc cầm tay, và cuối cùng bằng cách sử dụng một cơ má.
Các công trình khoa học của Hawking bao gồm sự hợp tác với Roger Penrose về các định lý điểm kỳ dị, hấp dẫn trong khuôn khổ thuyết tương đối rộng và dự đoán rằng các lỗ đen sẽ phát ra bức xạ, thường được gọi là bức xạ Hawking . Ban đầu, bức xạ Hawking vấp phải tranh cãi. Vào cuối những năm 1970 và sau khi đẩy mạnh các công bố nghiên cứu, khám phá này đã được chấp nhận rộng rãi như một bước đột phá quan trọng trong vật lý lý thuyết. Hawking là người đầu tiên đặt ra lý thuyết vũ trụ học được giải thích bởi sự kết hợp giữa lý thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử. Ông là người ủng hộ mạnh mẽ việc diễn giải nhiều thế giới của cơ học lượng tử.
Ông đã đạt được thành công về mặt thương mại với một số công trình khoa học phổ thông, trong đó ông thảo luận về các lý thuyết của mình và vũ trụ học nói chung. Cuốn Lược sử thời gian của ông nằm trong danh sách những quyển sách bán chạy nhất theo Sunday Times với kỷ lục 237 tuần. Hawking là thành viên Hội Hoàng gia, thành viên trọn đời của Viện Hàn lâm Giáo hoàng về Khoa học và là người nhận Huân chương Tự do của Tổng thống, giải thưởng dân sự cao quý nhất ở Hoa Kỳ. Năm 2002, Hawking được xếp hạng 25 trong cuộc bình chọn 100 người Anh Vĩ đại nhất của BBC. Ông qua đời vào ngày 14 tháng 3 năm 2018 ở tuổi 76, sau hơn 50 năm sống chung với căn bệnh rối loạn thần kinh vận động. Và đến tận bây giờ, ông vẫn được ghi nhận là 1 trong top 18 nhà Vật lý học nổi tiếng nhất thế giới.
-> Dù cuộc đời bất hạnh nhưng ông vẫn cống hiến, vẫn sống hết mình, không từ bỏ, nản chí. Cảm ơn ông đã truyền " lửa" cho thế hệ sau, ý chí quật cường, sự mạnh mẽ, kiên cường từ ông.
Nếu mọi người có quan tâm và muốn tìm hiểu đến nhân vật lịch sử này thì vào đây tham khảo ạ https://vi.wikipedia.org/wiki/Stephen_Hawking
Cám ơn đã đọc và chúc mọi người có thật nhiều sức khỏe mùa dịch này ạ.
bài viết ổn đó bạn.
Tặng 1% quá trình, thầy
Bài viết hay lắm bạn , về cuốn sách Lược sử thời gian của ông mình gửi các bạn 1 vài trang tham khảo :
Bức tranh của chúng ta về vũ trụ
- Một nhà khoa học nổi tiếng (hình như là Bertrand Russell) một lần đọc trước công chúng một bài
giảng về Thiên văn học. Ông đã mô tả trái đất quay quanh mặt trời như thế nào và đến lượt
mình, mặt trời lại quay quanh tâm của một quần thể khổng lồ các vì sao - mà người ta gọi là
thiên hà - ra sao. Khi bài giảng kết thúc, một bà già nhỏ bé ngồi ở cuối phòng đứng dậy và nói:
“Anh nói với chúng tôi chuyện nhảm nhí gì vậy? Thế giới thực tế chỉ là một cái đĩa phẳng tựa
trên lưng một con rùa khổng lồ mà thôi”. Nhà khoa học mỉm một nụ cười hạ cố trước khi trả lời:
“Thế con rùa ấy tựa lên cái gì?”. “Anh thông minh lắm, anh bạn trẻ ạ, anh rất thông minh”, bà
già nói, “nhưng những con rùa cứ xếp chồng lên nhau mãi xuống dưới, chứ còn sao nữa”.
Nhiều người chắc thấy rằng bức tranh về vũ trụ của chúng ta như một cái thang vô tận gồm
những con rùa chồng lên nhau là chuyện khá nực cười, nhưng tại sao chúng ta lại nghĩ rằng
chúng ta hiểu biết hơn bà già nhỏ bé kia? Chúng ta đã biết gì về vũ trụ và bằng cách nào chúng
ta biết về nó? Vũ trụ tới từ đâu và nó sẽ đi về đâu? Vũ trụ có điểm bắt đầu không và nếu có thì
điều gì xảy ra trước đó? Bản chất của thời gian là gì? Nó có điểm tận cùng không? Những đột
phá mới đây trong vật lý học - một phần nhờ những công nghệ mới tuyệt xảo - đã đưa ra câu trả
lời cho một số câu hỏi tồn tại dai dẳng từ xa xưa vừa nêu ở trên. Một ngày nào đó, rất có thể
những câu trả lời này sẽ trở nên hiển nhiên đối với chúng ta như chuyện trái đất quay xung
quanh mặt trời hoặc cũng có thể trở nên nực cười như chuyện tháp những con rùa. Chỉ có thời
gian (dù cho có thế nào đi nữa) mới có thể phán quyết.
Từ rất xa xưa, khoảng năm 340 trước công nguyên, nhà triết học Hy Lạp Aristotle, trong cuốn
sách của ông nhan đề “Về Bầu trời”, đã đưa ra hai luận chứng sáng giá chứng minh rằng trái đất
có hình cầu chứ không phải là cái đĩa phẳng. Thứ nhất, ông thấy rằng hiện tượng nguyệt thực là
do trái đất xen vào giữa mặt trời và mặt trăng. Mà bóng của trái đất lên mặt trăng luôn luôn là
tròn, điều này chỉ đúng nếu trái đất có dạng cầu. Nếu trái đất là một cái đĩa phẳng thì bóng của
nó phải dẹt như hình elip, nếu trong thời gian có nguyệt thực mặt trời không luôn luôn ở ngay
dưới tâm của cái đĩa đó. Thứ hai, từ những chuyến du hành của mình, người Hy Lạp biết rằng
sao Bắc đẩu nhìn ở phương nam dường như thấp hơn khi nhìn ở những vùng phương bắc! (Bởi
vì sao Bắc đẩu nằm ngay trên cực bắc, nên nó dường như ở ngay trên đầu người quan sát ở Bắc
cực, trong khi đó đối với người quan sát ở xích đạo, nó dường như nằm ngay trên đường chân
trời).
Từ sự sai khác về vị trí biểu kiến của sao Bắc đẩu ở Ai Cập so với ở Hy Lạp, Aristotle thậm chí
còn đưa ra một đánh giá về chiều dài con đường vòng quanh trái đất là 400.000 stadia. Hiện
nay ta không biết chính xác 1 stadia dài bao nhiêu, nhưng rất có thể nó bằng khoảng 200 thước
Anh (1 thước Anh bằng 0,914 mét). Như vậy, ước lượng của Aristotle lớn gần gấp 2 lần con số
được chấp nhận hiện nay. Những người Hy Lạp thậm chí còn đưa ra một luận chứng thứ 3
chứng tỏ rằng trái đất tròn bởi vì nếu không thì tại sao khi nhìn ra biển, cái đầu tiên mà người ta
nhìn thấy là cột buồm và chỉ sau đó mới nhìn thấy thân con tàu?
Aristotle nghĩ rằng trái đất đứng yên còn mặt trời, mặt trăng, các hành tinh và những ngôi sao
chuyển động xung quanh nó theo những quỹ đạo tròn. Ông tin vào điều đó bởi vì ông cảm thấy - - do những nguyên nhân bí ẩn nào đó - rằng trái đất là trung tâm của vũ trụ, rằng chuyển động
tròn là chuyển động hoàn thiện nhất. Ý tưởng này đã được Ptolemy phát triển thành một mô
hình vũ trụ hoàn chỉnh vào thế kỷ thứ 2 sau Công nguyên. Theo mô hình này thì trái đất đứng ở
tâm và bao quanh nó là 8 mặt cầu tương ứng mang mặt trăng, mặt trời, các ngôi sao và 5 hành
tinh đã biết vào thời gian đó: sao Thủy, sao Kim, sao Hỏa, sao Mộc và sao Thổ (Hình 1.1). Chính các hành tinh lại phải chuyển động trên
những vòng tròn nhỏ hơn gắn với các mặt cầu tương ứng của chúng để phù hợp với đường đi
quan sát được tương đối phức tạp của chúng trên bầu trời. Mặt cầu ngoài cùng mang các thiên
thể được gọi là các ngôi sao cố định, chúng luôn luôn ở những vị trí cố định đối với nhau, nhưng
lại cùng nhau quay ngang qua bầu trời. Bên ngoài mặt cầu cuối cùng đó là cái gì thì mô hình đó
không bao giờ nói một cách rõ ràng, nhưng chắc chắn nó cho rằng đó là phần của vũ trụ mà
con người không thể quan sát được. 
- Mô hình của Ptolemy đã tạo ra được một hệ thống tương đối chính xác để tiên đoán vị trí của
các thiên thể trên bầu trời. Nhưng để tiên đoán những vị trí đó một cách hoàn toàn chính xác,
Ptolemy đã phải đưa ra giả thuyết rằng mặt trăng chuyển động theo một quỹ đạo đôi khi đưa nó
tới gần trái đất tới 2 lần nhỏ hơn so với ở những thời điểm khác. Ptolemy đành phải chấp nhận
điểm yếu đó, nhưng dẫu sao về đại thể, là có thể chấp nhận được. Mô hình này đã được nhà thờ
Thiên chúa giáo chuẩn y như một bức tranh về vũ trụ phù hợp với Kinh Thánh, bởi vì nó có một
ưu điểm rất lớn là để dành khá nhiều chỗ ở ngoài mặt cầu cuối cùng của các ngôi sao cố định
cho thiên đường và địa ngục.
Tuy nhiên, một mô hình đơn giản hơn đã được một mục sư người Ba Lan, tên là Nicholas
Copernicus đề xuất vào năm 1554. (Thoạt đầu, có lẽ vì sợ nhà thờ quy là dị giáo, Copernicus đã
cho lưu hành mô hình của mình như một tác phẩm khuyết danh). Ý tưởng của ông là mặt trời
đứng yên, còn trái đất và những hành tinh chuyển động theo những quỹ đạo tròn xung quanh
mặt trời. Phải mất gần một thế kỷ, ý tưởng này mới được chấp nhận một cách thực sự. Hai nhà
thiên văn - một người Đức tên là Johannes Kepler và một người Italy tên là Galileo Galilei - đã
bắt đầu công khai ủng hộ học thuyết Copernicus, mặc dù những quỹ đạo mà nó tiên đoán chưa
ăn khớp hoàn toàn với những quỹ đạo quan sát được. Và vào năm 1609 một đòn chí mạng đã
giáng xuống học thuyết Aristotle - Ptolemy. Vào năm đó, Galileo bắt đầu quan sát bầu trời bằng
chiếc kính thiên văn của ông vừa phát minh ra. Khi quan sát sao Mộc, Galileo thấy rằng kèm
theo nó còn có một số vệ tinh hay nói cách khác là những mặt trăng quay xung quanh nó. Điều
này ngụ ý rằng không phải mọi thiên hà đều nhất thiết phải trực tiếp quay xung quanh trái đất,
như Aristotle và Ptolemy đã nghĩ. (Tất nhiên vẫn có thể tin rằng trái đất đứng yên ở trung tâm
của vũ trụ và các mặt trăng của sao Mộc chuyển động theo những quỹ đạo cực kỳ phức tạp
khiến ta có cảm tưởng như nó quay quanh sao Mộc. Tuy nhiên học thuyết của Copernicus đơn
giản hơn nhiều). Cùng thời gian đó, Kepler đã cải tiến học thuyết của Copernicus bằng cách đưa
ra giả thuyết rằng các hành tinh không chuyển động theo đường tròn mà theo đường elip. Và
những tiên đoán bấy giờ hoàn toàn ăn khớp với quan sát.
Đối với Kepler, các quỹ đạo elip đơn giản chỉ là một giả thuyết tiện lợi và chính thế nó càng khó
chấp nhận bởi vì các elip rõ ràng là kém hoàn thiện hơn các vòng tròn. Khi phát hiện thấy gần
như một cách ngẫu nhiên rằng các quỹ đạo elip rất ăn khớp với quan sát, Kepler không sao
dung hòa được nó với ý tưởng của ông cho rằng các hành tinh quay quanh mặt trời là do các lực - từ. Điều này phải mãi tới sau này, vào năm 1867, mới giải thích được, khi Isaac Newton công bố
tác phẩm Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Những nguyên lý toán học của triết học
tự nhiên) của ông. Có lẽ đây là công trình vật lý học quan trọng bậc nhất đã được xuất bản từ
trước đến nay. Trong công trình này, Newton không chỉ đưa ra một lý thuyết mô tả sự chuyển
động của các vật trong không gian và thời gian, mà ông còn phát triển một công cụ toán học
phức tạp dùng để phân tích các chuyển động đó. Hơn thế nữa, Newton còn đưa ra một định luật
về hấp dẫn vũ trụ mà theo đó mỗi một vật trong vũ trụ đều được hút bởi một vật khác bằng một
lực càng mạnh nếu hai vật càng nặng và càng ở gần nhau. Chính lực này đã buộc các vật phải
rơi xuống đất.(Câu chuyện kể rằng, do có quả táo rơi trúng đầu mà Newton đã cảm hứng phát
minh ra định luật hấp dẫn vũ trụ chắc chắn chỉ là chuyện thêu dệt. Tất cả những điều mà
Newton nói ra chỉ là: ý tưởng về hấp dẫn đến với ông khi đang ngồi ở “trạng thái chiêm
nghiệm” và “được nảy sinh bởi sự rơi của quả táo”). Newton đã chỉ ra rằng theo định luật của
ông, lực hấp dẫn sẽ làm cho mặt trăng chuyển động theo quỹ đạo elip xung quanh trái đất và
các hành tinh chuyển động theo quỹ đạo elip xung quanh mặt trời.
Mô hình Copernicus đã vứt bỏ những thiên cầu của Ptolemy và cùng với chúng vứt bỏ luôn ý
tưởng cho rằng vũ trụ có một biên giới tự nhiên. Vì “những ngôi sao cố định” dường như không
thay đổi vị trí của chúng trừ sự quay xung quanh bầu trời do trái đất quay xung quanh trục của
nó, nên sẽ là hoàn toàn tự nhiên nếu giả thiết rằng các ngôi sao cố định là những thiên thể
giống như mặt trời của chúng ta, nhưng ở xa hơn rất nhiều. Căn cứ vào lý thuyết hấp dẫn của
mình, Newton thấy rằng do các ngôi sao hút nhau nên về căn bản chúng không thể là đứng yên
được. Vậy liệu chúng có cùng rơi vào một điểm nào đó không? Trong bức thư viết năm 1691
gửi Richard Bentley, cũng là một nhà tư tưởng lỗi lạc thời đó, Newton đã chứng tỏ rằng điều đó
thực tế có thể xảy ra nếu chỉ có một số hữu hạn các ngôi sao được phân bố trong một vùng hữu
hạn của không gian. Nhưng mặt khác, ông cũng chỉ ra rằng nếu có một số vô hạn các ngôi sao
được phân bố tương đối đồng đều trong không gian vô tận thì điều đó không thể xảy ra được,
bởi vì khi đó sẽ không có điểm nào là trung tâm để cho chúng rơi vào. Luận chứng này là một ví
dụ về những cái bẫy mà ta có thể gặp khi nói về sự vô hạn. Trong vũ trụ vô hạn, mỗi một điểm
đều có thể được xem là một tâm, bởi mỗi một điểm đều có một số vô hạn các ngôi sao ở mỗi
phía của nó. Cách tiếp cận đúng đắn - mà điều này phải mãi sau này mới có - phải là xem xét
một tình trạng hữu hạn trong đó tất cả các ngôi sao sẽ rơi vào nhau và sau đó đặt câu hỏi tình
hình sẽ thay đổi như thế nào nếu ta thêm vào một số ngôi sao nữa được phân bố gần như đồng
đều ở ngoài vùng đang xét. Theo định luật của Newton thì về trung bình, những ngôi sao mới
thêm vào này cũng hoàn toàn không làm được điều gì khác với những ngôi sao ban đầu, tức là
chúng cũng rơi nhanh như vậy. Chúng ta có thể thêm vào bao nhiêu ngôi sao tùy ý, nhưng
chúng cũng sẽ rơi sập vào nhau. Bây giờ thì chúng ta hiểu rằng không thể có một mô hình tĩnh
vô hạn của vũ trụ trong đó hấp dẫn luôn là lực hút.
Đây là sự phản ánh lý thú về bầu không khí tư tưởng chung của một giai đoạn trước thế kỷ hai
mươi, trong đó không một ai nghĩ rằng vũ trụ đang giãn nở hoặc đang co lại. Mọi người đều thừa
nhận rằng hoặc vũ trụ tồn tại vĩnh cửu trong trạng thái không thay đổi, hoặc nó được tạo ra ở
một thời điểm hữu hạn trong quá khứ đã gần giống chúng ta quan sát thấy hiện nay. Điều này
có thể một phần là do thiên hướng của con người muốn tin vào những sự thật vĩnh cửu cũng như
sự tiện lợi mà họ tìm thấy trong ý nghĩ rằng vũ trụ là vĩnh cửu và không thay đổi, mặc dù ngay
bản thân họ cũng có thể già đi và chết.
Thậm chí ngay cả những người thấy rằng lý thuyết hấp dẫn của Newton chứng tỏ vũ trụ không - thể là tĩnh, cũng không nghĩ tới chuyện cho rằng nó có thể đang giãn nở. Thay vì thế, họ lại có
ý định cải biến lý thuyết này bằng cách làm cho lực hấp dẫn trở thành lực đẩy ở những khoảng
cách rất lớn. Điều này không ảnh hưởng đáng kể đến những tiên đoán của họ về chuyển động
của các hành tinh, nhưng lại cho phép một sự dàn trải vô hạn của các ngôi sao còn ở trạng thái
cân bằng: những lực hút của các ngôi sao ở gần nhau sẽ được cân bằng bởi lực đẩy từ các ngôi
sao ở rất xa. Tuy nhiên, ngày nay chúng ta biết chắc chắn rằng, sự cân bằng đó là không bền:
nếu những ngôi sao ở một vùng nào đó chỉ cần xích lại gần nhau một chút là lực hút giữa chúng
sẽ mạnh hơn và lấn át lực đẩy, và thế là các ngôi sao sẽ tiếp tục co lại vào nhau. Mặt khác, nếu
những ngôi sao dịch ra xa nhau một chút là lực đẩy sẽ lại lấn át, và các ngôi sao sẽ chuyển động
ra xa nhau.
Một phản bác nữa đối với mô hình vũ trụ tĩnh vô hạn thường được xem là của nhà triết học
người Đức Heinrich Olbers, người viết về lý thuyết này vào năm 1823. Thực tế thì rất nhiều
người đương thời của Newton đã nêu ra vấn đề này, và bài báo của Olbers thậm chí cũng không
phải là bài đầu tiên chứa đựng những lý lẽ hợp lý chống lại nó. Tuy nhiên, đây là bài báo đầu
tiên được nhiều người chú ý. Khó khăn là ở chỗ trong một vũ trụ tĩnh vô hạn thì gần như mỗi
một đường ngắm đều kết thúc trên bề mặt của một ngôi sao. Như thế thì toàn bộ bầu trời sẽ
phải sáng chói như mặt trời, thậm chí cả ban đêm. Lý lẽ phản bác của Olbers cho rằng ánh sáng
từ các ngôi sao xa sẽ bị mờ nhạt đi do sự hấp thụ của vật chất xen giữa các ngôi sao. Tuy nhiên,
dù cho điều đó có xảy ra đi nữa thì vật chất xen giữa cuối cùng sẽ nóng lên, cho đến khi nó cũng
phát sáng như những ngôi sao. Con đường duy nhất tránh được kết luận cho rằng toàn bộ bầu
trời đêm cũng sáng chói như bề mặt của mặt trời là phải giả thiết rằng, các ngôi sao không phát
sáng vĩnh viễn, mà chỉ bật sáng ở một thời điểm hữu hạn nào đó trong quá khứ. Trong trường
hợp hợp đó, vật chất hấp thụ còn chưa thể đủ nóng, hay ánh sáng từ các ngôi sao xa chưa kịp
tới chúng ta. Và điều này lại đặt ra cho chúng ta một câu hỏi: cái gì đã làm cho các ngôi sao bật
sáng đầu tiên?
Sự bắt đầu của vũ trụ, tất nhiên, đã được người ta thảo luận từ trước đó rất lâu. Theo một số lý
thuyết về vũ trụ có từ xa xưa, và theo truyền thống của người Do Thái giáo/ Thiên Chúa giáo/
Hồi giáo, thì vũ trụ bắt đầu có từ một thời điểm hữu hạn nhưng chưa thật quá xa trong quá khứ.
Một lý lẽ chứng tỏ có sự bắt đầu đó là cảm giác cần phải có cái “nguyên nhân đầu tiên” để giải
thích sự tồn tại của vũ trụ. (Trong vũ trụ, bạn luôn luôn giải thích một sự kiện như là được gây ra
bởi một sự kiện khác xảy ra trước đó, nhưng sự tồn tại của chính bản thân vũ trụ chỉ có thể được
giải thích bằng cách đó, nếu nó có sự bắt đầu). Một lý lẽ nữa do St. Augustine đưa ra trong cuốn
sách của ông nhan đề Thành phố của Chúa. Ông chỉ ra rằng, nền văn minh còn đang tiến bộ,
và chúng ta nhớ được ai là người đã thực hiện kỳ công này hoặc ai đã phát triển kỹ thuật kia.
Như vậy, con người và có lẽ cả vũ trụ nữa đều chưa thể được trải nghiệm được quá lâu dài. Và
đã thừa nhận ngày ra đời của vũ trụ vào khoảng 5.000 năm trước Công nguyên, phù hợp với
sách Chúa sáng tạo ra thế giới (phần Sáng thế ký của Kinh Cựu ước). (Điều lý thú là thời điểm
đó không quá xa thời điểm kết thúc của thời kỳ băng hà cuối cùng, khoảng 10.000 năm trước
Công nguyên, thời điểm mà các nhà khảo cổ nói với chúng ta rằng nền văn minh mới thực bắt
đầu).
Mặt khác, Aristotle và các triết gia Hy Lạp khác lại không thích ý tưởng về sự Sáng thế vì nó
dính líu quá nhiều tới sự can thiệp của thần thánh. Do đó họ tin rằng loài người và thế giới xung
quanh đã tồn tại và sẽ còn tồn tại mãi mãi. Những người cổ đại đã xem xét lý lẽ nêu ở trên về sự
tiến bộ và họ giải đáp như sau: đã có nhiều nạn hồng thuỷ hoặc các tai họa khác xảy ra một cách định kỳ đưa loài người tụt lại điểm bắt đầu của nền văn minh.
Những vấn đề: vũ trụ có điểm bắt đầu trong thời gian và có bị giới hạn trong không gian hay
không sau này đã được nhà triết học Immannuel Kant xem xét một cách bao quát trong cuốn
Phê phán sự suy lý thuần tuý, một công trình vĩ đại (và rất tối nghĩa) của ông, được xuất bản năm
1781. Ông gọi những câu hỏi đó là sự mâu thuẫn của suy lý thuần tuý, bởi vì ông cảm thấy có
những lý lẽ với sức thuyết phục như nhau để tin vào luận đề cho rằng vũ trụ có điểm bắt đầu,
cũng như vào phản đề cho rằng vũ trụ đã tồn tại mãi mãi. Lý lẽ của ông bênh vực luận đề là:
nếu vũ trụ không có điểm bắt đầu thì trước bất kỳ một sự kiện nào cũng có một khoảng thời gian
vô hạn, điều này ông cho là vô lý! Lý lẽ của ông bảo vệ phản đề là: nếu vũ trụ có điểm bắt đầu,
thì sẽ có một khoảng thời gian vô hạn trước nó, vậy thì tại sao vũ trụ lại bắt đầu ở một thời điểm
nào đó? Sự thật thì những trường hợp ông đưa ra cho cả luận đề và phản đề đều chỉ là một lý lẽ
mà thôi. Cả hai đều dựa trên một giả thiết không nói rõ ra cho rằng thời gian lùi vô tận về phía
sau bất kể vũ trụ có tồn tại mãi mãi hay không. Như chúng ta sẽ thấy sau này, khái niệm thời
gian mất ý nghĩa trước thời điểm bắt đầu của vũ trụ. St. Augustine là người đầu tiên đã chỉ ra
điều đó. Khi được hỏi: Chúa đã làm gì trước khi Người sáng tạo ra thế giới? Ông không đáp:
Người đang tạo ra Địa ngục cho những kẻ đặt những câu hỏi như vậy. Thay vì thế, ông nói rằng
thời gian là một tính chất của vũ trụ mà Chúa đã tạo ra và thời gian không tồn tại trước khi vũ
trụ bắt đầu.
Khi mà số đông tin rằng vũ trụ về căn bản là tĩnh và không thay đổi thì câu hỏi nó có điểm bắt
đầu hay không thực tế chỉ là một câu hỏi của siêu hình học hoặc thần học. Người ta có thể viện
lẽ rằng những điều quan sát được đều phù hợp tốt như nhau với lý thuyết cho rằng nó bắt đầu
vận động ở một thời điểm hữu hạn nào đó, theo cách sao cho dường như là nó đã tồn tại mãi
mãi. Nhưng vào năm 1929, Edwin Hubble đã thực hiện một quan sát có tính chất là một cột
mốc cho thấy dù bạn nhìn ở đâu thì những thiên hà xa xôi cũng đang chuyển động rất nhanh ra
xa chúng ta. Nói một cách khác, vũ trụ đang giãn nở ra. Điều này có nghĩa là, ở những thời gian
trước kia các vật gần nhau hơn. Thực tế, dường như là có một thời, mười hoặc hai mươi ngàn
triệu năm về trước, tất cả chúng đều chính xác ở cùng một chỗ và do đó mật độ của vũ trụ khi
đó là vô hạn. Phát minh này cuối cùng đã đưa câu hỏi về sự bắt đầu vũ trụ vào địa hạt của khoa
học.
Những quan sát của Hubble đã gợi ý rằng có một thời điểm, được gọi là vụ nổ lớn, tại đó vũ trụ
vô cùng nhỏ và vô cùng đặc (mật độ vô hạn). Dưới những điều kiện như vậy, tất cả các định luật
khoa học và do đó mọi khả năng tiên đoán tương lai đều không dùng được.
Nếu có những sự kiện ở trước điểm đó thì chúng không thể ảnh hưởng tới những cái đang xảy ra
trong hiện tại. Do đó, sự tồn tại của chúng có thể bỏ qua bởi vì nó không có những hậu quả
quan sát được. Người ta có thể nói rằng thời gian có điểm bắt đầu ở vụ nổ lớn, theo nghĩa là
những thời điểm trước đó không thể xác định được. Cũng cần nhấn mạnh rằng sự bắt đầu này
của thời gian rất khác với những sự bắt đầu đã được xem xét trước đó. Trong vũ trụ tĩnh không
thay đổi, sự bắt đầu của thời gian là cái gì đó được áp đặt bởi một Đấng ở ngoài vũ trụ, chứ
không có một yếu tố nào cho sự bắt đầu đó cả. Người ta có thể tưởng tượng Chúa tạo ra thế giới
ở bất kỳ một thời điểm nào trong quá khứ. Trái lại, nếu vũ trụ giãn nở thì có những nguyên nhân
vật lý để cần phải có sự bắt đầu. Người ta vẫn còn có thể tưởng tượng Chúa đã tạo ra thế giới ở
thời điểm vụ nổ lớn hoặc thậm chí sau đó theo cách sao cho dường như có vụ nổ lớn, nhưng sẽ
là vô nghĩa nếu cho rằng vũ trụ được tạo ra trước vụ nổ lớn. Một vũ trụ giãn nở không loại trừ Đấng sáng tạo, nhưng nó đặt ra những hạn chế khi Người cần thực hiện công việc của mình!
Để nói về bản chất của vũ trụ và thảo luận những vấn đề như: nó có điểm bắt đầu hay kết thúc
hay không, các bạn cần hiểu rõ một lý thuyết khoa học là như thế nào. Ở đây, tôi sẽ lấy một
quan niệm mộc mạc cho rằng lý thuyết chỉ là một mô hình về vũ trụ, hoặc về một phần hạn chế
nào đó, của nó cùng với tập hợp những quy tắc liên hệ các đại lượng của mô hình với quan sát
mà chúng ta sẽ thực hiện. Tất nhiên lý thuyết chỉ tồn tại trong đầu của chúng ta chứ không có
một thực tại nào khác (dù nó có thể có ý nghĩa gì đi nữa). Một lý thuyết được xem là tốt nếu nó
thỏa mãn hai yêu cầu: nó phải mô tả chính xác một lớp rộng lớn những quan sát, trên cơ sở của
mô hình chỉ chứa một số ít những phần tử tùy ý; và nó phải đưa ra được những tiên đoán về các
quan sát trong tương lai. Ví dụ, lý thuyết của Aristotle cho rằng mọi vật đều được cấu tạo nên từ
bốn yếu tố: đất, không khí, lửa và nước. Nó có ưu điểm là khá đơn giản, nhưng lại không đưa ra
được một tiên đoán xác định nào. Trong khi đó, lý thuyết của Newton về hấp dẫn dựa trên một
mô hình còn đơn giản hơn, trong đó các vật hút nhau bởi một lực tỷ lệ với một đại lượng được
gọi là khối lượng của vật, và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Thế nhưng
nó lại tiên đoán được những chuyển động của mặt trời, mặt trăng và các hành tinh với một độ
chính xác cao.
Bất kỳ một lý thuyết vật lý nào cũng chỉ là tạm thời, theo nghĩa nó chỉ là một giả thuyết: bạn sẽ
không khi nào có thể chứng minh được nó. Dù cho những kết quả thực nghiệm phù hợp với một
lý thuyết vật lý bao nhiêu lần đi nữa, bạn cũng không bao giờ đảm bảo được chắc chắn rằng kết
quả thí nghiệm lần tới sẽ không mâu thuẫn với lý thuyết. Trong khi đó, để bác bỏ một lý thuyết
bạn chỉ cần tìm ra một quan sát không phù hợp với những tiên đoán của lý thuyết đó. Như nhà
triết học của khoa học Karl Popper đã nhấn mạnh, một lý thuyết tốt được đặc trưng bởi điều là:
nó đưa ra được nhiều tiên đoán mà về nguyên tắc có thể bác bỏ bởi quan sát. Mỗi một lần
những thực nghiệm mới còn phù hợp với những tiên đoán thì lý thuyết còn sống sót và niềm tin
của chúng ta vào nó lại được tăng thêm, nhưng nếu thậm chí chỉ có một quan sát mới tỏ ra là
không phù hợp thì chúng ta cần phải vứt bỏ hoặc phải sửa đổi lý thuyết đó. Ít nhất đó là điều
được xem là sẽ xảy ra, nhưng bạn cũng luôn luôn có thể đặt vấn đề về thẩm quyền của người
thực hiện quan sát đó.
Trên thực tế, điều thường hay xảy ra là một lý thuyết mới thực ra chỉ là sự mở rộng của lý thuyết
trước. Ví dụ, những quan sát rất chính xác về hành tinh Thủy (mà ta quen gọi sai là sao Thủy) đã
cho thấy sự sai khác nhỏ giữa chuyển động của nó và những tiên đoán của lý thuyết hấp dẫn
Newton. Sự thật là những tiên đoán của Einstein hoàn toàn ăn khớp với quan sát, trong khi
những tiên đoán của Newton chưa đạt được điều đó - là một trong những khẳng định có tính
chất quyết định đối với lý thuyết mới. Tuy nhiên, chúng ta vẫn còn thường xuyên sử dụng lý
thuyết của Newton cho những mục đích thực tiễn, bởi vì sự khác biệt giữa những tiên đoán của
nó và của thuyết tương đối rộng là rất nhỏ trong những tình huống mà chúng ta gặp thường
ngày. (Lý thuyết của Newton cũng còn một ưu điểm lớn nữa là nó dễ sử dụng hơn lý thuyết của
Einstein rất nhiều).
Mục đích tối hậu của khoa học là tạo ra được một lý thuyết duy nhất có khả năng mô tả được
toàn bộ vũ trụ. Tuy nhiên, cách tiếp cận mà phần đông các nhà khoa học thực sự theo đuổi là
tách vấn đề này ra làm hai phần. Thứ nhất là những quy luật cho biết vũ trụ sẽ thay đổi như thế
nào theo thời gian. (Nếu chúng ta biết ở một thời điểm nào đó vũ trụ là như thế nào thì các định
luật vật lý sẽ cho chúng ta biết nó sẽ ra sao ở bất kỳ thời điểm nào tiếp sau). Thứ hai là vấn đề - về trạng thái ban đầu của vũ trụ. Một số người cảm thấy rằng có lẽ khoa học chỉ nên quan tâm
tới phần thứ nhất; họ xem vấn đề về trạng thái ban đầu của vũ trụ là vấn đề của siêu hình học
hoặc của tôn giáo. Họ cho rằng Chúa, Đấng toàn năng có thể cho vũ trụ bắt đầu theo bất cứ
cách nào mà Người muốn. Cũng có thể là như vậy, nhưng trong trường hợp đó Người cũng có
thể làm cho vũ trụ phát triển một cách hoàn toàn tùy ý. Nhưng hóa ra Người lại chọn cách làm
cho vũ trụ tiến triển một cách rất quy củ phù hợp với một số quy luật. Vì vậy cũng sẽ là hợp lý
nếu giả thiết rằng cũng có những quy luật chi phối trạng thái ban đầu.
Thực ra, rất khó có thể xây dựng được một lý thuyết mô tả được toàn bộ vũ trụ trong tổng thể
của nó. Thay vì thế, chúng ta phân bài toán thành từng phần và từ đó phát minh ra nhiều lý
thuyết có tính chất riêng phần. Mỗi một lý thuyết như thế mô tả và tiên đoán chỉ được một lớp
hạn chế những quan sát, trong khi phải bỏ qua ảnh hưởng của những đại lượng khác hoặc biểu
diễn chúng bằng tập hợp đơn giản các con số. Cũng có thể cách tiếp cận này là hoàn toàn sai
lầm. Nếu mọi vật trong vũ trụ phụ thuộc vào nhau một cách căn bản, thì sẽ không thể tiếp cận
lời giải đầy đủ bằng cách nghiên cứu các phần của bài toán một cách riêng rẽ, cô lập. Tuy nhiên,
đó chắc chắn là cách mà chúng ta đã làm ra sự tiến bộ trong quá khứ. Một ví dụ kinh điển lại là
lý thuyết hấp dẫn của Newton. Lý thuyết này nói với chúng ta rằng lực hấp dẫn giữa hai vật chỉ
phụ thuộc vào một con số gắn liền với mỗi vật - đó là khối lượng của chúng, nhưng lại hoàn toàn
độc lập với chuyện vật đó được làm bằng chất gì. Như vậy người ta không cần phải có một lý
thuyết về cấu trúc và thành phần của mặt trời và các hành tinh mà vẫn tính được quỹ đạo của
chúng. Ngày nay, các nhà khoa học mô tả vũ trụ dựa trên hai lý thuyết cơ sở có tính chất riêng
phần, đó là thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử. Hai lý thuyết đó là những thành tựu trí tuệ
vĩ đại của nửa đầu thế kỷ này. Lý thuyết tương đối rộng mô tả lực hấp dẫn và cấu trúc cực vĩ của
vũ trụ, - cấu trúc từ quy mô ít dặm tới triệu triệu triệu triệu (1 và hai mươi bốn số 0 tiếp sau) dặm
tức là kích thước của vũ trụ quan sát được. Trái lại, cơ học lượng tử lại mô tả những hiện tượng ở
phạm vi cực nhỏ, cỡ một phần triệu triệu của 1 inch. Tuy nhiên, không may, hai lý thuyết này
lại không tương thích với nhau - nghĩa là cả hai không thể đều đồng thời đúng. Một trong những
nỗ lực chủ yếu trong vật lý học ngày nay và cũng là đề tài chủ yếu của cuốn sách này, đó là tìm
kiếm một lý thuyết mới có thể dung nạp cả hai lý thuyết trên - lý thuyết lượng tử của hấp dẫn.
Hiện chúng ta còn chưa có một lý thuyết như vậy và có thể còn lâu mới có được, nhưng chúng
ta đã biết được nhiều tính chất mà lý thuyết đó cần phải có. Và như chúng ta sẽ thấy trong các
chương sau, chúng ta cũng đã biết khá nhiều về những tiên đoán mà lý thuyết lượng tử của hấp
dẫn cần phải đưa ra.
Bây giờ, nếu bạn đã tin rằng vũ trụ không phải là tùy tiện mà được điều khiển bởi những quy luật
xác định thì điều tối hậu là cần phải kết hợp những lý thuyết riêng phần thành những lý thuyết
thống nhất hoàn chỉnh có khả năng mô tả mọi điều trong vũ trụ. Nhưng trong quá trình tìm
kiếm một lý thuyết thống nhất hoàn chỉnh như vậy, lại vấp phải một nghịch lý rất cơ bản. Những
ý niệm về các lý thuyết khoa học được phác ra ở trên xem rằng chúng ta là những sinh vật có lý
trí tự do quan sát vũ trụ theo ý chúng ta và rút ra những suy diễn logic từ những cái mà chúng ta
nhìn thấy. Trong một sơ đồ như thế, sẽ là hợp lý nếu cho rằng chúng ta có thể ngày càng tiến
gần tới các quy luật điều khiển vũ trụ. Nhưng nếu quả thực có một lý thuyết thống nhất hoàn
chỉnh, thì nó cũng sẽ có thể quyết định những hành động của chúng ta. Và như vậy tự bản thân
lý thuyết đó sẽ quyết định kết quả việc tìm kiếm lý thuyết ấy của chúng ta! Hơn nữa, tại sao nó
sẽ quyết định rằng chúng ta sẽ đi tới những kết luận đúng từ những điều quan sát được? Hay là
tại sao nó không thể quyết định để chúng ta rút ra những kết luận sai? Hay là không có một kết
luận nào hết?Câu trả lời duy nhất mà tôi có thể đưa ra cho vấn vấn đề này là dựa trên nguyên lý chọn lọc tự
nhiên của Darwin. Y tưởng đó như sau: trong bất cứ quần thể nào của các cơ thể tự sinh sản,
cũng đều có những biến đổi trong vật liệu di truyền và sự giáo dưỡng, khiến cho có các cá thể
khác nhau. Sự khác nhau đó có nghĩa là, một số cá thể có khả năng hơn những cá thể khác
trong việc rút ra những kết luận đúng về thế giới quanh mình và biết hành động một cách phù
hợp. Những cá thể này có sức sống và sinh sản mạnh hơn, và vì thế, kiểu mẫu hành vi và suy
nghĩ của họ sẽ dần chiếm ưu thế. Trong quá khứ, đúng là những cái mà chúng ta gọi là trí tuệ và
phát minh khoa học đã truyền được cái lợi thế sống sót của con người. Nhưng còn chưa rõ ràng
là liệu điều đó có còn đúng trong trường hợp khi mà những phát minh khoa học của chúng ta có
thể sẽ tiêu diệt tất cả chúng ta và thậm chí nếu không xảy ra điều đó, thì một lý thuyết thống
nhất hoàn chỉnh cũng có thể không làm khác đi bao nhiêu cơ hội sống sót của chúng ta. Tuy
nhiên, với điều kiện vũ trụ đã tiến triển một cách quy củ, chúng ta có thể hy vọng rằng những
khả năng suy luận mà sự chọn lọc tự nhiên đã cho chúng ta vẫn còn đắc dụng trong cuộc tìm
kiếm một lý thuyết thống nhất hoàn chỉnh và sẽ không dẫn chúng ta tới những kết luận sai lầm.
Vì những lý thuyết riêng phần mà chúng ta đã có đủ để đưa ra những tiên đoán về tất cả, trừ
những tình huống cực đoan nhất, nên việc tìm kiếm một lý thuyết tối hậu về vũ trụ khó có thể
biện minh trên cơ sở những ứng dụng thực tiễn. (Tuy nhiên, cần phải thấy rằng chính lý lẽ tương
tự đã được đưa ra để chống lại thuyết tương đối và cơ học lượng tử, thế mà chính những lý
thuyết này đã mang lại cho chúng ta cả năng lượng hạt nhân lẫn cuộc cách mạng vi điện tử!). Do
đó sự phát minh ra lý thuyết thống nhất hoàn chỉnh có thể không giúp gì cho sự sống sót của
chúng ta. Nó thậm chí cũng không ảnh hưởng gì đến lối sống của chúng ta. Nhưng ngay từ buổi
bình minh của nền văn minh, loài người đã không bằng lòng nhìn những sự kiện như những thứ
rời rạc và không giải thích được. Họ đã khao khát hiểu biết cái trật tự nằm sâu kín trong thế giới.
Ngày hôm nay chúng ta cũng vẫn trăn trở muốn biết tại sao chúng ta lại ở đây và chúng ta từ
đâu tới. Khát vọng tri thức, khát vọng sâu xa nhất của loài người, đủ để biện minh cho sự tìm
kiếm liên tục của chúng ta. Và mục đích của chúng ta không gì khác hơn là sự mô tả đầy đủ vũ
trụ, nơi chúng ta đang sống. - Bạn nào hứng thú với cuốn sách này có thể mua về đọc nha khoảng 135 trang , mặc dù đọc xong vẫn khá mơ hồ nhưng đây là cuốn sách thực sự hấp dẫn
Tặng 1% quá trình, thầy
Mình xin bổ sung thêm về thông tin của Stephen Hawking đó là ông còn là tác giả của một quyển sách về thiếu nhi :
Không chỉ nổi tiếng trong lĩnh vực khoa học, một trong những khía cạnh bất ngờ nhất trong tiểu sử của Stephen Hawking là trở thành tác giả của một quyển sách thiếu nhi. Năm 2007, ông và con gái Lucy Hawking đã hợp tác để cùng nhau viết quyển sách “George’s Secret Key to the Universe“. Quyển sách là một câu chuyện hư cấu về một chàng trai trẻ tên George, người chống lại sự ác cảm của cha mẹ đối với công nghệ. Cậu bắt đầu làm bạn với những người hàng xóm mà một trong số đó là nhà vật lý học nghiên cứu về máy tính. Chính điều này đã giúp cậu nhận ra rằng máy tính là công cụ mạnh nhất trên thế giới, cung cấp những cổng thông tin để xem về không gian bên ngoài.
Tất nhiên, phần lớn tình tiết trong cuốn sách này là để giải thích các khái niệm khoa học cho trẻ em, chẳng hạn như lỗ đen vũ trụ và nguồn gốc của cuộc sống. Trong bối cảnh này, Hawking thật phù hợp khi luôn tìm cách làm cho công việc của mình dễ tiếp cận hơn bằng cách viết một quyển sách như vậy. Thông qua những cuộc phiêu lưu của nhân vật chính trẻ tuổi, độc giả khám phá sự vận hành của Thái dương hệ, lỗ đen vũ trụ, sao chổi và các vệ tinh khác một cách sư phạm và hấp dẫn theo kiểu học mà chơi, chơi mà học. Tác phẩm phổ biến khoa học dành cho thiếu nhi của Stephen Hawking đã được phát hành đồng loạt tại 29 nước trên thế giới trong đó có cả Việt Nam.
Cảm ơn bạn rất nhiều về bài viết <3
Quote from Nguyễn Thanh Tuấn on 06/09/2021, 16:12Bài viết hay lắm bạn , về cuốn sách Lược sử thời gian của ông mình gửi các bạn 1 vài trang tham khảo :
Bức tranh của chúng ta về vũ trụ
- Một nhà khoa học nổi tiếng (hình như là Bertrand Russell) một lần đọc trước công chúng một bài
giảng về Thiên văn học. Ông đã mô tả trái đất quay quanh mặt trời như thế nào và đến lượt
mình, mặt trời lại quay quanh tâm của một quần thể khổng lồ các vì sao - mà người ta gọi là
thiên hà - ra sao. Khi bài giảng kết thúc, một bà già nhỏ bé ngồi ở cuối phòng đứng dậy và nói:
“Anh nói với chúng tôi chuyện nhảm nhí gì vậy? Thế giới thực tế chỉ là một cái đĩa phẳng tựa
trên lưng một con rùa khổng lồ mà thôi”. Nhà khoa học mỉm một nụ cười hạ cố trước khi trả lời:
“Thế con rùa ấy tựa lên cái gì?”. “Anh thông minh lắm, anh bạn trẻ ạ, anh rất thông minh”, bà
già nói, “nhưng những con rùa cứ xếp chồng lên nhau mãi xuống dưới, chứ còn sao nữa”.
Nhiều người chắc thấy rằng bức tranh về vũ trụ của chúng ta như một cái thang vô tận gồm
những con rùa chồng lên nhau là chuyện khá nực cười, nhưng tại sao chúng ta lại nghĩ rằng
chúng ta hiểu biết hơn bà già nhỏ bé kia? Chúng ta đã biết gì về vũ trụ và bằng cách nào chúng
ta biết về nó? Vũ trụ tới từ đâu và nó sẽ đi về đâu? Vũ trụ có điểm bắt đầu không và nếu có thì
điều gì xảy ra trước đó? Bản chất của thời gian là gì? Nó có điểm tận cùng không? Những đột
phá mới đây trong vật lý học - một phần nhờ những công nghệ mới tuyệt xảo - đã đưa ra câu trả
lời cho một số câu hỏi tồn tại dai dẳng từ xa xưa vừa nêu ở trên. Một ngày nào đó, rất có thể
những câu trả lời này sẽ trở nên hiển nhiên đối với chúng ta như chuyện trái đất quay xung
quanh mặt trời hoặc cũng có thể trở nên nực cười như chuyện tháp những con rùa. Chỉ có thời
gian (dù cho có thế nào đi nữa) mới có thể phán quyết.
Từ rất xa xưa, khoảng năm 340 trước công nguyên, nhà triết học Hy Lạp Aristotle, trong cuốn
sách của ông nhan đề “Về Bầu trời”, đã đưa ra hai luận chứng sáng giá chứng minh rằng trái đất
có hình cầu chứ không phải là cái đĩa phẳng. Thứ nhất, ông thấy rằng hiện tượng nguyệt thực là
do trái đất xen vào giữa mặt trời và mặt trăng. Mà bóng của trái đất lên mặt trăng luôn luôn là
tròn, điều này chỉ đúng nếu trái đất có dạng cầu. Nếu trái đất là một cái đĩa phẳng thì bóng của
nó phải dẹt như hình elip, nếu trong thời gian có nguyệt thực mặt trời không luôn luôn ở ngay
dưới tâm của cái đĩa đó. Thứ hai, từ những chuyến du hành của mình, người Hy Lạp biết rằng
sao Bắc đẩu nhìn ở phương nam dường như thấp hơn khi nhìn ở những vùng phương bắc! (Bởi
vì sao Bắc đẩu nằm ngay trên cực bắc, nên nó dường như ở ngay trên đầu người quan sát ở Bắc
cực, trong khi đó đối với người quan sát ở xích đạo, nó dường như nằm ngay trên đường chân
trời).
Từ sự sai khác về vị trí biểu kiến của sao Bắc đẩu ở Ai Cập so với ở Hy Lạp, Aristotle thậm chí
còn đưa ra một đánh giá về chiều dài con đường vòng quanh trái đất là 400.000 stadia. Hiện
nay ta không biết chính xác 1 stadia dài bao nhiêu, nhưng rất có thể nó bằng khoảng 200 thước
Anh (1 thước Anh bằng 0,914 mét). Như vậy, ước lượng của Aristotle lớn gần gấp 2 lần con số
được chấp nhận hiện nay. Những người Hy Lạp thậm chí còn đưa ra một luận chứng thứ 3
chứng tỏ rằng trái đất tròn bởi vì nếu không thì tại sao khi nhìn ra biển, cái đầu tiên mà người ta
nhìn thấy là cột buồm và chỉ sau đó mới nhìn thấy thân con tàu?
Aristotle nghĩ rằng trái đất đứng yên còn mặt trời, mặt trăng, các hành tinh và những ngôi sao
chuyển động xung quanh nó theo những quỹ đạo tròn. Ông tin vào điều đó bởi vì ông cảm thấy -- do những nguyên nhân bí ẩn nào đó - rằng trái đất là trung tâm của vũ trụ, rằng chuyển động
tròn là chuyển động hoàn thiện nhất. Ý tưởng này đã được Ptolemy phát triển thành một mô
hình vũ trụ hoàn chỉnh vào thế kỷ thứ 2 sau Công nguyên. Theo mô hình này thì trái đất đứng ở
tâm và bao quanh nó là 8 mặt cầu tương ứng mang mặt trăng, mặt trời, các ngôi sao và 5 hành
tinh đã biết vào thời gian đó: sao Thủy, sao Kim, sao Hỏa, sao Mộc và sao Thổ (Hình 1.1). Chính các hành tinh lại phải chuyển động trên
những vòng tròn nhỏ hơn gắn với các mặt cầu tương ứng của chúng để phù hợp với đường đi
quan sát được tương đối phức tạp của chúng trên bầu trời. Mặt cầu ngoài cùng mang các thiên
thể được gọi là các ngôi sao cố định, chúng luôn luôn ở những vị trí cố định đối với nhau, nhưng
lại cùng nhau quay ngang qua bầu trời. Bên ngoài mặt cầu cuối cùng đó là cái gì thì mô hình đó
không bao giờ nói một cách rõ ràng, nhưng chắc chắn nó cho rằng đó là phần của vũ trụ mà
con người không thể quan sát được.- Mô hình của Ptolemy đã tạo ra được một hệ thống tương đối chính xác để tiên đoán vị trí của
các thiên thể trên bầu trời. Nhưng để tiên đoán những vị trí đó một cách hoàn toàn chính xác,
Ptolemy đã phải đưa ra giả thuyết rằng mặt trăng chuyển động theo một quỹ đạo đôi khi đưa nó
tới gần trái đất tới 2 lần nhỏ hơn so với ở những thời điểm khác. Ptolemy đành phải chấp nhận
điểm yếu đó, nhưng dẫu sao về đại thể, là có thể chấp nhận được. Mô hình này đã được nhà thờ
Thiên chúa giáo chuẩn y như một bức tranh về vũ trụ phù hợp với Kinh Thánh, bởi vì nó có một
ưu điểm rất lớn là để dành khá nhiều chỗ ở ngoài mặt cầu cuối cùng của các ngôi sao cố định
cho thiên đường và địa ngục.
Tuy nhiên, một mô hình đơn giản hơn đã được một mục sư người Ba Lan, tên là Nicholas
Copernicus đề xuất vào năm 1554. (Thoạt đầu, có lẽ vì sợ nhà thờ quy là dị giáo, Copernicus đã
cho lưu hành mô hình của mình như một tác phẩm khuyết danh). Ý tưởng của ông là mặt trời
đứng yên, còn trái đất và những hành tinh chuyển động theo những quỹ đạo tròn xung quanh
mặt trời. Phải mất gần một thế kỷ, ý tưởng này mới được chấp nhận một cách thực sự. Hai nhà
thiên văn - một người Đức tên là Johannes Kepler và một người Italy tên là Galileo Galilei - đã
bắt đầu công khai ủng hộ học thuyết Copernicus, mặc dù những quỹ đạo mà nó tiên đoán chưa
ăn khớp hoàn toàn với những quỹ đạo quan sát được. Và vào năm 1609 một đòn chí mạng đã
giáng xuống học thuyết Aristotle - Ptolemy. Vào năm đó, Galileo bắt đầu quan sát bầu trời bằng
chiếc kính thiên văn của ông vừa phát minh ra. Khi quan sát sao Mộc, Galileo thấy rằng kèm
theo nó còn có một số vệ tinh hay nói cách khác là những mặt trăng quay xung quanh nó. Điều
này ngụ ý rằng không phải mọi thiên hà đều nhất thiết phải trực tiếp quay xung quanh trái đất,
như Aristotle và Ptolemy đã nghĩ. (Tất nhiên vẫn có thể tin rằng trái đất đứng yên ở trung tâm
của vũ trụ và các mặt trăng của sao Mộc chuyển động theo những quỹ đạo cực kỳ phức tạp
khiến ta có cảm tưởng như nó quay quanh sao Mộc. Tuy nhiên học thuyết của Copernicus đơn
giản hơn nhiều). Cùng thời gian đó, Kepler đã cải tiến học thuyết của Copernicus bằng cách đưa
ra giả thuyết rằng các hành tinh không chuyển động theo đường tròn mà theo đường elip. Và
những tiên đoán bấy giờ hoàn toàn ăn khớp với quan sát.
Đối với Kepler, các quỹ đạo elip đơn giản chỉ là một giả thuyết tiện lợi và chính thế nó càng khó
chấp nhận bởi vì các elip rõ ràng là kém hoàn thiện hơn các vòng tròn. Khi phát hiện thấy gần
như một cách ngẫu nhiên rằng các quỹ đạo elip rất ăn khớp với quan sát, Kepler không sao
dung hòa được nó với ý tưởng của ông cho rằng các hành tinh quay quanh mặt trời là do các lực- từ. Điều này phải mãi tới sau này, vào năm 1867, mới giải thích được, khi Isaac Newton công bố
tác phẩm Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Những nguyên lý toán học của triết học
tự nhiên) của ông. Có lẽ đây là công trình vật lý học quan trọng bậc nhất đã được xuất bản từ
trước đến nay. Trong công trình này, Newton không chỉ đưa ra một lý thuyết mô tả sự chuyển
động của các vật trong không gian và thời gian, mà ông còn phát triển một công cụ toán học
phức tạp dùng để phân tích các chuyển động đó. Hơn thế nữa, Newton còn đưa ra một định luật
về hấp dẫn vũ trụ mà theo đó mỗi một vật trong vũ trụ đều được hút bởi một vật khác bằng một
lực càng mạnh nếu hai vật càng nặng và càng ở gần nhau. Chính lực này đã buộc các vật phải
rơi xuống đất.(Câu chuyện kể rằng, do có quả táo rơi trúng đầu mà Newton đã cảm hứng phát
minh ra định luật hấp dẫn vũ trụ chắc chắn chỉ là chuyện thêu dệt. Tất cả những điều mà
Newton nói ra chỉ là: ý tưởng về hấp dẫn đến với ông khi đang ngồi ở “trạng thái chiêm
nghiệm” và “được nảy sinh bởi sự rơi của quả táo”). Newton đã chỉ ra rằng theo định luật của
ông, lực hấp dẫn sẽ làm cho mặt trăng chuyển động theo quỹ đạo elip xung quanh trái đất và
các hành tinh chuyển động theo quỹ đạo elip xung quanh mặt trời.
Mô hình Copernicus đã vứt bỏ những thiên cầu của Ptolemy và cùng với chúng vứt bỏ luôn ý
tưởng cho rằng vũ trụ có một biên giới tự nhiên. Vì “những ngôi sao cố định” dường như không
thay đổi vị trí của chúng trừ sự quay xung quanh bầu trời do trái đất quay xung quanh trục của
nó, nên sẽ là hoàn toàn tự nhiên nếu giả thiết rằng các ngôi sao cố định là những thiên thể
giống như mặt trời của chúng ta, nhưng ở xa hơn rất nhiều. Căn cứ vào lý thuyết hấp dẫn của
mình, Newton thấy rằng do các ngôi sao hút nhau nên về căn bản chúng không thể là đứng yên
được. Vậy liệu chúng có cùng rơi vào một điểm nào đó không? Trong bức thư viết năm 1691
gửi Richard Bentley, cũng là một nhà tư tưởng lỗi lạc thời đó, Newton đã chứng tỏ rằng điều đó
thực tế có thể xảy ra nếu chỉ có một số hữu hạn các ngôi sao được phân bố trong một vùng hữu
hạn của không gian. Nhưng mặt khác, ông cũng chỉ ra rằng nếu có một số vô hạn các ngôi sao
được phân bố tương đối đồng đều trong không gian vô tận thì điều đó không thể xảy ra được,
bởi vì khi đó sẽ không có điểm nào là trung tâm để cho chúng rơi vào. Luận chứng này là một ví
dụ về những cái bẫy mà ta có thể gặp khi nói về sự vô hạn. Trong vũ trụ vô hạn, mỗi một điểm
đều có thể được xem là một tâm, bởi mỗi một điểm đều có một số vô hạn các ngôi sao ở mỗi
phía của nó. Cách tiếp cận đúng đắn - mà điều này phải mãi sau này mới có - phải là xem xét
một tình trạng hữu hạn trong đó tất cả các ngôi sao sẽ rơi vào nhau và sau đó đặt câu hỏi tình
hình sẽ thay đổi như thế nào nếu ta thêm vào một số ngôi sao nữa được phân bố gần như đồng
đều ở ngoài vùng đang xét. Theo định luật của Newton thì về trung bình, những ngôi sao mới
thêm vào này cũng hoàn toàn không làm được điều gì khác với những ngôi sao ban đầu, tức là
chúng cũng rơi nhanh như vậy. Chúng ta có thể thêm vào bao nhiêu ngôi sao tùy ý, nhưng
chúng cũng sẽ rơi sập vào nhau. Bây giờ thì chúng ta hiểu rằng không thể có một mô hình tĩnh
vô hạn của vũ trụ trong đó hấp dẫn luôn là lực hút.
Đây là sự phản ánh lý thú về bầu không khí tư tưởng chung của một giai đoạn trước thế kỷ hai
mươi, trong đó không một ai nghĩ rằng vũ trụ đang giãn nở hoặc đang co lại. Mọi người đều thừa
nhận rằng hoặc vũ trụ tồn tại vĩnh cửu trong trạng thái không thay đổi, hoặc nó được tạo ra ở
một thời điểm hữu hạn trong quá khứ đã gần giống chúng ta quan sát thấy hiện nay. Điều này
có thể một phần là do thiên hướng của con người muốn tin vào những sự thật vĩnh cửu cũng như
sự tiện lợi mà họ tìm thấy trong ý nghĩ rằng vũ trụ là vĩnh cửu và không thay đổi, mặc dù ngay
bản thân họ cũng có thể già đi và chết.
Thậm chí ngay cả những người thấy rằng lý thuyết hấp dẫn của Newton chứng tỏ vũ trụ không- thể là tĩnh, cũng không nghĩ tới chuyện cho rằng nó có thể đang giãn nở. Thay vì thế, họ lại có
ý định cải biến lý thuyết này bằng cách làm cho lực hấp dẫn trở thành lực đẩy ở những khoảng
cách rất lớn. Điều này không ảnh hưởng đáng kể đến những tiên đoán của họ về chuyển động
của các hành tinh, nhưng lại cho phép một sự dàn trải vô hạn của các ngôi sao còn ở trạng thái
cân bằng: những lực hút của các ngôi sao ở gần nhau sẽ được cân bằng bởi lực đẩy từ các ngôi
sao ở rất xa. Tuy nhiên, ngày nay chúng ta biết chắc chắn rằng, sự cân bằng đó là không bền:
nếu những ngôi sao ở một vùng nào đó chỉ cần xích lại gần nhau một chút là lực hút giữa chúng
sẽ mạnh hơn và lấn át lực đẩy, và thế là các ngôi sao sẽ tiếp tục co lại vào nhau. Mặt khác, nếu
những ngôi sao dịch ra xa nhau một chút là lực đẩy sẽ lại lấn át, và các ngôi sao sẽ chuyển động
ra xa nhau.
Một phản bác nữa đối với mô hình vũ trụ tĩnh vô hạn thường được xem là của nhà triết học
người Đức Heinrich Olbers, người viết về lý thuyết này vào năm 1823. Thực tế thì rất nhiều
người đương thời của Newton đã nêu ra vấn đề này, và bài báo của Olbers thậm chí cũng không
phải là bài đầu tiên chứa đựng những lý lẽ hợp lý chống lại nó. Tuy nhiên, đây là bài báo đầu
tiên được nhiều người chú ý. Khó khăn là ở chỗ trong một vũ trụ tĩnh vô hạn thì gần như mỗi
một đường ngắm đều kết thúc trên bề mặt của một ngôi sao. Như thế thì toàn bộ bầu trời sẽ
phải sáng chói như mặt trời, thậm chí cả ban đêm. Lý lẽ phản bác của Olbers cho rằng ánh sáng
từ các ngôi sao xa sẽ bị mờ nhạt đi do sự hấp thụ của vật chất xen giữa các ngôi sao. Tuy nhiên,
dù cho điều đó có xảy ra đi nữa thì vật chất xen giữa cuối cùng sẽ nóng lên, cho đến khi nó cũng
phát sáng như những ngôi sao. Con đường duy nhất tránh được kết luận cho rằng toàn bộ bầu
trời đêm cũng sáng chói như bề mặt của mặt trời là phải giả thiết rằng, các ngôi sao không phát
sáng vĩnh viễn, mà chỉ bật sáng ở một thời điểm hữu hạn nào đó trong quá khứ. Trong trường
hợp hợp đó, vật chất hấp thụ còn chưa thể đủ nóng, hay ánh sáng từ các ngôi sao xa chưa kịp
tới chúng ta. Và điều này lại đặt ra cho chúng ta một câu hỏi: cái gì đã làm cho các ngôi sao bật
sáng đầu tiên?
Sự bắt đầu của vũ trụ, tất nhiên, đã được người ta thảo luận từ trước đó rất lâu. Theo một số lý
thuyết về vũ trụ có từ xa xưa, và theo truyền thống của người Do Thái giáo/ Thiên Chúa giáo/
Hồi giáo, thì vũ trụ bắt đầu có từ một thời điểm hữu hạn nhưng chưa thật quá xa trong quá khứ.
Một lý lẽ chứng tỏ có sự bắt đầu đó là cảm giác cần phải có cái “nguyên nhân đầu tiên” để giải
thích sự tồn tại của vũ trụ. (Trong vũ trụ, bạn luôn luôn giải thích một sự kiện như là được gây ra
bởi một sự kiện khác xảy ra trước đó, nhưng sự tồn tại của chính bản thân vũ trụ chỉ có thể được
giải thích bằng cách đó, nếu nó có sự bắt đầu). Một lý lẽ nữa do St. Augustine đưa ra trong cuốn
sách của ông nhan đề Thành phố của Chúa. Ông chỉ ra rằng, nền văn minh còn đang tiến bộ,
và chúng ta nhớ được ai là người đã thực hiện kỳ công này hoặc ai đã phát triển kỹ thuật kia.
Như vậy, con người và có lẽ cả vũ trụ nữa đều chưa thể được trải nghiệm được quá lâu dài. Và
đã thừa nhận ngày ra đời của vũ trụ vào khoảng 5.000 năm trước Công nguyên, phù hợp với
sách Chúa sáng tạo ra thế giới (phần Sáng thế ký của Kinh Cựu ước). (Điều lý thú là thời điểm
đó không quá xa thời điểm kết thúc của thời kỳ băng hà cuối cùng, khoảng 10.000 năm trước
Công nguyên, thời điểm mà các nhà khảo cổ nói với chúng ta rằng nền văn minh mới thực bắt
đầu).
Mặt khác, Aristotle và các triết gia Hy Lạp khác lại không thích ý tưởng về sự Sáng thế vì nó
dính líu quá nhiều tới sự can thiệp của thần thánh. Do đó họ tin rằng loài người và thế giới xung
quanh đã tồn tại và sẽ còn tồn tại mãi mãi. Những người cổ đại đã xem xét lý lẽ nêu ở trên về sự
tiến bộ và họ giải đáp như sau: đã có nhiều nạn hồng thuỷ hoặc các tai họa khác xảy ra một cách định kỳ đưa loài người tụt lại điểm bắt đầu của nền văn minh.
Những vấn đề: vũ trụ có điểm bắt đầu trong thời gian và có bị giới hạn trong không gian hay
không sau này đã được nhà triết học Immannuel Kant xem xét một cách bao quát trong cuốn
Phê phán sự suy lý thuần tuý, một công trình vĩ đại (và rất tối nghĩa) của ông, được xuất bản năm
1781. Ông gọi những câu hỏi đó là sự mâu thuẫn của suy lý thuần tuý, bởi vì ông cảm thấy có
những lý lẽ với sức thuyết phục như nhau để tin vào luận đề cho rằng vũ trụ có điểm bắt đầu,
cũng như vào phản đề cho rằng vũ trụ đã tồn tại mãi mãi. Lý lẽ của ông bênh vực luận đề là:
nếu vũ trụ không có điểm bắt đầu thì trước bất kỳ một sự kiện nào cũng có một khoảng thời gian
vô hạn, điều này ông cho là vô lý! Lý lẽ của ông bảo vệ phản đề là: nếu vũ trụ có điểm bắt đầu,
thì sẽ có một khoảng thời gian vô hạn trước nó, vậy thì tại sao vũ trụ lại bắt đầu ở một thời điểm
nào đó? Sự thật thì những trường hợp ông đưa ra cho cả luận đề và phản đề đều chỉ là một lý lẽ
mà thôi. Cả hai đều dựa trên một giả thiết không nói rõ ra cho rằng thời gian lùi vô tận về phía
sau bất kể vũ trụ có tồn tại mãi mãi hay không. Như chúng ta sẽ thấy sau này, khái niệm thời
gian mất ý nghĩa trước thời điểm bắt đầu của vũ trụ. St. Augustine là người đầu tiên đã chỉ ra
điều đó. Khi được hỏi: Chúa đã làm gì trước khi Người sáng tạo ra thế giới? Ông không đáp:
Người đang tạo ra Địa ngục cho những kẻ đặt những câu hỏi như vậy. Thay vì thế, ông nói rằng
thời gian là một tính chất của vũ trụ mà Chúa đã tạo ra và thời gian không tồn tại trước khi vũ
trụ bắt đầu.
Khi mà số đông tin rằng vũ trụ về căn bản là tĩnh và không thay đổi thì câu hỏi nó có điểm bắt
đầu hay không thực tế chỉ là một câu hỏi của siêu hình học hoặc thần học. Người ta có thể viện
lẽ rằng những điều quan sát được đều phù hợp tốt như nhau với lý thuyết cho rằng nó bắt đầu
vận động ở một thời điểm hữu hạn nào đó, theo cách sao cho dường như là nó đã tồn tại mãi
mãi. Nhưng vào năm 1929, Edwin Hubble đã thực hiện một quan sát có tính chất là một cột
mốc cho thấy dù bạn nhìn ở đâu thì những thiên hà xa xôi cũng đang chuyển động rất nhanh ra
xa chúng ta. Nói một cách khác, vũ trụ đang giãn nở ra. Điều này có nghĩa là, ở những thời gian
trước kia các vật gần nhau hơn. Thực tế, dường như là có một thời, mười hoặc hai mươi ngàn
triệu năm về trước, tất cả chúng đều chính xác ở cùng một chỗ và do đó mật độ của vũ trụ khi
đó là vô hạn. Phát minh này cuối cùng đã đưa câu hỏi về sự bắt đầu vũ trụ vào địa hạt của khoa
học.
Những quan sát của Hubble đã gợi ý rằng có một thời điểm, được gọi là vụ nổ lớn, tại đó vũ trụ
vô cùng nhỏ và vô cùng đặc (mật độ vô hạn). Dưới những điều kiện như vậy, tất cả các định luật
khoa học và do đó mọi khả năng tiên đoán tương lai đều không dùng được.
Nếu có những sự kiện ở trước điểm đó thì chúng không thể ảnh hưởng tới những cái đang xảy ra
trong hiện tại. Do đó, sự tồn tại của chúng có thể bỏ qua bởi vì nó không có những hậu quả
quan sát được. Người ta có thể nói rằng thời gian có điểm bắt đầu ở vụ nổ lớn, theo nghĩa là
những thời điểm trước đó không thể xác định được. Cũng cần nhấn mạnh rằng sự bắt đầu này
của thời gian rất khác với những sự bắt đầu đã được xem xét trước đó. Trong vũ trụ tĩnh không
thay đổi, sự bắt đầu của thời gian là cái gì đó được áp đặt bởi một Đấng ở ngoài vũ trụ, chứ
không có một yếu tố nào cho sự bắt đầu đó cả. Người ta có thể tưởng tượng Chúa tạo ra thế giới
ở bất kỳ một thời điểm nào trong quá khứ. Trái lại, nếu vũ trụ giãn nở thì có những nguyên nhân
vật lý để cần phải có sự bắt đầu. Người ta vẫn còn có thể tưởng tượng Chúa đã tạo ra thế giới ở
thời điểm vụ nổ lớn hoặc thậm chí sau đó theo cách sao cho dường như có vụ nổ lớn, nhưng sẽ
là vô nghĩa nếu cho rằng vũ trụ được tạo ra trước vụ nổ lớn. Một vũ trụ giãn nở không loại trừ Đấng sáng tạo, nhưng nó đặt ra những hạn chế khi Người cần thực hiện công việc của mình!
Để nói về bản chất của vũ trụ và thảo luận những vấn đề như: nó có điểm bắt đầu hay kết thúc
hay không, các bạn cần hiểu rõ một lý thuyết khoa học là như thế nào. Ở đây, tôi sẽ lấy một
quan niệm mộc mạc cho rằng lý thuyết chỉ là một mô hình về vũ trụ, hoặc về một phần hạn chế
nào đó, của nó cùng với tập hợp những quy tắc liên hệ các đại lượng của mô hình với quan sát
mà chúng ta sẽ thực hiện. Tất nhiên lý thuyết chỉ tồn tại trong đầu của chúng ta chứ không có
một thực tại nào khác (dù nó có thể có ý nghĩa gì đi nữa). Một lý thuyết được xem là tốt nếu nó
thỏa mãn hai yêu cầu: nó phải mô tả chính xác một lớp rộng lớn những quan sát, trên cơ sở của
mô hình chỉ chứa một số ít những phần tử tùy ý; và nó phải đưa ra được những tiên đoán về các
quan sát trong tương lai. Ví dụ, lý thuyết của Aristotle cho rằng mọi vật đều được cấu tạo nên từ
bốn yếu tố: đất, không khí, lửa và nước. Nó có ưu điểm là khá đơn giản, nhưng lại không đưa ra
được một tiên đoán xác định nào. Trong khi đó, lý thuyết của Newton về hấp dẫn dựa trên một
mô hình còn đơn giản hơn, trong đó các vật hút nhau bởi một lực tỷ lệ với một đại lượng được
gọi là khối lượng của vật, và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Thế nhưng
nó lại tiên đoán được những chuyển động của mặt trời, mặt trăng và các hành tinh với một độ
chính xác cao.
Bất kỳ một lý thuyết vật lý nào cũng chỉ là tạm thời, theo nghĩa nó chỉ là một giả thuyết: bạn sẽ
không khi nào có thể chứng minh được nó. Dù cho những kết quả thực nghiệm phù hợp với một
lý thuyết vật lý bao nhiêu lần đi nữa, bạn cũng không bao giờ đảm bảo được chắc chắn rằng kết
quả thí nghiệm lần tới sẽ không mâu thuẫn với lý thuyết. Trong khi đó, để bác bỏ một lý thuyết
bạn chỉ cần tìm ra một quan sát không phù hợp với những tiên đoán của lý thuyết đó. Như nhà
triết học của khoa học Karl Popper đã nhấn mạnh, một lý thuyết tốt được đặc trưng bởi điều là:
nó đưa ra được nhiều tiên đoán mà về nguyên tắc có thể bác bỏ bởi quan sát. Mỗi một lần
những thực nghiệm mới còn phù hợp với những tiên đoán thì lý thuyết còn sống sót và niềm tin
của chúng ta vào nó lại được tăng thêm, nhưng nếu thậm chí chỉ có một quan sát mới tỏ ra là
không phù hợp thì chúng ta cần phải vứt bỏ hoặc phải sửa đổi lý thuyết đó. Ít nhất đó là điều
được xem là sẽ xảy ra, nhưng bạn cũng luôn luôn có thể đặt vấn đề về thẩm quyền của người
thực hiện quan sát đó.
Trên thực tế, điều thường hay xảy ra là một lý thuyết mới thực ra chỉ là sự mở rộng của lý thuyết
trước. Ví dụ, những quan sát rất chính xác về hành tinh Thủy (mà ta quen gọi sai là sao Thủy) đã
cho thấy sự sai khác nhỏ giữa chuyển động của nó và những tiên đoán của lý thuyết hấp dẫn
Newton. Sự thật là những tiên đoán của Einstein hoàn toàn ăn khớp với quan sát, trong khi
những tiên đoán của Newton chưa đạt được điều đó - là một trong những khẳng định có tính
chất quyết định đối với lý thuyết mới. Tuy nhiên, chúng ta vẫn còn thường xuyên sử dụng lý
thuyết của Newton cho những mục đích thực tiễn, bởi vì sự khác biệt giữa những tiên đoán của
nó và của thuyết tương đối rộng là rất nhỏ trong những tình huống mà chúng ta gặp thường
ngày. (Lý thuyết của Newton cũng còn một ưu điểm lớn nữa là nó dễ sử dụng hơn lý thuyết của
Einstein rất nhiều).
Mục đích tối hậu của khoa học là tạo ra được một lý thuyết duy nhất có khả năng mô tả được
toàn bộ vũ trụ. Tuy nhiên, cách tiếp cận mà phần đông các nhà khoa học thực sự theo đuổi là
tách vấn đề này ra làm hai phần. Thứ nhất là những quy luật cho biết vũ trụ sẽ thay đổi như thế
nào theo thời gian. (Nếu chúng ta biết ở một thời điểm nào đó vũ trụ là như thế nào thì các định
luật vật lý sẽ cho chúng ta biết nó sẽ ra sao ở bất kỳ thời điểm nào tiếp sau). Thứ hai là vấn đề- về trạng thái ban đầu của vũ trụ. Một số người cảm thấy rằng có lẽ khoa học chỉ nên quan tâm
tới phần thứ nhất; họ xem vấn đề về trạng thái ban đầu của vũ trụ là vấn đề của siêu hình học
hoặc của tôn giáo. Họ cho rằng Chúa, Đấng toàn năng có thể cho vũ trụ bắt đầu theo bất cứ
cách nào mà Người muốn. Cũng có thể là như vậy, nhưng trong trường hợp đó Người cũng có
thể làm cho vũ trụ phát triển một cách hoàn toàn tùy ý. Nhưng hóa ra Người lại chọn cách làm
cho vũ trụ tiến triển một cách rất quy củ phù hợp với một số quy luật. Vì vậy cũng sẽ là hợp lý
nếu giả thiết rằng cũng có những quy luật chi phối trạng thái ban đầu.
Thực ra, rất khó có thể xây dựng được một lý thuyết mô tả được toàn bộ vũ trụ trong tổng thể
của nó. Thay vì thế, chúng ta phân bài toán thành từng phần và từ đó phát minh ra nhiều lý
thuyết có tính chất riêng phần. Mỗi một lý thuyết như thế mô tả và tiên đoán chỉ được một lớp
hạn chế những quan sát, trong khi phải bỏ qua ảnh hưởng của những đại lượng khác hoặc biểu
diễn chúng bằng tập hợp đơn giản các con số. Cũng có thể cách tiếp cận này là hoàn toàn sai
lầm. Nếu mọi vật trong vũ trụ phụ thuộc vào nhau một cách căn bản, thì sẽ không thể tiếp cận
lời giải đầy đủ bằng cách nghiên cứu các phần của bài toán một cách riêng rẽ, cô lập. Tuy nhiên,
đó chắc chắn là cách mà chúng ta đã làm ra sự tiến bộ trong quá khứ. Một ví dụ kinh điển lại là
lý thuyết hấp dẫn của Newton. Lý thuyết này nói với chúng ta rằng lực hấp dẫn giữa hai vật chỉ
phụ thuộc vào một con số gắn liền với mỗi vật - đó là khối lượng của chúng, nhưng lại hoàn toàn
độc lập với chuyện vật đó được làm bằng chất gì. Như vậy người ta không cần phải có một lý
thuyết về cấu trúc và thành phần của mặt trời và các hành tinh mà vẫn tính được quỹ đạo của
chúng. Ngày nay, các nhà khoa học mô tả vũ trụ dựa trên hai lý thuyết cơ sở có tính chất riêng
phần, đó là thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử. Hai lý thuyết đó là những thành tựu trí tuệ
vĩ đại của nửa đầu thế kỷ này. Lý thuyết tương đối rộng mô tả lực hấp dẫn và cấu trúc cực vĩ của
vũ trụ, - cấu trúc từ quy mô ít dặm tới triệu triệu triệu triệu (1 và hai mươi bốn số 0 tiếp sau) dặm
tức là kích thước của vũ trụ quan sát được. Trái lại, cơ học lượng tử lại mô tả những hiện tượng ở
phạm vi cực nhỏ, cỡ một phần triệu triệu của 1 inch. Tuy nhiên, không may, hai lý thuyết này
lại không tương thích với nhau - nghĩa là cả hai không thể đều đồng thời đúng. Một trong những
nỗ lực chủ yếu trong vật lý học ngày nay và cũng là đề tài chủ yếu của cuốn sách này, đó là tìm
kiếm một lý thuyết mới có thể dung nạp cả hai lý thuyết trên - lý thuyết lượng tử của hấp dẫn.
Hiện chúng ta còn chưa có một lý thuyết như vậy và có thể còn lâu mới có được, nhưng chúng
ta đã biết được nhiều tính chất mà lý thuyết đó cần phải có. Và như chúng ta sẽ thấy trong các
chương sau, chúng ta cũng đã biết khá nhiều về những tiên đoán mà lý thuyết lượng tử của hấp
dẫn cần phải đưa ra.
Bây giờ, nếu bạn đã tin rằng vũ trụ không phải là tùy tiện mà được điều khiển bởi những quy luật
xác định thì điều tối hậu là cần phải kết hợp những lý thuyết riêng phần thành những lý thuyết
thống nhất hoàn chỉnh có khả năng mô tả mọi điều trong vũ trụ. Nhưng trong quá trình tìm
kiếm một lý thuyết thống nhất hoàn chỉnh như vậy, lại vấp phải một nghịch lý rất cơ bản. Những
ý niệm về các lý thuyết khoa học được phác ra ở trên xem rằng chúng ta là những sinh vật có lý
trí tự do quan sát vũ trụ theo ý chúng ta và rút ra những suy diễn logic từ những cái mà chúng ta
nhìn thấy. Trong một sơ đồ như thế, sẽ là hợp lý nếu cho rằng chúng ta có thể ngày càng tiến
gần tới các quy luật điều khiển vũ trụ. Nhưng nếu quả thực có một lý thuyết thống nhất hoàn
chỉnh, thì nó cũng sẽ có thể quyết định những hành động của chúng ta. Và như vậy tự bản thân
lý thuyết đó sẽ quyết định kết quả việc tìm kiếm lý thuyết ấy của chúng ta! Hơn nữa, tại sao nó
sẽ quyết định rằng chúng ta sẽ đi tới những kết luận đúng từ những điều quan sát được? Hay là
tại sao nó không thể quyết định để chúng ta rút ra những kết luận sai? Hay là không có một kết
luận nào hết?Câu trả lời duy nhất mà tôi có thể đưa ra cho vấn vấn đề này là dựa trên nguyên lý chọn lọc tự
nhiên của Darwin. Y tưởng đó như sau: trong bất cứ quần thể nào của các cơ thể tự sinh sản,
cũng đều có những biến đổi trong vật liệu di truyền và sự giáo dưỡng, khiến cho có các cá thể
khác nhau. Sự khác nhau đó có nghĩa là, một số cá thể có khả năng hơn những cá thể khác
trong việc rút ra những kết luận đúng về thế giới quanh mình và biết hành động một cách phù
hợp. Những cá thể này có sức sống và sinh sản mạnh hơn, và vì thế, kiểu mẫu hành vi và suy
nghĩ của họ sẽ dần chiếm ưu thế. Trong quá khứ, đúng là những cái mà chúng ta gọi là trí tuệ và
phát minh khoa học đã truyền được cái lợi thế sống sót của con người. Nhưng còn chưa rõ ràng
là liệu điều đó có còn đúng trong trường hợp khi mà những phát minh khoa học của chúng ta có
thể sẽ tiêu diệt tất cả chúng ta và thậm chí nếu không xảy ra điều đó, thì một lý thuyết thống
nhất hoàn chỉnh cũng có thể không làm khác đi bao nhiêu cơ hội sống sót của chúng ta. Tuy
nhiên, với điều kiện vũ trụ đã tiến triển một cách quy củ, chúng ta có thể hy vọng rằng những
khả năng suy luận mà sự chọn lọc tự nhiên đã cho chúng ta vẫn còn đắc dụng trong cuộc tìm
kiếm một lý thuyết thống nhất hoàn chỉnh và sẽ không dẫn chúng ta tới những kết luận sai lầm.
Vì những lý thuyết riêng phần mà chúng ta đã có đủ để đưa ra những tiên đoán về tất cả, trừ
những tình huống cực đoan nhất, nên việc tìm kiếm một lý thuyết tối hậu về vũ trụ khó có thể
biện minh trên cơ sở những ứng dụng thực tiễn. (Tuy nhiên, cần phải thấy rằng chính lý lẽ tương
tự đã được đưa ra để chống lại thuyết tương đối và cơ học lượng tử, thế mà chính những lý
thuyết này đã mang lại cho chúng ta cả năng lượng hạt nhân lẫn cuộc cách mạng vi điện tử!). Do
đó sự phát minh ra lý thuyết thống nhất hoàn chỉnh có thể không giúp gì cho sự sống sót của
chúng ta. Nó thậm chí cũng không ảnh hưởng gì đến lối sống của chúng ta. Nhưng ngay từ buổi
bình minh của nền văn minh, loài người đã không bằng lòng nhìn những sự kiện như những thứ
rời rạc và không giải thích được. Họ đã khao khát hiểu biết cái trật tự nằm sâu kín trong thế giới.
Ngày hôm nay chúng ta cũng vẫn trăn trở muốn biết tại sao chúng ta lại ở đây và chúng ta từ
đâu tới. Khát vọng tri thức, khát vọng sâu xa nhất của loài người, đủ để biện minh cho sự tìm
kiếm liên tục của chúng ta. Và mục đích của chúng ta không gì khác hơn là sự mô tả đầy đủ vũ
trụ, nơi chúng ta đang sống.- Bạn nào hứng thú với cuốn sách này có thể mua về đọc nha khoảng 135 trang , mặc dù đọc xong vẫn khá mơ hồ nhưng đây là cuốn sách thực sự hấp dẫn
Cám ơn b đã góp ý cho chủ đề của mình.
Quote from Lý Quốc Thái on 06/09/2021, 21:16Mình xin bổ sung thêm về thông tin của Stephen Hawking đó là ông còn là tác giả của một quyển sách về thiếu nhi :
Không chỉ nổi tiếng trong lĩnh vực khoa học, một trong những khía cạnh bất ngờ nhất trong tiểu sử của Stephen Hawking là trở thành tác giả của một quyển sách thiếu nhi. Năm 2007, ông và con gái Lucy Hawking đã hợp tác để cùng nhau viết quyển sách “George’s Secret Key to the Universe“. Quyển sách là một câu chuyện hư cấu về một chàng trai trẻ tên George, người chống lại sự ác cảm của cha mẹ đối với công nghệ. Cậu bắt đầu làm bạn với những người hàng xóm mà một trong số đó là nhà vật lý học nghiên cứu về máy tính. Chính điều này đã giúp cậu nhận ra rằng máy tính là công cụ mạnh nhất trên thế giới, cung cấp những cổng thông tin để xem về không gian bên ngoài.
Tất nhiên, phần lớn tình tiết trong cuốn sách này là để giải thích các khái niệm khoa học cho trẻ em, chẳng hạn như lỗ đen vũ trụ và nguồn gốc của cuộc sống. Trong bối cảnh này, Hawking thật phù hợp khi luôn tìm cách làm cho công việc của mình dễ tiếp cận hơn bằng cách viết một quyển sách như vậy. Thông qua những cuộc phiêu lưu của nhân vật chính trẻ tuổi, độc giả khám phá sự vận hành của Thái dương hệ, lỗ đen vũ trụ, sao chổi và các vệ tinh khác một cách sư phạm và hấp dẫn theo kiểu học mà chơi, chơi mà học. Tác phẩm phổ biến khoa học dành cho thiếu nhi của Stephen Hawking đã được phát hành đồng loạt tại 29 nước trên thế giới trong đó có cả Việt Nam.
Cảm ơn bạn rất nhiều về bài viết <3
Cám ơn b đã bổ sung cho bài của mình.
Tặng 1% quá trình, thầy
Mình xin bổ sung thêm những phát kiến vĩ đại của ông:
Năm 1974: “Bức xạ Hawking”
Phát hiện này của ông gây ra khá nhiều tranh cãi, bởi nó đi ngược lại lý thuyết ban đầu về hố đen không bao giờ thu nhỏ. Tuy nhiên, Hawking nhận ra rằng các hố đen quay có thể phát ra các hạt hay bức xạ, ngày nay được gọi là Bức xạ Hawking.
Dựa trên phát hiện này, các hố đen có thể cạn kiệt năng lượng và biến mất, nếu như chúng không thể có thêm nguồn năng lượng từ việc hấp thụ các vật chất khác trong vũ trụ. Ban đầu, bức xạ Hawking gây nhiều tranh cãi, nhưng sau đó khám phá này được chấp nhận rộng rãi như một đột phá quan trọng trong vật lý lý thuyết.
Mình có tăm đắt nhất một câu nói của Stephen Hawking đó là
Uploaded files:
Mình xin đóng góp thêm thông tin về Stephen Hawking đó là ông xuất bản cuốn “Vũ trụ trong vỏ hạt dẻ” vào năm 2001, cập nhật những quan niệm về lực hấp dẫn, điểm “kỳ dị trần trụi” của không - thời gian và khả năng về một vũ trụ lớn gấp 11 lần. Ông đã nêu lên quan điểm của mình rằng:
_ Thuyết tương đối hẹp đã đánh đổ quan niệm không gian tuyệt đối và thời gian tuyệt đối thay bằng các khái niệm không gian và thời gian tương đối; thuyết tương đối rộng đã gắn liền hai khái niệm tưởng như độc lập là không gian và thời gian thành một khối thống nhất và năng động. Vì sao năng động? Vì không-thời gian sẽ bị uốn cong bởi vật chất bên trong nó. Thuyết tương đối hẹp và rộng gọi chung là thuyết tương đối và là công trình vĩ đại của thiên tài Albert Einstein.
_ Thuyết tương đối là một cuộc cách mạng vĩ đại về nhận thức, không chỉ vì những quan điểm táo bạo – nhiều quan điểm đã được chứng minh trong thực tế, mà vì những hệ quả của nó như sự đồng nhất giữa khối lượng và năng lượng (E=mc2), thời gian có điểm khởi đầu hay vũ trụ là động chứ không hề tĩnh tại, v.v. Nhưng với niềm tin cổ điển của mình, Einstein đã luôn tin tưởng vào một vũ trụ tĩnh tại và một quy luật tất định chi phối vạn vật trong vũ trụ nên đã rất choáng váng và kịch liệt phản đối, mặc dù ông cũng có đóng góp không nhỏ vào việc hình thành, lý thuyết lượng tử. Vũ trụ lúc này là động (phát hiện từ Hubble) và đầy bất định theo cách nhìn của thuyết lượng tử.
Các nhà khoa học kiệt xuất, trong đó có tác giả Stephen Hawking, đã nỗ lực không ngừng trong hàng chục năm nhằm thống nhất hai lý thuyết tương đối và lượng tử thành một lý thuyết thống nhất M để trả lời cho các câu hỏi về nguồn gốc vũ trụ, cấu tạo vật chất, du hành thời gian, tiên đoán tương lai, v.v. và nhiều lý thuyết được tạo ra như lý thuyết siêu hấp dẫn, lý thuyết dây, lý thuyết mạng, v.v. nhưng tất cả chúng vẫn chưa hoàn chỉnh và chỉ là một mặt nào đó của lý thuyết thống nhất M. Câu chuyện về lý thuyết thống nhất vẫn luôn thời sự cho đến ngày nay.
Bằng một trí tuệ thiên tài, bằng một niềm đam mê vô hạn với khoa học, bằng sự hài hước, dí dỏm tự trong bản chất, Stephen Hawking đã cống hiến trọn cuộc đời mình cho nghiên cứu vũ trụ và truyền bá khoa học. Với triết lý thực dụng và luôn ý thức được sự nhỏ bé, hạn chế của trí tuệ con người, quan điểm của ông là ánh sáng soi đường và là cảm hứng cho các nhà khoa học trẻ trên con đường đi tìm chân lý:” Chúng ta phải cố gắng tìm hiểu sự bắt đầu của vũ trụ trên cơ sở khoa học. Đó có thể là một công việc vượt quá khả năng của chúng ta, nhưng ít ra chúng ta vẫn phải cố gắng.”
một người có nghị lực phi thương vượt lên qua số phận ông là một tấm gương sáng về phần này mình từng thích 1 câu nói của ông khi tìm hiểu về cuộc đời đầy bất hạnh này
''Lời khuyên của tôi dành cho những người khuyết tật là: Hãy tập trung vào những việc mà sự khuyết tật không thể ngăn cản bạn làm tốt, và đừng tiếc nuối những thứ bạn không làm được vì nó. Đừng để bị khuyết tật về cả tinh thần, lẫn thể chất'' – Stephen Hawking.
thật đáng khâm phục
Quote from Nguyễn Trọng Lượng on 08/09/2021, 17:51Mình xin đóng góp thêm thông tin về Stephen Hawking đó là ông xuất bản cuốn “Vũ trụ trong vỏ hạt dẻ” vào năm 2001, cập nhật những quan niệm về lực hấp dẫn, điểm “kỳ dị trần trụi” của không - thời gian và khả năng về một vũ trụ lớn gấp 11 lần. Ông đã nêu lên quan điểm của mình rằng:
_ Thuyết tương đối hẹp đã đánh đổ quan niệm không gian tuyệt đối và thời gian tuyệt đối thay bằng các khái niệm không gian và thời gian tương đối; thuyết tương đối rộng đã gắn liền hai khái niệm tưởng như độc lập là không gian và thời gian thành một khối thống nhất và năng động. Vì sao năng động? Vì không-thời gian sẽ bị uốn cong bởi vật chất bên trong nó. Thuyết tương đối hẹp và rộng gọi chung là thuyết tương đối và là công trình vĩ đại của thiên tài Albert Einstein.
_ Thuyết tương đối là một cuộc cách mạng vĩ đại về nhận thức, không chỉ vì những quan điểm táo bạo – nhiều quan điểm đã được chứng minh trong thực tế, mà vì những hệ quả của nó như sự đồng nhất giữa khối lượng và năng lượng (E=mc2), thời gian có điểm khởi đầu hay vũ trụ là động chứ không hề tĩnh tại, v.v. Nhưng với niềm tin cổ điển của mình, Einstein đã luôn tin tưởng vào một vũ trụ tĩnh tại và một quy luật tất định chi phối vạn vật trong vũ trụ nên đã rất choáng váng và kịch liệt phản đối, mặc dù ông cũng có đóng góp không nhỏ vào việc hình thành, lý thuyết lượng tử. Vũ trụ lúc này là động (phát hiện từ Hubble) và đầy bất định theo cách nhìn của thuyết lượng tử.
Các nhà khoa học kiệt xuất, trong đó có tác giả Stephen Hawking, đã nỗ lực không ngừng trong hàng chục năm nhằm thống nhất hai lý thuyết tương đối và lượng tử thành một lý thuyết thống nhất M để trả lời cho các câu hỏi về nguồn gốc vũ trụ, cấu tạo vật chất, du hành thời gian, tiên đoán tương lai, v.v. và nhiều lý thuyết được tạo ra như lý thuyết siêu hấp dẫn, lý thuyết dây, lý thuyết mạng, v.v. nhưng tất cả chúng vẫn chưa hoàn chỉnh và chỉ là một mặt nào đó của lý thuyết thống nhất M. Câu chuyện về lý thuyết thống nhất vẫn luôn thời sự cho đến ngày nay.
Bằng một trí tuệ thiên tài, bằng một niềm đam mê vô hạn với khoa học, bằng sự hài hước, dí dỏm tự trong bản chất, Stephen Hawking đã cống hiến trọn cuộc đời mình cho nghiên cứu vũ trụ và truyền bá khoa học. Với triết lý thực dụng và luôn ý thức được sự nhỏ bé, hạn chế của trí tuệ con người, quan điểm của ông là ánh sáng soi đường và là cảm hứng cho các nhà khoa học trẻ trên con đường đi tìm chân lý:” Chúng ta phải cố gắng tìm hiểu sự bắt đầu của vũ trụ trên cơ sở khoa học. Đó có thể là một công việc vượt quá khả năng của chúng ta, nhưng ít ra chúng ta vẫn phải cố gắng.”
Cảm ơn b đã bổ sung cho bài viết của mình.
Quote from Nguyễn Duy Vương on 07/09/2021, 17:52Tặng 1% quá trình, thầy
Mình xin bổ sung thêm những phát kiến vĩ đại của ông:
Năm 1974: “Bức xạ Hawking”
Phát hiện này của ông gây ra khá nhiều tranh cãi, bởi nó đi ngược lại lý thuyết ban đầu về hố đen không bao giờ thu nhỏ. Tuy nhiên, Hawking nhận ra rằng các hố đen quay có thể phát ra các hạt hay bức xạ, ngày nay được gọi là Bức xạ Hawking.
Dựa trên phát hiện này, các hố đen có thể cạn kiệt năng lượng và biến mất, nếu như chúng không thể có thêm nguồn năng lượng từ việc hấp thụ các vật chất khác trong vũ trụ. Ban đầu, bức xạ Hawking gây nhiều tranh cãi, nhưng sau đó khám phá này được chấp nhận rộng rãi như một đột phá quan trọng trong vật lý lý thuyết.
Cám ơn b đã bổ sung.
Bài viết rất hay. Cảm ơn bạn.
Bài viết rất hay cảm ơn bạn vì bài viết hữu ích này
thật đáng tiếc
Hawkin thật sự là một thiên tài, và chúng ta thật may mắn khi từng sống vào cùng khoảng thời gian với ông.
Cảm ơn bạn đã chia sẻ một thông tin cực kì bổ ích về cống hiến cao cả của ông trong lịch sử nhân loại
Bài viết rất hay cảm ơn bạn vì bài viết hữu ích này.
Bài viết rất hay, cảm ơn bạn đã chia sẻ.
ông ấy đã truyền cảm hứng động lực cho biết bao nhiều người, đúng là 1 vĩ nhân
Mình xin phép bổ sung thông tin thú vi về Stephen Hawking lúc qua đời
Khi qua đời, Stephen Hawking không được theo mang chiếc xe lăn: Nó ẩn chứa bí mật gì?
Vào ngày 14/03/2018, thế giới thương tiếc tiễn đưa một trong những nhà vật lý hiện đại vĩ đại nhất - Stephen Hawking. Ông ra đi, nhưng chiếc xe lăn đã đồng hành cùng ông hàng chục năm không được các nhà khoa học cho an táng cùng. Bởi chiếc xe lăn này không phải là xe lăn thông thường mà là "xe lăn công nghệ đen" sử dụng hệ thống máy tính công nghệ cao và có thể truyền tải lời nói của con người.
Theo tờ báo The Times của Anh, mọi người muốn giữ lại chiếc xe lăn để những câu danh ngôn được lưu trên hệ thống của giáo sư Stephen Hawking không bị thất lạc và được bảo quản nguyên vẹn.
Dù cho có mắc căn bệnh quái ác ở độ tuổi đôi mươi nhưng giáo sư Stephen Hawking luôn khiến cho thế giới ngưỡng mộ ý chí và sự lạc quan của ông. Hình ảnh: Elle
Ông đã ngồi trên chiếc xe lăn và tham gia rất nhiều buổi diễn thuyết, những giọng nói này sẽ là "bảo vật" quý giá trong giới học thuật. Bởi âm thanh trong bài phát biểu không phải là giọng nói của chính ông, mà nó được phát ra thông qua sự nhận biết và xử lý tinh tế của bộ xử lý khuôn mặt, sau đó là máy tính và bộ xử lý âm thanh.
Cảm ơn bạn nhiều vì bài viết ạ
cảm ơn bạn đã cho mik biết về sự bất hạnh của nhà vật lý này
Ông là vĩ nhân duy nhất của thế kĩ XXI hả mấy bạn ???
Bài viết rất hay, cám ơn bạn đã chia sẽ