Sau khi khám phá các tính chất của vô hạn', việc tôi quan tâm cái Không – chân không – là một sự tiếp nối hoàn toàn tự nhiên. Con người đứng giữa hai cái vô hạn, vô cùng bé và vô cùng lớn. Như Pascal đã nhận xét: “Con người trong thiên nhiên là gì? Là hư vô với vô hạn, là tất cả với hư không, là khoảng giữa không có gì và tất cả, xa vô cùng để hiểu được hai thái cực" Cái Không, giống như vô hạn, không ngừng xuất hiện dưới nhiều hình thức trong các lĩnh vực khác nhau của tư tưởng con người. Nó không chỉ thu hút sự chú ý của các nhà triết học và thần học, mà còn cả các nhà toán học, vật lý và vũ trụ học. Và mỗi lần, sự tiếp xúc với cái Không lại cho phép con người tiến bộ và phát triển. Leonardo da Vinci đã đúng khi nhận xét: “Trong tất cả các khái niệm tuyệt vời mà chúng ta mang trong minh, hư vô có lẽ là khái niệm màu mỡ nhất”
Cái Không thể hiện trong thế giới toán học qua số không. Có một điều bí ẩn về vấn đề này đó là: tại sao số không không sinh ra ở phương Tây, bất chấp những tiến bộ to lớn trong toán học của người Hy Lạp, mà lại sinh ra ở phương Đông? Tại sao số không lại gây ra sự sợ hãi đến như vậy trong tư tưởng phương Tây, trong khi lại được chào đón với vòng tay rộng mở bởi tư tưởng phương Đông? Tại sao lại phải chờ đến tận thế kỷ 5, các thiên tải toán học Ấn Độ cuối cùng mới trả cho số không vị trí của một con số đích thực? Chương đầu tiên sẽ cố gắng trả lời những câu hỏi này.
Trong chương thứ hai, chúng ta sẽ khám phá sự khởi đầu khoa học của khái niệm chân không. Làm thế nào nó đi vào khoa học vật lý với nguyên tử luận của Leucippus và Democritus khoảng thế kỷ 5 trước Công Nguyên (CN)? Và tại sao tiếng nói của các nhà nguyên tử luận lại nhanh chóng bị lấn át bởi những người có ảnh hưởng lớn hơn nhiều, là Plato và đặc biệt là Aristotle, những người đã lớn tiếng cho rằng “tự nhiên sợ chân không”? Làm thế nào mà vào thế kỷ 16, sau khoảng hai mươi thế kỷ horror vacui (sợ chân không) theo Aristotle, chân không không còn là chủ đề của các thảo luận thần học và triết học nữa để cuối cùng trở thành một câu hỏi khoa học có thể được giải quyết bằng thực nghiệm? Chúng ta sẽ xem bằng cách nào mà Torricelli, một học trò của Galileo tại Italy, và Pascal tại Pháp, qua một loạt các thí nghiệm tuyệt vời dựa trên các cột thủy ngân (hoặc chất lỏng khác) trong ống thủy tinh, đã thành công tạo ra một chân không vật lý bền vững trên Trái Đất, và chứng minh được rằng trong một số tình huống nhất định, tự nhiên không hề sợ chân không. Vậy làm thế nào mà các thực nghiệm này chứng tỏ được sự tồn tại thực tế của áp suất khí quyển và trọng lượng của không khí?
Nhưng nếu chân không có thể được tạo ra trên Trái Đất, liệu chúng ta có thể chắc chắn rằng không gian ngoài hành tinh này là hoàn toàn trống rỗng? Chương thứ ba sẽ xem xét các ý tưởng của Aristotle về một chất vô hình gọi là “ether” nhẹ hơn không khí, nước, đất và lửa, tràn ngập trong toàn bộ vũ trụ. Khái niệm ether đã tiến hóa theo thời gian như thế nào? Tại sao các nhà khoa học vĩ đại như Newton với lý thuyết vạn vật hấp dẫn vào năm 1687, và Maxwell với chứng minh ở thế kỷ 19 rằng ảnh sang chẳng qua cũng chỉ là một loại sóng điện tử, lại cảm thấy cần thiết phải dùng tới ether để củng cố lý thuyết của họ? Các lý thuyết khoa học phải chịu sự kiểm chứng bằng thực nghiệm hoặc quan sát. Làm thế nào chúng ta có thể chứng minh sự tồn tại (hoặc không tồn tại) của ether? Ở đây chúng ta sẽ xem xét làm thế nào mà các thí nghiệm tỉnh xảo của Michelson và Morley đã cho phép các nhà vật lý, vào cuối thế kỷ 19, bước đầu trả lời được câu hỏi này. Nhưng chỉ tới đầu thế kỷ 20, thông qua thuyết tương đối của mình, nhà cách mạng Einstein mới đưa ra giải pháp cuối cùng và quyết định dứt điểm cho số phận của ether. Và khi làm như thế, ông cũng đã làm thay đổi một cách sâu sắc các quan niệm thông thường của chúng ta về thời gian và không gian. Vậy làm thế nào mà một nhà vật lý trẻ có thể thực hiện được một kỳ công như vậy?
Thuyết tương đối không phải là lý thuyết duy nhất làm thay đổi triệt để quan điểm của chúng ta về thực tại. Một lý thuyết lớn khác của thế kỷ 20, cơ học lượng tử, môn vật lý mô tả thế giới các nguyên tử và các hạt hạ nguyên tử, cũng đưa ra một khái niệm chân không hoàn toàn mới. Trong chương thứ tư, chúng ta sẽ tập trung vào khái niệm mới mẻ này của chân không, bằng cách tự hỏi rằng vật chất tạo nên cơ thể chúng ta và các đối tượng xung quanh ta liệu có phải chỉ là “gần như trống rỗng” như các nhà vật lý khẳng định hay không. Và giả sử nếu loại bỏ được tất cả vật chất trong không gian, thì liệu chúng ta có nhận được chân không tuyệt đối không? Câu trả lời ở đây, thật đáng ngạc nhiên và lạ lùng, là sẽ phải viện tới cái mà các nhà vật lý gọi là “nguyên lý bất định Heisenberg”, một nguyên lý chi phối thế giới của những cái vô cùng bé. Để đạt được điều này, chúng ta sẽ phải sử dụng các khái niệm mới như mờ nhòe của năng lượng và các thực thể kỳ lạ hoàn toàn không phù hợp với lẽ phải thông thường, chẳng hạn như các hạt ảo hoặc sự chứa đầy của chân không.
Chương thứ năm thảo luận về vũ trụ học, vì vũ trụ gắn kết chặt chẽ với chân không. Làm thế nào mà vũ trụ lại chuyển từ không tồn tại thành tồn tại, từ hư vô thành một cái gì đó? Vai trò của chân không trong sự ra đời của vũ trụ là gì? Bằng cách nào chân không có thể là nguyên nhân của “bang” (nổ) trong Big Bang, vụ nổ nguyên thủy nổi tiếng đã xảy ra cách đây 13,8 tỷ năm, gây ra sự bùng nổ điện cuồng của vũ trụ từ một trạng thái vô cùng nhỏ, nóng và đặc? Làm thế nào mà chân không lại tạo ra được vẻ đẹp và sư phức tạp của thế giới. Vũ trụ đã giảm tốc trong bảy tỷ năm tồn tại đầu tiên của nó do bị lực hấp dẫn của vật chất và năng lượng của nó hãm lại. Nhưng kể từ tỷ năm thứ tám, nó được tăng tốc, tức bị đẩy bởi một lực phản-hấp dẫn đầy bí ẩn gọi là “năng lượng tối” do hoàn toàn thiếu thông tin. Liệu chân không có là nguyên nhân làm tăng tốc của vũ trụ? Liệu năng lượng tối có phải là một biểu hiện của năng lượng của chân không?
Và cuối cùng, chương thứ sáu sẽ so sánh tri thức duy lý về vũ trụ với tri thức thần bí phương Đông. Cái Không đóng một vai trò quan trọng trong thế giới quan của Đạo giáo và Phật giáo. Đối với những người tu Đạo, Đạo là cái Không - nguồn gốc của vũ trụ. Bằng cách đồng nhất với cái Không nguyên thủy mà con người trở thành tấm gương phản chiếu thế giới và có thể ngộ ra được nhịp điệu của thời gian và không gian. Phật giáo đã nói một cách tường minh về cái Không hay sự trống rỗng của vạn vật. Do sự tương liên của các hiện tượng, không có gì có thể tồn tại tự thân, hay là nguyên nhân của chính mình. Làm thế nào mà các quan điểm này của tâm linh phương Đông lại có thể khớp nối với các khái niệm khoa học về chân không?
Cuốn sách này được dành cho tất cả các “chính nhân” muốn hiểu biết về sự phát triển khoa học và triết học của chân không. Khi soạn thảo, tôi đã cố gắng để tránh các chứng minh quá kỹ thuật, vì vậy người đọc không cần tới các kiến thức khoa học tiên tiến. Đồng thời, khi trình bày như thế, tôi cũng cố gắng không làm tổn hại tới sự chặt chẽ và tính chính xác. Cuốn sách có kèm theo nhiều hình minh họa cho phép vừa làm sáng tỏ những lập luận của tôi vừa tạo cho việc đọc thêm phần sinh động.
TRỊNH XUÂN THUẬN
Paris, tháng 6 năm 2016
Cái Không thể hiện trong thế giới toán học qua số không. Có một điều bí ẩn về vấn đề này đó là: tại sao số không không sinh ra ở phương Tây, bất chấp những tiến bộ to lớn trong toán học của người Hy Lạp, mà lại sinh ra ở phương Đông? Tại sao số không lại gây ra sự sợ hãi đến như vậy trong tư tưởng phương Tây, trong khi lại được chào đón với vòng tay rộng mở bởi tư tưởng phương Đông? Tại sao lại phải chờ đến tận thế kỷ 5, các thiên tải toán học Ấn Độ cuối cùng mới trả cho số không vị trí của một con số đích thực? Chương đầu tiên sẽ cố gắng trả lời những câu hỏi này.
Trong chương thứ hai, chúng ta sẽ khám phá sự khởi đầu khoa học của khái niệm chân không. Làm thế nào nó đi vào khoa học vật lý với nguyên tử luận của Leucippus và Democritus khoảng thế kỷ 5 trước Công Nguyên (CN)? Và tại sao tiếng nói của các nhà nguyên tử luận lại nhanh chóng bị lấn át bởi những người có ảnh hưởng lớn hơn nhiều, là Plato và đặc biệt là Aristotle, những người đã lớn tiếng cho rằng “tự nhiên sợ chân không”? Làm thế nào mà vào thế kỷ 16, sau khoảng hai mươi thế kỷ horror vacui (sợ chân không) theo Aristotle, chân không không còn là chủ đề của các thảo luận thần học và triết học nữa để cuối cùng trở thành một câu hỏi khoa học có thể được giải quyết bằng thực nghiệm? Chúng ta sẽ xem bằng cách nào mà Torricelli, một học trò của Galileo tại Italy, và Pascal tại Pháp, qua một loạt các thí nghiệm tuyệt vời dựa trên các cột thủy ngân (hoặc chất lỏng khác) trong ống thủy tinh, đã thành công tạo ra một chân không vật lý bền vững trên Trái Đất, và chứng minh được rằng trong một số tình huống nhất định, tự nhiên không hề sợ chân không. Vậy làm thế nào mà các thực nghiệm này chứng tỏ được sự tồn tại thực tế của áp suất khí quyển và trọng lượng của không khí?
Nhưng nếu chân không có thể được tạo ra trên Trái Đất, liệu chúng ta có thể chắc chắn rằng không gian ngoài hành tinh này là hoàn toàn trống rỗng? Chương thứ ba sẽ xem xét các ý tưởng của Aristotle về một chất vô hình gọi là “ether” nhẹ hơn không khí, nước, đất và lửa, tràn ngập trong toàn bộ vũ trụ. Khái niệm ether đã tiến hóa theo thời gian như thế nào? Tại sao các nhà khoa học vĩ đại như Newton với lý thuyết vạn vật hấp dẫn vào năm 1687, và Maxwell với chứng minh ở thế kỷ 19 rằng ảnh sang chẳng qua cũng chỉ là một loại sóng điện tử, lại cảm thấy cần thiết phải dùng tới ether để củng cố lý thuyết của họ? Các lý thuyết khoa học phải chịu sự kiểm chứng bằng thực nghiệm hoặc quan sát. Làm thế nào chúng ta có thể chứng minh sự tồn tại (hoặc không tồn tại) của ether? Ở đây chúng ta sẽ xem xét làm thế nào mà các thí nghiệm tỉnh xảo của Michelson và Morley đã cho phép các nhà vật lý, vào cuối thế kỷ 19, bước đầu trả lời được câu hỏi này. Nhưng chỉ tới đầu thế kỷ 20, thông qua thuyết tương đối của mình, nhà cách mạng Einstein mới đưa ra giải pháp cuối cùng và quyết định dứt điểm cho số phận của ether. Và khi làm như thế, ông cũng đã làm thay đổi một cách sâu sắc các quan niệm thông thường của chúng ta về thời gian và không gian. Vậy làm thế nào mà một nhà vật lý trẻ có thể thực hiện được một kỳ công như vậy?
Thuyết tương đối không phải là lý thuyết duy nhất làm thay đổi triệt để quan điểm của chúng ta về thực tại. Một lý thuyết lớn khác của thế kỷ 20, cơ học lượng tử, môn vật lý mô tả thế giới các nguyên tử và các hạt hạ nguyên tử, cũng đưa ra một khái niệm chân không hoàn toàn mới. Trong chương thứ tư, chúng ta sẽ tập trung vào khái niệm mới mẻ này của chân không, bằng cách tự hỏi rằng vật chất tạo nên cơ thể chúng ta và các đối tượng xung quanh ta liệu có phải chỉ là “gần như trống rỗng” như các nhà vật lý khẳng định hay không. Và giả sử nếu loại bỏ được tất cả vật chất trong không gian, thì liệu chúng ta có nhận được chân không tuyệt đối không? Câu trả lời ở đây, thật đáng ngạc nhiên và lạ lùng, là sẽ phải viện tới cái mà các nhà vật lý gọi là “nguyên lý bất định Heisenberg”, một nguyên lý chi phối thế giới của những cái vô cùng bé. Để đạt được điều này, chúng ta sẽ phải sử dụng các khái niệm mới như mờ nhòe của năng lượng và các thực thể kỳ lạ hoàn toàn không phù hợp với lẽ phải thông thường, chẳng hạn như các hạt ảo hoặc sự chứa đầy của chân không.
Chương thứ năm thảo luận về vũ trụ học, vì vũ trụ gắn kết chặt chẽ với chân không. Làm thế nào mà vũ trụ lại chuyển từ không tồn tại thành tồn tại, từ hư vô thành một cái gì đó? Vai trò của chân không trong sự ra đời của vũ trụ là gì? Bằng cách nào chân không có thể là nguyên nhân của “bang” (nổ) trong Big Bang, vụ nổ nguyên thủy nổi tiếng đã xảy ra cách đây 13,8 tỷ năm, gây ra sự bùng nổ điện cuồng của vũ trụ từ một trạng thái vô cùng nhỏ, nóng và đặc? Làm thế nào mà chân không lại tạo ra được vẻ đẹp và sư phức tạp của thế giới. Vũ trụ đã giảm tốc trong bảy tỷ năm tồn tại đầu tiên của nó do bị lực hấp dẫn của vật chất và năng lượng của nó hãm lại. Nhưng kể từ tỷ năm thứ tám, nó được tăng tốc, tức bị đẩy bởi một lực phản-hấp dẫn đầy bí ẩn gọi là “năng lượng tối” do hoàn toàn thiếu thông tin. Liệu chân không có là nguyên nhân làm tăng tốc của vũ trụ? Liệu năng lượng tối có phải là một biểu hiện của năng lượng của chân không?
Và cuối cùng, chương thứ sáu sẽ so sánh tri thức duy lý về vũ trụ với tri thức thần bí phương Đông. Cái Không đóng một vai trò quan trọng trong thế giới quan của Đạo giáo và Phật giáo. Đối với những người tu Đạo, Đạo là cái Không - nguồn gốc của vũ trụ. Bằng cách đồng nhất với cái Không nguyên thủy mà con người trở thành tấm gương phản chiếu thế giới và có thể ngộ ra được nhịp điệu của thời gian và không gian. Phật giáo đã nói một cách tường minh về cái Không hay sự trống rỗng của vạn vật. Do sự tương liên của các hiện tượng, không có gì có thể tồn tại tự thân, hay là nguyên nhân của chính mình. Làm thế nào mà các quan điểm này của tâm linh phương Đông lại có thể khớp nối với các khái niệm khoa học về chân không?
Cuốn sách này được dành cho tất cả các “chính nhân” muốn hiểu biết về sự phát triển khoa học và triết học của chân không. Khi soạn thảo, tôi đã cố gắng để tránh các chứng minh quá kỹ thuật, vì vậy người đọc không cần tới các kiến thức khoa học tiên tiến. Đồng thời, khi trình bày như thế, tôi cũng cố gắng không làm tổn hại tới sự chặt chẽ và tính chính xác. Cuốn sách có kèm theo nhiều hình minh họa cho phép vừa làm sáng tỏ những lập luận của tôi vừa tạo cho việc đọc thêm phần sinh động.
TRỊNH XUÂN THUẬN
Paris, tháng 6 năm 2016
