Cập nhật thông tin chi tiết về Galileo Và Bản Chất Của Khoa Học Vật Lí mới nhất trên website Tvzoneplus.com. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.
Galileo và bản chất của khoa học vật lí
3.1 Giới thiệu
Có ba câu chuyện được kể lại. Chuyện thứ nhất kể Galileo là một nhà triết học tự nhiên. Không giống Tycho Brahe và Kepler, Galileo là nhà vật lí thực nghiệm có mối bận tâm hàng đầu là tìm hiểu các định luật của tự nhiên bằng các kĩ thuật định lượng, từ những bài viết xưa nhất của ông cho đến tập chuyên luận để đời sau cùng của ông, Đàm luận và Chứng minh Toán học về Hai Hệ thống Khoa học. Câu chuyện thứ hai thuộc về thiên văn học, và chiếm một thời kì tương đối ngắn, nhưng quan trọng, trong sự nghiệp của ông từ năm 1609 đến 1612, khi những khám phá thiên văn của ông có sức tác động quốc tế ngay tức thì.
Câu chuyện thứ ba kể việc ông bị xét xử và bị quản thúc tại gia sau đó. Các phương diện khoa học mà Tòa án Dị giáo đưa ra để chỉ trích và xét xử ông nằm ngay tại trái tim bản chất của khoa học vật chất. Quan điểm chung của mọi người là xem Galileo như người anh hùng và Giáo hội Thiên Chúa là kẻ thủ ác, là căn nguyên của phản ứng bảo thủ và chính sách hẹp hòi. Từ quan điểm thần học, Galileo đã phạm một sai lầm logic, song giới chức giáo hội còn phạm sai lầm nghiêm trọng hơn, vấn đề được nhắc đi nhắc lại xuyên suốt lịch sử khoa học kể từ đó. Những sai lầm của giáo hội chỉ được chính thức thừa nhận bởi Giáo hoàng John Paul II vào năm 1992.1
Lí do tôi dành cả một chương cho Galileo, nền khoa học và những khổ cực của ông một phần là do thực tế trường hợp này nên được hiểu rõ hơn, song điều quan trọng hơn, vì câu chuyện này phản ánh được cách thức vật lí được thực hiện với tư cách một bộ môn khoa học. Tính chính trực và tài năng khoa học của Galileo là một nguồn cảm hứng – hơn bất kì ai khác, ông có thể được vinh danh với việc sáng tạo ra khuôn khổ trí óc cho nghiên cứu vật lí như chúng ta biết ngày nay.
3.2 Galileo là nhà vật lí thực nghiệm
Galileo Galilei chào đời vào tháng Hai 1564 ở Pisa, là con trai của Vincenzio Galileo, một nhạc sĩ và nhà lí thuyết âm nhạc có tiếng. Vào năm 1587, Galileo được bổ nhiệm chức danh giáo sư toán tại Đại học Pisa, nơi ông chẳng mấy mặn mòi với các đồng nghiệp, một trong những lí do chính là vì ông phản đối vật lí học Aristotle khi ấy vẫn là trụ cột trung tâm của triết học tự nhiên. Galileo thấy rõ rằng vật lí học Aristotle không phù hợp với cách thức vật chất hành xử trên thực tế. Ví dụ, phần khẳng định về chuyển động của các vật rơi có trọng lượng khác nhau đọc như sau:
Giả sử một vật nặng nhất định đi được một quãng đường nhất định trong một thời gian nhất định, vật nặng hơn sẽ đi được cùng một quãng đường trong thời gian ngắn hơn, và tỉ lệ trọng lượng của các vật bằng bao nhiêu thì tỉ lệ thời gian sẽ bằng bấy nhiêu; chẳng hạn, giả sử một nửa vật đi hết quãng đường trong thời gian x, thì nguyên vật sẽ đi hết quãng đường đó trong thời gian x/2.2
Điều này rõ ràng là sai, và có thể được chứng minh bằng một thí nghiệm đơn giản. Phản đối của Galileo được hình tượng hóa bởi câu chuyện ông thả rơi các vật nặng khác nhau từ đỉnh Tháp nghiêng Pisa. Nếu chúng được thả rơi từ cùng một độ cao, thì chúng chạm đất cùng lúc, nếu bỏ qua sức cản không khí, đúng như Galileo và các tác giả trước đó đã biết.
Vào năm 1592, Galileo được bổ nhiệm chức giáo sư toán tại Padua, nơi ông ở lại làm việc cho đến năm 1610. Trong quãng thời gian này ông đã sáng tạo một số công trình kiệt xuất nhất của mình. Ban đầu ông phản đối mô hình Copernicus về Hệ Mặt Trời nhưng, vào năm 1595, ông bắt đầu xem xét nó một cách nghiêm túc để giải thích nguồn gốc của thủy triều ở biển Adriatic. Ông quan sát thấy thủy triều tại Venice thường dâng lên hạ xuống khoảng 5 foot, chừng 1,5 mét, và do đó phải có một lực rất lớn làm cho lượng nước đồ sộ này dâng lên mỗi ngày ở mức triều cao như thế. Galileo lí giải rằng, nếu Trái Đất quay xung quanh trục riêng của nó và đồng thời chuyển động trong quỹ đạo tròn xung quanh Mặt Trời, thì độ biến thiên hướng chuyển động của một điểm trên bề mặt Trái Đất sẽ nén ép xung quanh và vì thế gây ra hiệu ứng thủy triều. Đây không phải lời giải thích đúng cho thủy triều, nhưng nó khiến Galileo ngả về bức tranh Copernicus cho các luận giải vật lí.
Trong những công trình được in của Galileo, các luận cứ được trình bày theo những luận điểm trừu tượng mà không hề tham chiếu đến ý nghĩa thông thường cho bằng chứng thực nghiệm. Tài năng của Galieo với vai trò nhà khoa học tiên phong được miêu tả bởi Stillman Drake trong quyển sách đáng chú ý của ông, Galileo: Nhà khoa học tiên phong (1990). Drake giải mã các ghi chú chưa được công bố của Galileo và chứng minh một cách thuyết phục rằng Galileo đã thật sự tiến hành các thí nghiệm mà ông nhắc tới trong các chuyên luận của mình với kĩ năng thực nghiệm đáng nể (Hình 3.1).
Nhiệm vụ của Galileo thật khó khăn – ông không tin vào cơ sở của vật lí học Aristotle nhưng lại chẳng có gì khác thay thế cho nó. Vào đầu những năm 1600, ông đã tiến hành các khảo sát thực nghiệm về quy luật của sự rơi, chuyển động của các quả cầu lăn xuống dốc nghiêng và chuyển động của con lắc – những nghiên cứu này đã làm rõ, lần đầu tiên, khái niệm gia tốc.
Một vấn đề đối với vật lí học cho đến thời Galileo là chẳng có cách nào đo chính xác những khoảng thời gian nhỏ, và vì thế ông phải sử dụng biện pháp khéo léo trong thiết kế các thí nghiệm của mình. Một ví dụ đẹp là thí nghiệm của ông khảo sát cách một quả cầu thu gia tốc khi nó lăn xuống một mặt phẳng nghiêng. Ông đã xây dựng một mặt phẳng nghiêng thoai thoải dài 2 mét chỉ hợp góc 1,7o so với phương ngang và xẻ một cái rãnh trên đó để một quả cầu nặng bằng đồng thiếc có thể lăn xuống. Ông đặt những miếng nêm nhỏ lên mặt phẳng nghiêng để cho mỗi khi quả cầu đi qua một miếng nêm thì có một tiếng rắc phát ra. Sau đó ông điều chỉnh vị trí của các miếng nêm sao cho các tiếng rắc đó sẽ phát ra sau những khoảng thời gian bằng nhau (Hình 3.2). Drake đề xuất rằng Galileo có thể cân bằng các khoảng thời gian đến 1/64 giây bằng cách ngân một giai điệu và làm cho những tiếng rắc đó phát ra đúng nhịp bài hát. Bằng cách lấy hiệu, ông tính được tốc độ trung bình giữa những tiếng rắc liên tiếp và tìm thấy nó tăng lên theo các số lẻ 1,3, 5,7,… trong những khoảng thời gian bằng nhau.
Hình 3.1 Một phần ghi chú của Galileo về các quy luật của con lắc. (Trích từ S. Drake, 1990. Galileo: Nhà khoa học tiên phong, trang 19, Toronto, NXB Đại học Toronto.)
Hình 3.2 Cách Galileo thiết lập quy luật về chuyển động dưới gia tốc không đổi. Con số giữa các miếng nêm thể hiện vị trí tương đối của chúng để tạo ra chuỗi tiếng rắc đều đặn.
Ban đầu, Galileo tin rằng, dưới gia tốc không đổi, tốc độ tỉ lệ thuận với quãng đường đi được nhưng, từ các kết quả thí nghiệm của ông vào năm 1604, ông tìm thấy đúng hơn thì tốc độ tỉ lệ thuận với thời gian. Bây giờ ông có hai liên hệ: thứ nhất là liên hệ giữa tốc độ và quãng đường, x = vt đối với vận tốc không đổi v, và thứ hai liên hệ tốc độ với thời gian dưới gia tốc không đổi v = at. Không có biểu thức đại số nào trong các công trình của Galileo và giải tích vi phân vẫn chưa được khám phá. Thủ tục đơn giản nhất là chia nhỏ bài toán thành những khoảng thời gian hữu hạn. Giả sử tốc độ của quả cầu gia tốc đều ấy được đo tại các thời điểm 0, 1, 2, 3, 4, 5,… s, giả sử nó bắt đầu từ trạng thái nghỉ lúc t = 0. Gia tốc là không đổi và vì thế tốc độ tại những thời điểm này, ví dụ bằng 0, 1, 2, 3, 4…,cm s-1, thì gia tốc a = 1 cm s-2. Hạt đi được quãng đường bao xa sau 0, 1, 2, 3, 4, 5,… s?
Lúc t = 0, hạt chưa được đi quãng đường nào. Giữa 0 và 1 s, tốc độ trung bình là0,5 cm s-1, và vì thế quãng đường đi được là 0,5 cm. Trong khoảng thời gian tiếp theo giữa 1 và 2 s, tốc độ trung bình là 1,5 cm s-1 và vì thế quãng đường đi được trong khoảng thời gian đó là 1,5 cm và tổng quãng đường đi được tính từ lúc đứng yên là 0,5 + 1,5 = 2 cm. Trong khoảng thời gian tiếp theo, tốc độ trung bình là 2,5 cm s-1, quãng đường đi được là 2,5 cm và tổng quãng đường là 4,5 cm, và cứ thế. Ta thu được chuỗi quãng đường 0; 0,5; 2; 4,5; 8; 12,5;… cm có thể viết dưới dạng
Kết quả này đại diện cho một cuộc cách mạng trong tư duy về bản chất của chuyển động có gia tốc và đã dẫn tới cuộc cách mạng Newton.
Ông không dừng lại ở đây mà tiếp tục tiến hành các thí nghiệm then chốt khác. Tiếp theo ông nghiên cứu về quy luật của sự rơi, cụ thể là, nếu một vật được thả rơi từ những độ cao khác nhau, thì nó mất bao nhiêu thời gian để chạm đất? Ông sử dụng một hình thức đồng hồ nước để đo các khoảng thời gian một cách chính xác. Nước được chép chảy ra khỏi một ống dẫn ở dưới đáy một cái bình lớn sao cho lượng nước chảy ra là một số đo về khoảng thời gian. Bằng cách thả rơi các vật từ những độ cao khác nhau, ông xác định được rằng vật rơi tuân theo quy tắc thời gian bình phương – nói cách khác, khi vật rơi tự do, chúng chịu một gia tốc không đổi, tức là gia tốc trọng trường.
Xác định được hai kết quả này, ông đi tìm mối liên hệ giữa chúng – câu trả lời là định lí Galileo. Giả sử một quả cầu được thả rơi tự do qua một quãng đường nhất định l, nó được biểu diễn bằng độ dài AB trên Hình 3.3. Dựng một đường tròn có đường kính bằng độ dài l đã cho. Bây giờ giả sử quả cầu trượt không ma sát xuống mặt phẳng nghiêng AC và, để cho tiện, đỉnh của mặt phẳng nghiêng trùng tại điểm A. Định lí Galileo phát biểu như sau:
Thời gian để quả cầu trượt xuống mặt phẳng nghiêng từ A đến điểm C, nơi mặt phẳng nghiêng cắt qua đường tròn, bằng với thời gian để quả cầu rơi tự do từ A đến B.
Nói cách khác, thời gian để một vật rơi theo một dây cung bất kì bằng với thời gian để nó rơi thẳng đứng xuyên đường kính của đường tròn. Khi quả cầu trượt xuống mặt phẳng nghiêng, thành phần gia tốc trọng trường gsina tác dụng lên nó, phần còn lại của gia tốc trọng trường được cân bằng bởi phản lực của mặt phẳng nghiêng (Hình 3.3). Thế nhưng, theo hình học, một tam giác bất kì dựng trên đường kính của một đường tròn, điểm thứ ba nằm trên đường tròn, là một tam giác vuông. Do đó, ta có thể cho các góc bằng nhau như trên Hình 3.3, từ hình vẽ ta thấy rõ AC/AB = sina, tỉ số các quãng đường đi được. Vì quãng đường đi được tỉ lệ với gia tốc, x = ½ at2, nên điều này chứng minh định lí Galileo.
Hình 3.3 Cách Galileo thiết lập định lí Galileo.
Hình 3.4 Cách Galileo chỉ ra rằng chu kì của một con lắc dài là độc lập với biên độ dao động.
Sau đó, Galileo nhận ra mối liên hệ giữa những hiện tượng này và tính chất của các con lắc dao động. Người ta kể rằng, lúc còn trẻ ông từng để ý thấy chu kì đong đưa của đèn treo nhiều ngọn trong nhà thờ là độc lập với biên độ dao động. Galileo đã sử dụng quy tắc dây cung của ông để giải thích quan sát này. Nếu con lắc đủ dài, thì cung tròn được con lắc vạch ra hầu như bằng với dây cung nối điểm biên của con lắc với điểm thấp nhất của nó (Hình 3.4). Do đó, ta rõ ràng thấy được chu kì của con lắc độc lập với biên độ dao động của nó – theo định lí Galileo, thời gian đi theo một dây cung bất kì vẽ từ B luôn bằng thời gian để vật rơi tự do xuống hai lần độ dài của con lắc, như ta có thể thấy trên Hình 3.3.
Cái Galileo thu được là đưa bản chất của gia tốc trọng trường vào hình thức toán học. Việc này có ứng dụng thực tiễn ngay tức thì vì lúc này ông có thể tính được quỹ đạo của các vật bị ném. Chúng chuyển động với tốc độ không đổi theo phương song song với mặt đất và bị giảm tốc bởi trọng lực theo phương thẳng đứng. Lần đầu tiên, ông đã có thể chỉ ra quỹ đạo parabol của đạn pháo và những vật bị ném khác (Hình 3.5).
Hình 3.5 Một trang trích từ sổ ghi chép của Galileo trình bày quỹ đạo của các vật bị ném dưới sự kết hợp của gia tốc trọng trường và tốc độ phương ngang không đổi. (Trích từ S. Drake, 1990. Galileo: Nhà khoa học tiên phong, trang 107. Toronto, NXB Đại học Toronto.)
Về sau, ông viết với giọng điệu giống như vậy:
Ba quyển sách về chuyển động cục bộ – một khoa học hoàn toàn mới trong đó chưa có người nào khác, dù xưa hay hiện đại, từng khám phá được chút nào trong những định luật đáng chú ý nhất mà tôi chứng minh là tồn tại trong chuyển động tự nhiên lẫn chuyển động cưỡng bức; vì thế tôi có thể gọi đây là một khoa học mới và là một khoa học được tôi khám phá từ những nền tảng cốt lõi nhất của nó.5
Ông trệch hướng khỏi nhiệm vụ này do bởi tin tức lan tới về phát minh kính thiên văn, sự kiện này đánh dấu việc ông bắt đầu nghiên cứu thiên văn học một cách nghiêm túc. Sau đó, ông bị xét xử vào năm 1615 – 16. Bởi thế, việc xuất bản các khám phá của Galileo bị hoãn lại cho đến thập niên 1620 và 1630.
3.3 Những khám phá thiên văn của Galileo
Phát minh kính thiên văn được quy cho người thợ mài kính người Hà Lan Hans Lipperhey, vào tháng Mười 1608 ông xin Công tước Maurice xứ Nassau cấp bằng sáng chế cho một dụng cụ có thể khiến những vật ở xa trông gần hơn, nhưng không được chấp thuận. Galileo nghe nói tới phát minh này vào tháng Bảy 1609 và bắt tay vào tự chế tạo một chiếc. Vào tháng Tám, ông đạt được độ phóng đại 9 lần, tốt hơn ba lần so với kính thiên văn của Lipperhey. Điều này gây ấn tượng rất lớn đối với Thượng viện Venice, họ hiểu rõ tầm quan trọng quân sự của một dụng cụ như thế đối với một quốc gia ven biển. Galileo lập tức được bổ nhiệm một chức danh trọn đời tại Đại học Padua và được tăng lương nhanh chóng.
Vào cuối năm 1609, Galileo đã chế tạo được một số kính thiên văn có độ phóng đại tăng dần, đỉnh điểm có số phóng đại 30. Vào tháng Một 1610, lần đầu tiên ông hướng kính thiên văn của mình lên bầu trời và lập tức xuất hiện cả một đợt lũ khám phá nổi bật. Những khám phá này nhanh chóng được công bố vào tháng Ba 1610 trong công trình Sidereus Nuncius hay Người đưa tin Thiên văn của ông.6 Nói tóm lược, những khám phá này bao gồm:
(1) Mặt Trăng có địa hình núi non chứ không phải một quả cầu hoàn toàn trơn tru (Hình 3.6a).
(2) Dải Ngân Hà gồm vô số sao chứ không phải một phân bố đều của ánh sáng (Hình 3.6b).
(3) Mộc tinh có bốn vệ tinh và chuyển động của chúng được theo dõi trong khoảng thời gian gần hai tháng, cho phép xác định được chu kì quỹ đạo của chúng (Hình 2.9).
Quyển sách gây chú ý trên khắp châu Âu và Galileo lập tức có danh tiếng quốc tế. Những khám phá này đã đánh đổ một số giáo điều Aristotle từng được chấp nhận trong hàng thế kỉ. Ví dụ, sự phân giải Dải Ngân Hà thành từng sao là đi ngược lại với quan điểm Aristotle. Ở các vệ tinh của Mộc tinh, Galileo nhìn thấy một nguyên mẫu cho bức tranh Copernicus về Hệ Mặt Trời. Tác dụng ngay tức thì của những khám phá này là việc Galileo được công nhận là nhà toán học và nhà triết học bởi Đại công tước Tuscany, Cosimo de Medici, người được đề tặng ở quyển Sidereus Nuncius.
Về cuối năm 1610, ông thực hiện hai khám phá thiên văn chủ chốt khác:
(4) các vành sao Thổ, ông xem chúng gần như là vệ tinh của hành tinh này;
(5) các pha của Kim tinh.
Khám phá Kim tinh này có tầm quan trọng lớn nhất. Với chiếc kính thiên văn của ông, Galileo đã có thể phân giải đĩa Kim tinh và quan sát sự rọi sáng của nó do Mặt Trời. Khi Kim tinh ở phía bên kia quỹ đạo của nó so với Trái Đất, cái đĩa xuất hiện có dạng tròn, nhưng khi nó ở cùng phía so với Mặt Trời giống Trái Đất, cái đĩa trông giống như trăng lưỡi liềm. Điều này được xem là bằng chứng nghiêng về bức tranh Copernicus vì nó tìm được một lời giải thích tự nhiên nếu Kim tinh và Trái Đất đều quay xung quanh Mặt Trời, nguồn gốc rọi sáng của chúng (Hình 3.7b). Mặt khác, nếu Kim tinh chuyển động trong một ngoại luân xung quanh một quỹ đạo tròn xung quanh Trái Đất và Mặt Trời chuyển động trên một quả cầu ở xa hơn, thì kiểu rọi sáng so với Trái Đất sẽ hơi khác, như minh họa ở Hình 3.7a. Vào năm 1611, những khám phá này được Galileo trình bày trước Giáo hoàng và một số hồng y, và họ có ấn tượng tích cực với chúng. Galileo được bầu vào Viện hàn lâm Lincei.
3.4 Vật lí học Aristotle và vật lí học Galileo: Trái tim của vật chất
Trước khi thuật lại những sự kiện dẫn tới sự trình diện của Galileo vào năm 1632 trước Tòa án Dị giáo và việc luận tội ông là tội phạm nguy hiểm vào hàng thứ hai trong hệ thống xét xử thuộc Giáo hội, ta hãy tóm tắt một số mặt tranh luận giữa học thuyết Ptolemy, học thuyết Copernicus và chính quyền giáo hội. Finocchiaro cung cấp một bản tóm tắt tuyệt vời trong tư liệu lịch sử của ông, Vụ án Galileo.7 Những quy luật được chấp nhận của vật lí học vẫn là của Aristotle, và chỉ số ít người có tinh thần phiêu lưu mới nghi ngờ tính đúng đắn của những quy luật này và của hệ thống Ptolemy về thế giới. Tuy nhiên, có một số trục trặc với bức tranh Copernicus, vì thế Galileo phải dính líu với những vấn đề này bởi chúng có khả năng làm xói mòn nhận thức mới thiết lập của ông về các định luật của chuyển động.
3.4.1 Các vấn đề
Các vấn đề vật lí tập trung vào những câu hỏi sau: (i) Trái Đất có quay xung quanh trục của nó so với các sao cố định hay không, và (ii) Trái Đất và các hành tinh có quay xung quanh Mặt Trời không? Đặc biệt, Trái Đất có chuyển động hay không? Khái niệm vừa đề cập này được gọi là giả thuyết địa động. Finocchiaro tóm tắt các luận điểm của phe triết học Aristotle dưới năm đề mục:
(1) Sự lừa dối của các giác quan. Không có giác quan nào của chúng ta đem lại bất kì bằng chứng nào rằng Trái Đất đang chuyển động trong một quỹ đạo xung quanh Mặt Trời. Nếu đây là một sự thật về tự nhiên, thì chắc chắn nó sẽ có tầm quan trọng đến mức các giác quan của chúng ta sẽ khiến chúng ta nhận thức về nó.
(2) Các vấn đề thiên văn. Thứ nhất, những vật thể trên trời được cho là được cấu tạo bởi những dạng vật chất khác với vật vật chất trên Trái Đất. Thứ hai, Kim tinh phải biểu hiện các pha giống như Mặt Trăng nếu nó chuyển động trong một quỹ đạo xung quanh Mặt Trời. Thứ ba, nếu Trái Đất chuyển động, vậy tại sao các sao không biểu hiện thị sai?
(3) Các luận điểm vật lí. Các luận điểm này dựa trên vật lí học Aristotle và một số đã được bàn luận.
(a) Nếu Trái Đất chuyển động thì các vật rơi sẽ không rơi thẳng đứng. Có thể nêu ra nhiều ví dụ phản bác – mưa rơi thẳng đứng, các vật bị ném lên thẳng đứng rơi thẳng xuống trở lại, và vân vân. Điều này trái ngược với quỹ đạo của một vật được thả rơi từ đỉnh cột buồm của một con tàu đang chuyển động. Trong trường hợp này, vật không rơi thẳng đứng xuống dưới.
(b) Những vật bị ném theo hướng quay của Trái Đất và theo hướng ngược lại phải có quỹ đạo khác nhau. Chưa có khác biệt nào được quan sát thấy.
(c) Những vật đặt trên bánh xe quay của người thợ gốm bị văng ra nếu chúng không được giữ lại, đây là thứ được gọi là Sức mạnh Tống khứ của Chuyển động xoáy – ngày nay chúng ta gọi đây là lực li tâm. Hiện tượng tương tự phải xảy ra nếu Trái Đất ở trạng thái chuyển động quay, thế nhưng chúng ta không bị văng ra khỏi mặt đất.
(d) Tiếp theo, có những lập luận thuần túy lí thuyết. Theo vật lí học Aristotle, chỉ có hai hình thức chuyển động, chuyển động thẳng đều và chuyển động tròn đều – đây là những chuyển động ‘tự nhiên’ duy nhất. Các vật hoặc là phải rơi theo đường thẳng đến tâm Vũ trụ, hoặc là phải ở trạng thái chuyển động tròn đều. Chúng ta đã bàn luận lập luận cho rằng các vật rơi thẳng về tâm Trái Đất chứ không rơi về phía Mặt Trời. Hơn nữa, theo vật lí học Aristotle, những vật đơn giản chỉ có thể có một chuyển động tự nhiên. Thế nhưng, theo Copernicus, những vật thả rơi trên Trái Đất có ba chuyển động – chuyển động hướng xuống do sự rơi tự do, chuyển động quay của Trái Đất xung quanh trục của nó và chuyển động trong quỹ đạo tròn xung quanh Mặt Trời.
(e) Cuối cùng, nếu vật lí học Aristotle bị bác bỏ, thì cái gì thay thế cho nó? Phe Copernicus phải đưa ra một lí thuyết tốt hơn và chưa lí thuyết nào sẵn có hết.
(a) Psalm 104:5 ‘Lạy Chúa… người đã thiết lập nền tảng của Trái Đất, rằng nó mãi mãi không bị di dời.’
(b) Ecclesiastes 1:5 ‘Mặt Trời mọc, rồi Mặt Trời lặn, và đi đến nơi nó mọc lên.’
(c) Joshua 10:12, 13 ‘Ngày mà Chúa phó dân Amorite cho dân Israel, thì Joshua thưa cùng Chúa tại Israel rằng: ‘Hỡi Mặt Trời, hãy dừng lại trên Gibeon; hỡi Mặt Trăng, hãy dừng lại trên thung lũng Ajalon’. Và Mặt Trời dừng lại, và Mặt Trăng đứng yên, cho đến khi dân chúng trả thù xong kẻ thù của mình.’
Đây là những tài liệu tham khảo khá thiên lệch và điều thú vị là người Tin Lành chống học thuyết Copernicus còn mạnh mẽ hơn giáo hội Công giáo do bởi niềm tin của họ vào những sự thật theo nghĩa đen trong Kinh Thánh. Các nhà thần học Công giáo có cách giải thích phức tạp hơn và linh hoạt hơn về những gì ghi chép trong Kinh Thánh. Tuy nhiên, quan niệm Trái Đất đứng yên tại trung tâm của Vũ trụ cũng là kết luận của các Giáo Phụ (Church Fathers) – các vị thánh, các nhà thần học và những người trong giáo hội đã làm cho Công giáo trở nên bí ẩn. Trích dẫn Finocchiaro:
(5) Luận điểm hấp dẫn nhất nhìn từ quan điểm của chúng ta là bản chất giả thuyết của học thuyết Copernicus. Nó đánh vào tận trung tâm bản chất của khoa học tự nhiên. Điểm mấu chốt là cách chúng ta trình bày những nhận định về sự thành công của mô hình Copernicus. Một nhận định đúng là như sau:
Nếu Trái Đất quay quanh trục của nó và chuyển động trong quỹ đạo tròn xung quanh Mặt Trời, và nếu những hành tinh khác cũng chuyển động xung quanh Mặt Trời, thì ta có thể mô tả thật dễ dàng và thật đẹp các chuyển động quan sát thấy của Mặt Trời, Mặt Trăng, và các hành tinh trên thiên cầu.
Cái chúng ta không thể làm theo logic là đảo ngược lập luận trên và nói rằng, vì các chuyển động hành tinh được giải thích thật đơn giản và thật đẹp bởi giả thuyết Copernicus, nên Trái Đất phải quay và chuyển động trong quỹ đạo tròn xung quanh Mặt Trời. Đây là một lỗi logic cơ bản, bởi vì phải có những mô hình khác nữa cũng thành công giống như mô hình Copernicus.
Điểm then chốt là sự khác biệt giữa lập luận quy nạp và diễn dịch. Owen Gingerich cung cấp một ví dụ dễ hiểu.10 Một chuỗi suy luận diễn dịch có thể như sau:
(a) Nếu trời đang mưa, thì đường ướt.
(b) Trời đang mưa.
(c) Do đó, đường ướt.
Không có vấn đề gì ở đây. Thế nhưng, bây giờ hãy đảo ngược (b) và (c) và chúng ta gặp rắc rối:
(a) Nếu trời đang mưa, thì đường ướt.
(b) Đường ướt.
(c) Do đó, trời đang mưa.
Hướng lập luận này rõ ràng là sai, vì con đường có thể là đường phố Venice, hoặc có thể mới được rửa nước. Nói cách khác, bạn không thể chứng minh bất cứ điều gì về tính chân thật tuyệt đối của những nhận định thuộc loại thứ hai này. Kiểu lập luận thứ hai này trong đó chúng ta cố đi tìm những quy luật chung từ những mảnh bằng chứng đặc biệt được gọi là suy luận quy nạp. Toàn bộ các khoa học vật chất đều ít nhiều có mức ‘bản chất giả định’ này. Điều này trái ngược với sự chắc chắn tuyệt đối của những lời Chúa răn được ghi lại trong kinh sách và cách giảng giải của nó dưới dạng giáo điều bởi các Giáo Phụ. Theo Owen Gingerich, đây là vấn đề cốt lõi dẫn tới việc xét xử và buộc tội Galileo – sự gần gũi của bức tranh thế giới giả thuyết của Copernicus với chân lí tuyệt đối được tiết lộ trong Kinh Thánh và được mã hóa bởi các Giáo Phụ.
3.4.2 Vụ án Galileo
Trước khi có những khám phá thiên văn vĩ đại của ông vào năm 1610-11, Galileo vốn cảnh giác cao độ trước học thuyết Copernicus, nhưng dần dần ông cảm thấy hiểu biết mới của mình về bản chất của chuyển động loại trừ được những vấn đề vật lí được nêu ở trên. Bằng chứng mới phù hợp với mô hình Copernicus. Đặc biệt, có núi non trên Mặt Trăng, y hệt như trên Trái Đất, cho thấy Trái Đất và Mặt Trăng là những vật thể giống nhau. Các pha của Kim tinh chính xác như trông đợi theo bức tranh Copernicus. Như vậy, những phản bác vật lí và thiên văn đối với học thuyết Copernicus có thể bị loại trừ, chỉ để lại những vấn đề thần học và logic để tranh luận.
Khi bằng chứng bắt đầu tích góp nghiêng về học thuyết Copernicus, các nhà khoa học và nhà triết học bảo thủ phải dựa vào các luận điểm thần học, triết lí và logic ngày một nhiều hơn. Vào tháng Mười Hai 1613, Nữ đại công tước Dowager Christina đã hỏi Castelli, một người bạn và đồng nghiệp của Galileo, về những phản bác mang tính tôn giáo đối với chuyển động của Trái Đất. Castelli đáp lời thỏa mãn cả Nữ công tước và Galileo, nhưng Galileo cảm thấy cần phải xây dựng các luận điểm chi tiết hơn. Ông đề xuất rằng có ba chỗ sai sót chết người trong các lí lẽ thần học. Trích theo Finocchiaro:
Thứ nhất, nó cố chứng minh một kết luận (sự đứng yên của Trái Đất) trên cơ sở một tiền đề (sự cam chắc của Kinh Thánh về hệ thống địa tĩnh) vốn chỉ có thể biết chắc với kết luận đó ngay từ đầu… Công việc giải thích Kinh Thánh phụ thuộc vào nghiên cứu vật lí, và việc đưa ra một kết luận vật lí gây tranh cãi dựa trên Kinh Thánh chẳng khác nào việc đặt xe kéo phía trước con ngựa cả. Thứ hai, sự phản bác dựa trên Kinh Thánh là không hợp logic, bởi lẽ Kinh Thánh chỉ có giá trị trong các vấn đề đức tin và đạo đức, chứ không phải trong các truy vấn khoa học… Cuối cùng, người ta có thể hỏi liệu chuyển động của Trái Đất có mâu thuẫn với Kinh Thánh hay không.11
Galileo đáp lại bằng cách tìm kiếm sự hậu thuẫn của bạn bè và người bảo trợ, và bí mật lưu hành ba chuyên luận dài. Một trong số này lặp lại những lí lẽ về giá trị của những luận điểm thần học và được biết tới là thư của Galileo gửi Nữ Đại Công tước Christina; phiên bản hiệu chỉnh được mở rộng từ tám lên bốn mươi trang. Thật tình cờ may mắn, một Thầy dòng Neapolitan, Paolo Antonio Foscarini, cho xuất bản một quyển sách trong cùng năm bàn luận chi tiết rằng chuyển động của Trái Đất là tương thích với Kinh Thánh. Vào tháng Mười Hai 1615, sau một thời gian trì hoãn do bệnh tật, đích thân Galileo đi tới Rome và ngăn học thuyết Copernicus bị phán là dị giáo.
… tôi thấy hình như Đức Cha (Foscarini) và Ngài Galileo hành động thận trọng bằng cách hạn chế mình chỉ nói giả định12 chứ không tuyệt đối, như tôi tin rằng Copernicus từng nói. Vì chẳng có gì nguy hiểm khi nói thế, bằng cách giả định Trái Đất chuyển động và Mặt Trời đứng yên, người ta làm cho mọi thứ sáng sủa hơn so với việc giả định các nội luân và ngoại luân; và như thế là đủ cho nhà toán học rồi.
Tuy nhiên, nó khác với việc muốn khẳng định rằng trên thực tế Mặt Trời ngự tại trung tâm của thế giới và nó chỉ quay xung quanh nó chứ không chuyển động từ đông sang tây, và rằng Trái Đất nằm trong tầng trời thứ ba và quay với tốc độ lớn xung quanh Mặt Trời; đây là một điều rất nguy hiểm, có khả năng không chỉ ghẹo gan mọi nhà triết học kinh viện và nhà thần học, mà còn gây hại cho Đức tin Tôn giáo bởi việc nói rằng Kinh Thánh đã sai.13
Những phát hiện của Tòa án Dị giáo rất có lợi cho cá nhân Galileo – ông được tha bổng cho tội danh nghi ngờ dị giáo. Tuy nhiên, Tòa án Dị giáo cũng yêu cầu một ủy ban gồm mười một chuyên gia cho ý kiến về hiện trạng của học thuyết Copernicus. Vào ngày 16 tháng Hai 1616, ủy ban báo cáo nhất trí rằng học thuyết Copernicus là tha hóa về mặt triết học và khoa học và dị giáo xét theo thần học. Phán xét này là nguyên nhân chính đưa đến việc kết án Galileo sau này. Có vẻ như Tòa án Dị giáo đã hiểu nhầm kết cục này vì họ chẳng đưa ra lời lên án chính thức nào. Thay vào đó, họ ban hành hai hướng dẫn nhẹ nhàng hơn. Thứ nhất, Galileo được Đức Hồng y Bellarmine cảnh báo riêng rằng ông nên ngừng bảo vệ cho bức tranh thế giới kiểu Copernicus. Chính xác hai bên đã nói những gì là nội dung gây tranh cãi, song Bellarmine báo cáo về Tòa án Dị giáo rằng lời cảnh báo đã được đưa ra và Galileo đã chấp thuận.
Tin đồn lưu truyền nói rằng Galileo đã bị xét xử và bị lên án bởi Tòa án Dị giáo, và để khắc phục, Bellarmine đã nêu một tuyên bố ngắn gọn về kết quả Galileo không bị xét xử cũng không bị lên án, mà ông được thông báo về Sắc lệnh Sách cấm và yêu cầu không được tán thành hay bảo vệ bức tranh Copernicus. Mặc dù cá nhân được miễn xá, nhưng kết quả đó là một thất bại rõ ràng đối với Galileo. Mặc dù không chính thức là dị giáo, nhưng việc tán thành các quan điểm Copernicus thì cũng coi như vậy.
3.5 Vụ xét xử Galileo
Galileo trở về Florence và lập tức bắt tay vào viết quyển Đối thoại về Hai Hệ thống Thế giới Chính: Ptolemy và Copernicus. Ông tin rằng mình đã rất cố gắng để tuân thủ các mong muốn của cơ quan kiểm duyệt. Lời nói đầu được viết chung bởi Galileo và người kiểm duyệt, và sau một số trì hoãn, chuyên luận đồ sộ này được xuất bản vào năm 1632. Galileo viết quyển sách ở hình thức đối thoại giữa ba nhân vật, Simplicio bảo vệ vị thế Aristotle và Ptolemy, Salviati bảo vệ vị thế Copernicus và Sagredo là người quan sát trung lập và là một người con của thế giới. Trước sau như một, Galileo lập luận rằng mục đích không phải là để đưa ra phán xét, mà để truyền đạt thông tin và khai sáng. Quyển sách được xuất bản với đầy đủ giấy phép của giáo hội.
Đức Giáo hoàng buộc phải hành động – uy quyền của giáo hoàng đang bị suy sụp khi mà sự chống lại cải cách và tái khẳng định quyền uy đó là những xem xét chính trị tối quan trọng. Galileo, lúc này đã 68 tuổi và sức khỏe kém, được lệnh đến Rome với nguy cơ bị bắt giữ. Kết quả xét xử là một kết luận đã được định trước. Cuối cùng, Galileo nhận một tội danh nhẹ hơn trên cơ sở rằng, giả như ông vi phạm các điều kiện áp đặt lên ông vào năm 1616, thì ông đã không cố ý làm thế. Giáo hoàng khăng khăng đòi thẩm vấn dưới sự đe dọa tra khảo. Vào ngày 22 tháng Sáu 1633, Galileo bị kết tội ‘nghi ngờ dị giáo mức nặng’ và buộc phải công khai từ bỏ quan điểm, các thủ tục được ghi lại trong Sách Sắc lệnh.
Tôi không giữ quan điểm này của Copernicus, và tôi đã không giữ nó sau khi được lệnh phải từ bỏ nó. Thế thôi, nay tôi có mặt ở đây trong tay các ngài; tùy các ngài xử trí.14
Cuối cùng Galileo trở về Florence và chịu quản thúc tại nhà cho đến cuối đời – ông qua đời tại Arcetri vào ngày 9 tháng Một 1642.
3.6 Nguyên lí tương đối Galileo
Những ý tưởng trình bày trong Hai Khoa học Mới đã có trong đầu Galileo từ năm 1608. Một trong số đó là cái ngày nay được gọi là nguyên lí tương đối Galileo. Sự tương đối thường được xem là thứ gì đó được phát minh bởi Albert Einstein vào năm 1905, nhưng như thế là không công bằng với thành tựu vĩ đại của Galileo. Giả sử một thí nghiệm được tiến hành trên bờ biển và rồi một con tàu chuyển động ở tốc độ không đổi so với bờ biển. Nếu bỏ qua sức cản không khí thì có khác biệt nào không ở kết cục của các thí nghiệm? Galileo trả lời như đinh đóng cột, ‘Không, không hề có.’
Sự tương đối của chuyển động được minh họa bằng cách thả rơi một vật từ đỉnh cột buồm của một con tàu (Hình 3.8). Nếu con tàu đứng yên, thì vật rơi thẳng đứng xuống. Bây giờ giả sử con tàu đang chuyển động. Giả sử vật được thả rơi từ đỉnh cột buồm, nó phải rơi thẳng đứng xuống theo một người quan sát ở trên tàu. Tuy nhiên, người quan sát đứng yên trên bờ biển để ý thấy rằng, so với bờ biển, quỹ đạo của vật bị cong (Hình 3.8c). Lí do là vì con tàu đang chuyển động ở một tốc độ v nào đó và vì thế, so với bờ biển, vật có hai thành phần tách biệt cho chuyển động của nó – gia tốc thẳng đứng xuống dưới do trọng lực và chuyển động thẳng đều theo phương ngang do chuyển động của con tàu.
Hình 3.8 (a) Thả rơi một vật từ đỉnh cột buồm trên một con tàu đứng yên trong hệ quy chiếu S. (b) Thả rơi một vật từ đỉnh cột buồm trên một con tàu chuyển động, nhìn trong hệ quy chiếu S’ của con tàu. (c) Thả rơi một vật từ đỉnh cột buồm trên một con tàu chuyển động, khi quan sát từ hệ quy chiếu S. Con tàu chuyển động trong thời gian vật rơi.
Hình 3.9 Minh họa hai hệ quy chiếu Descartes đang chuyển động ở vận tốc tương đối v theo chiều dương trục x trong ‘cấu hình chuẩn’.
Điều này tự nhiên dẫn tới khái niệm hệ quy chiếu. Khi đo vị trí của một vật nào đó trong không gian ba chiều, ta định vị nó bởi các tọa độ của nó trong một hệ tọa độ hình chữ nhật nào đó (Hình 3.9). Điểm P có tọa độ (x, y, z) trong hệ quy chiếu S đứng yên này. Bây giờ giả sử con tàu chuyển động theo chiều dương trục x ở một tốc độ v nào đó. Khi ấy, ta có thể thiết lập một hệ quy chiếu khác, S’ trên con tàu. Tọa độ của điểm P trong S’ là(x’, y’, z’). Bây giờ ta dễ dàng liên hệ các tọa độ trong hai hệ quy chiếu này. Giả sử vật đứng yên trong hệ quy chiếu S, x là một hằng số còn giá trị của x’ thay đổi vì x’ = x – vt, trong đó t là thời gian, giả sử gốc tọa độ của hai hệ quy chiếu trùng nhau tại t = 0. Giá trị của y và y’ vẫn bằng nhau trong S và S’, z và z’ cũng thế. Ngoài ra, thời gian là như nhau trong hai hệ quy chiếu. Ta có thể suy ra một tập hợp liên hệ các tọa độ của vật trong S và S’:
Tập hợp này được gọi là phép biến đổi Galileo giữa hệ quy chiếu S và S’. Các hệ quy chiếu chuyển động ở tốc độ không đổi với nhau được gọi là hệ quy chiếu quán tính. Ta có thể tóm tắt nhận thức vĩ đại của Galileo bằng cách phát biểu rằng các định luật vật lí là như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính.
Một hệ luận của nhận thức này là định luật về thành phần vận tốc. Tôi đã dùng từ tốc độ thay cho vận tốc vì tôi đang khai thác công dụng hiện đại của tốc độ là một đại lượng vô hướng, còn khi dùng vận tốc ý tôi là đại lượng vector v có cả độ lớn và chiều. Galileo là người đầu tiên thiết lập định luật về thành phần vận tốc – nếu một vật có các thành phần vận tốc theo hai chiều khác nhau, thì có thể xác định chuyển động của vật đó bằng cách cộng các tác dụng riêng của những chuyển động này. Đây là cách ông chứng minh rằng quỹ đạo của đạn pháo và vật bị ném có dạng parabol (Hình 3.5).
Trong quyển Hai Khoa học Mới, Galileo đã mô tả những khám phá của ông về bản chất của gia tốc không đổi, chuyển động của con lắc và sự rơi tự do dưới tác dụng của trọng lực. Cuối cùng, ông phát biểu định luật quán tính khẳng định rằng một vật sẽ chuyển động ở vận tốc không đổi trừ khi có một xung lực hoặc một lực làm nó thay đổi vận tốc đó – lưu ý rằng lúc này vận tốc, chứ không phải tốc độ, là không đổi vì chiều chuyển động không đổi khi không có lực tác dụng. Điều này thường được gọi là sự bảo toàn chuyển động – khi không có lực tác dụng, các thành phần riêng của vận tốc vẫn bất biến. Từ quán tính được dùng ở đây theo nghĩa là nó là một tính chất của vật chống lại sự thay đổi chuyển động. Định luật này sẽ trở thành định luật thứ nhất của Newton về chuyển động. Có thể thấy rõ vì sao chuyển động của Trái Đất không gây trở ngại gì cho Galileo. Do nhận thức của ông về sự tương đối Galileo, ông nhận ra rằng các định luật vật lí là không đổi cho dù Trái Đất đứng yên hay đang chuyển động ở một tốc độ không đổi.
3.7 Nhận xét, kết luận
Chúng ta không thể khép lại nghiên cứu này mà không đánh giá những hàm ý phương pháp luận và triết lí của trường hợp Galileo. Giáo hội đã phạm sai lầm khi kết tội nền vật lí mới của Copernicus và Galileo. Phải 350 năm sau thì Giáo hoàng John Paul II mới thừa nhận đã có sai lầm đó. Vào tháng Mười Một 1979, Giáo hoàng John Paul II nói rằng Galileo ‘…đã phải chịu thiệt thòi lớn – chúng ta không thể che giấu thực tế ấy – trong tay những con người và tổ chức của Giáo hội’. Ông tiếp tục thừa nhận rằng ‘…trong vụ án này, các thỏa thuận giữa tôn giáo và khoa học là nhiều hơn và, trên hết thảy, chúng quan trọng hơn những điều chưa hiểu hết đã dẫn tới sự xung đột cay đắng và đầy đau đớn vẫn tiếp tục diễn ra trong hàng thế kỉ sau đó.’
Lưu ý rằng tôi dùng từ mô hình trong mô tả tiến trình này chứ không ấn định rằng nó là chân lí. Thành tựu to lớn của Galileo là đã nhận ra rằng các mô hình mô tả tự nhiên có thể được xây dựng trên một nền tảng toán học chắc chắn. Trong phần nhận xét có lẽ nổi tiếng nhất của ông, ông trình bày trong chuyên luận Il Saggiatore (Người làm Thí nghiệm) năm 1624 rằng:
Triết học được trình bày trong quyển sách rất hay này luôn nằm trước mắt chúng ta (ý tôi là Vũ trụ), nhưng người ta không thể hiểu nó trừ khi trước tiên người ta học cách hiểu ngôn ngữ và nhận ra các kí tự trình bày nó. Nó được viết bằng ngôn ngữ toán học, và kí tự là các tam giác, đường tròn, và các dạng hình học khác; không có những phương tiện này con người không thể hiểu được một từ nào của nó; không có những phương tiện này người ta chỉ có thể mò mẩm trong một mê cung tăm tối.15
Nhận xét này thường được rút gọn thành câu phát biểu:
Sách về Tự nhiên được viết bằng các kí tự toán học.
Đây là thành tựu to lớn của cuộc cách mạng Galileo. Những sự thật cơ bản thấy rõ do Galileo thiết lập đòi hỏi một mức trừu tượng rất lớn. Vật chất không tuân theo các định luật đơn giản biểu kiến của Galileo – luôn luôn có ma sát, các thí nghiệm chỉ có thể được tiến hành với độ chuẩn xác hạn chế và thường cho kết quả âm tính. Cần có một nhận thức sâu sắc và trí tưởng tượng để dọn sạch rác rến không cần thiết và đánh giá đúng tính đơn giản cơ bản của cách hành xử của vật chất. Phương pháp hiện đại tiếp cận khoa học chẳng gì hơn là sự hình thức hóa của tiến trình mà Galileo đã khởi xướng. Nó được gọi là phương pháp diễn dịch giả thuyết theo đó các giả thuyết được nêu ra và các hệ quả được suy luận logic từ chúng. Mô hình này có thể chấp nhận được miễn là nó không đi tới xung đột với cách vật chất hành xử trên thực tế. Thế nhưng các mô hình chỉ có giá trị trong phạm vi đã vạch rõ của không gian tham số. Các chuyên gia trở nên gắn bó với chúng, và như những nhận xét của Dirac và Douglas Gough trích dẫn ở Chương 1 mô tả sự cần thiết phải hài lòng với những lí thuyết gần đúng và nỗi đau thật sự phải chịu khi buộc phải từ bỏ một định kiến đã ấp ủ bấy lâu.
Ngày nay, hiếm khi các giáo điều tôn giáo gây trở ngại cho sự phát triển của các khoa học vật chất. Tuy nhiên, thành kiến khoa học và giáo lí là cái chung của tranh luận khoa học. Chẳng có gì đáng lo ngại về điều này miễn là chúng ta nhận ra những gì đang xảy ra. Các định kiến đem lại khuôn khổ để thực hiện tranh luận và để đề xuất các thí nghiệm và tính toán có thể đem lại phép thử về tính nhất quán của các ý tưởng. Ta sẽ tìm thấy nhiều ví dụ trong suốt quyển sách này trong đó ‘chính quyền’ và ‘người có danh vọng’ là rào cản đối với sự tiến bộ khoa học. Cần rất nhiều sự quả cảm và kiên trì để chống lại sức nặng quá lớn của quan điểm bảo thủ. Thông qua sự bảo trợ của khoa học, giáo điều khoa học có thể thu được uy quyền để loại trừ những phương pháp khác. Một trong những ví dụ bất hạnh nhất là vụ án Lysenko ở Liên Xô không bao lâu sau Thế chiến Thứ hai, khi nền triết học chính trị Cộng sản có tác động mạnh lên khoa sinh vật học, đưa đến thảm họa cho những nghiên cứu này ở Liên Xô.
Ghi chú
1. Lịch sử gần đây về vụ án Galileo được trình bày trong Giáo hội và Galileo, E. McMullin biên tập (2006). Notre Dame, Indiana: NXB Đại học Notre Dame. Chương 13 ‘Nỗ lực Mới nhất của Giáo hội nhằm Xua tan Huyền thoại Galileo’ của George V. Coyne, S. J. là một chuyên luận đặc biệt sáng tỏ.
2. Drake, S (1990). Galileo: Nhà Khoa học Tiên phong, trang 63. Toronto: NXB Đại học Toronto.
3. Lưu ý rằng nếu quả cầu lăn xuống mặt phẳng nghiêng mà không trượt, gia tốc sẽ chỉ là5 gsinq, vì quả cầu có động năng thẳng lẫn động năng quay khi thế năng trọng trường7 giảm.
4. Drake, S. (1990), sách đã dẫn, trang 83.
5. Drake, S. (1990), sách đã dẫn, trang 84.
6. Galilei, G. (1610). Sidereus Nuncius, Venice. Xem bản dịch của A. van Helden (1989). Sidereus Nuncius hay Người đưa tin Thiên văn. Chicago: NXB Đại học Chicago. Thật đáng kinh ngạc, các quan sát và phác thảo được gửi đến xuất bản ngay trước khi mực in kịp khô. Những quan sát cuối cùng được thực hiện vào ngày 2 tháng Ba 1610 và quyển sách được xuất bản vào ngày 13 tháng Ba cùng năm.
7. Finocchiaro, M.A. (1989). Vụ án Galileo: Một Tư liệu Lịch sử. Berkeley: NXB Đại học California.
8. Finocchiaro, M. A. (1989), sách đã dẫn, trang 24.
9. Finocchiaro, M. A. (1989), sách đã dẫn, trang 24.
10. Gingerich, O. (1982), Scientific American, 247, 118.
11. Finocchiaro, M. A. (1989), sách đã dẫn, trang 28.
12. Từ này thường được dịch trên giả thuyết.
13. Finocchiaro, M. A. (1989), sách đã dẫn, trang 67.
14. Finocchiaro, M. A. (1989), sách đã dẫn, trang 287.
15. Sharratt, M. (1994). Galileo: Nhà phát minh Kiên định, trang 140. Cambridge: NXB Đại học Cambridge.
Trích từ Theoretical Concepts in Physics, bản in lần thứ ba 2020,của Malcolm Longair. Bản dịch của Trần Nghiêm.
Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Vật Lí Học Và Phương Pháp Khoa Học Vật Lí
Nếu bạn thả rơi chiếc giày của bạn và một đồng tiền sát bên nhau, chúng sẽ chạm đất cùng một lúc. Tại sao chiếc giày không rơi xuống trước, vì lực hấp dẫn hút nó mạnh hơn mà ? Làm thế nào thủy tinh thể của mắt bạn hoạt động được, và tác dụng cơ mắt của bạn phải nén thủy tinh thể của nó thành những hình dạng khác nhau để hội tụ các vật ở gần hay ở xa ? Đây là những loại câu hỏi mà các nhà vật lí đã cố gắng trả lời về hành vi của ánh sáng và vật chất, hai thứ cấu thành nên vũ trụ.
(1) Khoa học là một chu trình của lí thuyết và thực nghiệm. Các lí thuyết khoa học được đưa ra để giải thích kết quả thí nghiệm tạo ra dưới những điều kiện nhất định. Một lí thuyết thành công cũng sẽ đưa ra những tiên đoán mới về những thí nghiệm mới dưới những điều kiện mới. Tuy vậy, cuối cùng, điều luôn xảy ra là một thí nghiệm mới xuất hiện, cho thấy dưới những điều kiện nhất định, lí thuyết đó không hẳn là một sự gần đúng tốt hay thậm chí không còn giá trị nữa. Quả bóng khi đó được đá trở lại sân của các nhà lí thuyết. Nếu một thí nghiệm không ăn khớp với lí thuyết hiện tại, thì lí thuyết đó phải thay đổi, chứ không phải thí nghiệm.
a/ Khoa học là một chu trình của lí thuyết và thực nghiệm
(2) Lí thuyết phải vừa có tính tiên đoán vừa có tính giải thích. Yêu cầu của sức mạnh dự đoán có nghĩa là một lí thuyết sẽ chỉ có đầy đủ ý nghĩa nếu như nó có khả năng tiên đoán cái gì đó có thể kiểm tra trên cơ sở các phép đo thực nghiệm mà lí thuyết đó không với tới ngay. Nghĩa là, một lí thuyết phải có thể kiểm tra được. Giá trị giải thích có nghĩa là nhiều hiện tượng phải được xem xét đối với vài nguyên lí cơ bản. Nếu bạn trả lời mỗi câu hỏi “tại sao” rằng “bởi vì nó là như thế” thì lí thuyết của bạn không có giá trị giải thích. Sưu tập nhiều số liệu mà không có khả năng tìm ra bất kì nguyên lí nền tảng cơ sở nào thì không phải là khoa học.
(3) Các thí nghiệm phải có thể lặp lại được. Một thí nghiệm sẽ bị xem xét với sự hoài nghi nếu như nó chỉ hoạt động đối với một người, hoặc chỉ hoạt động trong một bộ phận của thế giới. Bất kì ai có kĩ năng và trang thiết bị cần thiết đều có thể thu được kết quả như nhau từ những thí nghiệm như nhau. Điều này ngụ ý rằng nền khoa học vượt qua ranh giới quốc gia và tôn giáo; bạn có thể chắc chắn rằng chẳng có ai đang làm khoa học thật sự khi họ khẳng định công việc của họ là “Aryan, không phải Do Thái,” “mác-xít, không phải tư bản,” hay “Công giáo, không phải vô thần”. Một thí nghiệm không thể tái dựng lại được nếu như nó là bí mật, cho nên khoa học nhất thiết phải là một sự nghiệp chung.
b/ Hình vẽ châm biếm phòng làm việc của một nhà giả kim thuật. H. Cock, vẽ lại theo Peter Brueghel (thế kỉ 16)
Một thí dụ của chu trình lí thuyết và thực nghiệm, một bước tiến cần thiết đến nền hóa học hiện đại là quan sát thực nghiệm cho thấy các nguyên tố hóa học không thể chuyển hóa lẫn nhau, chẳng hạn như chì không thể biến thành vàng. Điều này dẫn tới lí thuyết cho rằng các phản ứng hóa học bao gồm sự sắp xếp lại của các nguyên tố theo những kết hợp khác nhau, không có bất kì sự thay đổi nào ở nhân dạng của bản thân các nguyên tố. Lí thuyết đó hoạt động trong hàng trăm năm, và được xác nhận bằng thực nghiệm trên một phạm vi rộng của áp suất và nhiệt độ và với nhiều kết hợp của các nguyên tố. Chỉ trong thế kỉ 20, chúng ta mới biết rằng một nguyên tố có thể chuyển hóa thành một nguyên tố khác dưới những điều kiện áp suất và nhiệt độ cực cao tồn tại trong quả bom hạt nhân hoặc bên trong một ngôi sao. Quan sát đó không hoàn toàn vô hiệu hóa lí thuyết ban đầu về sự bất biến của các nguyên tố, nhưng nó cho thấy nó chỉ là một sự gần đúng, hợp lí ở điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường.
Một pháp sư lên đồng tham gia nói chuyện với linh hồn người đã mất. Ông nói ông có sức mạnh ma thuật đặc biệt mà người khác không có, nó cho phép ông “liên lạc” thông tin với các linh hồn. Ở đây, phần nào của nguyên tắc khoa học đã bị vi phạm ?
Phương pháp khoa học mô tả ở đây là một sự lí tưởng hóa, và không nên hiểu là một tập hợp thủ tục dùng trong làm khoa học. Các nhà khoa học có nhiều nhược điểm và tính xấu như mọi nhóm người khác, và rất thường xảy ra với các nhà khoa học là cố gắng làm mất uy tín của thí nghiệm của người khác khi kết quả của người ta trái ngược với quan điểm ưa thích của họ. Nền khoa học thành công cũng phải làm việc với sự may mắn, trực giác và sáng tạo nhiều hơn đa số mọi người nhận thấy, và hạn chế của phương pháp khoa học là không hề kiềm chế cá tính và sự tự biểu hiện hơn so với dạng fugue sonata kiềm chế Bach và Haydn. Có một xu hướng gần đây trong số các nhà khoa học xã hội là đi xa hơn nữa và đi tới phủ nhận sự tồn tại của phương pháp khoa học, khẳng định khoa học không gì hơn là một hệ thống xã hội độc đoán xác định ý tưởng nào được chấp nhận dựa trên tiêu chuẩn của nhóm người có chung quyền lợi. Nếu khoa học là một lễ nghi xã hội độc đoán, thì hình như khó mà giải thích được tính hiệu quả của nó trong việc chế tạo các đồ đạc hữu ích như máy bay, máy hát đĩa CD và máy may. Nếu như thuật giả kim và chiêm tinh học không kém tính khoa học hơn trong phương pháp của nó so với hóa học và thiên văn học, thì cái gì khiến cho chúng không tạo ra được cái nào có ích cả ?
Xét xem có hay không có phương pháp khoa học áp dụng trong những thí dụ sau đây. Nếu phương pháp khoa học không được áp dụng, hỏi những người có hoạt động được mô tả có đang tiến hành một hoạt động con người hữu ích hay không, dẫu là một hoạt động phản khoa học ? A. Châm cứu là một kĩ thuật y khoa cổ truyền có nguồn gốc châu Á trong đó những cây kim nhỏ được cắm vào cơ thể con người để làm giảm đau đớn. Nhiều bác sĩ được đào tạo ở phương tây xem châm cứu là không có giá trị nghiên cứu thực nghiệm, vì nếu như nó có tác dụng chữa bệnh, thì những tác dụng đó không thể nào giải thích bằng lí thuyết của họ về hệ thần kinh. Ai là người mang tính khoa học hơn, những người hành nghề phương tây hay phương đông ? B. Goethe, một nhà thơ Đức, ít được biết tới cho lí thuyết của ông về màu sắc. Ông đã xuất bản một cuốn sách về đề tài đó, trong đó ông biện hộ rằng dụng cụ khoa học dùng để đo và định lượng màu sắc, như lăng kính, thấu kính và bộ lọc màu, không thể mang lại cho chúng ta cái nhìn trọn vẹn vào ý nghĩa tối hậu của màu sắc, chẳng hạn cảm giác lạnh gợi lên bởi màu lam và lục, hay tính khoa trường do màu đỏ kích động. Hỏi nghiên cứu của ông có mang tính khoa học không ? C. Một đứa trẻ thắc mắc tại sao mọi vật đều rơi xuống, và một người trưởng thành trả lời “vì hấp dẫn”. Nhà triết học Hi Lạp cổ đại Aristotle giải thích rằng đất đá rơi xuống vì bản chất của chúng tìm lại vị trí tự nhiên của chúng, tiếp giáp với Trái đất. Những lời giải thích này có mang tính khoa học không ? D. Đạo Phật phần nào là một lời giải thích tâm lí học của sự trải nghiệm của con người, và tâm lí học tất nhiên là một khoa học. Đức Phật có thể nói là phải bận rộn trong một chu trình lí thuyết và thực nghiệm, vì ông nghiên cứu bằng cách thử và sai, và cho dẫu muộn trong cuộc đời ông, ông đã yêu cầu các môn đồ thử thách ý tưởng của ông. Phật giáo còn có thể xem là có tính sinh sôi, vì Đức Phật bảo các môn đồ của ông rằng họ có thể tìm sự khai sáng cho chính họ nếu họ tuân theo một khóa nghiên cứu và rèn luyện nhất định. Hỏi Phật giáo có phải là một hoạt động theo đuổi khoa học hay không ? 2. Vật lí là gì ? Cho rằng trong chốc lát, một người thông minh có thể lĩnh hội tất cả các lực mà nhờ đó tự nhiên được cấp thêm sinh khí và vị trí tương ứng của những thứ tạo ra nó… thì không có gì là không chắc chắn, và tương lai cũng như quá khứ sẽ nằm trước mắt nó. Pierre Simon de Laplace
Vật lí là sử dụng phương pháp khoa học để tìm ra các nguyên lí cơ bản chi phối ánh sáng và vật chất, và khám phá ra hệ quả của những định luật này. Một phần của cái phân biệt quan điểm hiện đại với thế giới quan cổ đại là giả định có những quy luật mà nhờ đó các chức năng vũ trụ, và những định luật đó có thể được hiểu ít nhất là phần nào đó bởi con người. Từ kỉ nguyên Lí trí cho đến thế kỉ 19, nhiều nhà khoa học bắt đầu bị thuyết phục rằng các định luật tự nhiên không những có thể hiểu được mà, như Laplace khẳng định, những định luật đó về nguyên tắc còn có thể sử dụng để tiên đoán mọi thứ về tương lai của vũ trụ nếu như có đủ thông tin về trạng thái hiện nay của toàn bộ ánh sáng và vật chất. Trong những phần sau, tôi sẽ mô tả hai loại giới hạn chung trên tiên đoán sử dụng các định luật vật lí, chúng chỉ được ghi nhận trong thế kỉ 20.
Vật chất có thể định nghĩa là thứ gì đó bị tác dụng bởi hấp dẫn, tức là nó có trọng lực hay sẽ có sức nặng nếu nó nằm gần Trái đất hoặc một ngôi sao khác hoặc một hành tinh đủ nặng để tạo ra sức hấp dẫn có thể đo được. Ánh sáng có thể định nghĩa là thứ gì đó có thể truyền từ nơi này sang nơi khác qua không gian trống rỗng và có thể tác dụng lên vật chất, nhưng không có trọng lượng. Ví dụ, ánh sáng Mặt trời có thể tác dụng lên cơ thể bạn bằng cách làm nó nóng lên hay phá hỏng DNA của bạn và làm cho bạn bị ung thư da. Định nghĩa ánh sáng của nhà vật lí bao gồm nhiều hiện tượng phong phú không nhìn thấy với mắt thường, gồm có sóng vô tuyến, vi sóng, tia X và tia gamma. Những đối tượng này là “màu” của ánh sáng không rơi vào ngưỡng hẹp từ-tím-tới-đỏ của cầu vồng mà chúng ta có thể nhìn thấy.
Vào đầu thế kỉ 20, một hiện tượng mới lạ được phát hiện thấy trong ống chân không: các tia bí ẩn có nguồn gốc và bản chất không rõ. Những tia này giống như các tia bắn từ phía sau ống đèn hình ti vi nhà bạn và chạm tới phía trước tạo ra hình ảnh. Các nhà vật lí vào năm 1895 không hề có ý tưởng xem những tia này là cái gì, nên họ đặt tên đơn giản cho chúng là “tia cathode”, theo tên của tiếp xúc điện từ đó chúng phát ra. Một cuộc tranh luận sôi nổi nổ ra, hoàn toàn với ý nghĩa quan niệm, xem những tia này thuộc dạng ánh sáng hay vật chất. Người ta sẽ phải làm gì để giải quyết vấn đề đó ?
Nhiều hiện tượng vật lí bản thân chúng không phải là ánh sáng hay vật chất, mà là tính chất của ánh sáng hay vật chất hoặc tương tác giữa ánh sáng và vật chất. Chẳng hạn, chuyển động là một tính chất của mọi ánh sáng và một số vật chất, nhưng bản thân nó không phải là ánh sáng hay vật chất. Áp suất giữ cho lốp xe đạp căng lên là sự tương tác giữa không khí và lốp xe. Áp suất không thuộc dạng vật chất mà thuộc dạng riêng của nó. Nó là một tính chất của lốp xe cũng như của không khí. Tương tự, tình cảnh chị em và chủ tớ là quan hệ giữa người với người, nhưng không phải là bản thân con người.
Một số thứ dường như không trọng lượng lại thật sự có trọng lượng, và vì thế được xem là vật chất. Không khí có trọng lượng, và vì thế nó là một dạng vật chất, mặc dù 1 inch khối không khí nhẹ hơn cả một hạt cát. Quả bóng helium có trọng lượng, nhưng được giữ cho khỏi rơi xuống bởi lực tác dụng của không khí xung quanh đậm đặc hơn, chúng đẩy nó lên. Các nhà thiên văn trên quỹ đạo xung quanh Trái đất có trọng lượng, và đang rơi theo một đường cong, nhưng họ chuyển động quá nhanh nên cung cong của quỹ đạo rơi của họ đủ rộng để mang họ theo hành trình xung quanh Trái đất có dạng hình tròn. Họ tự cảm thấy mình không có trọng lượng vì tổ hợp không gian đang rơi cùng với họ, và vì thế sàn đỡ không đẩy chân họ lên.
d/ Giản hóa luận
A. Tôi vừa đề nghị thay định nghĩa bình thường của ánh sáng bằng một định nghĩa mang tính kĩ thuật hơn, chính xác hơn bao hàm sự không trọng lượng. Dù vậy, vẫn có khả năng là chất liệu mà một cái bóng đèn tạo ra, thông thường gọi là “ánh sáng”, thật sự có một lượng nhỏ trọng lượng nào đó. Hãy đề xuất một thí nghiệm nhằm đo xem nó có trọng lượng hay không. B. Nhiệt không có trọng lượng (tức là một vật không hề trở nên nặng hơn khi bị nung nóng), và có thể truyền qua căn phòng trống từ bếp lửa tới da của bạn, nơi nó tác động đến bạn qua việc làm nóng bạn. Vậy thì theo định nghĩa của chúng ta, nhiệt có được xem là một dạng ánh sáng hay không ? Tại sao được hay tại sao không ? C. Tương tự, âm thanh có được xem là một dạng ánh sáng hay không ? 3. Học vật lí như thế nào?
Để tránh nghiên cứu mọi thứ cùng một lúc, các nhà khoa học cô lập mọi thứ mà họ đang cố gắng nghiên cứu. Chẳng hạn, một nhà vật lí muốn nghiên cứu chuyển động của một con quay hồi chuyển đang quay sẽ có khả năng thích nó được tách rời khỏi các dao động và dòng không khí xung quanh. Ngay cả trong sinh học, lĩnh vực nghiên cứu cần thiết phải tìm hiểu sự sống liên hệ như thế nào với toàn bộ môi trường của chúng, thật hào hứng lưu ý đến vai trò lịch sử thiết yếu của nghiên cứu của Darwin trên quần đảo Galapagos, nơi tách rời khỏi phần còn lại của thế giới. Bất kì bộ phận nào của vũ trụ được xem là tách rời khỏi phần còn lại có thể gọi là một “hệ”.
Vật lí học đã có những thành công to lớn của nó khi tiến hành quá trình cô lập này để cách li, chia nhỏ vũ trụ thành những phần ngày càng nhỏ hơn. Vật chất có thể chia thành các nguyên tử, và hành vi của từng nguyên tử có thể nghiên cứu được. Các nguyên tử có thể phân chia thành các neutron, proton và electron cấu thành của chúng. Proton và neutron hình như được cấu thành từ các hạt còn nhỏ hơn nữa gọi là quark, và đã có một số khẳng định bằng chứng thực nghiệm các quark có những bộ phận nhỏ hơn bên trong chúng. Phương pháp phân tích các thứ thành những bộ phận càng lúc càng nhỏ hơn và nghiên cứu xem những bộ phận đó tương tác lẫn nhau như thế nào được gọi là sự giản hóa luận. Hi vọng là các quy luật có vẻ phức tạp chi phối những đơn vị lớn có thể được hiểu tốt hơn dưới dạng những quy luật đơn giản hơn chi phối những đơn vị nhỏ hơn. Để đánh giá đúng cái do giản hóa luận mang lại cho khoa học, chỉ cần nghiên cứu một cuốn sách giáo khoa hóa học thời thế kỉ 19. Vào lúc ấy, sự tồn tại của các nguyên tử vẫn còn bị một số người nghi ngờ, các electron thì bị khả nghi là không tồn tại, và hầu như người ta chẳng hiểu những quy luật cơ bản nào chi phối cách thức các nguyên tử tương tác lẫn nhau trong phản ứng hóa học. Học sinh phải ghi nhớ những danh sách dài các hóa chất và phản ứng của chúng, và không có cách nào hiểu được nó một cách có hệ thống. Ngày nay, học sinh chỉ cần ghi nhớ một tập hợp nhỏ các quy luật về cách thức các nguyên tử tương tác, chẳng hạn các nguyên tử thuộc một nguyên tố không thể nào chuyển hóa thành nguyên tố khác qua phản ứng hóa học, hay các nguyên tử ở phía bên phải của bảng hệ thống tuần hoàn có xu hướng hình thành liên kết mạnh với các nguyên tử ở phía bên trái.
Nhiều sinh viên đến với khóa học khoa học với ý tưởng rằng họ có thể thành công bằng việc ghi nhớ các công thức, khi một bài toán được đưa vào bài tập ở nhà hay bài thi, họ sẽ có thể thế số vào công thức và thu được kết quả bằng số trên chiếc máy tính bỏ túi của mình. Thật sai lầm ! Đó không phải là cách học khoa học đâu ! Có một sự khác biệt lớn giữa việc học thuộc các công thức và hiểu các khái niệm. Để bắt đầu, các công thức khác nhau có thể áp dụng trong những tình huống khác nhau. Một phương trình có thể biểu diễn một định nghĩa, nó luôn luôn đúng. Một phương trình khác có thể là một phương trình rất đặc biệt cho tốc độ của một vật trượt trên một mặt phẳng nghiêng, nó sẽ không đúng nếu như vật là một tảng đá đang trôi giạt xuống đáy đại dương. Nếu bạn không chịu khó tìm hiểu vật lí ở mức độ khái niệm, bạn sẽ không biết công thức nào được sử dụng khi nào.
Khi tìm hiểu bất kì vật nào, điều quan trọng là càng liên hệ tích cực càng tốt, từ không tìm cách đọc toàn bộ thông tin một cách nhanh chóng mà không nghĩ về nó. Một ý tưởng hay là hãy đọc và nghĩ tới những câu hỏi đặt ra ở cuối mỗi phần của những tài liệu này khi bạn gặp chúng, sao cho bạn biết rằng bạn đã hiểu cái mình đang đọc.
Khó khăn của nhiều học sinh về vật lí rút lại chủ yếu là những khó khăn với toán học. Giả sử bạn cảm thấy tự tin rằng bạn có đủ nền tảng toán học để thành công trong khóa học này, nhưng bạn đang gặp rắc rối với một số thứ nhất định. Trong một số lĩnh vực, nhận xét chính nêu trong chương này có lẽ là đủ, nhưng trong một số lĩnh vực khác, nó có khả năng không đủ. Một khi bạn nhận ra những lĩnh vực toán học mà bạn gặp trục trặc, hãy tìm sự hỗ trợ trong những lĩnh vực đó. Đừng lê chân qua toàn khóa học với cảm giác mơ hồ nghĩ tới mà sợ về thứ kiểu như khái niệm khoa học. Khó khăn sẽ không biến mất nếu bạn bỏ qua nó. Điều tương tự áp dụng cho các kĩ năng toán học cần thiết mà bạn học trong khóa học này lần đầu tiên, ví dụ như phép cộng vector.
Thêm ý kiến của bạn
Cmpms: Vật Lý Chất Rắn Và Khoa Học Vật Liệu
CMPMS có nghĩa là gì? CMPMS là viết tắt của Vật lý chất rắn và khoa học vật liệu. Nếu bạn đang truy cập phiên bản không phải tiếng Anh của chúng tôi và muốn xem phiên bản tiếng Anh của Vật lý chất rắn và khoa học vật liệu, vui lòng cuộn xuống dưới cùng và bạn sẽ thấy ý nghĩa của Vật lý chất rắn và khoa học vật liệu trong ngôn ngữ tiếng Anh. Hãy nhớ rằng chữ viết tắt của CMPMS được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như ngân hàng, máy tính, giáo dục, tài chính, cơ quan và sức khỏe. Ngoài CMPMS, Vật lý chất rắn và khoa học vật liệu có thể ngắn cho các từ viết tắt khác.
CMPMS = Vật lý chất rắn và khoa học vật liệu
Tìm kiếm định nghĩa chung của CMPMS? CMPMS có nghĩa là Vật lý chất rắn và khoa học vật liệu. Chúng tôi tự hào để liệt kê các từ viết tắt của CMPMS trong cơ sở dữ liệu lớn nhất của chữ viết tắt và tắt từ. Hình ảnh sau đây Hiển thị một trong các định nghĩa của CMPMS bằng tiếng Anh: Vật lý chất rắn và khoa học vật liệu. Bạn có thể tải về các tập tin hình ảnh để in hoặc gửi cho bạn bè của bạn qua email, Facebook, Twitter, hoặc TikTok.
Như đã đề cập ở trên, CMPMS được sử dụng như một từ viết tắt trong tin nhắn văn bản để đại diện cho Vật lý chất rắn và khoa học vật liệu. Trang này là tất cả về từ viết tắt của CMPMS và ý nghĩa của nó là Vật lý chất rắn và khoa học vật liệu. Xin lưu ý rằng Vật lý chất rắn và khoa học vật liệu không phải là ý nghĩa duy chỉ của CMPMS. Có thể có nhiều hơn một định nghĩa của CMPMS, vì vậy hãy kiểm tra nó trên từ điển của chúng tôi cho tất cả các ý nghĩa của CMPMS từng cái một.
Ý nghĩa khác của CMPMS
Bên cạnh Vật lý chất rắn và khoa học vật liệu, CMPMS có ý nghĩa khác. Chúng được liệt kê ở bên trái bên dưới. Xin vui lòng di chuyển xuống và nhấp chuột để xem mỗi người trong số họ. Đối với tất cả ý nghĩa của CMPMS, vui lòng nhấp vào “thêm “. Nếu bạn đang truy cập phiên bản tiếng Anh của chúng tôi, và muốn xem định nghĩa của Vật lý chất rắn và khoa học vật liệu bằng các ngôn ngữ khác, vui lòng nhấp vào trình đơn ngôn ngữ ở phía dưới bên phải. Bạn sẽ thấy ý nghĩa của Vật lý chất rắn và khoa học vật liệu bằng nhiều ngôn ngữ khác như tiếng ả Rập, Đan Mạch, Hà Lan, Hindi, Nhật bản, Hàn Quốc, Hy Lạp, ý, Việt Nam, v.v.
Cuộc Cách Mạng Của Galileo Trong Vật Lý Học Thế Kỷ 17 (A. Koyré, 1943)
CUỘC CÁCH MẠNG CỦA GALILEO TRONG VẬT LÝ HỌC THẾ KỶ 17 (A. KOYRÉ, 1943)
Đưa lên mạng ngày 15-08-2020Từ khóa : Vật lý học – Thế kỷ 17 ; Cách mạng khoa học (Khái niệm) ; Koyré, Alexandre – Trích đoạn C2
CUỘC CÁCH MẠNG CỦA GALILEOTRONG VẬT LÝ HỌC Ở THẾ KỶ XVII(1943)
Tác giả: Alexandre Koyré*Bản tiếng Pháp: Georgette P. VignauxNgười dịch: Nguyễn Văn Khoa
*
Nếu khái niệm tiến bộ tuyến tính[1] dường như rất «có vấn đề» trong sự phát triển của lịch sử nói chung, thì nó vẫn có vẻ như hoàn toàn thích hợp, ít nhất ở một lĩnh vực là lịch sử các khoa học. Sự sàng lọc và tinh tế hóa dần dần tri thức của ta, những tiến bộ kỹ thuật nhờ vào, đồng thời thúc đẩy trở lại, các bước tiến của khoa học, đã có thể cho phép chúng ta bênh vực và duy trì lâu năm một quan điểm như vậy.
Nhưng nghiên cứu lịch sử khoa học thời Phục Hưng, rồi sau đó của thời Galileo-Newton*, Alexandre Koyré (1882-1964) cho thấy tính thích đáng của khái niệm cách mạng nhằm phân tích sự phát triển của khoa học. Ở Pháp, cùng với Gaston Bachelard*, Georges Canguilhem*, ông đã góp phần đẩy lui ý tưởng tiến bộ tuyến tính trong khoa học vào hậu trường. Ý tưởng «cách mạng» là thích đáng, nếu ta nghĩ tới trọng lượng của những «yếu tố ngoài lô-gic» đã giải thích sự thành công cả nghìn năm của truyền thống nhân danh Aristotelês: mặc dù đầy sai trật, thứ vật lý học định tính của ông ta hiển nhiên là vừa gần gũi với các giác quan của chúng ta hơn, vừa gắn kết hết sức chặt chẽ với quan niệm triết học về thế giới làm nền tảng cho nó; đấy là chưa kể tới tầm vóc bác học của bản thân Aristotelês. Để lật đổ nó, cần cả một sự tẩy não, một sự lột xác, một sự cải đạo.
*
Tên họ của Galileo Galilei đã gắn liền, không thể tách rời, với cuộc cách mạng khoa học của thế kỷ XVII, một trong những cuộc cách mạng sâu sắc nhất, nếu không phải là cái sâu sắc nhất của tư duy con người, kể từ khi tư tưởng Hy Lạp phát hiện ra [ý tưởng] Vũ Trụ (Kosmos)[2]. Bởi cuộc cách mạng này bao hàm một sự đột biến trí tuệ triệt để mà khoa học vừa là biểu hiện, vừa là thành quả[3].
Cuộc cách mạng này đôi khi được đặc trưng hóa, đồng thời giải thích, bằng một cuộc trỗi dậy tinh thần, thông qua một biến đổi toàn diện trong thái độ cơ bản của trí tuệ con người: lối sống năng động (vita activa) từ nay chiếm chỗ của theoria[4], cách sống chiêm nghiệm (vita conlemplativa) từng được xem là hình thức cao nhất của nó. Con người hiện đại tìm cách thống trị thiên nhiên, trong khi con người Trung Cổ hay Cổ Đại dồn mọi nỗ lực vào việc chiêm nghiệm nó trước hết và trên hết. Như vậy, chúng ta phải giải thích, bằng mong muốn hành động và ý muốn thống trị, cái xu hướng cơ học của vật lý học cổ điển – thứ vật lý học của Galileo, Descartes, Hobbes* –, một khoa học tích cực, thao tác (scientia activa, operativa), thứ vật lý học phải biến con người thành «chủ nhân và người sở hữu thiên nhiên»[5] – nghĩa là chúng ta phải xem nó như đã xuất phát đơn thuần từ thái độ này, như thể đây chỉ là sự áp dụng các phạm trù tư tưởng của loại người chế tác (homo faber)[6] vào thế giới tự nhiên. Khoa học của Descartes – hay của Galileo còn đúng hơn nữa – chính là thứ khoa học của nhà công nghệ và kỹ sư[7] chứ chẳng là gì khác.
Xin thú thực rằng giải thích trên không thỏa mãn tôi hoàn toàn. Tất nhiên, đúng là triết học hiện đại, cũng như đạo đức và tôn giáo hiện đại, đều nhấn mạnh trên hành động, trên thực tiễn hơn là tư tưởng Cổ Đại và Trung Cổ từng làm. Điều này cũng đúng cho khoa học hiện đại: tôi nghĩ tới vật lý học của Descartes, tới những đối chiếu của nó với nào ròng rọc, nào dây, nào đòn bẩy. Tuy nhiên, thái độ mà chúng ta vừa mô tả được thấy nhiều hơn ở Bacon – người mà vai trò trong lịch sử khoa học không thuộc cùng một trật tự[8] – hơn là ở Galileo hay Descartes. Khoa học của họ không phải là công việc của các nhà kỹ sư hay thợ thủ công[9], mà là của những người mà sự nghiệp hiếm khi vượt quá trình tự lý thuyết[10]. Khoa đạn đạo mới được phát triển không phải bởi các tay bắn pháo hoa hay pháo binh, mà chống lại họ. Và Galileo đã không học nghề của mình từ những người làm việc trong các kho vũ khí và xưởng đóng tàu của Venezia. Trái lại, ông dạy họ cái nghề của họ. Hơn nữa, lý thuyết trên đã giải thích vừa quá nhiều, vừa quá ít. Nó giải thích sự phát triển phi thường của khoa học trong thế kỷ XVII bằng sự phát triển của công nghệ. Tuy nhiên, sự phát triển của cái sau lại vô cùng ít ấn tượng hơn của cái trước. Ngoài ra, nó còn bỏ quên những thành tựu kỹ thuật của thời Trung Cổ. Nó coi thường thèm muốn quyền lực và sự giàu có đã truyền cảm hứng cho thuật giả kim qua suốt lịch sử của kỹ thuật này.
Nhiều học giả khác đã nhấn mạnh trên cuộc chiến của Galileo chống lại chính quyền, chống lại truyền thống, đặc biệt là từ Aristotelês: chống lại cái truyền thống khoa học và triết học được Giáo Hội duy trì, bảo vệ và đem ra dạy tại các trường đại học. Họ nhấn mạnh trên vai trò của sự quan sát và kinh nghiệm trong nền khoa học mới về tự nhiên[11]. Tất nhiên, quan sát và thí nghiệm là phần nội dung đặc trưng nhất của khoa học hiện đại, điều này là hoàn toàn đúng. Và chắc chắn rằng trong số tác phẩm của Galileo, chúng ta tìm thấy vô số lời kêu gọi hãy quan sát và thử nghiệm, và một sự mỉa mai cay đắng đối với những người không dám tin vào chứng cứ của cặp mắt mình, bởi điều họ nhìn thấy là trái ngược với lời dạy của quyền uy [Giáo Hội], hoặc tệ hơn nữa, những kẻ, như Cesare Cremonini[12], không muốn nhìn vào kính viễn vọng của Galileo vì sợ nhìn thấy điều gì đó mâu thuẫn với các lý thuyết và niềm tin truyền thống của họ. Và trên thực tế, chính xác là nhờ sự chế tạo ra và sử dụng một kính viễn vọng, bằng cách chăm chú quan sát Mặt Trăng và các hành tinh, nhờ sự phát hiện ra các vệ tinh của Sao Mộc, mà Galileo đã giáng một đòn chí mạng vào khoa thiên văn học và vũ trụ học trong thời đại ông.
Tuy nhiên, chúng ta không được quên rằng quan sát hoặc kinh nghiệm, theo nghĩa kinh nghiệm bộc phát của thông kiến, không đóng một vai trò lớn lao nào – hoặc nếu có, thì đấy là cái vai trò tiêu cực của chướng ngại – trong nền móng của khoa học hiện đại[13]. Theo Paul Tannery* và Pierre Duhem[14], thứ vật lý học của Aristotelês[15], và còn đúng hơn nữa, thứ vật lý học của các nhà duy danh chủ nghĩa ở Paris, như Jean Buridan và Nicole Oresme[16], đều gần gũi với kinh nghiệm của thông kiến hơn là của Galileo và Descartes[17] rất nhiều. Chính là «thí nghiệm», chứ không phải «kinh nghiệm», mới có một vai trò tích cực đáng kể, nhưng cũng chỉ sau này mà thôi. Nội dung của thí nghiệm là tra hỏi thiên nhiên có phương pháp; và sự truy vấn này vừa giả định, vừa bao hàm một thứ ngôn ngữ trong đó những câu hỏi được đặt ra, cũng như một thứ từ điển cho phép chúng ta đọc và diễn giải các câu trả lời. Chúng ta đều biết rõ rằng, đối với Galileo, chính là bằng những đường cong, hình tròn và hình tam giác, bằng thứ ngôn ngữ toán học hoặc chính xác hơn nữa là hình học[18] – chứ không phải là ngôn ngữ của thông kiến hoặc biểu tượng thuần túy – mà chúng ta phải nói với thiên nhiên để nhận được những câu trả lời từ nó. Sự lựa chọn, cũng như quyết định sử dụng cái ngôn ngữ này hiển nhiên là không thể được quy định bởi một thứ kinh nghiệm đã trở thành khả thi bởi ngay chính việc sử dụng nó, mà phải đến từ các nguồn khác.
Nhiều sử gia và triết gia khoa học khác[19] đã thử đặc trưng hóa nền vật lý hiện đại, trong danh nghĩa khoa học vật lý, một cách khiêm tốn hơn, bằng một số nét nổi bật của nó như vai trò của nguyên lý quán tính[20] ở đây chẳng hạn. Lại cũng chính xác, lần nữa: nguyên lý quán tính chiếm một vị trí cao trội trong khoa cơ học cổ điển, so với môn cơ học của người xưa. Ở đây, nó là định luật cơ bản của chuyển động, và ngự trị trên lý thuyết vật lý một cách mặc nhiên ở Galileo, hiển nhiên ở Descartes và Newton. Nhưng theo ý kiến của tôi, dừng lại trên đặc trưng này là hơi hời hợt, bởi chỉ đơn giản xác lập sự kiện thôi không thể được xem là đã đầy đủ. Chúng ta còn phải hiểu và giải thích nó – giải thích vì sao vật lý học hiện đại lại có khả năng thu nhận nguyên lý này; hiểu vì sao và như thế nào, nguyên lý quán tính – một nguyên lý có vẻ đơn giản, rõ ràng, hữu lý, thậm chí hiển nhiên như vậy đối với chúng ta – đã đạt được quy chế của sự hiển nhiên và chân lý tiên nghiệm này, trong khi đối với người Hy Lạp, cũng như đối với các nhà tư tưởng thời Trung Cổ, cái ý tưởng rằng một cơ thể, một khi đã được đưa vào chuyển động, sẽ tiếp tục di chuyển mãi mãi, dường như là hoàn toàn sai lầm, thậm chí phi lý[21].
Tôi sẽ không cố gắng giải thích ở đây những lý do và nguyên nhân đã kích động cuộc cách mạng tinh thần của thế kỷ XVII. Chỉ cần mô tả, đặc trưng hóa thái độ tinh thần hay trí tuệ của khoa học hiện đại bằng hai tính năng thống nhất sau đây là đủ để làm rõ quan điểm của chúng tôi. Đó là: 1) sự triệt hạ [ý tưởng] Vũ Trụ, [Kosmos] nghĩa là sự biến mất trong khoa học của mọi suy tư dựa trên ý niệm[22] này; 2) sự hình học hóa không gian – nghĩa là sự thay thế quan niệm một không gian vũ trụ cụ thể và khác biệt về phẩm chất trong vật lý học trước Galileo, bằng quan niệm không gian đồng nhất và trừu tượng trong hình học của Eukleidês. Chúng ta có thể tóm tắt và biểu đạt hai đặc trưng trên như sau: toán học (hình học) hóa tự nhiên, và như hệ quả, toán học (hình học) hóa khoa học.
Sự giải thể của Vũ Trụ có nghĩa là sự hủy diệt của một ý tưởng: ý tưởng một thế giới có cấu trúc hữu hạn, được sắp xếp theo cấp bậc, một thế giới khác biệt về phẩm chất theo quan điểm bản thể học; nó được thay thế bằng ý tưởng một Vũ trụ mở, bất định và thậm chí là vô hạn, được hợp nhất và cai quản bởi cùng những quy luật phổ quát; một Vũ trụ trong đó vạn vật thuộc về cùng một cấp bậc Hiện Hữu, trái với quan niệm truyền thống vốn phân biệt và đối lập hai thế giới Trời và Đất [Sublunarius= dưới Mặt Trăng, chỉ Trái Đất và không gian gần với nó]. Các quy luật của Trời và quy luật của Đất giờ đây tan chảy vào nhau. Thiên văn học và vật lý học trở thành tương thuộc, thậm chí thống nhất và hợp nhất[23]. Điều này hàm nghĩa rằng mọi cân nhắc đặt trên giá trị, sự hoàn hảo, sự hài hòa, ý nghĩa và mục đích[24] đều biến khỏi quan điểm khoa học. Chúng tan biến vào không gian vô tận của Vũ trụ mới. Chính là trong Vũ trụ mới này, trong thế giới mới này của khoa hình học biến thành hiện thực, mà các định luật của khoa vật lý học cổ điển tìm được giá trị và ứng dụng.
Xin nhắc lại, chính sự triệt tiêu Vũ Trụ mới có vẻ là cuộc cách mạng khoa học, và theo tôi là cuộc cách mạng sâu sắc nhất mà trí tuệ con người từng thực hiện hoặc hứng chịu, kể từ khi người Hy Lạp phát minh ra [ý tưởng] Kosmos. Đây là một cuộc cách mạng thâm sâu, với những hệ quả vươn xa, tới mức mà suốt nhiều thế kỷ và ngoài một số ngoại lệ hiếm hoi, trong đó có Pascal*, con người đã không nắm bắt được hết tầm quan trọng cũng như ý nghĩa của nó; thậm chí cả ngày nay nữa, nhiều khi cũng còn bị ngộ nhận và đánh giá thấp.
Như vậy, điều mà các nhà sáng lập của nền khoa học hiện đại như Galileo phải làm, không chỉ là phê phán và chống lại những lý thuyết sai lầm nhất định, nhằm chỉnh sửa hay thay thế chúng bằng những học thuyết tốt hơn. Họ phải làm một cái gì đó hoàn toàn khác. Họ phải phá hủy một thế giới, và thay thế nó bằng một thế giới khác. Họ phải cải tổ ngay chính cấu trúc của trí tuệ chúng ta, xây dựng lại và sửa đổi những khái niệm của nó, suy xét cái tồn tại theo một cách nhìn mới, xây dựng một khái niệm mới về tri thức, một khái niệm mới về khoa học – thậm chí thay thế một quan điểm khá tự nhiên, quan điểm của thông kiến, bằng một quan điểm khác không tự nhiên chút nào[25].
Điều này giải thích tại sao việc phát hiện ra những vật thể, các định luật, mà ngày nay có vẻ đơn giản và dễ dàng tới mức ta có thể dạy chúng cho trẻ em được – các quy luật về sự chuyển động, về sự rơi của những cơ thể – lại đòi hỏi một nỗ lực lâu dài, gian khổ, dù thường là vô hiệu đến như vậy, ở một số thiên tài vĩ đại nhất của nhân loại, một Galileo hay một Descartes[26]. Đến lượt nó, sự kiện này dường như cũng bác bỏ các nỗ lực hiện đại nhằm hạ thấp, thậm chí phủ nhận tính độc đáo hay ít ra là tính cách mạng của tư tưởng Galileo; nó cũng cho thấy rằng tính liên tục rõ ràng trong sự phát triển của vật lý học từ thời Trung Cổ đến thời Hiện Đại – thứ tính liên tục mà Raffaello Caverni[27] và Pierre Duhem14 từng quyết liệt nhấn mạnh – chỉ là ảo tưởng[28]. Tất nhiên, đúng là có một truyền thống không gián đoạn dẫn chúng ta đi từ trước tác của các nhà duy danh chủ nghĩa ở Paris đến các tác phẩm của Giambattista Benedetti[29], Giordano Bruno[30], Galileo và Descartes. (Bản thân tôi cũng từng thêm một khâu vào lịch sử của truyền thống này[31]). Nhưng kết luận mà Duhem rút ra từ đấy là sai trật: một cuộc cách mạng đã được chuẩn bị kỹ dù sao vẫn là một cuộc cách mạng, và bất chấp thực tế là bản thân Galileo khi còn trẻ (như ngay cả Descartes nữa đôi khi) từng chia sẻ nhiều quan điểm và dạy lại các học thuyết của những tác giả phê phán Aristotelês thời Trung Cổ, nền khoa học hiện đại – thứ khoa học phát sinh từ những nỗ lực và khám phá của ông – không hề lấy cảm hứng từ «những tiền bối của Galileo ở Paris»16 mà đã tức thì tự đặt mình ở một cấp độ hoàn toàn khác – cấp độ Arkhimedês[32], theo lối gọi ưa thích của tôi. […]
Alexandre KoyréGalileo and Plato(Journal of the History of Ideas,t. IV, số 4, 1943, tr. 400-428);Galilée et Platon,(Études d’histoire de la pensée scientifique,Paris, Gallimard, 1964, tr. 166-172).
[2] Kόσμος (Kósmos). Từ có thể được dịch là Vũ Trụ hay Thế Giới. Do trong thế giới quan Hy Lạp cổ đại, kόσμος đối lập với χάος (khaos = hỗn mang, do từ χαίνω = kainô = mở toác hoác), vốn là cái nguyên thủy trong Thần Phả (Theogonia) của Hêsiodos, nên Kósmos chỉ một vũ trụ có tổ chức, có trật tự, có giới hạn. Thế nên, Sôkratês nói với Kalliklês: «Cứ theo lời các hiền giả thì, Trời và Đất, Thượng Đế và con người, được kết hợp với nhau bởi những quan hệ thứ bậc, thân thiện, tiết độ và công chính; và chính vì vậy mà, ông bạn ạ, Vũ Trụ này được gọi là Kosmos, hay cái được sắp xếp có trật tự, chứ không phải là cái vô trật tự, cái hỗn loạn, cái không luật lệ» (Platôn, Gorgias, 507e – 508a). Xem tiếp giải thích và đánh giá của A. Koyré về khái niệm Kósmos trên ở các đoạn sau của bài này. NVK
[4] θεωρία = theôría, do từ theôrô = tôi nhìn, tôi chiêm ngưỡng. Do đó, không nên hiểu theôria theo nghĩa theory (lý thuyết) ngày nay, mà theo từ La-tinh dùng để dịch theôria là contemplatio (do templum, nơi dùng cho sự thờ phụng), dù vẫn có rắc rối là contemplatio xưa hay contemplation nay đều mang hàm nghĩa tôn giáo. Nếu bỏ ra ngoài ý nghĩa tôn giáo này, thì theôría hay contemplatio chỉ sự tập trung tinh thần vào việc nhìn hay quan sát một số hiện tượng nào đấy. Ở Platôn, chính là thông qua sự chiêm nghiệm mà tinh thần vươn tới hiểu biết về Ý thể cái Thiện và các Ý thể khác. Ở Aristotelêslês, hạnh phúc cũng tùy thuộc vào sự chiêm nghiệm, vốn là năng lực (energeia) cao cấp nhất cho phép trí tuệ ta đạt được những tri thức bởi loại nỗ lực nghiên cứu thuần lý, bởi «hoạt động tìm hiểu những nguyên nhân và các nguyên lý của hiện thực». NVK
[5] […] «et ainsi nous rendre comme maîtres et possesseurs de la nature», câu văn nổi tiếng của René Descartes trong Discours de la méthode. NVK
[6] Đừng nhầm quan điểm được phổ biến rộng rãi này với quan điểm của H. Bergson*. Theo tác giả sau, vật lý học của Aristotelês cũng như của Platôn, nói cho cùng, đều là sản phẩm của loại người chế tác.
[7] Xem L. Laberthonnière, Études sur Descartes, Paris, 1935, II, tr. 288, 297, 304: «Physique de l’exploitation des choses». AK. Lucien Laberthonnière (1860-1932): tu sĩ, nhà thần học và triết học người Pháp. Tác phẩm tiêu biểu: Théorie de l’éducation (1901); Le réalisme chrétien et l’idéalisme grec (1904); Le catholicisme et la société (1907); Positivisme et catholicisme (1911); Sur le chemin du catholicisme (1913); Études sur Descartes (2 q., 1935); Étude de philosophie cartésienne et Premiers écrits philosophiques (1937); Esquisse d’une philosophie personnaliste (1945); Critique du laïcisme (1948); La notion chrétienne de l’autorité (1955). NVK
[8] F. Bacon là người thổi tù và để loan báo, hơn là một trong những người tạo dựng khoa học hiện đại. AK. Xem: Robert Blanché, Francis Bacon: người báo hiệu phương pháp mới trên trang mục Nhà Khoa Học & Triết Gia. NVK
Về phần Galileo, ông được kết nối với truyền thống của các nhà thủ công, thợ xây dựng, kỹ sư thời Phục Hưng,… bởi Leonardo Olschki (Galileo und seine Zeit, Halle, 1927), và gần đây hơn bởi Edgar Zilsel (The sociological roots of sciences, trg The American Journal of Sociology, XLVII, 1942). Zilsel nhấn mạnh trên vai trò của những «thợ thủ công lành nghề» thời Phục Hưng trong sự phát triển của não trạng khoa học hiện đại. Tất nhiên, đúng là các nghệ sĩ, kỹ sư, kiến trúc sư thời Phục Hưng, … đã đóng một vai trò quan trọng trong cuộc đấu tranh chống lại truyền thống Aristotelês và một số người trong số họ – như Leonardo da Vinci* và Giambattista Benedetti (1530-1590)29 – thậm chí còn cố gắng phát triển một môn động lực học mới chống lại Aristotelês15; tuy nhiên, như Duhem đã chỉ ra một cách rõ ràng, môn động lực học này, trong những nét chính, là của những nhà duy danh chủ nghĩa ở Paris, thứ động lực học đà đẩy (impetus) của Jean Buridan (khg 1301-1362) và Nicole Oresme (khg 1320-1382)16. Và nếu Benedetti – người đáng chú ý nhất trong số những «người báo trước» này của Galileo – đôi khi vượt qua trình độ động lực học của trường phái Paris đi nữa, thì đấy không phải là nhờ công việc của ông như kỹ sư và pháo thủ, mà bởi vì ông đã từng nghiên cứu Arkhimedês, và quyết định áp dụng «triết lý toán học» vào cuộc tra hỏi thiên nhiên.
[10] Tất nhiên, nền khoa học hiện đại của Descartes và Galileo là cực kỳ quan trọng cho giới kỹ thuật gia và kỹ sư, bởi cuối cùng nó đã thúc đẩy cả một cuộc cách mạng kỹ thuật. Tuy nhiên, nó không hề được tạo ra và triển khai bởi các kỹ sư và nhà kỹ thuật, mà bởi các triết gia và lý thuyết gia.
[11] Gần đây, một nhà phê bình đã thân thiện trách rằng tôi đã bỏ qua khía cạnh này trong học thuyết của Galileo (Xem: L. Olschki, «The Scientific Personality of Galileo», Bulletin of the History of Medicine, XII, 1942). Dù tôi tin sâu sắc rằng khoa học chủ yếu là lý thuyết, chứ không phải là sự sưu tập «những sự kiện», cũng xin thú nhận rằng tôi không đáng phải nhận lãnh lời khiển trách trên.
[12] Cesare Cremonini hay Cesare Cremonino (1550-1631, thường ký tác phẩm bằng tiếng La-tinh là Cæsar Cremoninus hay Cæsar Cremonius): triết gia tự nhiên học người Ý. Ông dạy suốt 30 năm tại Ferrara (Ferrare) và Padua (Padoue) các học thuyết của Aristotelês, Alexandros ở Aphrodisias (Alexandre d’Aphrodise), và Averroes. Bên trong Nhà Trường Kinh Viện, Cremonini cho thấy một mặt sáng và một mặt tối. Mặt sáng là ông đã đề cao chủ nghĩa duy lý (chống thuyết thần khải) và chủ nghĩa duy vật của Aristotelês (chống thuyết linh hồn bất tử của phái nhị nguyên), nên từng bị kết tội là theo chủ nghĩa vô thần. Mặt tối của ông là đã bị đời sau vĩnh viễn ghi nhớ như một trong hai nhà bác học đã từ chối nhìn vào kính viễn vọng của Galileo Galilei. NVK
[13] Xem: E. Meyerson, Identité et réalité, 3e éd., Paris, 1926, tr. 156. Ở đây, tác giả cho thấy một cách rất thuyết phục, sự không ăn khớp giữa «kinh nghiệm» với các nguyên lý của vật lý học hiện đại. AK. Émile Azriel Meyerson (1859-1933): triết gia và triết gia khoa học người Pháp gốc Ba Lan. Tác phẩm chính: Identité et réalité (1908, 1912, 1926, 2001); De l’explication dans les sciences (1921, 1995); La Déduction relativiste (1925); Du cheminement de la pensée (3 q., 1931, 2011); Réel et déterminisme dans la physique quantique (1933). NVK
[14] Pierre [Maurice Marie] Duhem (1861-1916): nhà vật lý, hóa học, sử gia và triết gia khoa học người Pháp. Tác phẩm chính về lịch sử và triết lý khoa học: Les Théories de la chaleur (1895), Les théories électriques de J. Clerk Maxwell (1902), L’évolution de la mécanique (1905), Les Origines de la statique (2 q., 1903), Études sur Léonard de Vinci (3 q., 1903-1913); La Théorie physique (1906, 2007), Sauver les phénomènes (1908, 1992, 2005), Le Mouvement Absolu et le Mouvement Relatif (1909); Le Système du Monde: Histoire des Doctrines Cosmologiques de Platon à Copernic (10 q., 1913-1959); La Science Allemande (1915). NVK
[15] Trong vật lý [động lực] học của Aristotelês, có hai loại chuyển động, chuyển động tự nhiên (mọi vật thể đều trở về sở cứ của nó, vật nặng như hòn đá sẽ rơi xuống, trong khi vật nhẹ như khói sẽ bay lên – xem: Aristotelês, Vật Thể Rơi Xuống Hoặc Bay Lên Theo Định Hướng Tự Nhiên trên trang mục này), và chuyển động do tác động của một lực từ bên ngoài. Ở trường hợp sau, chuyển động (hòn đá ném lên không trung) sẽ ngừng, khi lực tác động lên nó ngừng – nghĩa là chuyển động của vật thể chỉ được duy trì bởi tác động của một động lực bên ngoài, hoàn toàn trái với nguyên lý quán tính. Mặt khác, trong quan điểm trên, vấn đề phải giải thích là sự kiện hòn đá ném lên không trung không rơi xuống ngay, mà vẫn tiếp tục di chuyển một thời lượng. Theo Aristotelês, chính không khí đảm bảo cho sự liên tục của chuyển động: hòn đá để lại một khoảng trống đằng sau khi di chuyển, khoảng trống này sẽ được lấp đầy tức thì bởi không khí, và lượng khí mới đó sẽ vừa đẩy hòn đá về phía trước vừa tạo ra một khoảng trống thứ hai, và cứ như thế cho đến khi sức đẩy của những khoảng không khí kế tiếp nhau giảm dần, tới mức không còn đủ sức tác động nữa, thì hòn đá sẽ rơi xuống theo lẽ tự nhiên.
[16] Vào thế kỷ thứ VI, Joannes Philoponus (Jean Philippon, khg 490-570, triết gia thuộc trường phái tân-Platôn tại Alexandreia) cho rằng cái lực tác động lên hòn đá lúc đầu (người ném hòn đá lên không) đã truyền cho nó một impetus (đà đẩy) khiến sự chuyển động được duy trì cho đến khi nó mất hết sức đẩy do sự tương tác với không khí – nghĩa là, ở đây, chuyển động được duy trì bởi một đặc tính trong vật thể –, lúc đó hòn đá sẽ theo lẽ tự nhiên mà rơi xuống. Đến thế kỷ XIV, thuyết impetus đã được chấp nhận rộng rãi và được đưa vào giảng dạy tại Đại học Paris khoảng năm 1320, với Jean Buridan* và Nicole Oresme* như những người quảng bá chính. So với Philoponus, học thuyết của Buridan bao hàm một số ý kiến độc đáo: impetus là nguyên nhân khiến một vật thể chuyển động; impetus của một vật thể tăng lên với vận tốc khiến nó chuyển động và với lượng vật chất trong nó; impetus chỉ ngừng vì lực cản của không khí và sức nặng của vật thể, thay vì tự suy yếu dần rồi biến mất một cách bộc phát; sự chuyển động «sẽ tiếp tục khi nào impetus còn mạnh hơn kháng lực, và có thể kéo dài vô tận nếu không bị suy giảm và hủy hoại bởi một lực trái ngược chống lại nó, hay một cái gì đó quay nó về một chuyển động ngược chiều = and would continue to be moved as long as the impetus remained stronger than the resistance, and would be of infinite duration were it not diminished and corrupted by a contrary force resisting it or by something inclining it to a contrary motion» (Questions on Aristotle’s Metaphysics, XII.9: 73ra). Có lẽ do ý kiến cuối cùng này mà Buridan được xem là một trong «những tiền bối của Galileo ở Paris».
[17] «Thực vậy, thứ động lực học này dường như thích ứng một cách hoàn hảo với những quan sát thường ngày, tới mức là nó không thể không tự áp đặt, trước hết cho những người đầu tiên suy đoán về lực và chuyển động chấp nhận… Để các nhà vật lý học tiến tới sự vất bỏ động lực học của Aristoteles và xây dựng khoa động lực học hiện đại, họ phải hiểu được rằng những sự kiện mà họ chứng kiến hàng ngày không hề là những sự kiện đơn giản, sơ đẳng, mà các quy luật cơ bản của động lực học phải áp dụng vào được tức thì: rằng sự kiện con tàu trôi tới do có người kéo, sự kiện cỗ xe có đóng ách lăn bánh trên tuyến đường… phải được xem là những chuyển động cực kỳ phức tạp; nói tóm lại, để hiểu cái nguyên lý của khoa học về sự chuyển động, chúng ta phải xem xét, thông qua sự trừu tượng hóa, một động tử chuyển động trong chân không dưới tác động của một lực duy nhất. Thế nhưng, từ môn động lực học của mình, Aristotelês đã đi xa tới mức kết luận rằng một chuyển động như vậy là không thể có». (P. Duhem, Le Système du monde, Paris, 1913, I, tr. 194 và tt).
[18] Xem trên trang mục này: Galileo Galilei, Ngôn Ngữ Của Tự Nhiên. NVK
[19] Xem: Kurd Lasswitz, Geschichte der Atomistik, Hamburg, 1890, II, tr. 23 tt.; E. Mach, Die Mechanik in ihrer Entwicklung, xb lần 8, Leipzig, 1921, tr. 117 tt.; E. Wohlwill, «Die Entdeckung des Beharrunggesetzes», Zeitschrift fur Volkerpsychologie und Sprachwissenschaft, q. XIV et XV, 1883 và 1884 ; E. Cassirer, Das Erkenntnisproblem in der Philosophie und Wissenschaft der neueren Zeit, xb lần 2, Berlin, 1911, I, tr. 394 và tt.
[20] Xem trên trang mục này: Albert Einstein & Leopold Infeld, Vai Trò Của Trực Giác Và Suy Luận Trong Sự Hình Thành Của Luật Quán Tính. NVK
[21] Xem: E. Meyerson, sđd, tr. 124 và tt.
[22] Ý niệm Kosmos biến mất, nhưng từ kosmos vẫn còn. Newton không ngừng nói về vũ trụ và trật tự của nó (như ông vẫn nói về impetus16), nhưng trong một nghĩa hoàn toàn mới.
[23] Như tôi đã cố gắng chỉ ra, khoa học hiện đại là kết quả của sự thống nhất thiên văn học với vật lý học, và sự kiện này đã cho phép ta áp dụng các phương pháp toán học, cho đến lúc đó chỉ được dùng để nghiên cứu những hiện tượng thấy trên bầu trời, vào việc nghiên cứu những hiện tượng thấy trên mặt đất. (A. Koyré, Études galiléennes, III, Galilée et la loi d’inertie, Paris, 1940).
[24] «Descartes đã giải thoát khoa vật lý học khỏi nỗi ám ảnh của Vũ Trụ Hy Lạp hóa, nghĩa là khỏi hình ảnh của một trạng thái ưu đãi nào đó phù hợp với nhu cầu mỹ học của chúng ta… Không có trạng thái nào được ưu đãi hết, bởi vì mọi trạng thái đều tương đương. Như vậy là không có chỗ cho sự truy tìm những lý do mục đích, và sự cân nhắc xem trạng thái nào là tốt nhất trong vật lý học» (E. Bréhier, Histoire de la philosophie, q. II, t. l, Paris, 1929, tr. 95).
[25] «Để đánh giá hệ thống động lực học của Aristotelês, nếu chúng ta gác bỏ được những thành kiến phát xuất từ nền giáo dục hiện đại của ta, và nếu chúng ta tìm được cách tự đặt mình vào não trạng mà một người suy nghĩ độc lập vào đầu thế kỷ XVII có thể có, thì ta khó lòng không nhận biết rằng hệ thống ấy là phù hợp với sự quan sát trực tiếp những sự kiện hơn là hệ thống của chúng ta rất nhiều» (P. Tannery, «Galilée et les principes de la dynamique», Mémoires scientifiques, VI, Paris, 1926, tr. 399).
[26] Xem: A. Koyré, Études galiléennes, II, La loi de la chute des corps, Paris, 1940.
[27] Raffaello Caverni (1837-1900): sử gia khoa học người Ý. Tác phẩm: Storia del metodo sperimentale in Italia (5 q., 1891-1896). NVK
[28] Xem : R. Caverni, Storia del metodo sperimentale in Italia, 5 q., Firenze, 1891-1896, đặc biệt các q. IV et V. – P. Duhem, Le Mouvement absolu et le mouvement relatif, Paris, 1905; «De l’accélération produite par une force constante», Congrès international de l’Histoire des Sciences, lần III, Genève, 1906; Études sur Léonard de Vinci: Ceux qu’il a lus et ceux qui l’ont lu, 3 vol., Paris, 1909-1913, đặc biệt q. III: Les précurseurs parisiens de Galilée. Gần đây thôi, luận điểm về tính liên tục còn được John Herman Randan Jr. bênh vực trong một bài báo xuất sắc: «Scientific method in the school of Padua», Journal of the History of Ideas, l, 1940; ở đây, Randan cho thấy một cách thuyết phục sự xây dựng dần dần các phương pháp phân tích và tổng hợp («résolution et composition») trong giảng dạy của các nhà lô-gic học thời Phục Hưng. Tuy nhiên, cũng chính Randan lại tuyên bố rằng: a) «không có [thiếu] một yếu tố trong phương pháp do Zabarella thiết lập: ông ta không đòi hỏi rằng các nguyên lý của khoa học tự nhiên phải là toán học» (tr. 204), và b) rằng quyển Tractatus de paedia của Cremonini «ngân vang như lời cảnh cáo long trọng cho các nhà toán học đầy vẻ đắc thắng của truyền thống kinh nghiệm chủ nghĩa lý tính» (sđd). Thế nhưng, theo tôi, chính sự nhấn mạnh trên vai trò của toán học cộng thêm vào phương pháp lô-gic của Zabarella mới chính xác tạo ra nội dung của cuộc cách mạng khoa học của thế kỷ XVII, và vạch ra đường phân thủy giữa phe theo Platôn và bên theo Aristotelês trong ý kiến của người đương thời.
[29] Giambattista Benedetti, hay, Giovanni Battista Benedetti (1530-1590): nhà toán học và vật lý học người Ý. Tác phẩm: Resolutio omnium Euclidis problematum aliorumque (1553), Consideratione d’intorno al discorso della grandezza della terra e dell’acqua (1579), De gnomonum umbrarumque solarium usu (1574), Diversarum speculationum mathematicarum et physicarum liber (1585). NVK
[30] Giordano Bruno (1548-1600): tu sĩ dòng Đa Minh, nhà triết học, toán học và thiên văn học người Ý, bị hỏa thiêu tại Roma năm 1600 vì những tư tưởng tôn giáo và khoa học trái ngược với truyền thống. Tác phẩm chính : La Cena de le Ceneri (1584) = The Ash Wednesday Supper; De la causa, principio, et uno (1584) = Concerning Cause, Principle, and Unity ; De l’infinito universo et mondi (1584) = On the Infinite Universe and Worlds. NVK
[31] Xem: A. Koyré, Études galiléennes, I : À l’aube de la science classique, Paris, 1940.
[32] Thế kỷ XVI, ít nữa trong nửa sau của nó, là thời kỳ mà người ta tiếp nhận, nghiên cứu, và dần dần hiểu Arkhimêdês.
Bạn đang xem bài viết Galileo Và Bản Chất Của Khoa Học Vật Lí trên website Tvzoneplus.com. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!