Albert Einstein lúc trình bày Thuyết Tương Đối – Nguồn : internet 

Qua báo chí chúng ta ai cũng một lần nghe qua cái tên Albert Einstein. Gần đây nhất là năm 2017, lúc 3 nhà Vật Lý Mỹ nhận giải Nobel vì đã xác nhận được sự tồn tại của sóng hấp dẫn (gravitational wave). Einstein đã dự đoán sóng này cách đây 100 năm. Nếu tra chữ Einstein trong Google, chúng ta sẽ thấy vô số bài viết từ khắp nơi trên thế giới. Chưa có khoa học gia nào khác có hiện tượng này. Nhưng với những người đã tìm hiểu qua về Einstein, chuyện này chẳng có gì lạ. Con người, học thuyết của Einstein đều rất đặc biệt, độc đáo … Einstein có rất nhiều giai thoại, bài này chỉ ghi lại một vài giai thoại tiêu biểu.

Tóm tắt tiểu sử : Albert Einstein (1879 – 1955) sinh ra và lớn lên tại Đức. Nhưng khó nói ông là người Đức gốc Do Thái vì ông từng mang quốc tịch Đức, Thụy Sĩ, Áo-Hung (Austro-Hungarian Empire) và Mỹ. Ông nổi tiếng với 2 thuyết Tương Đối trong Vật Lý.

     * Giáo sư đại học tại Thụy Sĩ, Tiệp Khắc, Đức và Mỹ.

     * Được trao giải Nobel Vật Lý năm 1921.  

Năm của phép lạ :

Đối với một nhà khoa học, chỉ cần một công thức hay một nghiên cứu được công nhận đã là một vinh dự. Nhưng năm 1905 Einstein có 5 bài nghiên cứu quan trọng. Nổi bật hơn hết là “Thuyết nhị nguyên của ánh sáng” (duality of light), “Thuyết Tương Đối Giới Hạn (TTĐGH, tạm dịch từ The Special Theory of Relativity) và công thức E=mc². Đây là một năng suất phi thường mà cho tới ngày nay chưa khoa học gia nào lập lại được. Năm 1905 được gọi là “Năm của phép lạ” (The Miracle Year).

Một giáo sư toán người Ba Lan sau khi đọc TTĐGH đã viết thư cho gs người Đức Max Planck, nhận định rằng tác giả bài này có tầm vóc của Nicholas Copernicus. Copernicus (1473-1543) là nhà Thiên Văn Học người Ba Lan và cũng là một linh mục. Tuy vậy ông đã dám cả gan đưa ra quan điểm ngược lại Giáo Hội. Thời đó các nhà Thiên Văn cho rằng trái đất là trung tâm của thái dương hệ. Quan điểm này được Giáo Hội công nhận. Nhưng Copernicus lại cho rằng trái đất tự xoay chung quanh một trục và quay chung quanh mặt trời, nên mới có ngày / đêm và bốn mùa. Ông cũng cho rằng mặt trời mới là trung tâm của thái dương hệ. Sách của ông, “De Revolutionibus”, bị liệt vào sách cấm cho tới năm 1835 !

Lá thư của gs người Ba Lan không được biết nhiều, nhưng đúng là Max Planck đã từng ví Einstein như Copernicus. Cũng như nhà thiên văn sinh trước mình 400 năm, Einstein đã “cả gan” cho rằng ánh sáng vừa là sóng (wave) vừa là hạt (particle), không gian, thời gian là những lượng tương đối, khác với quan niệm tuyệt đối trong Vật Lý Học Cổ Điển. Nhưng những lý thuyết mang tính cách mạng, khai phá này lại đến từ một kẻ … “vô danh” ! Năm 1905 cái tên Albert Einstein hoàn toàn xa lạ trong giới Vật Lý. Lúc đó Einstein mới 26 tuổi, là công chức của Swiss Patent Office ở Bern, thủ đô của Thụy Sĩ. Công việc hàng ngày của Einstein là cứu xét và kiểm tra đơn xin bằng sáng chế. Thời đó có lẽ công việc này không bận rộn, giờ rảnh Einstein thường lấy sách Vật Lý ra đọc. Einstein gọi bàn làm việc của mình là “Phân Khoa Vật Lý”.

Khoa học gia dùng giả thuyết để giải thích hiện tượng trong thiên nhiên, sau đó làm thí nghiệm để kiểm chứng. Hoặc từ thí nghiệm / quan sát suy ra giả thuyết. Giả thuyết được đặt trên nền tảng là những kiến thức có sẵn. Đây là phương thức được sử dụng từ trước tới giờ. Nhưng trường hợp của Einstein thì khác. Einstein đặt nghi vấn ngay cả những nền tảng đã có sẵn ! Thí dụ chúng ta hiểu “đồng thời” là 2 sự kiện xảy ra cùng một lúc. Nhưng với Einstein điều kiện để được gọi là “đồng thời” sẽ rắc rối hơn. Một hiện tượng đồng thời đối với người này nhưng có thể không đồng thời với người khác. Đây chỉ là một thí dụ và còn nhiều điều kỳ cục, ngược với kiến thức phổ thông (common sense). TTĐGH cũng vậy, không gian, thời gian không còn ý nghĩa tuyệt đối như chúng ta chấp nhận không suy nghĩ trong mấy trăm năm. Chính vì vậy lý thuyết của Einstein tuy khó hiểu nhưng lại có sức lôi cuốn, hấp dẫn.

Tem kỷ niệm “the Miracle Year” 100 năm – Nguồn : internet

Cành hoa định mệnh :

Năm 1913 hai gs người Đức, Max Planck và Walther Nernst, có dịp đưa gia đình đi Thụy Sĩ đã tìm gặp Einstein. Họ thuyết phục Einstein về Berlin làm việc với chức vụ giáo sư Đại Học Berlin và hội viên Hội Hàn Lâm Khoa Học Đức, cùng với lương cao. Einstein hơi khó nghĩ vì thời niên thiếu đã xin cha mình làm đơn xin ra khỏi quốc tịch Đức ! Là người phóng khoáng, Einstein không thích môi trường gò bó, kỷ luật của trường học Đức. Nhưng bây giờ thì khác, Einstein không thích đi dạy vì không có thì giờ nghiên cứu. Chức vụ giáo sư ở Đức không ràng buộc phải dạy học. Einstein cho biết cần thời gian suy nghĩ và sẽ trả lời sau. Ông giao hẹn lúc gặp lại, nếu thấy ông cầm một cành hoa trắng, đó là thay lời từ chối, còn cành hồng là đồng ý. Einstein nói với một người bạn “họ muốn tôi về Berlin làm con gà đẻ trứng vàng, nhưng không biết tôi có làm nổi không”. Lần gặp lại Einstein cầm một cành … hồng ! Vài năm sau quả trứng vàng là “Thuyết Tương Đối Tổng Quát” (TTĐTQ, The General Theory of Relativity).

Tôi gọi giai thoại này là “cành hoa định mệnh” vì nó là một bước ngoặc lớn trong sự nghiệp cũng như cuộc đời của Einstein. Trong những ngày trước khi TTĐTQ ra đời, Einstein thường xuyên làm việc suốt đêm không ngủ, ăn uống thất hường, sức khỏe suy sụp, bị loét bao tử … đã vậy còn phải sống xa vợ con. Vợ của Einstein là người Serbia. Chỉ sống ở Berlin một thời gian ngắn rồi dẫn con về Thụy Sĩ. Cuối cùng hai người ly dị. 

Người thứ ba :

Năm 1918 giám đốc Đài Thiên Văn Cambridge ở Anh là Arthur Eddington. Lúc đó ông 35 tuổi, đang đối mặt với quyết định đi lính hay ở tù. Ông là người theo giáo phái Quaker, chủ trương chống chiến tranh. Ngoan đạo có nghĩa là sẽ bị ở tù ! Eddington lúc đó có một ý nghĩ táo bạo. Dù trong chiến tranh nhưng khoa học gia Anh vẫn có thể làm thí nghiệm để kiểm chứng lý luận của khoa học gia Đức. Ông sẽ khảo sát hiện tượng nhật thực (solar eclipse) để kiểm chứng lý luận của Einstein. Einstein bằng lý luận đã dự đoán ánh sáng lúc đi ngang qua mặt trời sẽ bị lệch một góc độ nhỏ. Với lý do này Hội Thiên Văn Hoàng Gia đã thuyết phục chính phủ Anh không bỏ tù Eddington.

Tháng 3 năm 1919 nước Anh có hai đội khảo sát nhật thực. Một đội đi Sobral ở Ba Tây và một đội đi ra đảo Principe, thuộc địa của Bồ Đào Nha, nằm ở ngoài khơi Tây Phi (West Africa). Eddington phụ trách đội đi đảo Principe và đã chụp hình thành công.

Tháng 11 năm 1919 hai hội Royal Astronomy Society and Royal Society đã có một buổi họp báo xác nhận lý luận của Einstein là đúng. Đồng thời nhận định “Thuyết Tương Đối Tổng Quát là một trong những thành tựu vĩ đại nhất của tư duy con người” (one of the greatest achievements in the history of human thought).

Hôm sau nhiều tờ báo tại các đô thị lớn trên thế giới đã đăng tin này trên trang nhất. Einstein bỗng dưng trở thành nổi tiếng ! Một ký giả Mỹ cho rằng Einstein còn nổi tiếng hơn cả tài tử Hollywood và hỏi ông nghĩ sao về điều này. Einstein trả lời rất thực tế “Tuy nhiều người biết tên tôi, nhưng rất ít người hiểu được lý thuyết của tôi”. Về phần Eddington một ký giả Anh đã phỏng vấn ông.

“Nghe nói trên thế giới chỉ có 3 người hiểu được Thuyết Tương Đối Tổng Quát. Ông là một trong 3 người đó, có đúng không ?”

Một lúc lâu im lặng trôi qua. Người ký giả sốt ruột nhắc Eddington trả lời. Lúc đó nhà Vật Lý mới lên tiếng.

“Tôi đang suy nghĩ người thứ ba đó là ai !”

Sự thật là Eddington … sai ! TTĐTQ ra đời trong Đệ Nhất Thế Chiến, những sinh hoạt khoa học ở Đức không được biết nhiều ở Anh. Trước đó mấy năm một nhóm người Đức đã qua Nga cũng để khảo sát nhật thực như Eddington. Nhưng rủi cho họ lúc đó Nga ở trong phe đồng minh. Nhóm người này bị bắt, sau được thả, nhưng dụng cụ bị tịch thu. 

London Times November 7, 1919  - Nguồn : internet 

Theo tôi năm 1919 là năm may mắn của Einstein, không làm gì cả nhưng được cả 3 yếu tố “thiên thời – địa lơi – nhân hòa”.

Thiên thời : Vào ngày có nhật thực, buổi sáng trời mưa lớn ở đảo Principe. Tất cả mọi người lo sợ chuyến đi thất bại, nhưng đó là điềm may. Nhờ mưa, khí hậu ôn hòa và Eddington đã chụp hình thành công. Trong khi ở Sobral, thời tiết quá nóng, những tấm phim kim loại bị cong. Hình chụp không chính xác, không sử dụng được. Thời đó phim là một tấm kim loại có tráng hóa chất. Một yếu tố khác cũng quan trọng. Muốn chụp hình ánh sáng bị lêch lúc đi gần mặt trời, vào ngày nhật thực phải có ngôi sao, thiên thể ở gần mặt trời. Chuyện này đã xảy ra.

Địa lợi : Đệ Nhất Thế Chiến vừa chấm dứt, phe đồng minh thắng trận. Nên chuyện hơp tác khoa học giữa Anh – Đức chẳng những không bị chống đối mà còn được hoan nghinh.

Nhân hòa : Nếu không vì chuyện quân dịch, chưa chắc Eddington đã có kế hoạch khảo sát nhật thực.

Chữ “Overthrown” trong bài báo của London Times theo tôi không đúng. Người ta chỉ “lật đổ” những gì sai, để thay bằng cái đúng. Thuyết Vạn Vật Hấp Dẫn của Newton vẫn còn được dùng cho tới ngày nay, không bị overthrown. Tuy nhiên TTĐTQ cho thấy nó không hoàn hảo, tuy có giá trị thực dụng.

Trong Vật Lý Einstein hoài nghi về tính phổ quát của những định luật của Newton. Nhưng về phương diện cá nhân, Einstein kính trọng Newton cũng như những khoa học gia khác. Einstein từng nói “Tôi may mắn được đứng trên vai những người khổng lồ”.

 

Albert Einstein và Arthur Eddington – Nguồn: internet

Tem trên đây có lẽ được phát hành năm 2019 để kỷ niệm 100 năm chuyến khảo sát thành công của Arthur Eddington. Trên tem có ghi tên đảo “Principe”. Nếu để ý bạn đọc sẽ thấy tem nầy được chọn từ hình chụp chỉ có 2 người, Einstein và Eddington, không có “người thứ ba”. Lần đầu tiên họ gặp nhau là lúc còn trẻ, đây là lúc tái ngộ.  

God does not play dice !

Einstein nghiên cứu nhiều lãnh vực của Vật Lý, nhưng lại không thích và hoài nghi Cơ Học Lượng Tử. Trong một lần tranh luận với nhà Vật Lý Đan Mạch Niels Bohr về đề tài này, Einstein đã nói một câu trở thành nổi tiếng.

“God does not play dice” (Thượng Đế không lắc xí ngầu).

Theo tôi chữ “xí ngầu” ở đây có thể hiểu là “xác suất”. Einstein cho rằng hiện tượng trong thiên nhiên vận hành theo những qui luật khoa học một cách chính xác, không có chuyện may rủi theo xác suất. Quan điểm này liên quan tới tôn giáo. Tuy gia đình là người Do Thái, nhưng Einstein tự nhận mình là “deep religious nonbeliever” ! tỏ ra thờ ơ với những sinh hoạt tôn giáo.

Trong đơn xin ra khỏi quốc tịch Đức, cũng như đơn xin nhập quốc tịch Thụy Sĩ, Einstein ghi là “không tôn giáo” trong mục “tín ngưỡng”. Trong di chúc của mình, Einstein yêu cầu “đừng cử hành tang lễ theo nghi thức của bất kỳ tôn giáo nào” ! Có người thắc mắc chuyện này, Einstein chỉ nói rằng “Con sên (snail) dù bò ra khỏi vỏ, vẫn là con sên”. Ý muốn nói rằng dù xa cách cộng đồng, nhưng ông vẫn là người Do Thái.

Theo tôi có hai lý do cho thái độ này : Einstein quá tin vào “khoa học vạn năng” và là nhà lý luận Vật Lý triệt để (theoretical physicist). Tuy nhiên Đệ Nhị Thế Chiến đã thay đổi phần nào lập trường của Einstein. Ông đã giúp đỡ một số người Âu Châu định cư tại Mỹ, cũng như tham gia vận động thành lập quốc gia Israel.

Năm 1952 Einstein được mời làm … Tổng Thống Israel ! Tòa Đại Sứ Israel ở Washington D.C. đã cử một luật sư tới nhà riêng của ông tại Princeton (NJ) để trao thư mời chính thức. Lúc tới nơi, vị luật sư này chưa kịp trình bày thì Einstein đưa ngay thư từ chối đã soạn sẵn ! Chính phủ Israel đã cẩn thận bảo đảm rằng ông vẫn được tự do nghiên cứu khoa học với cương vị Tổng Thống, nhưng Einstein từ chối cho rằng mình không có khả năng làm chuyện này.

                                                           

Albert Einstein và Niels Bohr – Nguỗn : internet

 

Mảnh giấy phát tài :

Năm 1922 Einstein được mời qua Nhật diễn thuyết. Trong thời gian ở Tokyo, Einstein ở khách sạn Imperial (Teikoku) Hotel ở Ginza. Một hôm có người tới giao đồ. Einstein muốn đưa tiền tip cho anh ta, nhưng lúc đó khám phá mình không mang theo tiền, Túng quá Einstein ghi vài hàng trên giấy của khách sạn và căn dặn anh ta nhớ giữ gìn cẩn thận, biết đâu sẽ có ngày nó mang lại may mắn nhiều hơn tiền tip. Bản Anh ngữ của câu này là

“A calm and modest life brings more happiness than the pursuit of success combined with constant restlessness”

Tạm dịch :

“Một cuộc sống bình dị và phẳng lặng mang lại hạnh phúc hơn là theo đuổi một sự thành công kèm với những cố gắng không ngừng nghỉ”

Năm 2017, 95 năm sau, người nhà của người đưa thư mang tờ giấy này qua Israel bán đấu giá. Số tiền bán được làm mọi người sửng sờ, US $1.56 million, còn cao hơn tiền thưởng giải Nobel ! Lời dặn dò vô tình của Einstein gần 100 năm trước bỗng trở thành hiện thực.

 

Bút ký của Einstein trên giấy của khách sạn Imperial (Teikoku) ở Ginza, Tokyo, 1922.
Nguỗn : internet

Theo chỗ tôi biết, người Nhật duy nhất làm việc với Einstein tại Institute for Advanced Studies, thuộc Princeton Univ., là giáo sư Hideki Yukawa (湯川 秀樹). Năm 1949 ông là người Nhật đầu tiên lãnh giải Nobel.

Hình sau đây chụp khoảng năm 1947 (?) tại Institute for Advanced Studies.

            Albert Einstein, Hideki Yukawa, John Wheeler và Homi Bhabha – Nguồn : internet

Bộ óc lang thang :

Einstein qua đời tại bệnh viện Princeton Hospital năm 1955. Theo ước nguyện của ông, xác được thiêu cùng ngày để tránh tang lễ rườm rà ! Tro được rắc trên sông Delaware gần Trenton, thủ đô hành chính của New Jersey. Cũng có tài liệu ghi rằng tro được rắc chung quanh viện Institute for Advanced Studies.

Hơn 20 năm trôi qua, không ai, kể cả người thân trong gia đình Einstein, thắc mắc về cái chết này. Năm 1978 ký giả Steven Levy của nguyệt san “New Jersey Monthly” đã tìm đến phỏng vấn bác sĩ Thomas Harvey tại nhà riêng của ông ở Wichita, tiểu bang Kansas. Bs Harvey là người đã khám nghiệm tử thi của Einstein. Qua cuộc phỏng vấn, Harvey thú nhận đã cắt bộ não của Einstein ra nhiều phần nhỏ, bảo quản trong hóa chất và đang giữ trong nhà mình. Tin này lộ ra, vài đại học đã xin mẫu để nghiên cứu. Nhưng chẳng có kết quả nào mang tính thuyết phục. Được nhắc tới nhiều hơn hết là công bố của giáo sư Sandra Witelson của Đại Học McMaster ở Canada. Bà này cho rằng một vùng não của Einstein lớn hơn người thường khoảng 15%. Đây là nơi được cho là có liên quan tới khả năng suy luận. Einstein có vóc dáng của một người bình thường, nhưng hồi nhỏ là một cậu bé dị dạng với cái đầu to.

Harvey sau này mang bộ não của Einstein lái xe ngao du khắp nước Mỹ với ký giả Michael Paterniti của nhà xuất bản Harper. Ông này sau đó đã viết cuốn sách best seller “Driving Mr. Albert”.

Năm 1998 Harvey, lúc đó 86 tuổi , đã giao phần não còn lại cho Princeton Hospital, chấm dứt 43 năm tự ban cho mình quyền quản lý bộ não của Einstein ! Cuối cùng một phần của Einstein mới được yên nghỉ.

Tuy Harvey không gặp rắc rối về pháp lý nhưng nhiều người cho rằng hành động này là bất nhân.

Ngày tận thế :

Trái đất của chúng ta quay chung quanh mặt trời trong thái dương hệ. Nếu mặt trời biến mất, chuyện gì sẽ xảy ra ? Không ai biết. Cách đây 100 năm Einstein biết … chút xíu ! Theo Einstein nếu mặt trời biến mất, sinh hoạt của chúng ta trên trái đất sẽ bình thường trong 8 phút rưỡi.  Đó là thời gian để sóng hấp dẫn (gravitational wave) đi từ mặt trời đến trái đất. Sau đó vì không có ngoại lực từ mặt trời, trái đất sẽ di chuyển theo đường thẳng với vận tốc cố định theo định luật của Newton. Những hành tinh khác trong thái dương hệ lúc đó cũng di chuyển theo đường thẳng. Những quỹ đạo mới này nếu giao nhau, sự va chạm sẽ là ngày tận thế ! Nói cách khác, để an toàn trái đất phải tiếp tục quay chung quanh mặt trời ! Tôi sẽ không viết về ngày tận thế này nếu gần đây không đọc được hai câu thơ gây ấn tượng mạnh.

Mai kia tắt lửa mặt trời
Chuyện linh hồn với luân hồi có không ?

Hai câu này, không rõ tác giả, được ghi trong bài “Thơ và Đá, Thay lời tựa” của Thầy Tuệ Sỹ đăng trên www.vietbao.com cuối năm 2019. Điều thú vị là cùng hiện tượng “mặt trời biến mất”, nhưng có hai góc nhìn. Một từ phía khoa học của một người “deep religious nonbeliever” và một từ phía tôn giáo của một người “deep religious believer”.

Einstein là người có đầu óc đi trước thời đại. Phần lớn những chứng minh lý thuyết của ông đều xảy ra mấy chục năm sau khi ông qua đời. Trường hợp của sóng hấp dẫn là 100 năm. Điều này cũng gây bất lợi cho Einstein.

Theo TTĐGH hai người sinh đôi vẫn có thể khác tuổi nhau ! Dĩ nhiên là chỉ trên lý thuyết, vì con người không bao giờ có thể chế được phi thuyền có tốc độ gần bằng ánh sáng. Nhưng nếu không chứng minh được, thì khó có thể thuyết phục được người khác. Lý luận này lúc đó sẽ trở thành khoa học giả tưởng hay chuyện thần tiên cổ tích. Cách đây 100 năm, một số nhà Vật Lý bảo thủ đã gọi lý luận của Einstein là “Jewish Physics” (Vật Lý của người Do Thái). Ngụ ý rằng học thuyết của Einstein chỉ là mớ lý luận nhảm nhí !

Ngày nay it ai biết rằng tất cả chúng ta đều đang thụ hưởng những thành quả của Thuyết Tương Đối. Nếu không có lý thuyết này, máy GPS sẽ không định vị chính xác. Tín hiệu qua lại giữa GPS và các vệ tinh di chuyển bằng tốc độ của ánh sáng. Ở tốc độ này Vật Lý Học cổ điển không còn chính xác nữa.

Liên quan tới chuyện này, tôi gặp trục trặc vài lần khi xài Uber. Người tài xế gởi text cho biết đã tới rồi, nhưng tôi và anh ta không thấy nhau. Lúc nói chuyện điện thoại trực tiếp mới biết anh ta ở cách tôi vài block đường. Lúc đó tôi đang du lịch Âu Châu, cần Uber để ra phi trường. Tài xế tới không đúng chỗ mà lại không nói được English, làm tôi một phen hoảng hồn, sợ trễ chuyến bay.

Trong cuốn “Losing the Nobel Prize” (2018), giáo sư Brian Keating nhận xét rằng, với tiêu chuẩn trao giải Nobel hiện tại, Einstein phải được 7 giải ! Bản thân Einstein thì cho rằng “I have no special talents. I am only passionately curious”.

New Jersey, một ngày cuối năm Kỷ Hợi 2020

Đoàn Tất Trung 
 

Tài liệu tham khảo :

Albert Einstein, “Relativity: The Special and General Theory”, 1916, English translation by Robert Lawson, Digireads.com.

Stephen Hawking, “The Illustrated - A Brief History of Time”, 1996, Bantam Books.

Walter Isaacson, “Einstein – His Life and Universe”, 2007, Simon & Schuster.

John Rigden, “Einstein 1905 – The Standard of Greatness”, 2005, Harvard Univ. Press.

Richard Wolfson, “Simply Einstein – Relativity Demystified”, 2003, W.W. Norton & Company.

Một số tài liệu trên internet.