Thuyết Tương Đối Cho Mọi Người - Martin Gardner

Không mấy ai không biết đến tên tuổi của Albert Einstein, nhưng cũng không mấy ai hiểu được tư duy đầy sáng tạo của ông. Có lẽ cái độc đáo có một không hai của ông cũng còn là ở chỗ đó chăng?

Nhân loại chúng ta đã bước qua năm 2001, năm mở đầu của thế kỷ 21, năm đầu tiên của thiên niên kỷ thứ 3. Vào dịp chuyển giao trọng đại giữa hai thiên niên kỷ. Tạp chí Mỹ Time Magazine đã bầu chọn một tên tuổi sáng chói - Albert Einstein - nhà vật lý học lừng danh thế giới, người có cống hiến vĩ đại đối với loài người - làm danh nhân tiêu biểu số 1 của loài người trong vòng một trăm năm của thế kỷ 20. Chắc hẳn chúng ta đều chia sẻ hoan hỉ đối với sự bầu chọn đầy tính thuyết phục ấy.

Nhưng cũng đáng suy nghĩ biết bao khi một thiên tài kỳ vĩ như vậy của nhân loại dường như vẫn còn như xa lạ với chúng ta, vì ông ít được giới thiệu với đông đảo công chúng nước ta.

Nhà vật lý học người Mỹ Gardner, tác giả cuốn sách mà chúng ta dịch ra đây cũng từng nói rằng, trên thế giới chỉ có chừng mươi mười hai người hiểu được ông, kể cả những nhà vật lý tầm cỡ. Lại nữa, như một chuyện vui về cuộc đối thoại giữa Einstein và vua hề Charles Chaplin kể rằng chính là Chaplin đã thừa nhận mình nổi tiếng vì ai cũng hiểu còn Einstein thừa nhận mình nổi tiếng vì không ai hiểu!

Nhưng may thay trong gần một trăm năm trở lại đây, kể từ khi Einstein công bố phát minh thuyết tương đối hẹp vào năm 1905 và thuyết tương đối tổng quát vào năm 1916, có nhiều nhà khoa học mến mộ ông và tìm cách "diễn nghĩa" tư tưởng của ông với đông đảo bạn đọc, và có những thành công đáng kể như Bectơrăng với cuốn ABC về thuyết tương đối và gần đây Martin Gardner với cuốn Thuyết tương đối cho mọi người (Relativity for the million) v. v…

Với tất cả những bức xúc, trăn trở và cơ hội có được, chúng tôi đã mạo muội đề xuất việc dịch sang tiếng việt cuốn sách của M. Gardner và rất mừng là ngay lập tức ý tưởng này đã được Nhà xuất bản Đại học Quốc gia nhiệt liệt ủng hộ. Nhưng vì trình độ có hạn và thời gian gấp gáp, chắc chắn bản dịch không tránh khỏi những thiếu sót về nội dung cũng như về thuật ngữ. Vượt lên tất cả là mong có sự đóng góp nhỏ bé nào đó để tư tưởng vĩ đại của Einstein được ngày càng đến gần với mọi người hơn, trong đó có cả bản thân người dịch, đồng thời cũng là để hướng đến năm 2005 kỷ niệm 100 năm ngày ra đời của thuyết tương đối và 50 năm ngày mà Anbert Einstein, giống như chàng Atlas huyền thoại để lại trái đất cho nhân loại và bay vào vũ trụ vĩnh hằng trong niềm thương tiếc và biết ơn vô hạn của nhân loại trường sinh.

Xin chân thành cảm ơn Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội và sự chỉ giáo góp ý của đông đảo bạn đọc gần xa.

… Theo Gamop,tên gọi cổ Hy lạp của khối vật chất nguyên thủy). Vậy thì nó từ đâu mà ra? Gamop cho rằng nó được tạo thành do kết cấu của sự dồn nén từ trước của vũ trụ…
Với sự xuất hiện của mô hình đó ngay lập tức vấn đề phản đề Olbe về ánh sáng của bầu trời đêm đã được làm sáng tỏ. Mô hình tĩnh của Anhxtanh ít hỗ trợ về mặt này. Thực vậy, nó chỉ chứa đựng một số hữu hạn số lượng mặt trời, nhưng do độ dẹt của không gian trong mô hình ánh sáng của các mặt trời này buộc phải lan tỏa mãi mãi toàn vũ trụ bằng cách uốn cong đường đi của mình phù hợp với tỉ suất cong cục bộ của không gian thời gian. Kết quả là bầu trời đêm tỏa sáng giống như trong trường hợp có vô số mặt trời nếu không giả thiết rằng vũ trụ đang còn quá trẻ, nhiều ánh sáng chỉ có thể thực hiện một số hữu hạn các vòng xoáy.
Khái niệm vũ trụ dãn nở gạt bỏ rất đơn giản vấn đề này. Nếu các thiên hà xa xôi rời xa trái đất với vận tốc tỉ lệ với khoảng cách đến chúng thì số lượng đầy đủ ánh sáng đến được trái đất phải giảm thiểu. Nếu một thiên hà ở đủ xa vận tốc của nó có thể vượt quá vận tốc ánh sáng khi ánh sáng cách nó nói chung không bao giờ đạt tới chỗ chúng ta. Ngày nay nhiều nhà thiên văn cho rằng nếu như vũ trụ dãn nở, thì hẳn đã không có sự khác biệt thực sự nào giữa ngày và đêm.
Hiện tượng vận tốc của các thiên hà xa xôi đối với trái đất có thể vượt quá vận tốc ánh sáng dường như là phá vỡ nguyên lý: không một vật thể vật chất nào có thể chuyển động nhanh hơn vận tốc ánh sáng. Nhưng như chúng ta đã thấy ở chương 4 nguyên lý này có hiệu lực chỉ trong các điều kiện phù hợp với các yêu cầu của thuyết tương đối hẹp. Trong thuyết tương đối tổng quát cần diễn đạt lại như sau: không một tín hiệu nào có thể truyền đi nhanh hơn ánh sáng. Song vẫn đang có vấn đề quan trọng còn tranh cãi như sau: trên thực tế có thể có các thiên hà xa xôi khắc phục được rào cản ánh sáng và sau khi trở thành không nhìn thấy được, vẫn luôn luôn biến mất do tường ngăn của con người, thậm chí nếu như con người có bố trí được một kính viễn vọng cực mạnh mà ta có thể hình dung ra. Một số chuyên gia cho rằng vận tốc ánh sáng trên thực tế là giới hạn và chính bản thân các thiên hà xa xôi nhất cũng dễ bị xỉu đi hơn mà không bao giờ hoàn toàn nhìn thấy được (tất nhiên trong điều kiện con người phải bố trí những máy móc đủ nhậy cảm để quan sát chúng).
Những thiên hà già nua, như ai đó đã có lần nhận xét, không bao giờ bị chết đi. Đơn giản là chúng dần dần biến mất. Song dễ hiểu là không một thiên hà nào biến đi với ý nghĩa là vật chất của vũ trụ bị biến mất. Đơn giản là nó đạt được vận tốc không thể phát hiện bằng kính viễn vọng trên trái đất. Thiên hà biến mất tiếp tục nhìn thấy được từ các thiên hà khác ở gần với nó. Đối với mỗi thiên hà tồn tại một "đường chân trời quang học" kiểu như một ranh giới hình cầu mà kính viễn vọng không thể xuyên thủng. Các đường chân trời hình cầu này đối với hai thiên hà bất kỳ không trùng nhau. Các nhà thiên văn tính rằng các điểm mà sau đó thiên hà bắt đầu biến đi từ trường ngắm của chúng ta nằm ở khoảng xa gấp đôi so với miền đạt được của bất kỳ kính viễn vọng quang học hiện đại nào. Nếu như giả thiết đó là đúng thì bấy giờ đã nhìn thấy một phần tám của tất cả các thiên hà mà một thời điểm nào đó có thể quan sát được.
Nếu vũ trụ dãn nở (không quan trọng là không gian phải phẳng không dẹt hoặc là dẹt) thì xuất hiện vấn đề hóc búa là như vậy. Vậy thì vũ trụ trước kia giống cái gì? Có hai cách thức khác nhau trả lời câu hỏi này, hai mô hình vũ trụ hiện đại. Cả hai mô hình đều được đề cập ở chương sau.
…
Mời các bạn đón đọc Thuyết Tương Đối Cho Mọi Người của tác giả Martin Gardner.