Lời Giải Thích Đẹp Nhất Về Sự Sáng Tạo – Phần 2: Cuộc gặp gỡ giữa Einstein và Lemaître

245

2/ EINSTEIN VÀ LEMAÎTRE: HAI NGƯỜI BẠN, HAI VŨ TRỤ HỌC…

Chúng ta đều biết Lý thuyết Big Bang dẫn tới sự khởi đầu của vũ trụ, và điều này “vô tình” ủng hộ tư tưởng về sự sáng tạo của Chúa mà Kinh Thánh đã mô tả trong Sáng Thế ký. Đó là một NAN ĐỀ của khoa học hiện đại[3], bởi khoa học không muốn chấp nhận bất cứ một nguyên nhân siêu hình nào cho bài toán nguồn gốc của vũ trụ. Albert Einstein tuy là một người tin vào Đấng Sáng tạo, nhưng ông không tin Chúa của các tôn giáo (Do Thái giáo, Thiên Chúa giáo). Vì thế không dễ gì để ông tin vào một lý thuyết ủng hộ Kinh Thánh như Lý thuyết Big Bang. Tuy nhiên quan điểm của ông đối với lý thuyết này đã có những thay đổi lớn, từ chống đối đến ủng hộ. Người làm cho Einstein thay đổi là Georges Lemaître. Những cuộc trao đổi thảo luận giữa Einstein và Lemaître có ý nghĩa rất lớn cả về mặt vật lý lẫn mặt triết học. Chúng ta có thể thấy rõ điều này qua bài báo sau đây của Dominique Lambert, viện sĩ Viện hàn lâm Bỉ và Giáo sư Đại học Namur, nhan đề:

Einstein and Lemaître: two friends, two cosmologies…

Sau đây là bản lược dịch của PVHg’s Home.

Abbé Georges Lemaître (1894-1966) gặp Albert Einstein lần đầu tiên vào Tháng 10 năm 1927, trong quá trình diễn ra Hội nghị Solvay lần thứ năm về vật lý ở Brussels. Những hội nghị này, như chúng ta đã biết, đóng vai trò chủ yếu trong lịch sử vật lý. Hội nghị năm 1927 chứng kiến sự có mặt của Marie Curie, Bohr, Born, Dirac, de Broglie, Schrödinger, Heisenberg,… Người gợi ý với ban tổ chức hội nghị nên mời Lemaître tới dự hội nghị này có lẽ là Théophile de Donder, Giáo sư Đại học Tự do ở Bruxelles (Université Libre de Bruxelles”), ông là người đã viết một trong những cuốn sách đầu tiên bằng tiếng Pháp về Thuyết Tương đối Tổng quát của Einstein. De Donder biết rõ chàng trai Lemaître, vì ông nằm trong ban giám khảo trao cho anh một học bổng du học tại Đại học Cambridge ở Anh, sau khi Lemaître đoạt giải trong một kỳ thi mang tên “The Physics of Einstein” (Vật lý của Einstein). De Donder nói, bằng cách đó ông đã giới thiệu Lemaître với Arthur Eddington rằng “ông thấy Lemaître là một sinh viên thông minh, có một viễn kiến cực kỳ nhanh nhạy và sáng suốt, và một khả năng toán học lớn”.

Năm 1926, Lemaître lấy bằng tiến sĩ tại Đại học MIT ở Mỹ, và trong năm 1927, ông đã công bố một công trình nổi tiếng của mình mang tên “A homogeneous universe of constant mass and increasing radius accounting for the radial velocity of extra-galactic nebulae” (Một vũ trụ thuần nhất có khối lượng không đổi và bán kính tăng lên, giải thích tốc độ xuyên tâm của các thiên hà). Công trình này giải thích cái mà chúng ta gọi là “Định luật Hubble”. Khởi đầu từ một nghiệm của các phương trình của Einstein tương ứng với một vũ trụ giãn nở Lemaître lần đầu tiên suy luận một cách chặt chẽ ra một thực tế là tốc độ các thiên hà rời xa nhau tỷ lệ với khoảng cách giữa chúng (hằng số tỷ lệ được gọi là “hằng số Hubble”). Công trình phôi thai này, trong đó người ta có thể tìm thấy tính toán hằng số Hubble (hai năm trước khi định luật Hubble được công bố!), đã được công bố trên tạp chí của Bỉ: Les Annales de la Société Scientifique de Bruxelles. Tạp chí này thực tế là tạp chí của Hội Khoa học Bruxelles, một hội tập hợp các nhà khoa học Công giáo đóng vai trò trung tâm trong tổ chức Hội nghị Khoa học Quốc tế của Công giáo vào cuối thế kỷ 19. Nhờ một người bạn, Einstein đã đọc công trình của Lemaître. Đi bộ dọc theo những lối đi trong “Công viên Léopold” tại Brussels, gần tòa nhà nơi Hội nghị Solvay diễn ra, Einstein và Lemaître thảo luận về công trình năm 1927 của Lemaître. Einstein không nói gì với nhà khoa học trẻ Lemaître về phần toán học của công trình đó, vốn đã hoàn hảo về mặt kỹ thuật, nhưng ông hoàn toàn không đồng ý với Lemaître về những diễn giải vật lý của công trình đó. Einstein nói rất thô: “Từ quan điểm vật lý điều này làm tôi thấy thật tồi tệ”. Lý do của phản ứng cục súc như thế là gì? Thực tế vào thời điểm đó Einstein không thừa nhận một vũ trụ giãn nở. Có lẽ chịu ảnh hưởng hoàn toàn bởi triết học của Spinoza, ông không chấp nhận sự thật là vũ trụ có một lịch sử thực sự. Mọi người vẫn nhớ rằng Einstein đã thể hiện sự chống đối mạnh mẽ của ông đối với công trình của Alexander Friedmann, nhà toán học và thiên văn người Nga này khám phá ra từ những năm 1922-1924 những nghiệm của các phương trình của Einstein tương ứng với sự giãn và co của vũ trụ. Theo Einstein, vũ trụ xét về tổng thể là không biến đổi. Mô hình vũ trụ đầu tiên của Einstein, công bố năm 1917, thực ra là một vũ trụ cầu và hoàn toàn tĩnh. Cần nhấn mạnh rằng Georges Lemaître, lúc viết công trình của mình về sự rời xa của các tinh vân, không biết gì về những khám phá của Friedmann. Năm 1929 Lemaître nói rằng chính Einstein đã thông báo cho ông về sự tồn tại của “các vũ trụ co và giãn của Friedmann”.

Cùng đi bộ trong “Công viên Léopold” với Einstein còn có Giáo sư Auguste Piccard. Piccard muốn chỉ cho Einstein phòng thí nghiệm của ông nằm bên trong Đại học Tự do Bruxelles. Piccard cũng là một nhà vật lý nổi tiếng thuộc đẳng cấp thế giới. Ông quan tâm đến nghiên cứu về Tia Vũ trụ nhằm kiểm tra Thuyết Tương đối… Piccard đề xuất với Lemaître để có cuộc gặp gỡ này với Einstein. Đi đến khuôn viên Đại học Tự do Bruxelles, Lemaître tiếp tục cuộc thảo luận của mình. Ông đã nói về các dữ liệu thiên văn (các thiên hà được liệt kê trong cái gọi là danh mục của Strömberg) mà ông đã sử dụng để rút ra “hằng số Hubble”. Lemaître cảm thấy bối rối khi nhận ra rằng vào thời điểm đó Einstein thực ra đã không được thông báo về những dữ liệu thiên văn như vậy.

Cuối năm 1932, Lemaître đến Đại học Công nghệ California (Đại học Caltech nổi tiếng) tại Pasadena gần Los Angeles, theo lời mời của nhà vật lý đoạt Giải Nobel năm 1923 Robert Millikan, người rất quan tâm đến bản chất và tính chất của Tia vũ trụ. Vào tháng 1 năm 1933, Lemaître vẫn còn ở Caltech,  khi Einstein cũng đến đó từ Los Angeles. Einstein rất quan tâm đến các tư tưởng về vũ trụ của Lemaître, trình bày trong công trình “Primeval Atom Hypothesis” (Giả thuyết nguyên tử nguyên thủy), vừa được công bố năm 1931. Einstein đã tham dự một hội thảo vào ngày 11 tháng 1 do Lemaître trình bày về các Tia Vũ trụ tại Đài quan sát trên núi Wilson gần Pasadena, nơi Edwin Hubble đã làm việc. Chúng ta biết rằng Lemaître coi những bức xạ đó là một loại “bức xạ hóa thạch”, chúng có thể nói cho chúng ta biết điều gì đó về những khoảnh khắc đầu tiên của vũ trụ. Sau buổi hội thảo của Lemaître, Einstein sẽ phải đến một buổi hội thảo về vật lý lý thuyết. Nhưng ông đã bỏ cuộc hội thảo thứ hai này vì ông thích tiếp tục thảo luận với Lemaître về vũ trụ học! Thực tế là trong những cuộc thảo luận này, Einstein cho Lemaître biết rằng ông không thích “Giả thuyết nguyên tử nguyên thủy” bởi vì, ông nói, “nó gợi ý quá nhiều ý tưởng (thần học) của sự sáng tạo”. Nhưng thật là kỳ lạ và có lẽ có một chút trớ trêu, sau một cuộc thảo luận với Lemaître ở Pasadena, nơi Lemaître trình bày giả thuyết nguyên tử nguyên thủy của mình, Einstein tuyên bố: “Đây là lời giải thích tuyệt vời và thỏa đáng nhất về sáng tạo mà tôi từng được nghe”! Lemaître chưa bao giờ thảo luận triết học thực sự với Einstein. Nhưng tất nhiên, nhờ đã từng giảng dạy triết học của Thomas Acquinas ở Louvain, Lemaître nhận thấy rõ sự lẫn lộn của Einstein về sự “SÁNG TẠO” và sự “KHỞI ĐẦU”, giống như một số lớn các nhà vũ trụ học sau Einstein. Theo Lemaître, điểm kỳ dị ban đầu không phải là “sự sáng tạo” (theo nghĩa thần học) mà chỉ là “sự khởi đầu tự nhiên” như ông đã nói nhiều lần.

Vào thời điểm này, Einstein đã chấp nhận ý tưởng về một vũ trụ giãn nở nhưng ông không thể chấp nhận một điểm kỳ dị ban đầu, một sự khởi đầu của vũ trụ. Ông đề nghị Lemaître sửa đổi một chút mô hình vũ trụ của mình, vốn đẳng hướng và đồng nhất, để chấp nhận một bất đẳng hướng nào đó với hy vọng rằng nhờ sự thay đổi đó vũ trụ sẽ tránh được điểm kỳ dị ban đầu. Ngay lập tức Lemaître đã chứng minh rằng vũ trụ bất đẳng hướng này (cái mà ngày nay chúng ta gọi là vũ trụ Bianchi) sẽ không tránh được điểm kỳ dị. Một số manh mối chỉ ra rằng trong các cuộc thảo luận của họ tại Pasadena, Lemaître nắm lấy cơ hội để biết một chút về các giả định nằm trong cốt lõi quan điểm của Einstein về vũ trụ. Ví dụ, Lemaître mạnh mẽ ủng hộ một vũ trụ hữu hạn bởi vì ông cho rằng một vũ trụ vô hạn không thể thực sự thích hợp với tư duy của con người. Do đó, Lemaître đã cố gắng hiểu liệu Einstein có thực sự tin vào khả năng của một vũ trụ vô hạn hay không.

Ngày 17 tháng 1 năm 1933, Lemaître đã tổ chức một buổi hội thảo về vai trò của “hằng số vũ trụ” (nằm trong các phương trình Einstein, liên quan với một loại lực hấp dẫn đẩy, chịu trách nhiệm cho sự giãn nở gia tốc vũ trụ hiện tại). Tại đây Einstein tham gia thảo luận cùng với Paul Epstein và Richard Tolman, cả hai giáo sư vật lý tại Caltech. Chúng ta sẽ trở lại vấn đề của hằng số vũ trụ, bởi vì Einstein, người đã giới thiệu hằng số này vào năm 1917 để có được vũ trụ hình cầu và tĩnh của mình, không đồng ý với Lemaître về tầm quan trọng vật lý của hằng số như vậy. Có một giai thoại từ thời gian này. Nhiều nhà báo đã cố gắng lấy thông tin từ các cuộc thảo luận của Einstein-Lemaître. Hằng số vũ trụ được viết trong các phương trình của Einstein bởi một chữ cái tiếng Hy Lạp, một “lambda nhỏ”, và một số nhà báo nói đùa về hằng số đó như “chú cừu nhỏ”!…Tháng 2 năm 1933, Lemaître quay lại Louvain để bắt đầu một học kỳ mới.

Năm 1933, hai nhà vật lý rất vui khi được gặp lại nhau một lần nữa. Einstein, người không thể quay trở lại Đức do Đức Quốc xã, được chào đón và bảo vệ ở Bỉ, bởi gia đình hoàng gia Bỉ: Vua Albert và Nữ hoàng Elisabeth đã trở thành bạn thân. Ông đã nhận được một biệt thự tại De Haan (Le Coq-sur-Mer), một thị trấn nhỏ ven biển trên bờ biển Bỉ, và Lemaître đã đến thăm Einstein ở đó một lần. Trong thời gian lưu trú tại Bỉ, Einstein đã diễn thuyết tại ba cuộc hội thảo về Lý thuyết spinor tại “Hội Đại học” (Fondation Universitaire) ở trung tâm Brussels. Théophile De Donder đã tổ chức một trong các cuộc hội thảo này. Điều đáng lưu ý ở đây là De Donder đã có ảnh hưởng sâu sắc đến Lemaître ngay từ đầu sự nghiệp của Lemaître về những hiểu biết đối với Thuyết tương đối rộng. Bài báo khoa học đầu tiên của Lemaître thực ra là dành riêng cho một đề tài về các biến thể do De Donder xây dựng. Lemaître đã được Einstein mời để nói về Lý thuyết spinor. Một số nhà báo hỏi Einstein liệu ai trong số các khán giả có thể hiểu được điều gì đó trong các bài diễn thuyết của ông? Einstein cười trả lời: “De Donder có lẽ hiểu, Abbé Lemaître thì chắc chắn hiểu!”. Lý thuyết spinor là một lý thuyết rất quan trọng được sử dụng để mô tả các electron tương đối tính. Ngài Arthur Eddington là một trong những giáo sư của Lemaître ở Cambridge (Vương quốc Anh) đã giới thiệu với Lemaître hình thức đại số của một lý thuyết như vậy. Lemaître cũng đã đóng góp cho lý thuyết này, nhìn thấy trước một số tác phẩm của nhà vật lý người Ý nổi tiếng Ettore Majorana, và đến cuối đời Lemaître vẫn chú ý đến lý thuyết này. Ông dạy lý thuyết này trong những bài giảng của ông ở Đại học Louvain và thảo luận về lĩnh vực này với nhà toán học nổi tiếng người Pháp Elie Cartan.

Tháng 1 năm 1935, Lemaître trở lại Mỹ theo lời mời của Trường Toán học thuộc Viện Nghiên cứu Cao cấp Princeton, nơi Einstein được bổ nhiệm làm giáo sư. Trong thời gian lưu trú ở đây, Lemaître đã tổ chức một cuộc họp của một số giáo sư của Viện để thảo luận về những tư tưởng cuối cùng của Einstein liên quan đến Lý thuyết Trường Thống nhất (Theory of Unified Theory) của ông. Nhưng thực ra Lemaître nhận thấy ý tưởng của Einstein không dễ được chấp nhận, bởi vì nhiều người cho rằng ông đang đi đến bế tắc. Lemaître rất ngưỡng mộ các tác phẩm của Einstein nhưng ông đã nhận rõ giới hạn của một số nỗ lực lý thuyết cuối cùng của Einstein. Ông lễ độ phê phán tính xu hướng trong lý thuyết của Einstein về trường thống nhất ─ tính xu hướng ấy loại trừ các khái niệm không phù hợp với lý tưởng thẩm mỹ của riêng Einstein. Điều này rất quan trọng bởi vì nó cho thấy một cái gì đó về triết lý của Lemaître. Lemaître cho rằng một nhà khoa học luôn luôn phải đi theo con đường hẹp ngang qua cùng một khoảng cách giữa hai chướng ngại vật: “chủ nghĩa thực chứng cận thị vốn không thể đi xa quá kinh nghiệm và chủ nghĩa lý tưởng mơ mộng đánh mất mọi sự tiếp xúc với kinh nghiệm”. Lemaître nhận ra rằng một số công trình của Einstein, vốn cố gắng khái quát hóa lý thuyết hấp dẫn của ông, đã tiến về phía chướng ngại vật này. Lemaître rời Mỹ vào tháng 6 năm 1935. Thực ra đó là lần cuối cùng ông gặp Einstein.

Năm 1949, P.A. Schilpp đề xuất với tu sĩ Lemaître viết một chương trong cuốn sách “Nhà triết học và nhà khoa học Albert Einstein” sẽ được xuất bản nhân dịp kỷ niệm sinh nhật lần thứ 70 của Einstein. Ở Pasadena và ở Princeton, phần lớn các cuộc thảo luận của Einstein-Lemaître đã được dành cho vấn đề hằng số vũ trụ. Einstein muốn bỏ hằng số đó đi nhưng Lemaître cho rằng đó là một đại lượng rất quan trọng, nhưng có thể nó chưa được xây dựng tốt như một đại lượng thể hiện tính tương đối của vũ trụ. Trong một bức thư ngày 30 tháng 7 năm 1947 gửi Einstein, Lemaître nói rằng theo ông việc nêu lên hằng số vũ trụ là một trong những đóng góp lớn nhất của Einstein đối với khoa học! Do đó Lemaître quyết định viết một bài liên quan đến hằng số này, như một cách để tiếp tục các cuộc thảo luận ở Pasadena. Ngày nay, thật thú vị khi nhận ra rằng Lemaître thực sự có một trực giác rất sâu sắc và đúng đắn. Trên thực tế, dữ liệu thiên văn gần đây cho thấy hằng số vũ trụ không thể bị loại bỏ vì nó liên quan đến sự giãn nở gia tốc của vũ trụ mà khoa học quan sát được, và liên quan tới “năng lượng tối” nổi tiếng. Để hiểu rõ ý nghĩa của hằng số này, có lẽ chúng ta cần một số lý thuyết trường lượng tử và Lemaître cũng nghĩ như vậy. Trong khi giải thích về hằng số vũ trụ, Lemaître chưa bao giờ thuyết phục được Einstein. Thậm chí Lemaître thú nhận rằng ông luôn luôn không hiểu được những lý lẽ mà cha đẻ của thuyết tương đối sử dụng nhằm loại bỏ hằng số nổi tiếng này. Đến cuối đời, Einstein xem hằng số vũ trụ thật là “đáng ghét” khi nó mô tả lực hấp dẫn theo hai ý nghĩa độc lập: nó là lực hút (theo nghĩa cổ điển) và là lực đẩy (theo nghĩa làm vũ trụ giãn nở gia tốc).

Có thể nhấn mạnh ở đây sự khác biệt giữa hai nhà vật lý, Einstein và Lemaître Trong vật lý lý thuyết, trước hết Lemaître không bị dẫn dắt bởi những cân nhắc về mặt thẩm mỹ hoặc logic. Ông thường từ chối đi quá xa trong các suy đoán toán học và ông đã cố gắng duy trì các quan sát chấp nhận những hình thức không đầy đủ hoặc gần đúng. Lập trường của Einstein liên quan đến hằng số vũ trụ là một vấn đề rất quan trọng. Năm 1945, sau khi tham dự một hội nghị của Lemaître ở Fribourg (Thụy Sĩ), một bạn thân của Einstein là Michele Besso đã thảo luận với Einstein về một thực tế là Lemaître từ chối việc đưa hằng số vũ trụ về zero.

Chúng ta có thể kết luận rằng Lemaître chắc chắn là một trong những nhà khoa học hiểu sâu sắc Thuyết tương đối tổng quát. Mặc dù có sự khác biệt về mặt lý thuyết và triết học, những cuộc thảo luận và các bức thư cho thấy Einstein đánh giá cao những đóng góp về vũ trụ học của Lemaître. Trước mặt Einstein, vị tu sĩ Lemaître chưa bao giờ thay đổi ở tất cả các lập trường mà Lemaître coi là cơ bản. Hoàn toàn ngược lại, Lemaître đã cố gắng thuyết phục người cha nổi tiếng của Thuyết Tương đối Rộng về tư tưởng thích đáng của lý thuyết đó đối với hiện tượng vũ trụ giãn nở, điểm kỳ dị ban đầu và hằng số vũ trụ học. Chúng ta biết rằng Einstein đã thay đổi lập trường của mình, chấp nhận ý tưởng về một vũ trụ giãn nở. Lý do không liên quan trực tiếp đến cuộc trò chuyện với Georges Lemaître, nhưng chúng ta có thể cho rằng công trình năm 1927 của Lemaître có thể đóng một vai trò nào đó trong sự chuyển đổi lý thuyết này. Lemaître có một sự ngưỡng mộ lớn đối với Albert Einstein, nhà khoa học và nhà tư tưởng, người được ông coi là một trong những “trí tuệ cao quý nhất của nhân loại”.

(Còn tiếp)

Nguồn: Viethungpham.com

Bài vở cộng tác hoặc góp ý xin gửi về tintuc@hoithanh.com

Lời Giải Thích Đẹp Nhất Về Sự Sáng Tạo – Phần 1: Lược sử Big Bang

Lời Giải Thích Đẹp Nhất Về Sự Sáng Tạo – Phần 3 và hết: Câu hỏi lớn về triết học của lý thuyết Big Bang

Bình Luận: