Thiên tài Anhxtanh

Thiên tài Anhxtanh

Năm 2005, năm Vật lý, năm Anhxtanh đang khép lại. Hàng loạt bài viết, hàng ngàn hoạt động văn hoá trong năm tôn vinh một thiên tài trên khắp thế giới, đang đi qua. Nhưng ánh hào quang của những tư tưởng siêu việt vẫn mãi mãi thanh xuân. Và tên tuổi của con người khai sinh ra nó, nhà khoa học vĩ đại nhất thế kỷ 20, Anbe Anhxtanh (Alber Einstein, 1879-1955) vẫn chói sáng cùng lịch sử loài người.


Trăm năm mới có một năm


Năm đó là 1905, cách đây vừa tròn 100 năm. Trong chỉ một năm, Anhxtanh đã hoàn thành 5 công trình khoa học, ở tuổi 26, khi còn quá trẻ, chưa từng học qua một trường đại học đỉnh cao nào và cũng chưa tham gia một trường phái vật lý nào, không có đệ tử và cũng không có cả một người thầy tiếng tăm hướng dẫn.



5 công trình nói trên liên quan những sự kiện khoa học lớn xuất hiện trong thời kỳ đầu thế kỷ 20. Lần theo thứ tự thời gian công bố, có thể điểm ra những tiêu đề và nội dung các công trình của Anhxtanh sau đây: 1/ ?oNghiên cứu sự khuyếch tán và nội ma sát của các chất trung tính trong dung dịch loãng để xác định kích thước của nguyên tử? hay ?oXác định kích thước phân tử?. 2/ ?oThuyết quang tử? hay lý thuyết về hiệu ứng quang điện. 3/ ?oChuyển động Brao?. 4/ Đóng góp vào điện động lực các vật chuyển động và 5/ Sự phụ thuộc của quán tính và năng lượng.



Sự quan tâm và tầm thông tuệ của Anhxtanh thật rộng lớn, từ thế giới bé nhỏ, vi mô của vật chất đến vũ trụ bao la với độ lớn không gian và thời gian chỉ có thể đo bằng chuyển động với vận tốc ánh sáng.



Có đến 4 trong 5 công trình này, trừ công trình thứ 1, được công bố trong tạp chí ?oBiên niên sử Vật lý học? đầy quyền uy ở nước Đức và châu Âu thời bấy giờ. Mỗi một công trình đứng riêng ra đã là một cây đại thụ trong khu vườn vật lý, mở ra một con đường đi đến chân trời tri thức, ảnh hưởng sâu sắc đến nền tảng vật lý học và cả lâu đài khoa học nói chung.


Hẳn là một thiên tài mới có một tầm trí tuệ, một sức sáng tạo siêu việt đến vậy. Thiên tài khoa học cỡ đó, nếu trở về với quá khứ, điểm qua những đỉnh cao khoa học như Măcxoen, Bônman, Đacuyn, Paxtơ, Lavoadiê ... cũng không có ai, chỉ có một Niutơn, Issac Newton (1643-1727), mới so sánh được với Anbe Anhxtanh. Như vậy, sau thiên tài Niutơn, loài người phải đợi hơn hai trăm năm mới có được một thiên tài mới. Cũng sau hơn hai trăm năm mới có một năm 1905 kỳ lạ, năm thăng hoa của người khổng lồ Anbe Anhxtanh, năm của 5 phát minh khoa học đồ sộ. Và việc lướt qua từng sản phẩm trí tuệ của Anhxtanh chắc cũng có phần bổ ích, dù chỉ là cưỡi ngựa xem hoa.
Năm 2005, năm Vật lý, năm Anhxtanh đang khép lại. Hàng loạt bài viết, hàng ngàn hoạt động văn hoá trong năm tôn vinh một thiên tài trên khắp thế giới, đang đi qua. Nhưng ánh hào quang của những tư tưởng siêu việt vẫn mãi mãi thanh xuân. Và tên tuổi của con người khai sinh ra nó, nhà khoa học vĩ đại nhất thế kỷ 20, Anbe Anhxtanh (Alber Einstein, 1879-1955) vẫn chói sáng cùng lịch sử loài người.







Trăm năm mới có một năm




Alber Einstein, 1879-1955
Năm đó là 1905, cách đây vừa tròn 100 năm. Trong chỉ một năm, Anhxtanh đã hoàn thành 5 công trình khoa học, ở tuổi 26, khi còn quá trẻ, chưa từng học qua một trường đại học đỉnh cao nào và cũng chưa tham gia một trường phái vật lý nào, không có đệ tử và cũng không có cả một người thầy tiếng tăm hướng dẫn.



5 công trình nói trên liên quan những sự kiện khoa học lớn xuất hiện trong thời kỳ đầu thế kỷ 20. Lần theo thứ tự thời gian công bố, có thể điểm ra những tiêu đề và nội dung các công trình của Anhxtanh sau đây: 1/ ?oNghiên cứu sự khuyếch tán và nội ma sát của các chất trung tính trong dung dịch loãng để xác định kích thước của nguyên tử? hay ?oXác định kích thước phân tử?. 2/ ?oThuyết quang tử? hay lý thuyết về hiệu ứng quang điện. 3/ ?oChuyển động Brao?. 4/ Đóng góp vào điện động lực các vật chuyển động và 5/ Sự phụ thuộc của quán tính và năng lượng.



Sự quan tâm và tầm thông tuệ của Anhxtanh thật rộng lớn, từ thế giới bé nhỏ, vi mô của vật chất đến vũ trụ bao la với độ lớn không gian và thời gian chỉ có thể đo bằng chuyển động với vận tốc ánh sáng.



Có đến 4 trong 5 công trình này, trừ công trình thứ 1, được công bố trong tạp chí ?oBiên niên sử Vật lý học? đầy quyền uy ở nước Đức và châu Âu thời bấy giờ. Mỗi một công trình đứng riêng ra đã là một cây đại thụ trong khu vườn vật lý, mở ra một con đường đi đến chân trời tri thức, ảnh hưởng sâu sắc đến nền tảng vật lý học và cả lâu đài khoa học nói chung.



Hẳn là một thiên tài mới có một tầm trí tuệ, một sức sáng tạo siêu việt đến vậy. Thiên tài khoa học cỡ đó, nếu trở về với quá khứ, điểm qua những đỉnh cao khoa học như Măcxoen, Bônman, Đacuyn, Paxtơ, Lavoadiê ... cũng không có ai, chỉ có một Niutơn, Issac Newton (1643-1727), mới so sánh được với Anbe Anhxtanh. Như vậy, sau thiên tài Niutơn, loài người phải đợi hơn hai trăm năm mới có được một thiên tài mới. Cũng sau hơn hai trăm năm mới có một năm 1905 kỳ lạ, năm thăng hoa của người khổng lồ Anbe Anhxtanh, năm của 5 phát minh khoa học đồ sộ. Và việc lướt qua từng sản phẩm trí tuệ của Anhxtanh chắc cũng có phần bổ ích, dù chỉ là cưỡi ngựa xem hoa.

Sức nặng chao đảo thế giới: Thuyết tương đối
Trong 5 bài báo công bố năm 1905, hai bài cuối cùng được gộp chung trong một tên gọi ?" thuyết tương đối. Dù từ đó đến cuối đời, Anhxtanh còn đưa ra nhiều công trình nghiên cứu đồ sộ làm chấn động nền khoa học, song chỉ thuyết tương đối mới là tinh hoa nhất của sức sáng tạo, sản phẩm thăng hoa nhất của một trí tuệ siêu phàm. Khi nói đến Anhxtanh phải nói đến thuyết tương đối, và ngược lại, khi nói về thuyết tương đối không ai quên nhắc tên tuổi Anhxtanh.

Thuyết tương đối có hai phần gần như riêng biệt. Phần thứ nhất (bài báo thứ 4) là nội dung chủ yếu, sẽ được trình bày trong phần này. Đó là quan niệm của Anhxtanh về không gian và thời gian và người ta còn nói đó là Vũ trụ Anhxtanh.

Học thuyết tương đối ra đời vào thời kỳ khủng hoảng trong lịch sử vật lý, khi Vũ trụ Niutơn với quan niệm không gian tuyệt đối, thời gian tuyệt đối và các nguyên lý cơ học cổ điển khác của Niutơn và thậm chí cả những nguyên lý của nhiệt và điện động lực cổ điển nữa cũng không còn khả năng giải thích các hiện tượng thiên nhiên quan sát được bởi những thiết bị chính xác và hiện đại. Rồi giả thiết về sự tồn tại ?ochất ête? choán đầy vũ trụ và luôn đứng yên tuyết đối không còn cần thiết nữa trong vai trò là môi trường truyền sóng điện từ, sóng ánh sáng, và thực tế cũng chưa ai tìm thấy dấu vết của cái chất ête này ở nơi nào. Tình hình đến mức nhà vật lý nổi tiếng Poanhcarê phải thốt lên: đã có ?onhững dấu hiệu của một cuộc khủng hoảng nghiêm trọng?, hoặc rằng ?otrước mắt chúng ta là đống đổ nát của những nguyên lý cũ kỷ, là sự tan rã hoàn toàn của các nguyên lý đó?.

Điều kiện để Anhxtanh đưa ra thuyết tương đối của mình đã chín muồi. Thực ra, trước đó, Poanhcarê và Lorenxơ đ có những bước đi dọn đường, nhưng đáng tiếc họ không đi đến tận cùng, họ xem những đề xuất của mình liên quan thuyết tương đối chỉ là phương tiện tính toán, là thuần tuý toán học, mặt khác vẫn thừa nhận các quy luật của vật lý cổ điển, vẫn xem ête có vai trò không thể thiếu v.v?Chỉ Anhxtanh, bằng trí tưởng tượng siêu việt, trực giác và sự mạnh mẽ có tính đột phá thiên bẩm, mới dựng lên một thuyết tương đối hoàn chỉnh. Mở đầu công trình thuyết tương đối, ông lập luận rằng không những trong cơ học mà cả trong điện động lực nữa không có có chỗ cho quan niệm đứng yên tuyệt đối và chuyển động tuyệt đối. Và như vậy sự tồn tại một chất ête đứng yên tuyệt đối là sai trái. Tiếp theo, Anhxtanh đưa ra hai nguyên lý cơ bản. Một là, mọi định luật vật lý như nhau trong mọi hệ quán tính (những hệ toạ độ chuyển động thẳng đều). Hai là, vận tốc ánh sáng trong chân không là như nhau không phụ thuộc nguồn sáng chuyển động như thế nào.

Từ đó, với các công cụ toán học hiện đại, Anhxtanh đã dẫn đến những hệ quả hết sức quan trọng làm đảo lộn những quan niệm ngự trị bao đời nay. Một là, không gian là tương đối, tức nếu quan sát từ một vị trí đứng yên, thì một vật chuyển động (chẳng hạn một cái thước đặt trên con tàu vũ trụ) bị co ngắn lại so với lúc nó đứng yên. Dĩ nhiên, sự co giãn đó vô cùng bé, chỉ có thể phát hiện trong chuyển động với vận tốc rất lớn gần với vận tốc ánh sáng. Hai là, thời gian cũng có tính tương đối, tức trên một vật chuyển động thì thời gian trôi nhanh hơn khi vật đứng yên. Có thể lấy hoạt động của một máy ghi âm để minh hoạ. Giả dụ có một cuộn băng có độ dài phát tiếng là một giờ. Theo thuyết tương đối, khi mở máy trên một con tàu vũ trụ để nghe hết cuộn băng, đồng hồ đặt trên con tàu sẽ đo được cũng đúng một giờ, nhưng đồng hồ ở mặt đất theo dõi sẽ đo được hơn một giờ!

Ngoài những biểu thức mô tả tính tương đối của không gian và thời gian, Anhxtanh còn đưa ra một loạt biểu thức quan trọng khác về cộng vận tốc; biến đổi điện từ trường; sự phụ thuộc khối lượng hạt điện tích vào vận tốc; sự chuyển động của electron trong điện từ trường v.v?, đặc biệt chứng minh rằng vận tốc ánh sáng trong chân không là một vận tốc giới hạn mà không có một vật thể bất kỳ nào chuyển động với vận tốc lớn hơn.

Tầm vóc lớn lao của thuyết tương đối quả đã vượt khỏi phạm vi vật lý, phạm vi khoa học tự nhiên, vì rằng học thuyết của Anhxtanh không chỉ làm chao đảo tận gốc nền móng vật lý, nền móng khoa học của nhân loại mà thực sự tác động sâu sắc đến thế giới quan; một nền tảng của triết học, những giá trị văn hoá tinh thần vốn tích tụ và cắm sâu vào nhận thức và cuộc sống của nhân loại suốt mấy nghìn năm. Vì vậy, kể từ khi xuất hiện kết luận của Copecnic (1473-1543) bác bỏ quan niệm ?otrái đất là trung tâm vũ trụ?, chưa hề có một học thuyết khoa học nào đủ sức nặng làm ?ochao đảo thế giới?; được đông đảo công chúng quan tâm, bàn tán, tranh cãi, khen chê, ngưỡng mộ như thuyết tương đối. Chỉ từ 1905 đến năm 1924, người ta thống kê được khoảng 4000 bài báo và cuốn sách luận bàn về học thuyết của Anhxtanh. Rồi một thế kỷ trôi qua, thuyết tương đối càng chứng tỏ sự đúng đắn, càng toả ánh hào quang và ảnh hưởng càng lớn lao hơn trong sự phát triển của nền văn minh nhân loại.

Quà tặng của thế kỷ 20: Năng lượng nguyên tử

Phần thứ hai của thuyết tương đối chính là công trình ?onhỏ?, thứ 5, cuối cùng, Anhxtanh mang đến tạp chí ?oBiên niên sử vật lý học? trong năm 1905. Một hình ảnh thật đáng ghi nhớ: một chàng trai đầu tóc rối bù, áo quần nhàu cũ, tay cầm cuộn giấy khoảng 30 trang, đến gặp chủ nhiệm của Annalen der Physik ở Munich. Ai có thể ngờ được, chính bài báo đó chứa đựng những ý tưởng thiên tài, đề cập đến sự tương quan giữa năng lượng (ký hiệu E) và khối lượng (ký hiệu M) bằng một phương trình đơn giản và đẹp đẽ mà ý nghĩa sâu sắc vô cùng về mặt khoa học và thực tiễn, phương trình:
E = MC2
Giải thích một cách giản đơn, phương trình trên chứng minh rằng: năng lượng của một vật bằng khối lượng của nó nhân với bình phương tốc độ ánh sáng. Theo phương trình này, nếu con người tìm ra được một phép thần, thì một kilôgam nhiên liệu bất kỳ nào đó cũng có thể thay thế cho toàn bộ nhiên liệu của tất cả các nhà máy phát điện tại Mỹ vào thời đầu thế kỷ 20, trong vòng một tháng. Không ngờ, chỉ non 4 thập kỷ, phép thần đó đã được tìm ra: phản ứng phân hạch hạt nhân đã xẩy ra trong lò phản ứng. Và thứ nhiên liệu đầu tiên được sử dụng là nguyên tố Uranium. Thực nghiệm xác định được: chỉ một hạt nhân Uranium-235 cũng giải phóng được năng lượng khoảng 200 MeV; gần đúng như tính toán theo phương trình Einstein. Điều này có nghĩa rằng, nếu 1 gam U235 được phân hạch hoàn toàn sẽ toả ra lượng nhiệt cực lớn, tương đương đốt cháy 1,9 Tấn dầu xăng hay 1 kilôgam U235 đủ cung cấp lượng điện 25 triệu triệu (trillions) kilôwatt-giờ.

Dự báo thiên tài của Einstein về một nguồn năng lượng mới vô cùng lớn đã được thể hiện trong cuộc sống hơn nửa thế kỷ nay. Giờ đây, trên toàn thế giới đã có hàng trăm Nhà máy điện chạy bằng năng lượng hạt nhân, bổ sung cho nhiều quốc gia một lượng điện quý giá, có nước như Pháp hay Bỉ lượng điện hạt nhân này chiếm đến 70-80%. Có thể nói rằng, với cây đại thụ Anbe Anhxtanh, ngành Vật lý đã dâng tặng nhân loại một món quà lớn nhất trong thế kỷ 20: điện hạt nhân nguyên tử.

Một con tim và ba bản tuyên ngôn hoà bình

Không có gì phải bàn luận hơn về một Anhxtanh đỉnh cao của trí tuệ, đỉnh cao của phát minh, sự đóng góp cho sự phát triển và nền văn minh của nhân loại.

Nhưng sẽ thiếu sót lớn nếu không nói đến một Anhxtanh nhân bản tuyệt vời, một con tim luôn đập nhịp với số phận con người, tự do của mọi dân tộc và hoà bình trên thế giới. Một con tim nhạy cảm, đầy lòng trắc ẩn với cuộc đời như những nghệ sĩ chân chính. Và thiên tài Anhxtanh thực ra cũng là một nghệ sĩ. Một nghệ sĩ thực thụ trong cây vĩ cầm điệu nghệ tài ba, một nghệ sĩ trong sáng tạo khoa học suốt đời tìm kiếm sự giản dị, sự trong sáng và đẹp đẽ của những phương trình toán học, những định luật vật lý.

Một nhà khoa học thiên tài và một nhà nhân văn tuyệt vời tích tụ, hoà trộn trong một con người Anhxtanh một cách tự nhiên và hài hoà như dòng máu đỏ chảy trong khối óc và con tim của cùng một cơ thể. Vì vậy thật dễ hiểu tại sao thái độ của Anhxtanh, phản ứng và hành động của ông trước những sự kiện xảy ra trên thế giới là nhạy bén đến thế, thiện tâm, rõ ràng và nhất quán đến vậy. Dù rằng, có không ít trường hợp ông tạm thời rơi vào tình thế cô đơn với những người xung quanh, ở trên những đất nước mà mình sinh ra hay đang sống. Có sự việc ông ân hận đến suốt đời, như bức thư yêu cầu chính phủ Mỹ sản xuất bom nguyên tử trong thế chiến 2, dù rằng đó là do vô tình và ngây thơ ?obác học?, do thiện chí chưa được cân nhắc kỹ càng.

Tình cảm ông không bị chi phối bởi tính dân tộc hẹp hòi, con tim ông trải rộng ra toàn nhân loại, đặc biệt trước những sự kiện liên quan đến chiến tranh và hoà bình. Các hoạt động cho hoà bình trên trái đất đã cuốn hút sức lực ông suốt đời, nhất là mấy chục năm cuối đời. Chủ nghĩa hoà bình của Anbe Anhxtanh in dấu đậm nét trong ba bức tuyên ngôn hoà bình nổi tiếng.

Đó là ?oThư cảnh báo gửi nhân dân dân châu Âu? năm 1914. Trước nguy cơ xảy ra chiến tranh xuất phát từ âm mưu bành trướng lãnh thổ ngay trên đất nước ông, trước áp lực nặng nề, ông là một trong 4 người dũng cảm ký tên vào bức thông điệp kêu gọi: Thế giới cần hoà bình, Chiến tranh không người thắng, Châu Âu sẽ phải trả giá bằng xương máu và huỷ diệt nếu lao vào cuộc chiến.

Đó là ?oTuyên ngôn tài giảm quân bị toàn thế giới? năm 1930. Beclin trong tay phát xít Đức lại trở thành nơi khởi phát chiến tranh thế giới mới. Anhxtanh lại một lần nũa lên tiếng và thực sự dốc sức lực và tiền của để ngăn chặn ngọn lửa chiến tranh. Và chính ông là người đầu tiên, bên cạnh là Rutxen, Pavlôp, v.v...ký vào lời kêu gọi phản chiến, tức bản ?oTuyên ngôn tài giảm quân bị toàn thế giới?.

Bản tuyên ngôn hoà bình thứ ba, do chính Anhxtanh khởi xướng, nhằm ngăn chặn ngọn lửa chiến tranh xảy ra trong thời gian chiến tranh lạnh, ngăn chặn thế giới lao vào sản xuất những phương tiện giết người hàng loạt, bom nguyên tử và bom khinh khí.. Đó chính là ?oBản tuyên ngôn Rutxen ?" Anhxtanh? nổi tiếng năm 1955. Mười hai nhà khoa học nổi tiếng với 10 nhà Nobel cùng ký tên và chính Rutxen đã gửi bản tuyên ngôn cho nguyên thủ của sáu nước lớn - Mỹ, Liên xô, Trung quốc, Anh, Pháp cà Canađa. Sau khi ký vào bản tuyên ngôn hoà bình cuối cùng hai ngày, Anhxtanh qua đời. Một vì sao băng bay vút qua bầu trời. Sự ra đi của ông giản dị và thánh thiện như một vị thánh.
Sinh thời nhà ?otương đối học? Anhxtanh từng nói về cái chết rằng :?Sự bất tử ư? Chỉ có một sự bất tử tương đối (relative immortality), đó là sự duy trì trong ký ức về một con người qua một số thế hệ?. Nhưng với Anhxtanh, tên tuổi ông sẽ bất tử, sẽ trường tồn cùng với sức sống của học thuyết tương đối và tinh thần nhân văn tuyệt vời của ông, qua nhiều thế hệ, qua các nền văn minh của nhân loại, trong con tim và khối óc của triệu triệu con người trên trái đất./.