Cuộc “lệch giờ” lịch sử ngót 100 năm

Quyển sách Thuyết tương đối hẹp và rộng được Einstein viết năm 1916, và xuất bản đầu tiên năm 1917 ở Đức. Chữ “hẹp” hay “rộng” ở đây có nghĩa gốc là “đặc biệt” (special), hay “tổng quát” (general). Thuyết tương đối hẹp là trường hợp không có lực hấp dẫn (gravitation), trong khi Thuyết tương đối rộng là có.

Quyển sách trở thành bestseller và long-seller. Quyển sách được xuất bản tại Anh năm 1922 cũng rất thành công.


Lần xuất bản lần thứ 12 vào năm 1934, thứ 13 năm 1944 và lần 14 năm 1946. Từ đó quyển sách này không bao giờ thấy vắng trên thị trường sách phương Tây, ngay cả hôm nay, không những để phục vụ cho giáo dục đại chúng và các thế hệ trẻ mới lớn lên là chính, mà còn vì một điều, như GS Roger Penrose nói, vẫn còn có những người chống lại thuyết tương đối. Quyển sách này thực sự đã trở thành một di sản văn hoá thế giới mang tính lịch sử.

Tác phẩm lịch sử này bằng tiếng Việt, sau một cuộc “lệch giờ” lịch sử ngót 100 năm đã đến với người đọc. Sau một trăm năm, quyển sách về Thuyết tương đối mới có mặt tại Việt Nam. Việt Nam đã “trăm năm cô đơn” đối với khoa học hiện đại, nếu không muốn nói 300 năm, hay nhiều hơn nữa, và giờ đây cần phải nỗ lực phá vỡ “sự cô đơn truyền kiếp” ấy.

Thế kỷ 20 đã bước vào giai đoạn phát triển cách mạng của khoa học với Thuyết tương đối và lượng tử. Đó là cuộc cách mạng khoa học thứ hai, sau cuộc cách mạng khoa học thứ nhất ba trăm năm trước với Galilei, Kepler và Newton.

Thế kỷ 21 sẽ là thế kỷ của một cuộc cách mạng thứ ba. Cột trụ Thuyết tương đối và lượng tử chưa tỏ ra suy giảm chút nào. Mô hình Chuẩn và cuộc tìm kiếm hạt Higgs của 50 năm qua luôn luôn sử dụng các lý thuyết đó như những công cụ nền tảng, được tinh luyện thêm theo nhu cầu. Thuyết tương đối hẹp được sử dụng như “cơm bữa” trong tất cả các máy gia tốc.

Bản tiếng Việt được dựa trên bản gốc tiếng Đức của Einstein và bản dịch tiếng Anh của Robert W. Lawson được uỷ quyền bởi Einstein. Bản tiếng Anh hữu ích, nhưng có một số lỗi, và những lỗi này cứ tiếp tục lặp lại nguyên văn ở tất cả những lần xuất bản dựa trên bản dịch của Lawson mà không hề có sự kiểm tra.

Quyển sách này đã từng là nguồn cảm hứng to lớn cho nhiều thế hệ sinh viên khoa học trẻ của thế giới phương Tây.

Thuyết tương đối hẹp xét về mặt toán học không có gì phức tạp cả, các em học sinh trung học đều có thể thực hiện các phép toán đó. Cái khó chính là cái nhìn, là quan điểm có tính “triết học” về thế giới ở cấp vĩ mô, thoát khỏi cái nhìn bằng giác quan thường của con người.

Kích thước của con người, human scales, và không gian của nó, không thuận lợi cho những cảm nhận trung thực để hình dung được những hiện tượng và định luật ở cấp vĩ mô của vũ trụ, vì con người đã quen với không gian kích thước như thế, điều đã hằn sâu trong tâm trí.

Con người chỉ có thể chuyển động vài chục cây số giờ, hay một bội số của nó, trong khi vận tốc trong vũ trụ phải được đo bằng vận tốc ánh sáng c = 300.000km/s (trong chân không), một vận tốc không thể tưởng tượng nổi đối với con người. Vận tốc của trái đất 30km/s cũng thuộc về vận tốc khủng đối với con người rồi, nhưng còn nhỏ 10.000 lần so với vận tốc ánh sáng.

Cũng thế đối với cấp vi mô của nguyên tử. Ở kia, con người quá nhỏ. Ở đây, con người quá thô. Lý trí con người do đó thất bại ở những thế giới có kích thước vô cùng lớn hay vô cùng nhỏ, những nơi lại diễn ra những điều kỳ diệu có tính chất phản lại trực giác đời thường. Về vận tốc ánh sáng, con người đã “khoán cho lý tính”, như Newton và những nhà khoa học các thời đại trước đã làm mà không nghi ngại, là thừa nhận vận tốc đó là vô cực. Điều này gây ra những ngộ nhận nghiêm trọng trong nhận thức về thực tại. Thuyết tương đối hẹp Einstein ra sức tu chỉnh những sai lệch đó.

Một trong những ngộ nhận hằn sâu là khái niệm tính đồng thời. Nếu một người đứng giữa hai sự kiện, nghĩa là có cùng khoảng cách với hai nơi khác nhau diễn ra hai sự kiện, thí dụ như hai sự kiện hai tia sét đánh vào hai vị trí A và B, anh ta sẽ cảm nhận hai tia chớp cùng một lúc, vì hai tia sáng đến anh cùng một lúc, và, theo định nghĩa của Einstein, chúng đã xảy ra đồng thời.

Nhưng sẽ là một sự sai lầm nếu người ta suy từ đó ra rằng mọi người khác đứng ở đâu cũng đều cảm nhận sự đồng thời như thế. Tia chớp được truyền theo vận tốc ánh sáng, chứ không truyền đi tức thì, vì vận tốc nó tuy có lớn nhưng vẫn hữu hạn. Một người đứng ở vị trí khác, không ở giữa hai vị trí sét kia, sẽ cảm nhận hai tia sét đến vào hai thời điểm khác nhau, do đó hai hiện tượng đó không còn đồng thời nữa.

Điều này có nghĩa rằng, tính đồng thời đã mất đi tính khách quan của nó, chỉ còn tính tương đối thôi. Đó là nhận thức chìa khoá để Einstein đi đến kết luận: không có thời gian tuyệt đối chung cho mọi người như lầm tưởng mà chỉ có thời gian của tôi, của bạn. Không có đồng hồ toàn cầu hay vũ trụ đập tích tắc một nhịp chung cho mọi người. […]