2 sai lầm lớn nhất của Einstein: Bộ óc vĩ đại nào khiến ông 'tâm phục khẩu phục' thừa nhận mình sai?

Là một trong những nhà vật lý tiên phong dự đoán sự tồn tại của Lỗ đen - 'Quái vật' khủng khiếp của vũ trụ và phải mất hơn 100 năm sau nhân loại mới có đủ trình độ để chứng minh dự đoán của ông về Lỗ đen là đúng; Là bộ óc thiên tài lập nên phương trình thế kỷ "E=mc²" thể hiện mối tương quan giữa năng lượng và vật chất; Là người ủng hộ và hết lòng hành động vì chủ nghĩa hòa bình...  nhưng thiên tài mang tên Albert Einstein (1879 - 1955) ấy cũng có lúc phạm sai lầm. 

Đâu là 2 sai lầm lớn nhất của ông? Và ông đã thừa nhận một trong hai sai lầm ấy như thế nào? Mời độc giả theo dõi bài viết theo quan điểm của Giáo sư vật lý học François Vannucci, nhà nghiên cứu về vật lý hạt, chuyên gia về neutrino, thuộc trường Đại học Paris Diderot (Pháp). Công trình được đăng trên The Convers.

SAI LẦM THỨ 1

Đối với giới khoa học đầu thế kỷ 20, năm 1905 được học giả quốc tế công nhận "Năm kỳ diệu của Einstein" khi ông công bố 4 công trình đột phá về hiệu ứng quang điện, về chuyển động Brown, thuyết tương đối, và phương trình E=mc².

Trong công trình khoa học bậc thầy của Albert Einstein - Thuyết tương đối - nhà bác học người Đức đã lập được các phương trình mô tả sự tiến hóa của vũ trụ theo thời gian. Giải phương trình này cho thấy vũ trụ không ổn định, không phải là một khối cầu khổng lồ với thể tích không đổi với các ngôi sao trượt xung quanh, như đã được tin vào thời điểm đó.

Vào đầu thế kỷ 20, con người sống với ý tưởng được thiết lập về một vũ trụ tĩnh nơi chuyển động của các ngôi sao không bao giờ thay đổi. Điều này có lẽ đến từ những lời dạy của nhà hiền triết Hy Lạp cổ đại Aristotle (384 – 322 TCN), khi ông cho rằng bầu trời là bất biến, không giống như Trái Đất có thể bị diệt vong.

Nhận định này đã gây ra sự bất thường trong lịch sử: Năm 1054, người Trung Quốc, Nhật Bản, thổ dân Bắc Mỹ nhận thấy sự xuất hiện của một ánh sáng mới trên bầu trời, nhưng không có tài liệu châu Âu nào đề cập đến nó. Tuy nhiên, nó có thể được nhìn thấy trong ánh sáng ban ngày và kéo dài trong vài tuần. Đó là một siêu tân tinh, nghĩa là một ngôi sao đang hấp hối. Tinh vân Con cua (Crab Nebula) chính là tàn dư của Thiên Quan khách tinh SN 1054 này.

Tinh vân Con cua, được quan sát ngày hôm nay ở các bước sóng khác nhau, trước đó nó không được người châu Âu ghi lại khi nó xuất hiện vào năm 1054. Nguồn các bức ảnh đo tinh vân ở các bước sóng khác nhau: Radio: NRAO / AUI và M. Bietenholz, JM Uson, TJ Cornwell; Hồng ngoại: NASA / JPL-Caltech / R. Gehrz, Đại học Minnesota; Ánh sáng nhìn thấy được: NASA, ESA, J. Hester và A. Loll, Đại học bang Arizona; Tia cực tím: NASA / Swift / E. Hoversten, PSU; X-quang: NASA / CXC / SAO / F.Seward và cộng tác viên; Tia gamma: NASA / DOE / Fermi LAT / R. Buehler

Tư tưởng chiếm ưu thế ở châu Âu (theo Aristotle) đã ngăn cản người ta chấp nhận một hiện tượng hoàn toàn trái ngược với ý tưởng về một bầu trời không thay đổi. 

Siêu tân tinh là một sự kiện rất hiếm, chỉ có thể quan sát bằng mắt thường một lần trong một thế kỷ. Lần gần đây nhất là từ năm 1987. Điều này gần như đúng khi nghĩ rằng bầu trời không thay đổi - ít nhất là dưới quy mô của một đời người.

Để phù hợp với ý tưởng về vũ trụ tĩnh, Einstein đã đưa một hằng số vũ trụ vào các phương trình của mình, điều này làm "đóng băng" trạng thái của vũ trụ. Trực giác của Einstein khiến ông lạc lối. Cho đến năm 1929...

Trở về năm 1919, nhà thiên văn học Mỹ Edwin Hubble (1889 – 1953) khi ấy đến làm việc tại Đài thiên văn Wilson ở California. Khi đồng nghiệp của Edwin Hubble tin rằng tinh vân (đám mây sao) đều gói gọn trong Dải Ngân Hà nhưng ông lại không nghĩ vậy.

Bằng quan sát tỉ mỉ của mình qua kính viễn vọng Hooker 100 inch - loại kính viễn vọng mạnh nhất thế giới vừa được chế tạo khi đó - Edwin Hubble đã khiến cả thế giới kinh ngạc với phát hiện: Vũ trụ đang giãn nở vào năm 1929.

Ông đã chụp những bức ảnh đẹp nhất có thể về tinh vân, cung cấp bằng chứng thuyết phục rằng ít nhất một số trong số chúng vượt xa Dải Ngân Hà. Bằng cách khám phá các thiên hà khác, Edwin Hubble đã mở rộng vũ trụ 100 lần.

Khám phá này khiến chỉnh Einstein cũng ngạc nhiên tột cùng và buộc phải 'tâm phục khẩu phục' thừa nhận rằng ông đã phạm phải sai lầm lớn nhất của mình. Tên của Edwin Hubble về sau được NASA lấy để đặt cho Kính viễn vọng không gian Hubble.

SAI LẦM THỨ 2

Cơ học lượng tử phát triển cùng thời với Thuyết tương đối. Nó mô tả vật lý ở quy mô nhỏ vô hạn. Einstein đã đóng góp rất lớn cho lĩnh vực này vào năm 1905, bằng cách giải thích hiệu ứng quang điện là sự va chạm giữa các electron và photon - nghĩa là, các hạt vô hạn mang năng lượng tinh khiết. Nói cách khác, ánh sáng, theo truyền thống được mô tả là sóng, hoạt động giống như một dòng các hạt. Chính bước tiến này, không phải là lý thuyết tương đối, đã mang lại cho Einstein giải thưởng Nobel năm 1921.

Nhưng bất chấp đóng góp quan trọng này, ông vẫn một mực phủ định đặc điểm quan trọng của cơ học lượng tử - rằng thế giới của các hạt không bị ràng buộc bởi tính quyết định nghiêm ngặt của vật lý cổ điển. Thế giới lượng tử là xác suất. Chúng ta chỉ biết làm thế nào để dự đoán xác suất xảy ra giữa một loạt các khả năng.

Trong sự khăng khăng của Einstein, một lần nữa chúng ta có thể thấy ảnh hưởng của triết học Hy Lạp lên tư tưởng của ông.

Triết gia vĩ đại của Hy Lạp Plato (427-347 TCN) đã dạy rằng suy nghĩ nên duy trì lý tưởng, thoát khỏi các tình huống thực tế - một ý tưởng xuất sắc nhưng không tuân theo giới luật của khoa học. Kiến thức đòi hỏi sự nhất quán hoàn hảo với tất cả các sự kiện được dự đoán, trong khi niềm tin dựa trên khả năng, được tạo ra bởi các quan sát một phần. 

Bản thân Einstein đã bị thuyết phục rằng tư tưởng thuần túy có khả năng nắm bắt hoàn toàn thực tế, nhưng tính ngẫu nhiên lượng tử mâu thuẫn với giả thuyết này.

Trong thực tế, sự ngẫu nhiên này không phải là một điều gì đao to búa lớn vì nó bị hạn chế bởi nguyên lý bất định của Heisenberg. [Nguyên lý mang tên của Werner Karl Heisenberg (1901 – 1976) là một nhà vật lý lý thuyết người Đức nổi danh của thế kỷ 20. Ông là một trong những người sáng lập ra thuyết cơ học lượng tử và đoạt giải Nobel vật lý năm 1932].

Nguyên lý này phát biểu rằng: "Ta không bao giờ có thể xác định chính xác cả vị trí lẫn vận tốc (hay động lượng, hoặc xung lượng) của một hạt vào cùng một lúc. Nếu ta biết một đại lượng càng chính xác thì ta biết đại lượng kia càng kém chính xác".

Kết quả của Thí nghiệm giao thoa của Thomas Young: Mô hình được hình thành từng chút một với sự xuất hiện của các electron (8 electron trên ảnh a, 270 electron trên ảnh b, 2.000 trên ảnh c và 60.000 trên ảnh d) cuối cùng tạo thành các vân dọc gọi là giao thoa Rìa. Nguồn: Tiến sĩ Tonomura / Wikimedia

Nguyên tắc này áp đặt tính xác định tập thể lên các nhóm hạt - một electron bản thân nó đã tự do, vì chúng ta không biết cách tính quỹ đạo của nó khi để lại một lỗ trống, nhưng một triệu electron vẽ hình nhiễu xạ (Diffraction) cho thấy các vệt sáng và tối sẽ giúp chúng ta dễ dàng tính toán hơn (xem hình).

Einstein đã không chấp nhận điều này, ông nói: "Chúa Trời không chơi trò súc sắc với vũ trụ". Einstein tưởng tượng sự tồn tại của các biến ẩn, tức là, những con số chưa được khám phá vượt quá khối lượng, điện tích mà các nhà vật lý sử dụng để mô tả các hạt. Nhưng thí nghiệm không hỗ trợ ý tưởng này. 

Không thể phủ nhận rằng, thực tế tồn tại vượt qua sự hiểu biết của chúng ta - chúng ta không thể biết mọi thứ về thế giới nhỏ bé vô hạn.

MÂU THUẪN CỦA NHÀ VẬT LÝ VĨ ĐẠI

Một trong những câu nói nổi tiếng của Einstein đó là: "Logic đưa anh từ điểm A đến điểm B. Trí tưởng tượng đưa anh đến khắp mọi nơi".

Trong quá trình của phương pháp khoa học, vẫn còn một giai đoạn không hoàn toàn khách quan. Đây là những gì dẫn đến khái niệm hóa một lý thuyết, và Einstein, với các thí nghiệm tư tưởng của mình, đưa ra một ví dụ nổi tiếng về nó. Ông nói rằng trí tưởng tượng quan trọng hơn kiến thức. 

Thật vậy, khi nhìn vào các quan sát khác nhau, một nhà vật lý phải tưởng tượng ra một định luật cơ bản. Đôi khi, một số mô hình lý thuyết cạnh tranh để giải thích một hiện tượng, và chỉ đến thời điểm này logic mới tiếp tục trở lại.

Theo cách này, sự tiến bộ của các ý tưởng nảy sinh từ cái được gọi là trực giác. Đó là một bước nhảy trong kiến ​​thức vượt ra ngoài sự hợp lý thuần túy. Ranh giới giữa khách quan và chủ quan không còn hoàn toàn vững chắc. Ý nghĩ đến từ các tế bào thần kinh dưới tác động của các xung điện từ, một số trong số chúng đặc biệt màu mỡ, như thể có một mạch ngắn giữa các tế bào, nơi cơ hội đang hoạt động.

Nhưng những trực giác này không giống nhau đối với mọi người - bộ não Einstein đã tạo ra phương trình thế kỷ "E=mc²", trong khi bộ não của nhà văn người Pháp Marcel Proust (1871-1922) - một trong những đại văn hào vĩ đại nhất thể kỷ 20 - đã đưa ra một phép ẩn dụ đáng ngưỡng mộ. Trực giác bật lên ngẫu nhiên, nhưng tính ngẫu nhiên này bị hạn chế bởi từng kinh nghiệm, văn hóa và kiến ​​thức của từng cá nhân.

Einstein là một nhân vật điển hình về tinh thần sáng tạo và chuộng tự do; vậy mà ông vẫn giữ thành kiến ​​của mình. Sai lầm đầu tiên của ông có thể tóm gọn rằng: "Tôi không tin vào sự khởi đầu của vũ trụ". Tuy nhiên, các thí nghiệm đã chứng minh nhà bác học ấy đã sai. 

Đến sai lầm thứ hai, khi ông nói rằng "Chúa Trời không chơi trò súc sắc với vũ trụ" có nghĩa là, "Tôi từ chối tin vào cơ hội". Cơ học lượng tử liên quan đến tính ngẫu nhiên bắt buộc. Câu nói của Einstein đặt ra câu hỏi "Liệu ông ấy có tin vào Chúa trong một thế giới không có cơ hội hay không?" điều này sẽ hạn chế rất nhiều sự tự do của chúng ta, khi đó chúng ta sẽ bị giới hạn trong chủ nghĩa quyết định tuyệt đối. 

Và Einstein một mực tuân theo ý nghĩa này. Đối với ông, bộ não con người nên có khả năng biết vũ trụ là gì. 

Với sự khiêm tốn hơn rất nhiều, Werner Karl Heisenberg dạy chúng ta rằng vật lý bị giới hạn trong việc mô tả cách tự nhiên phản ứng trong hoàn cảnh nhất định. Lý thuyết lượng tử chứng minh rằng sự hiểu biết tổng thể không có sẵn cho chúng ta. Đổi lại, nó cung cấp sự ngẫu nhiên mang lại sự thất vọng và nguy hiểm, nhưng cũng có lợi ích.

Einstein, một nhà vật lý huyền thoại, là ví dụ hoàn hảo của một sinh vật giàu trí tưởng tượng. Do đó, việc ông từ chối tính ngẫu nhiên là một nghịch lý, bởi vì tính ngẫu nhiên là điều làm cho trực giác có thể cho phép các quá trình sáng tạo trong cả khoa học và nghệ thuật sản sinh ra.

Bài viết sử dụng nguồn: Scitechdaily

* Đọc bài cùng tác giả Trang Ly tại đây.