Giai Thoại Của Một Số Nhà Khoa Học 

 Đoàn Tất Trung 

Lúc còn trẻ tôi cho rằng Lịch Sử là môn học nhàm chán, vì nó chỉ ghi chép những gì đã xảy ra. Nhưng càng lớn tuổi, tôi càng say mê những đề tài lịch sử. Lý do là có nhiều điều mình chưa biết hoặc biết mà không đúng. Thông tin từ sách báo nhiều lúc phải kiểm chứng lại. Gần đây qua Youtube tôi biết được một số chuyện thú vị, chẳng có sách sử nào ghi chép.  

* Mạc Đĩnh Chi lúc đi sứ sang Tàu, có qua sống ở Triều Tiên một thời gian ngắn và có … vợ con tại đây !

* Người Đại Hàn còn giữ bản thư pháp viết cách đây 232 năm của học giả Phan Huy Ích.

* Cựu Tông Thư Ký Liên Hiệp Quốc Ban Ki Moon (Phan Cơ Văn 潘基文) là hâu duệ của học giả Phan Huy Chú.  

Trước đây tôi chỉ biết hậu duệ của Hoàng Tử Lý Long Tường (đời nhà Lý) ở Đại Hàn có liên lạc với VN.  Một cách tổng quát tôi cho rằng sách của Mỹ (hay Âu Mỹ) ghi rất rõ xuất xứ của sự kiện, để người đọc tham khảo. Tuy vậy cũng có trường hợp người viết “sáng tác” ra chi tiết, hay không tìm hiểu cẩn thận. Bài này trong phần nói về Newton, có đề cập vấn đề bất nhất trong tư liệu. 

Những người nổi tiếng, ngoài khả năng vượt trội trong lãnh vực nào đó, cũng là người bình thường. Tuy nhiên đôi lúc họ có những giai thoại độc đáo.  

Trong 27 năm sống ở Vienne, Beethoven đã dọn nhà … 68 lần vì không có tiền ! Ngày nay những chỗ Beethoven từng ở, có gắn một tấm bảng lưu niệm. 

Giáo sư Sigmund Freud thường ăn sáng ở một tiệm cà phê gần đại học nơi ông dạy tại Vienne. Ở đây ông gặp đủ loại người, với những hoàn cảnh, cảm xúc khác nhau : vui, buồn, nóng giận, chán đời … Chứng kiến cảnh này một thời gian dài, ông quyết định chọn nghiên cứu Tâm Lý Trị Liệu.  

Robert Oppenheimer (1904 – 1967) là nhà Vật Lý hàng đầu của Mỹ, nói được 8 thứ tiếng. Nhưng lúc cuộc Đại Suy Thoái (Great Depression) xảy ra năm 1929, ông hoàn toàn không hay biết ! Mặc dù đó là một biến cố kinh tế, xã hội lớn, ảnh hưởng nhiều nước trên thế giới. Ông chỉ biết sự kiện này 6 tháng sau, lúc học trò ông không tìm được việc làm. 

Peter Higgs, nhà Vật Lý người Anh 93 tuổi, biết tin mình được giải Nobel năm 2013 từ … một người hàng xóm ! Ủy ban Nobel không liên lạc được vì con trai ông vừa cắt dịch vụ điện thoại (rotary phone) và chưa đăng ký cell phone. Ngoài cái điện thoại cũ kỹ, ông vần còn xài analog TV ! 

Isaac Newton (1642 – 1727)

Sir Isaac Newton – nhà Toán Học, Vật Lý Học người Anh. 

Newton là nhà Toán Học, Vật Lý Học nổi tiếng, nhưng ông đã tạo ra tranh cãi vì … có tật làm biếng viết !  

Câu chuyện trái táo :

Chúng ta quen thuộc với Thuyết Vạn Vật Hấp Dẫn của Newton. Kèm theo đó là câu chuyện về trái táo rơi. Theo truyền thuyết này, năm 1666 một hôm Newton đang ở trong vườn nhà thì chứng kiến một trái táo rơi từ cành xuống đất. Đây không phải là chuyện lạ, và chắc cũng không phải lần đầu Newton thấy. Nhưng ở giây phút đặc biệt đó, hình ảnh này đã tạo ra những suy luận để sau đó ông đưa ra Thuyết Vạn Vật Hấp Dẫn.  

Chuyện này có thật không ? Nói có sách mách có chứng. Ở Mỹ rất dễ tìm câu chuyện trái táo trong sách Vật Lý. Bản thân tôi đã đọc vài phiên bản khác nhau, nên đã bỏ thì giờ tìm hiểu. Có những phiên bản sau đây. 

1)     1. Trái táo rơi trúng đầu, làm Newton chú ý và suy luận. Bạn đọc có thể đã gặp những mô tả đại khái như :

We’ve all heard the story. A young Isaac Newton is sitting beneath an apple tree contemplating the mysterious universe. Suddenly – boink! -an apple hits him on the head. “Aha!” he shouts, or perhaps, “Eureka!” In a flash he understands that the very same force that brought the apple crashing toward the ground also keeps the moon falling toward the Earth and the Earth falling toward the sun: gravity.

Tạm dịch :

Tất cả chúng ta đều nghe kể chuyện này. Chàng Isaac Newton trẻ tuổi đang ngồi dưới một cây táo, suy nghĩ về vũ trụ huyền bí. Thình lình - “bốp” – một trái táo rơi trúng đầu. Newton kêu lên “Aha”, cũng có thể là “Eureka”. Trong một thoáng anh chợt hiểu rằng lực đem trái táo chạm mặt đất, cũng là lực làm cho mặt trăng quay quanh trái đất và trái đất quay quanh mặt trời : trọng lực.   

Giả thuyết này bị nhiều người (bao gồm Stephen Hawking) cho là đáng nghi ngờ vì không có cơ sở. Nhưng cũng có sách, web site sử dụng.

2)   2. Câu chuyện trái táo rơi  là không có thật, theo “Isaac Newton – The Last Sorcerer” của Michael White. Mặc dù tác giả xem xét nhiều chi tiết liên quan nhưng vẫn cho rằng chuyện này đa phần là bịa đặt. Tác giả không phải là người duy nhất có quan điểm này, mặc dù con số không nhiều.

3)     “Tôi đang ngồi tư lự dưới một cây táo, chợt loé lên ý nghĩ về trọng lực (notion of gravitation), cùng lúc đó một trái táo rơi xuống đất. Tôi tự hỏi tại sao trái táo luôn luôn rơi thẳng góc với mặt đất ?”

  3. Trên đây là lời kể của Newton với bạn ông, William Stukeley, một nhà khảo cổ, một năm trước khi qua đời. Lúc đó Newton mời Stukeley tới nhà ăn cơm. Sau đó hai người ra vườn, ngồi uống trà dưới một cây táo và Newton đem sự tích này ra kể.  

Stukeley đã xuất bản tiểu sử của Newton năm 1752, “Memoirs of Sir Isaac Newton’s Life”. Trong đó có kể về truyền thuyết này. Vì bản thân Newton chưa bao giờ đặt bút viết câu chuyện này, nên cuốn sách của Stukeley trở thành nguồn đáng tin cậy nhất và được nhiều người chấp nhận. Năm 2010 Hiệp Hội Royal Society đã đưa cuốn sách lên website của ho.

Sách của William Stukeley, có thể đọc được trên website của Royal Society  –

Nguồn : link bên trên 

Vì Newton là người nổi tiếng, nhiều người ở xa muốn tìm gặp. Vào thế kỷ thứ 17, thư từ và giao thông rất chậm chạp. Có nhiều người tới Anh mà không gặp được. Trong số này có Peter Đại Đế của Nga, nhà lập pháp và phát minh người Mỹ Benjamin Franklin, Voltaire từ Pháp … Những trường hợp này cháu gái của Newton là Catherin Barton thay mặt đón tiếp. Cô này đem chuyện trái táo ra kể và từ đó nó lan ra khắp thế giới. Riêng Voltaire đã viết một cuốn sách về Newton, trong đó có kể chuyện này, “Elements de la philasophie de Newton” (1736). 

Giáo sư G.R. Keesing của Đại Học Oxford có một bài nghiên cứu công phu về cây táo trong vườn nhà Newton, “The History of Newton’s apple tree”, 1998, Contemporary Physics. 

Hình chụp cây táo phía sau nhà Newton ngày 21/3/1998 tại Woolsthorpe, phía bắc London, bởi R.G. Keesing. Cây táo này được trồng lại. Cây nguyên thủy đã bị đổ sau một trận bão khoảng năm 1817 – Nguồn : bài viết nêu trên của Keesing.
 

2) Tranh cãi về Toán Giải Tích : 

Cũng tại làm biếng viết, Newton lại có một tranh cãi khác. Lần này với nhà Toán Học người Đức, Gottfried Wilhelm Leibniz. Cả hai đều cho rằng mình là người đầu tiên tìm ra Toán Giải Tích (vi phân, tích phân). Leibniz bắt đầu nghiên cứu đề tài này từ năm 1675 và xuất bản “Nova Methodus pro Maximis et Minimis”. Newton gọi môn toán này là “The method of Fluxion” và xuất bản phương pháp này vào năm 1693 và 1704. Tuy công bố trễ hơn, nhưng Newton cho biết đã nghĩ ra môn toán này năm 1666, lúc 23 tuổi. Lúc đó ông chỉ viết bản thảo và không xuất bản. Nội dung bài viết của hai người có hai cách tiếp cận khác nhau, tuy cuối cùng cũng dẫn đến vi phân và tích phân. Vấn đề là những nhà Toán Học bạn của Newton cũng giao thiệp với Leibniz. Newton cho rằng qua những người này, Leibniz đã có được bản thảo của ông. Cuộc tranh chấp sở hữu trí tuệ xảy ra. Tại Anh đa số ủng hộ Newton, vừa danh tiếng vừa là hội trưởng của Royal Society. Leibniz là hội viên ngoại quốc (foreign member). Còn tại Đức và các nước Âu Châu khác, người ta nghiêng về Leibniz vì xuất bản đầu tiên. 

Sau khi hai người qua đời, các nhà Toán Học mở một cuộc điều tra và kết luận cả hai đều tìm ra Toán Giải Tích môt cách độc lập, cùng khoảng thời gian, không có chuyện sao chép. Ngày nay sách  Calculus  ở Mỹ đa số ghi là của Newton, một số có phụ chú về Leibniz. Tuy nhiên danh từ “Calculus” và những ký hiệu dùng trong vi phân, tích phân là của Leibniz. 

 Hay là 

Trong định nghĩa trên vế tay trái là ký hiệu của Leibniz, vế tay phải là của nhà Toán Học Pháp Joseph Louis Lagrange. Ký hiệu vi phân của Leibniz lấy từ chữ Latin differentia, còn tích phân từ chữ Summa. 

Tượng của Gottfried  Wilhelm Leibniz và Isaac Newton trong khuôn viên của Bảo Tàng Viện Museum of Natural History thuộc Oxford University – Nguồn : Internet.   

Albert Einstein (1879 – 1955)

Albert Einstein – nhà Vật Lý Học người Mỹ gốc Đức 

Einstein là người có rất nhiều giai thoại vì tính cách độc đáo của lý thuyết và con người ông.  

1) Ý tưởng tuyệt vời nhất của đời tôi  :

Newton nhìn trái táo rơi đã liên tưởng đến quỹ đạo của mặt trăng, trái đất … và tìm ra Thuyết Vạn Vật Hấp Dẫn. Einstein cũng có một câu chuyện tương tự. Năm 1907 trong lúc viết bài về Thuyết Tương Đối Giới Hạn (TTĐGH, The Special Theory of Relativity), Einstein bỗng nảy sinh ra ý nghĩ lạ : “Nếu một người nhảy từ nóc nhà, anh ta sẽ không cảm thấy trọng lực”. Nguyên văn là 

“… Because for an observer in free fall from the roof of a house, there is during the fall – at least in his immediate vicinity – no gravitational field …” 

Sau này Einstein hồi tưởng lại 

“I was sitting in a chair in the patent office at Bern when all of a sudden a thought occurred to me : If a person falls freely, he will not feel his own weight. I was startled. This simple thought made a deep impression on me. It impelled me to a theory of gravitation.” 

Tạm dịch 

“Tôi đang ngồi trên ghế trong văn phòng của Sở Cấp Bằng Sáng Chế ở Bern (thủ đô của Thụy Sĩ), bất chợt một ý tưởng lóe lên trong tôi : Nếu một người rơi tự do, anh ta không cảm thấy trọng lực của mình. Tôi cảm thấy bàng hoàng. Một ý tưởng đơn giản như vậy lại tạo một ấn tượng sâu đậm trong tôi. Nó đưa tôi đến với lý thuyết về trọng lực.” 

Nghĩa là thay trái táo của Newton bằng một quan sát viện. Trái táo là vật vô tri, nhưng quan sát viên có nhận xét và nhận xét này giúp Einstein hoàn thành Thuyết Tương Đối Tổng Quát (The General Theory of Relativity). 

Einstein gọi đây là “ý tưởng tuyệt vời nhất của đời tôi” (the happiest thought of my life). Ở đây chúng ta thấy hai khoa học gia có hai cách giải thích khác nhau cho cùng một hiện tượng.  

2) Không thời gian (Spacetime) : 

Einstein có những câu nói rất khó hiểu, thí dụ như “nếu không gian biến mất, thời gian cũng biến mất theo”. Chúng ta thường hiểu “không gian” là tập hợp của nhà cửa, phong cảnh … Nếu những thứ này biến mất, thời gian vô hình vẫn còn đó. Trong một thời gian dài tôi không hiểu nổi câu này. Phải mất thì giờ tìm hiểu, tôi mới tạm cho là hiểu được sơ sơ.     

Trong đời sống hàng ngày, khi dự định làm chuyện gì, chúng ta phải xác định hai yếu tố : thời gian và địa điểm. Trong TTĐGH Einstein đưa ra ý niệm “Không Thời Gian” (spacetime). Nghĩa là không gian không phải chỉ có 3 chiều (x,y,z), mà là 4 chiều (t,x,y,z), với thời gian là chiều thứ tư. Ý tưởng này độc đáo, nhưng cũng nêu lên nhiều vấn đề. Chúng ta có thể hiển thị địa điểm (x,y,z) trên một trục tọa độ. Nhưng làm sao hiển thị tọa độ của không gian 4 chiều ? Chúng ta có thể thăm viếng một địa điểm (x,y,z) nhiều lần, nhưng với (t,x,y,z) thì sao ? Chẳng lẽ chúng ta có thể du hành về quá khứ ? Không có định luật hay công thức Vật Lý nào cấm thời gian trôi về quá khứ, nhưng liệu nó có thể trôi ngược chiều không ? 

Trước Einstein Vật Lý là môn khoa học chính xác, có thể cho biết bước kế tiếp của một chuyển động (deterministic). Không có yếu tố mơ hồ. Nhưng lý thuyết của Einstein mang lại nhiều khái niệm trừu tượng, mơ hồ, thực thực ảo ảo ! Không Thời Gian là một thí dụ. Dù vậy Thuyết Tương Đối đã được kiểm chứng trong suốt 100 năm qua và được chấp nhận.    

Ông thầy Toán của Einstein thời đại học là Hermann Minkowski. Lúc đọc TTĐGH ông tỏ ra ngạc nhiên, không ngờ cậu học trò làm biếng của mình ngày nào có những ý tưởng độc đáo như vậy. Ông đặc biệt thích khái niệm Không Thời Gian. Ông dùng khả năng toán của mình để nghiên cứu đề tài này. Nghiên cứu của ông làm sâu sắc thêm TTĐGH. Ngày nay chúng ta có Minkowski spacetime, Minkowski diagram, Minkowski metric … Trong diền văn đọc tại Hội Nghị Khoa Học Gia (Congress of Scientists) tại Đức năm 1908, ông có câu nói trở thành nổi tiếng 

Henceforth space by itself, and time by itself, are doomed to fade away into mere shadows, and only a kind of union of the two will preserve an independent reality 

Tạm dịch 

Từ nay về sau không gian, thời gian, tự nó, sẽ mờ dần thành một cái bóng. Chỉ có sự kết hợp của cả hai mới tồn tại như một thực thể độc lập. 

Sự kết hợp (union) mà ông nói tới là khái niệm Không Thời Gian của Einstein. 

Ngoài việc kết hợp không gian và thời gian, Einstein còn cho rằng không có ngăn cách giữa quá khứ, hiện tại và tương lai. Nghĩa là cả ba cùng tồn tại trong mọi thời điểm. Đây là quan niệm bên lề của cá nhân Einstein, không phải lý thuyết hay công thức để có thể kiểm chứng, nên không được khoa học gia quan tâm lắm. Điều làm tôi ngạc nhiên là quan niệm này được đưa vào …. Triết Học ! 

Gần đây tôi biết một số danh từ mới như Multiverse, Blocking Universe Theory (BUT), Growing Blocking Universe Theory … Multiverse (Đa Vũ Trụ ?) có lẽ được dùng để thay Universe, theo một thuyết mới trong thiên văn ? Tôi không biết về Triết Học, nhưng đọc qua một bài giới thiệu thì thấy “Block Universe Theory” chính là  Không Thời Gian của Einstein, có điều nó không sử dụng Toán như Vật Lý. Tất cả những định nghĩa dưới đây của BUT là từ TTĐGH. 

According to the block universe theory, the universe is a giant block of all the things that ever happen at any time and at any place. On this view, the past, present and future all exist — and are equally real.

How can this be?

The block has four dimensions: three spatial dimensions — say length, height and width — plus a fourth temporal dimension, or time….

(Trích từ bài viết “The block universe theory, where time travel is possible but time

passing is an illusion” của Kristie Miller, posted Sept. 1, 2018, Catalyst.) 

Vì chúng ta không thể hiển thị Không Thời Gian 4 chiều, trong hình trên một chiều không gian (spatial dimension) đã bị bỏ bớt. Chiều cao và chiều ngang là 2 chiều không gian, còn chiều dài là thời gian. “Beginning of time” là điểm khởi nguyên của thời gian, lúc vũ trụ được hình thành theo thuyết Big Bang. Mỗi sự kiện (t,x,y,z) là một khoanh time slice trong hình bên phải. Đại khái bài viết này cho thấy BUT là tên mới của TTĐGH của Einstein trong Triết Học và TTĐGH cũng được trực tiếp đề cập.  

Qua mô hình này chúng ta bây giờ có thể hiểu được câu nói của Einstein : “Nếu không gian biến mất, thời gian cũng biến mất theo”, nghĩa là block universe biến mất.
 

Hideki Yukawa (湯川 秀樹 1907 – 1981) 

Chúng ta biết trong hạt nhân nguyên tử (nucleus) có proton và neutron. Proton được khám phá năm 1919 và neutron năm 1932. Tại sao các hạt proton mang điện tích dương không đẩy nhau (repulsive force) để phá vỡ hạt nhân ? Năm 1934 giáo sư Hideki Yukawa đưa ra giả thuyết có một lực (nuclear force) nối kết những hạt này lại. Theo thuyết này, các hạt proton và neutron liên tục phóng thích và hấp thụ một hạt trung gian mà ông gọi là meson, lấy từ tiếng Hy Lạp mesos có nghĩa là “chuyển tiếp”. Hạt meson chỉ tồn tại  khoảng 1/100 của microsecond. Quá trình “phóng thích và hấp thụ” này đã tạo ra nuclear force. Cường độ và tính chất (repulsive / attractive) của lực này tùy thuộc vào khoảng cách của các hạt proton và neutron. Hạt nhân của đa số nguyên tử an định vì nuclear force này lớn hơn lực đẩy của các proton nhiều. Thuyết này được biết dưới nhiều tên 

Yukawa theory of nuclear force
Meson theory of nuclear force
Exchange particle theory of nuclear force 

Ông giảng thuyết này tại Osaka University và sau này tại Columbia University (New York).  

Giáo sư Yukawa trong một lần giảng bài tại Columbia University năm 1949 –

Nguồn : Internet. 

Năm 1947 trong lúc nghiên cứu về vũ trụ tuyến, các nhà Vật Lý của University of Bristol ở Anh, Cecil Powell …, đã tìm ra nhiều hạt meson. Một trong những hạt này, pi-meson hay pion, có khối lượng gần giống như ước tính của Yukawa theory. Những thí nghiệm sau đó đã xác nhận pi-meson chính là hạt trung gian trong lý thuyết này.  

Năm 1949 ông trở thành giáo sư Columbia University và nhận giải Nobel cùng năm. Điều đặc biệt là một người bạn cùng lớp thời sinh viên, Shinichiro Tomonaga (朝永 振一郎, 1906 – 1979), sau này cũng nhận giải Nobel năm 1965. 

Năm 1953 để thuyết phục ông về Nhật làm việc, Kyoto University đã xây Institute for Fundamental Physics Research (基礎物理学研究所) và mời ông làm Viện Trưởng (Director) đầu tiên. Sau này viện đổi tên English thành “Yukawa Institute for Theoretical Physics”.   

Năm 2014 tấm bảng mà ông dùng để giảng Yukawa Theory tại Columbia University được gởi về Osaka University để lưu niệm. Rất có thể là tấm bảng trong hình trên. Đây là chuyện hi hữu. Thông thường sau 65 năm tấm bảng không còn nữa. Ở Mỹ các tổng thống lúc rời Tòa Bạch Ốc, có truyền thống mang chiếc ghế trong Oval Office về nhà làm kỷ niệm.  

Trên đây là những chuyện xưa cũ, nhưng tìm hiểu họ chúng ta mới thấy họ giải quyết nan đề một cách tài tình. Trong đời sống hiện tại, tôi rất thích cách các chuyên gia điện toán giải quyết một số nan đề. Thí dụ sau khi bạn mua vé máy bay và chọn chỗ, một giây sau không ai có thể mua chỗ đó ! Chúng ta phải sign on nhiều website để mua sắm, làm dịch vụ ngân hàng … Những thông tin cá nhân như user ID, password chẳng có nghĩa gì với hackers. Nhưng tại sao chúng ta vẫn có thể sử dụng dịch vụ online một cách an toàn (tương đối thôi) ? Đó là nhờ lối giải quyết tài tình của các chuyên gia điện toán. Khoa học, kỹ thuật phát triển không ngừng … Cũng có những người chỉ trích lý thuyết của  Newton, Einstein, Yukawa … chưa chắc họ đã đúng. Theo tôi con người không ai hoàn hảo, những khoa học gia này đã có những đóng góp lớn và có vị trí nhất định trong khoa học sử, dù một ngày kia lý thuyết của họ bị lật đổ.  

New Jersey, tháng 11 năm 2022

Đoàn Tất Trung 

Tài liệu tham khảo : 

Leonard Susskind, Art Friedman, “Special Relativity and Classical Field Theory”, 2017, Basic Books. 

Một số tài liệu trên internet.