Nhận thức thế giới vi mô

Nguyễn Xuân HãnTạp chí Nghiên cứu con người
06:21' CH - Thứ tư, 24/01/2007

Trong vật lý các nghiên cứu thế giới vật chất xung quanh được hình thành tự nhiên theo hai xu hướng tưởng là trái ngược nhau: Thế giới ngày càng bé như nguyên tử, hạt nhân và electron, proton, nơtron, quark được gọi là thế giới vi mô và thế giới vô cùng lớn như trái đất, mặt trăng, mặt trời, các vì sao, thiên hà và vũ trụ học được gọi là thế giới vĩ mô. Giữa các hướng nghiên cứu này liệu có sự liên hệ với nhau giúp ta khám phá và mô tả thế giới vật chất thống nhất và vô tận?

Thế giới vi mô (cấu trúc bên trong của vật chất) được mô tả bởi cơ học lượng tử. Lý thuyết này dựa trên cơ sở là biến đổi gián đoạn của các đại lượng vật lý (1900) và lưỡng tính sóng - hạt của vi hạt (1924) và được hình thành do đóng góp xuất sắc của các nhà vật lý như Max Planck, Niels Bom, Werner Heisenberg, Edwin Schrodinger, Wolfgang Phun, Louis de Broglie. Cơ học lượng tử đã giải thích tuyệt diệu thế giới nguyên tử, phân tử, hệ nhiều nguyên tử, tương tác với ánh sáng, sự cấu tạo của chúng và các hiện tượng liên quan: Vận dụng cơ học lượng tử vào hóa học đã giải thích được bản chất các mối liên kết giữa các nguyên tử tại thành phần tử, về thực chất cung cấp cho môn hóa học một cơ sở lý thuyết vững chắc, là hóa học lượng tử. Cở học lượng tử mở rộng cho hạt có vận tốc băng vận tốc ánh sáng, được gọi là cơ học lượng tử tương đối tính hay lý thuyết trường lượng tử. Nó là một lý thuyết cơ bản nhất của các ly thuyết vật lý, mô tả thế giới hạt cơ bản sẽ biến hoá sinh huỷ các hạt từ một tư duy thống nhất các lực tương tác. Vận dụng lý thuyết lượng tử vào cuộc sống, chúng ta có các công cụ kỳ diệu như máy thu thanh, TV, các dàn stereo, máy fax, máy tính và Internet và những công cụ này không chỉ làm cho con người gần nhau hơn mà còn mở ra kỷ nguyên thông tin, hội nhập và phát triển ở phạm vi toàn cầu.

Thế giới vĩ mô (vũ trụ), các vật thể vô cùng lớn được mô tả bởi lý thuyết tương đối do Einstein khởi xướng. Lý thuyết tương đối hẹp mà Einstein công bố năm 1905 đã thống nhất được các khái niệm của Newton có ý nghĩa tuyệt đối và không gắn với vật chất, còn trong lý thuyết tương đối chúng chỉ có ý nghĩa tương đối và là hình thức tồn tại cơ bản của vật chất. Thời gian của một nhà du hành vũ trụ với vận tốc không đổi gần vận tốc ánh sáng sẽ bị giãn ra trong khi đó không gian lại bị co lại so với thời gian và không gian của một người nào đó đứng yên. Sự tương quan giữa khối lượng và năng lượng đã cho phép giải thích được lò lửa của các ngôi sao: Chúng biến một phần khối lượng của chúng thành năng lượng. Nguyên tắc này đã đạt đến việc chế tạo ra bom nguyên tử đe dọa toàn thể nhân loại suất nửa cuối của thế kỷ XX đến nay.

Lý thuyết tương đối rộng (việc áp dụng các nguyên lý của lý thuyết tương đối vào trường hấp dẫn) do Einstein công bố năm 1915 đã cho phép chứng minh rằng một trường hấp dẫn mạnh, như trường ở gần một lỗ đen (tạo thành do sự co lại của một ngôi sao đã dùng hết năng lượng dự trữ của nó) không chỉ làm cho thời gian giãn ra mà còn làm cong cả không gian nữa. Dựa vào các phương trình của thuyết tương đối rộng, vũ trụ không thể ở trạng thái tĩnh tại mà đang hoặc giãn nở hoặc co lại, giống hệt như quả bóng được tung lên không trung hoặc là bay lên cao hoặc là rơi xuống, chứ không thể ở trạng thái treo lơ lửng. Vũ trụ đang giãn nở, đó là phát hiện của nhà thiên văn người Mỹ Edwin Hubble vào năm 1929. Lý thuyết tương đối giải thích rất tất các tính chất hấp dẫn ở thang cực lớn của vũ trụ, của các thiên hà, các ngôi sao và các hành tinh, khi mà lực hấp dẫn chiếm ưu thế. Lý thuyết lượng tử và lý thuyết tương đối đã được kiểm chứng qua các phép đo và quan sát khi chúng hoạt động tách biệt, riêng rẽ ở trong địa hạt riêng của mình. Vậy có sự liên thông giữa hai lý thuyết kể trên? Thế giới vật chất có thể được mô tả bằng một lý thuyết duy nhất, từ vi mô đến vĩ mô trên cùng một nguyên tắc? Điều này đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và nó có thể làm được trong những khoảnh khắc ban đầu của vũ trụ.

Nổi bật nhất là lý thuyết về "Vụ nổ lớn" - "Big Bang" do Gamov (1945) đề xuất trên cơ sở gợi ý của Lemtre (1845). Thuyết này hiện đang được phát triển mạnh trong thế kỷ XX. Theo thuyết này vũ trụ cùng với không gian và thời gian được sinh ra sau vụ nổ lớn, cách đây 15 tỷ năm trước. Từ đó đã diễn ra một quá trình thăng tiến, không ngừng trên con đường phức tạp hoá. Xuất phát từ một chân không nội nguyên tử, vũ trụ đang giãn nở không ngừng phình to và nở ra. Các quark và eletron, các proton và nơtron, các nguyên tử, các ngôi sao và các thiên hà kế tiếp nhau hình thành. Vũ trụ bao la gồm hàng trăm tỷ thiên hà, mỗi thiên hà gồm trăm tỷ ngôi sao. Như vậy từ cái vô cùng bé sinh ra cái vô cùng lớn là Vũ trụ. Để hiểu được rõ nguồn gốc của vũ trụ đó và cả nguồn gốc riêng chúng ta nữa, cần một lý thuyết vật lý có khả năng thống nhất cơ học lượng tử với lý thuyết tương đối và mô tả được tình huống tất cả bốn lực cơ bản (điện từ, mạnh, yếu và hấp dẫn) đều bình đẳng với nhau. Một lý thuyết thống nhất như vậy đến nay vẫn chưa xây dựng được, mặc dù trong thế giới vi mô, con người đang nghiên cứu các quá trình vật lý diễn ra ở khoảng cách 10-33cm (được gọi là "chiều dài Planck") và thời gian 10-42 gy (còn được gọi là "Thời gian Planck") sau Big Bang. Phải chăng rào cản nhận thức nguồn gốc của vũ trụ của con người hiện nay là Bức tường Planck? Không, các nhà khoa học vẫn tiến sâu vào cấu trúc vi hạt của vật chất. Theo nhà vật lý Mỹ Steven Weinberg dự đoán vào năm 2050 lý thuyết thống nhất đó sẽ được hoàn thành?

Giữa vật lý học và triết học có mối quan hệ khăng khít và hỗ trợ lẫn nhau trong toàn bộ tiến trình lịch sử phát triển khoa học. Đối tượng của triết học macxít là chứng minh vật chất có trước tinh thần, đồng thời nghiên cứu các quy luật chung nhất của sự phát triển tự nhiên, xã hội và tư duy con người. Triết học macxít là công cụ của nhận thức khoa học, nghiên cứu thực tiễn và cải tạo thế giới vật chất có nhiều đặc tính cặn bản, trong đó vận động là đặc tính căn bản nhất. Vật chất vận trong không gian và thời gian. Mặt khác, vật lý học lại là ngành khoa học nghiên cứu những dạng chuyển động cơ bản nhất của các dạng vật chất và tương tác giữa chúng. Nhà vật lý nói riêng, nhà khoa học nói chúng cần trang bị cho mình phép biện chứng macxít như là một phương pháp, một công cụ trong nhận thức và tư duy sáng tạo. Ngược lại, những nhà triết học không tìm hiểu những thành tựu của học học tự nhiên nói chung, đặc biệt các phát minh của vật lý học hiện đại, thì khó vươn tới tầm cao của một nhà tư tưởng.

Công trình "Nhận thức thế giới vi mô" của GS. Nguyễn Duy Quý đã đi sâu nghiên cứu thế giới vi mô dưới góc nhìn triết học dựa trên những thành tựu vật lý học hiện đại. Điều nổi bật của công trình là nội dung nghiên cứu đã tiếp cận được những thành tựu hiện đại của vật lý học thế giới đã được giới thiệu ở trên. Công trình đã nêu lên những đặc trưng định tính và định lượng của thế giới góc nhìn triết học dựa trên những thành tựu vật lý học hiện đại. Điều nổi bật của công trình là nội dung nghiên cứu đã tiếp cận được những thành tựu hiện đại của vật lý học thế giới đã được giới thiệu ở trên. Công trình đã nêu lên những đặc trưng định tính và định lượng của thế giới vi mô (từ trang 64 - 89). Đây là sự khái quát có giá trị về mặt khoa học, sự đóng góp của tác giả với tư duy độc lập đưa ra kết luận rất mới: "Trong thế giới vi mô có những đặc điểm riêng của các thuộc tính không - thời gian, do những tương tác đặc biệt giữa hạt cơ bản và trường vật lý quy định. Điều đó chứng tỏ rằng không chỉ điện tử là vô cùng tận mà cả cấu trúc không - thời gian của nó cũng vô cùng tận. Vật lý học vi mô đã làm giàu thêm kiến thức của chúng ta về không gian và thời gian" (tr.89).

Công trình không chỉ tiếp cận mà còn có đóng góp vào sự phát triển chung của khoa học triết học trong vật lý học của thế giới. Từ phản hạt - 1982 đến phản nguyên tử - 1995 vấn đề phản vật chất trong nghiên cứu thế giới vi mô, nhận định mới của tác giả về vấn để này như sau: “Các phản nguyên tử nói riêng và phản vật chất nói chung, trên thực tế, không phải là phi vật chất mà cũng chỉ là vật chất. Chúng là một dạng của vật chất" (tr.140-141).

Điều đặc biệt của công trình này là nội dung của cuốn sách đã được công bố trên những Tạp chí có uy tín bằng tiếng Nga ở Liên cũ (bài số 1 đến số 4 tr. 259) điều này thể hiện rõ giá trị khoa học của công trình.

Trên lĩnh vực triết học trong vật lý học ở nước ta, công trình nhận thức thế giới vi mô của GS. Nguyễn Duy Quý là công trình cơ bản nhất, có hệ thống với tầm nghiên cứu hiện đại nhất có tác dụng thúc đẩy việc nghiên cứu triết học bắt kịp những tiến bộ của khoa học tự nhiên nói chung và vật lý học nói riêng không chỉ hiện nay và cả trong tương lai của khoa học nước nhà.

Trong điều kiện của nước ta hiện nay công trình này thuộc loại quý và đặc biệt bổ ích và xuất sắc, rất đáng trân trọng.

Xin giới thiệu với bạn đọc cuốn sách "Nhận thức thế giới vi mô" của GS. Nguyễn Duy Quý, một nhà giáo và nhà khoa học đầu tiên ở nước ta đặt vấn đề nghiên cứu các vấn đề cơ bản nhất của thế giới vật chất xuất phát đồng thời từ hai góc độ triết học và vật lý học. Cuốn sách là một công trình nghiên cứu khoa học nghiêm túc, mà tác giả đã thực hiện trong nhiều năm. Trên quan điểm duy vật biện chứng, tác giả đã khái quát những bước cơ bản trong việc nhận thức các khái niệm cơ bản của lý thuyết lượng tử, mô tả thế giới vi mô. Trong các lập luận, tác giả đã phân tích rõ sự khác nhau giữa biện chứng và siêu hình, và chỉ ra sự phù hợp giữa lý luận với thực tiễn.

Sách và tài liệu về các vấn đề khoa học thuộc lĩnh vực liên ngành giữa vật lý học và triết học chưa nhiều, đặc biệt sự liên hệ giữa triết học với vật lý học hiện đại, hầu như còn quá ít ở nước ta. Mặt khác, việc "đói sách và học chay” ở bậc Đại học đang cản trở việc nhận thức khoa học trong quá trình hội nhập và toàn cầu hoá và hạn chế rất nhiều chất lượng đào tạo nguồn nhân lực cho thời kỳ đẩy mạnh CNH và HĐH đất nước. Cuốn sách "Nhận thức thế giới vi mô" của GS.Nguyễn Duy Quý là một tài liệu quý, thật bổ ích cho các nhà giáo và các nhà khoa học nước ta, góp phần đáp ứng yêu cầu cấp thiết hiện nay.

Nhận thức thế giới vi mô
 
ChúngTa.com @ Facebook
 
Thống kê truy cập
Số lượt truy cập: .
Tổng số người truy cập: .
Số người đang trực tuyến: .
.
Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,