ChúngTa.com

Vật lý học đóng vai trò quan trọng như thế nào trong xã hội, trong chúng ta có lẽ nhiều người còn mơ hồ. Tuy nhiên, vai trò của nó trong khoa học tự nhiên thì ai cũng rõ.

Vật lý học là một khoa học cơ bản, là cơ sở chung của khoa học và công nghệ. Trong vật lý học, các hiện tượng của tự nhiên được nghiên cứu bằng phương pháp luận chính xác nhất dựa trên nền tảng của thực nghiệm và toán học. Cả hai đặt nền tảng trên cách tiếp cận này đều không mang tính thời gian và có hiệu lực vạn năng như chính các định luật của vật lý. Ý chí của loài người muốn khám phá các định luật này cũng cổ xưa như chính nền văn minh của chúng ta vậy. Thế kỷ XX đã dẫn tới thế kỷ vật lý học dù cho loài người không nhận biết trước được điều đó và cũng không hề nỗ lực để đạt tới điểm đó, và thế kỷ này đã vượt qua mọi thời đại khác chính là nhờ điều đó. Vật lý học thế kỷ XX đã khám phá ra thuyết tương đối và thuyết lượng tử mà trước đó loài người còn chưa thể mường tượng ra nổi, dù theo chiều sâu hay theo cả chiều rộng.

Ý chí muốn nhận biết các định luật của tự nhiên cũng cổ xưa như ý nguyện muốn ứng dụng chúng. Trong vật lý học, nghiên cứu cơ bản không thể tách rời với ứng dụng các kết quả của nó. Không có nghiên cứu cơ bản sẽ không thể sản sinh ra các tri thức mới, và nếu không có các tri thức mới thì nền văn hóa và văn minh sẽ tàn lụi. Nhưng nếu sử dụng tri thức mới với mục đích sai thì còn hủy hoại nền văn minh nhiều hơn nữa. Tri thức mới sẽ mang lại hạnh phúc hay tai họa cho chúng ta, điều đó cũng còn và hoàn toàn phụ thuộc vào trình độ giáo dục phổ cập của toàn dân. Muốn vậy, trong tương lai, trước hết phải nâng cao trình độ phổ thông về toán học và khoa học tự nhiên, và gắn liền với điều đó là chủ đề, ý nghĩa và triển vọng của nghiên cứu vật lý. Vật lý học phải thâm nhập vào xã hội, mà trước hết là vào những cấu phần cơ bản của nó như kinh tế, chính trị; và lĩnh vực thông tin đại chúng sẽ phải quan tâm nhiều hơn tới nó. Cũng rất may, năm 2005 này đã được Liên hiệp quốc quyết định là Năm Vật lý quốc tế, công luận do đó sẽ được lưu ý tới ngành này. Tạp chí Hoạt động Khoa học ngay số đầu năm nay đã dành nhiều trang nói về vật lý học, đặc biệt giới thiệu về nhà vật lý vĩ đại Albert Einstein. Năm Vật lý quốc tế cũng là năm để kỷ niệm 100 năm Einstein phát minh ra thuyết tương đối và lý thuyết lượng tử (1905). Ở Đức, Thủ tướng Schroeder thậm chí còn tuyên bố đối với Đức, năm này là Năm Einstein. Nhân đây cũng xin trân trọng giới thiệu với bạn đọc quan tâm cuốn sách đồ sộ trên 1.000 trang: "Anbe Anhxtanh, thân thế và sự nghiệp" của tác giả Albrecht Foelsing, Nhà cuất bản Suhrkamp, CHLB Đức 1995, Bản dịch Nhà cuất bản Thanh Niên, Hà Nội, sẽ phát hành quý 2 năm nay.

Vật lý học là nền tảng của khoa học tự nhiên và về khía cạnh ứng dụng nó là cơ sở cho phát triển kỹ thuật và công nghệ. Với hai khía cạnh đó, vật lý học đã bao trùm lên toàn bộ thế giới thế kỷ XX này. Nhưng nếu chỉ như vậy thì chúng ta cũng chỉ mới hiểu được một phần vai trò của vật lý học trong thế giới ngày nay. Hơn thế nữa, vật lý học chính là một cấu phần của nền văn hoá của chúng ta.

Vật lý học luôn nỗ lực giải thích cho chúng ta hiểu về những gì đang xảy ra trong thiên nhiên và trong kỹ thuật, đưa tiến trình của các sự kiện đó về những quy luật có tính vạn năng, đó chính là các quy luật của tự nhiên. Các định luật của tự nhiên dạy chúng ta rằng: thế giới có một trật tự nội tại. Trật tự này có hiệu lực tối thượng ở chừng mực mà cho đến nay chúng ta đã nhận thức được, và không một cái gì có thể vượt qua nó. Trong khi tất cả những gì là vật chất trên thế giới này chịu tác động của sự thay đổi liên tục thì cái trật tự mang tính quy luật của tự nhiên này lại không mang tính thời gian, đứng bên ngoài mọi biến đổi của thời gian. Con người hoàn toàn không can thiệp được gì vào cái trật tự này, nó là bất khả xâm phạm. Không có bất cứ một sự vi phạm nào đối với trật tự này, dù cho các quá trình vật chất trong vũ trụ có hoành hành dữ dội, chiến tranh và khủng bố trong cái vũ trụ thu hẹp là Trái Đất chúng ta có diễn ra khốc liệt đến thế nào đi nữa. Ở bất cứ đâu và vào bất cứ thời điểm nào, chúng ta đều có thể dành cho các trật tự mang tính quy luật ấy của tự nhiên sự tin cậy hoàn toàn. Thông điệp rõ ràng là: trong mọi việc chúng ta dự kiến hay tiến hành, chúng ta đều có thể và cần phải xây dựng trên cái trật tự này.

Nguồn gốc của vật lý học nằm sâu trong thời cổ đại. "Ở bước khởi đầu của nền văn hoá phương Tây là sự đan xen chặt chẽ giữa cách đặt vấn đề mang tính nguyên tắc và hành động thực tiễn, điều này do người Hy Lạp cổ đại thực hiện. Ngay cho đến ngày hôm nay thì toàn bộ sức mạnh nền văn hoá của chúng ta vẫn dựa trên nền tảng là mối liên hệ này" (Werner Heisenberg). Vào thế kỷ XVII, Johannes Kepler, Galileo Galilei và Isaac Newton đã xây dựng phương pháp luận của vật lý học hiện đại bằng cách tách từng quá trình riêng lẻ trong tự nhiên ra khỏi mối liên quan của chúng rồi nghiên cứu nhờ sự trợ giúp của những thí nghiệm. Cuối thế kỷ XIX, người ta bắt đầu làm sáng tỏ cấu trúc điện tử của vật chất. Chỉ có qua đó mới có khả năng hiểu được bản chất của tia X và hiện tượng phóng xạ tự nhiên do Henri Becquerel, Marie Curie và Pierre Curie tìm ra. Năm 1897, Joseph Thomson phát hiện ra điện tử là hạt vật chất đầu tiên không tách ra được nữa (hạt cơ bản). Đầu thế kỷ XX, Albert Einstein với thuyết tương đối do ông phát minh đã tạo ra một cuộc cách mạng trong quan niệm của chúng ta về không gian và thời gian. Cùng với Max Planck, ông đã phát hiện ra photon với tư cách là hạt cơ bản của ánh sáng chính trên con đường đó, các nhà vật lý Werner Heisenberg, Erwin Schroedinger, Paul Dirac và Wolfgang Pauli, đã giải quyết được vấn đề nhị nguyên luận sóng hạt không chỉ của ánh sáng mà của tất cả các hạt, đó là lý thuyết lượng tử. Từ lý thuyết lượng tử chúng ta đã học được rằng quan niệm thông thường của chúng ta về tính nhân quả quyết định luận trở nên "nhoè" (bất định) trong thế giới vi mô như thế nào.

Tất cả các khám phá này đã đặt nền tảng cho sự phát triển rất mạnh mẽ của vật lý học thế kỷ XX. Từ đó trở đi, các nhà vật lý càng ngày càng tìm thêm được nhiều hiện tượng và định luật mới, lý thú của tự nhiên. Ngay cả ở trong thế giới vĩ mô, tính nhân quả và quyết định luận cũng là bất định. Động lực học phi tuyến dạy cho chúng ta điều này. Người ta đã hiểu được rằng, dù các định luật của tự nhiên là rất chặt chẽ thì nhiều điều quan trọng trên thế giới vẫn không thể dự báo trước được. Đây là một trong số những nhận thức cơ bản mới nhất của vật lý học. Sai lầm rõ ràng của lối suy nghĩ của vật lý học theo chủ nghĩa duy vật cơ giới cổ lỗ hàng trăm năm nay chính là một trong những nguyên nhân tại sao trên công luận người ta cảm thấy hãi hùng khi phải đối mặt với vật lý và kỹ thuật. Để hiểu rõ hơn, chúng ta hãy quay trở lại với quá khứ, song cũng không nhất thiết phải quá nhiều thế kỷ, chẳng hạn như đến tận thời Nicolas Copernic. Chỉ cần một thế kỷ là đủ. Mới 100 năm về trước thôi, ngay sự tồn tại của nguyên tử cũng không được cho là chắc chắn. Nhưng từ đó đến nay vật lý học đã cung cấp cho chúng ta một bức tranh về cấu trúc và động lực học của thế giới chúng ta mà nó thường đi ra ngoài sức tưởng tượng của con người, nhưng được bảo đảm một cách chắc chắn nhờ các thí nghiệm ngày càng tinh vi và chính xác. Bức tranh này mô tả từ cái nhỏ nhất đến cái lớn nhất, từ cái nhẹ nhất đến cái nặng nhất, từ cái chậm nhất đến cái nhanh nhất, từ cái lạnh nhất đến cái nóng nhất, từ cái sáng nhất đến cái tối nhất, từ vật chất loãng nhất đến vật chất đông đặc nhất và từ sự khởi đầu của vũ trụ cho đến ngày hôm nay. Giữa đó là khoảng cách có 20 bậc độ lớn hay thậm chí còn hơn nữa. Rất nhiều điểm ở bức tranh hùng vĩ này đã dựa trên những ngoại suy từ điều đã biết đến điều chưa nghiên cứu, còn một số lại dựa trên những giả thuyết táo bạo. Tất cả các khoa học sống được là nhờ điều đó. Columbus tin vào giả thuyết Trái Đất tròn, bởi vậy ông có thể đi đến Ấn Độ bằng đường biển. Chính niềm tin này đã tạo cho ông động lực để hành động. Tuy ông chẳng đến được Ấn Độ, nhưng ông đã khám phá ra Châu Mỹ. Các đối tượng nghiên cứu của vật lý học lúc đầu thường nằm rất xa điều chúng ta có thể nhận biết trực tiếp. Tuy nhiên, sớm hay muộn, những khám phá cơ bản của khoa học tự nhiên cũng sẽ liên quan trực tiếp tới chúng ta hệt như việc khám phá ra Châu Mỹ. Vật lý học chính là ngành khoa học cơ bản nhất trong mọi ngành khoa học cơ bản. Nó là một cấu phần khắc đậm vào nền văn minh của chúng ta.

Để kết luận bài viết tản mạn này nhân dịp đầu xuân Ất Dậu, tôi xin phép nhắc lại nhận xét của TS Franz Augustin, Viện trưởng Viện Goethe Hà Nội, cơ quan đại diện văn hoá cao nhất của CHLB Đức tại nước ta, nhân một bài phỏng vấn về phát triển của Việt Nam những năm gần đây. Sau những lời khen về tốc độ tăng trưởng mà trên đài, báo đã nói nhiều, mà dĩ nhiên TS Augustin cũng có nhắc, tôi chỉ xin nêu mặt yếu mà chắc nhiều người trong chúng ta đã thấy, duy có cách khắc phục thì chúng ta vẫn như... gà (năm gà mà!) nhưng hy vọng là nhẹ hơn, chỉ... mắc tóc thôi:

"… phát triển văn hoá tư tưởng không đi song song với phát triển kinh tế… các tài năng bị thui chột… người Việt Nam vốn chăm chỉ và thông minh nhưng chưa phát huy được, đó là điều vô cùng đáng tiếc…".

Phát triển vật lý học nói riêng và phát triển khoa học và công nghệ nói chung, cũng là phát triển văn hoá vậy. Chúng ta phải làm gì đây?

Câu trả lời xin dành cho bạn đọc.

Chắc rằng phải cố gắng, sao cho đến cuối Năm Vật lý quốc tế, khi nhìn lại chúng ta thấy cũng đã làm được một việc gì đó rất cụ thể cho vật lý học nước nhà, hay khoa học công nghệ, hay văn hoá cũng vậy.