NHỮNG VẤN ĐỀ TRIẾT HỌC TRONG THUYẾT TƯƠNG ĐỐI RỘNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH - KHCN & QHĐN
BÀI TIỂU LUẬN
TRIẾT HỌC
ĐỀ TÀI
Học viên thực hiện: Đoàn Văn Huyên
Mã số học viên: CH1301091
Giảng viên phụ trách: TS. Bùi Văn Mưa
TP. Hồ Chí Minh, tháng 8/2014
GIỚI THIỆU
Cũng như các khoa học khác, vật lý học cũng tuân thủ theo các quy luật
tồn tại, phát triển chung nhất mà triết học đã nghiên cứu, khái quát hóa. Có thể
phân vật lý học thành hai giai đoạn khác nhau là: vật lý học cổ điển và vật lý học
NHỮNG VẤN
ĐỀ TRIẾT HỌC
TRONG
THUYẾT
TƯƠNG ĐỐI
phi cổ điển. Trong đó, “thuyết tương đối” của Albert Einstein có thể nói là thành
tựu vĩ đại, là bước đệm, là “điểm nút” giúp vật lý học thay đổi từ “chất cổ điển”
sang “chất phi cổ điển”. Đặc biệt là “thuyết tương đối rộng”, giúp ta thay đổi
hoàn toàn cách nhìn về thế giới vật chất, về các quy luật. Nó phá vỡ, làm sụp đổ
hoàn toàn bức tranh vật lý học cổ điển. Các nhà vật lý học phải xây dựng lại toàn
bộ bức tranh vật lý học.
Trong bài tiểu luận này, nguồn gốc hình thành, tư duy lý luận và quá trình
phát triển của thuyết tương đối rộng sẽ được làm rõ. Những vấn đề triết học ẩn
xâu bên trong thuyết tương đối rộng sẽ được mở ra. Đồng thời làm rõ, củng cố
tính khái quát, chân lý của các quy luật, các nguyên lý, các phạm trù triết học. Từ
đó làm rõ những mối liên hệ giữa triết học và các khoa học khác mà ở đây là vật
lý học.
Tiểu luận được chia làm ba phần:

- Phần một: sơ lược về thuyết tương đối rộng, quá trình hình thành,
phát triển
- Phần hai: phân tích các vấn đề triết học trong thuyết tương đối rộng
- Phần ba: kết luận những mối quan hệ giữa triết học và vật lý học
cũng như những khoa học khác
Tiểu luận tham khảo giáo trình, bài giảng triết học dành cho cao học của
TS. Bùi Văn Mưa, một số sách triết học và vật lý học, những nguồn thông
tin được sàn lọc trên internet.
2
THUYẾT TƯƠNG ĐỐI RỘNG
Năm 1905, Albert Einstein phát biểu thuyết tương đối hẹp bao gồm hai
tiên đề. Một là: “Mọi hiện tượng vật lý (cơ học, nhiệt động lực học, điện từ
học ) đều xảy ra như nhau trong các hệ qui chiếu quán tính”. Hai là: “Tốc độ
ánh sáng trong chân không là một đại lượng không đổi trong tất cả các hệ qui
chiếu quán tính”
1
. Ngay sau đó ông đã nhận thấy sự mâu thuẫn giữa thuyết này
và lực hấp dẫn của Newton. Ông nhận ra mối liên hệ giữa lực hấp dẫn và hệ quy
chiếu gia tốc. Ông nêu ra một thí nghiệm suy tưởng đơn giản là một người quan
sát đứng trong thang máy rơi tự do. Sau nhiều năm theo đuổi, nghiên cứu, đến
năm 1915 ông đã đưa ra phương trình trường hấp dẫn mà ngày nay gọi là
phương trình trường Einstein.
Năm 1916, Einstein công bố thuyết tương đối rộng hay còn gọi là thuyết
tương đối tổng quát. Thuyết tương đối rộng thống nhất thuyết tương đối hẹp và
định luật vạn vật hấp dẫn của Newton, đồng thời miêu tả lực hấp dẫn (trường hấp
dẫn) như là một tính chất hình học của không gian và thời gian (không thời gian).
Đặc biệt, độ cong của không thời gian có liên hệ chặt chẽ trực tiếp với năng
lượng và động lượng của vật chất và bức xạ. Liên hệ này được xác định bằng
phương trình trường Einstein, một hệ phương trình đạo hàm riêng phi tuyến.
Nhiều tiên đoán và hệ quả của thuyết tương đối rộng khác biệt hoàn toàn

so với vật lý cổ điển, đặc biệt khi đề cập đến sự trôi đi của thời gian, hình học
của không gian, chuyển động của vật thể khi rơi tự do và sự lan truyền của ánh
sáng, sự giãn thời gian do hấp dẫn, thấu kính hấp dẫn, dịch chuyển đỏ do hấp dẫn
của ánh sáng và sự trễ thời gian do hấp dẫn. Mọi quan sát và thí nghiệm đều xác
nhận các hiệu ứng này cho tới nay. Kết hợp với cơ học lượng tử, thuyết tương đối
rộng phá vỡ hoàn toàn hệ thống vật lý học cổ điển, buộc các nhà vật lý học hiện
đại phải xây dựng lại phần lớn hệ thống tri thức về vật lý học, thay đổi bức tranh
vật lý học từ cổ điển sang phi cổ điển.
Thuyết tương đối rộng có nhiều ứng dụng quan trọng trong thiên văn vật
lý. Nó chỉ ra trực tiếp sự tồn tại của lỗ đen – những vùng của không thời gian
1 Thuyết tương đối hẹp,
3
trong đó không gian và thời gian bị bóp méo đến mức ngay cả ánh sáng cũng
không thể thoát ra được – một trạng thái cuối cùng của các ngôi sao khối lượng
lớn. Sự bẻ cong đường đi của tia sáng dẫn tới một hiệu ứng gọi là thấu kính hấp
dẫn, trong đó có nhiều ảnh của cùng một thiên thể được nhìn thấy trên bầu trời.
Thuyết tương đối rộng cũng tiên đoán sự tồn tại các sóng hấp dẫn. Hơn nữa,
thuyết tương đối rộng còn là cơ sở cho các mô hình vũ trụ học hiện đại về sự giãn
nở không ngừng của vũ trụ.
Sau khi công bố thuyết tương đối rộng, nhiều hệ quả lần lượt ra đời và
được kiểm chứng một cách rõ ràng. Và mãi cho đến ngày nay vẫn còn nhiều hệ
quả của thuyết vẫn đang được các nhà khoa học tìm tòi, mổ sẻ. Một số hệ quả:
- Sự giãn thời gian do hấp dẫn và dịch chuyển tần số: Einstein đã chứng tỏ
trường hấp dẫn ảnh hưởng tới sự trôi đi của thời gian. Khi ánh sáng truyền
vào trường hấp dẫn mạnh thì tần số của nó tăng lên và ngược lại thì tần số
giảm xuống. Có nghĩa là khi gần một thiên thể có khối lượng lớn thì mọi quá
trình sẽ diễn ra chậm hơn và diễn ra nhanh hơn khi xa thiên thể đó.
- Ánh sáng bị lệch và sự trễ thời gian do hấp dẫn:ánh sáng sẽ bị bẻ cong
trong trường hấp dẫn, tức là sẽ bị kéo về phía vật thể có khối lượng lớn. Hiệu
ứng này đã được nhiều nhà khoa học, thiên văn học chứng minh tính xác

thực.
- Hiệu ứng quỹ đạo và tính tương đối của phương hướng:chuyển động quỹ
đạo của vật thể được tiên đoán khác so với cơ học cổ điển. Thuyết tương đối
rộng tiên đoán sự tiến động của điểm cận nhật của quỹ đạo hành tinh, cũng
như sự giảm chu kỳ quỹ đạo do hệ phát ra sóng hấp dẫn và các hiệu ứng liên
quan đến tính tương đối của phương hướng. Theo đó quỹ đạo của một hành
tinh không phải hình elip mà là đường cong như cánh hoa hồng và chỉ gần
giống elip khi nó quay quanh khối tâm. Khoảng cách quỷ đạo sẽ giảm dần do
sự mất năng lượng khi hệ sao đôi phát ra sóng hấp dẫn.
Thuyết tương đối rộng đã mang lại rất nhiều ứng dụng cho việc nghiên
cứu vật lý học và thiên văn học:
4
- Thấu kính hấp dẫn: Sự lệch ánh sáng do hấp dẫn dẫn đến một hiện tượng
thiên văn vật lý mới. Nếu có một thiên thể khối lượng lớn nằm giữa kính
thiên văn và vật thể ở xa thì chúng ta sẽ thu được nhiều hình ảnh bị méo mó
của vật này. Thấu kính hấp dẫn trở thành một công cụ quan trọng trong thiên
văn quan sát. Các nhà vũ trụ học sử dụng nó để phát hiện và ước tính sự phân
bố của vật chất tối, họ sử dụng "thấu kính tự nhiên" để quan sát các thiên hà ở
xa và có được phương pháp độc lập nhằm ước tính hằng số Hubble. Nhờ phân
tích, đánh giá thống kê từ dữ liệu các thấu kính đã cung cấp những manh mối
quan trọng trong sự tiến hóa cấu trúc của các thiên hà
2
.
- Lỗ đen và các thiên thể nén đặc: Theo dự đoán, bất cứ khi nào tỉ số giữa
khối lượng của vật và bán kính của nó đủ lớn vượt qua một giới hạn nào đó
thì sẽ hình thành lỗ đen, vùng của không thời gian mà không một thứ gì có
thể thoát ra đượckể cả ánh sáng. Trong những mô hình được chấp nhận hiện
nay về quá trình tiến hóa sao, các sao neutron với khối lượng xấp xỉ 1,4 lần
khối lượng Mặt Trời, và các lỗ đen có khối lượng từ vài lần đến vài chục lần
khối lượng Mặt Trời được cho là trạng thái cuối cùng trong quá trình tiến hóa

của các ngôi sao có khối lượng lớn. Tại tâm của các thiên hà thường có lỗ đen
siêu khối lượng với khối lượng từ vài triệu tới một chục tỷ lần khối lượng Mặt
Trời, và sự có mặt của nó được cho là có vai trò quan trọng trong quá trình
hình thành thiên hà cũng như các cấu trúc ở cấp độ lớn hơn.
Thuyết tương đối rộng là một trong hai trụ cột của vật lý hiện đại, trụ cột
kia chính là thuyết lượng tử, cơ sở cho hiểu biết của chúng ta về vật chất từ các
hạt cơ bản đến vật lý trạng thái rắn. Tuy nhiên, câu hỏi mở về mối liên hệ giữa
hai lý thuyết vẫn là bài toán khó của vật lý hiện đại. Tuy nhiên một số mối liên hệ
đã được đưa ra như: Lý thuyết trường lượng tử trong không thời gian cong và
hấp dẫn lượng tử.
Thuyết tương đối nói chung và thuyết tương đối rộng nói riêng cũng chỉ
mô tả một cách tương đối mọi sự vật hiện tượng, các quy luật vận động của thế
2 Thuyết tương đối rộng, , Thấu kính hấp dẫn
5
giới vật chất. Và trong những trường hợp cụ thuể thì có thể tuyệt đối một quy
luật vận động nào đó, một quy luật riêng trong những quy luật chung.
NHỮNG VẤN ĐỀ TRIẾT HỌC
TRONG THUYẾT TƯƠNG ĐỐI RỘNG
Thống nhất và đấu tranh của các mặt đối lập: Bản thân thuyết tương đối
rộng cũng ra đời từ sự thống nhất giữa thuyết tương đối hẹp và định luật vạn vật
hấp dẫn. Theo quy luật tất yếu, các mâu thuẫn biện chứng xuất hiện sau đó dần
dần thống nhất với nhau. Không gian, thời gian những phạm trù hoàn toàn khác
nhau nhưng sau đó đã nảy sinh những mâu thuẫn từ những vấn đề bên trong
thuyết tương đối rộng. Cuối cùng một phạm trù mới ra đời là không thời gian, sự
thống nhất, chuyển hóa giữa không gian và thời gian. Các mâu thuẫn biện chứng
đã thúc đẩy quá trình vận động phát triển của mọi sự vật, hiện tượng thông qua
quá trình thống nhất – đấu tranh và chuyển hóa lẫn nhau của các mặt đối lập.
Thay đổi về lượng dẫn đến thay đổi về chất và ngược lại: Các ngôi sao
có khối lượng lớn không ngừng chuyển động, không ngừng tiến hóa, tăng trưởng
về khối lượng, đến khi đạt được một tỉ lệ giữa khối lượng và bán kính đủ vượt

qua điểm nút thì chúng sẽ biến thành các lỗ đen, nơi mà bất cứ thứ gì rơi vào đều
không thể thoát ra được kể cả ánh sáng. Khối lượng thiên thể càng cao thì trường
hấp dẫn càng lớn, khi khối lượng đạt tới một giới hạn nhất định thì lực hấp dẫn sẽ
đạt đến cực độ và mọi vật chất đi ngang nó đều bị hút vào nó. Nhưng không hẳn
lỗ đen sẽ tồn tại vĩnh cửu, sau một khoảng thời gian, khi mà năng lượng cạn kệt
dần, trường hấn dẫn của lỗ đen cũng giảm theo và một trạng thái mới ra đời,
trạng thái giãn nở. Các lỗ đen bắt đầu giải phóng vật chất mà nó đã hấp thụ tạo ra
những đám mây vật chất mới và cuối cùng là những thiên thể, hành tinh mới.
Giai đoạn này diễn ra rất chậm có thể kéo dài đến vài tỷ năm và diễn ra như một
chu kỳ giữa co cụm và giãn nở. Sự chuyển động của vũ trụ là một quá trình thay
đổi về lượng dẫn đến thay đổi về chất và khi chất mới sinh ra sẽ quy định cho nó
một lượng mới với các độ và điểm nút khác nhau. Khi lượng thay đổi trong giới
hạn độ điếm cực điểm là điểm nút sẽ thực hiện một bước nhảy để tạo ra một chất
mới.
6
Phủ định cái phủ định:Vật lý học phi cổ điển, bao gồm thuyết tương đối
và cơ học lượng tử đã phủ định các thành quả từ vật lý học cổ điển. Tuy nhiên,
phủ định này không phải hoàn toàn, mà chỉ ở quy luật chung nhất. Có thể xem
vật lý học cổ điển là một trường hợp riêng với những điều kiện nhất định và các
giá trị của nó được giữ nguyên trong trường hợp đó. Khi có mâu thuẫn xảy ra, sự
vật hiện tượng sẽ xuất hiên các mặt đối lập, để phát triển cần phải giải quyết mâu
thuẫn đó bằng đấu tranh – thống nhất các mặt đối lập, sau khi giải quyết các mâu
thuẫn, một mặt đối lập sẽ bị loại bỏ hoặc giảm thiểu nói cách khác là bị phủ định.
Tuy nhiên trong quá trình vận động và phát triển không ngừng, cái bị phủ định
vẫn có thể được khẳng định ở một phương diện khác, phủ định cái phủ định cũng
là một quy luật phát triển của mọi sự vật, hiện tượng.
Cái chung, cái riêng: Mọi sự vật hiện tượng trong thế giới vật lý đều tồn
tại theo một quy luật chung. Chuyển động ánh sáng, vận động của vũ trụ, tính
không thời gian, trường hấp dẫn,… đều là những quy luật chung mà thuyết tương
đối rộng mô tả. Tuy nhiên trong những trường hợp nhất định sẽ xuất hiện những

cái riêng. Những cái riêng này là một phần của cái chung và luôn tồn tại bên
trong cái chung đó, bổ sung cho cái chung và là yếu tố hỗ trợ cho quá trình vận
động phát triển.
Nguyên nhân, kết quả: Thuyết tương đối rộng đã mở ra những cơ sở để
các nhà vật lý học có thể tìm ra nơi bắt đầu của thiên hà chúng ta, điểm xuất phát
của Thái Dương Hệ, quá trình vận động phát triển và dự đoán được điểm kết thúc
của vạn vật xung quang ta. Thuyết tương đối rộng gải thích nguyên nhân của
những hiện tượng vật lý vẫn thường gặp như: sự cong của ánh sáng, trường hấp
dẫn, sự lệch của quỹ đạo,… mang đến những cơ sở cho sự phát triển của vật lý
học, thiên văn học, khoa học vũ trụ.
Nội dụng, hình thức: Cả nội dung lẫn hình thức vận động, phát triển của
thế giới vật chất được miêu tả đầy đủ trong thuyết tương đối rộng. Mối liên hệ
giữa không gian và thời gian được mô tả bằng không thời gian. Độ lệch của sóng,
độ cong của ánh sáng, trường hấp dẫn,… và tất cả chuyển động của thế giới vật
chất được mô tả bằng phương trình trường Einstein.
7
Tất nhiên, ngẫu nhiên:Tất cả vận động của thế giới vật chất là tất nhiên,
theo một quy luật nhất định. Tuy nhiên trong một số trường hợp đặc biệt, những
cái ngẫu nhiên sẽ diễn ra. Từ những cái ngẫu nhiên đó sẽ là một yếu tố làm thay
đổi một vận động nào đó trong thế giới vật chất. Sự co giãn của vũ trụ, sự xuất
hiện của các hành tình, sự tách khỏi hoặc kết hợp giữa các thiên thể đều là những
cái tất nhiên và là quy luật vận động của vũ trụ. Sự xuất hiện của Trái đất – hành
tinh xanh – có thể là một cái ngẫu nhiên, từ đó sự sống ra đời và phát triển.
Nhưng tất nhiên, một thời điểm nào đó, khi các lỗ đen trong Thái Dương Hệ hình
thành và lớn lên thì trái đất cũng sẽ diệt vong và hình thành một Thiên hà mới,
nơi mà có thể những cái ngẫu nhiên mới sẽ xuất hiện và sự sống mới sẽ ra đời.
Bản chất, hiện tượng: Các hiện tượng vật lý như sự cong của ánh sáng,
sự co giản của thời gian, lỗ đen,… những hiện tượng mà vật lý học cổ điển vẫn
chưa thể giải thích, chưa thể tìm ra bản chất của nó. Thuyết tương đối rộng đã
đưa ra những mô tả cơ bản bản chất của những hiện tượng đó. Và hơn hết những

bản chất đó đã được chứng minh từ thực nghiệm. Từ những thực nghiệm đó mà
bản chất của các hiện tượng được mô tả trong thuyết tương đối rộng trở thành
chân lý. Và từ bản chất đó nhiều hiện tượng khác cũng được giải thích một cách
hợp lý.
Khả năng, hiện thực: Thuyết tương đối mô tả hiện thực tồn tại và phát
triển của thế giới vật chất. Ngoài ra nó phỏng đoán những khả năng có thể xảy ra
trong tương lai theo quy luật vận động của thế giới vật chất.Tuy nhiên, phải kết
hợp hiện thực từ nhiều khía cạnh khác nhau do đó cũng không thể dự đoán chính
xác các khả năng có thể xảy ra.
8
KẾT LUẬN
Triết học cung cấp các quy luật, các phạm trù, các nguyên lý chung nhất
về thế giới quan, cung cấp phương pháp luận cho các khoa học khác nhằm tìm ra
vận động trong từng lĩnh vực cụ thể. Dựa vào phương pháp luận triết học mà các
khoa học khác, cụ thể là vật lý học đã tìm ra được quy luật vận động của thế giới
vật chất. Và sự phát triển của vật lý học cũng đúng với quy luật của triết học. Tùy
từng giai đoạn phát triển khác nhau, tùy từng phương pháp luận khác nhau, và
tùy từng trường phái triết học khác nhau đang phát triển mạnh mẽ trong từng giai
đoạn của lịch sử mà vật lý học phát triển ở mức độ khác nhau. Ở thời cổ đại, triết
học với các quy luật và phương pháp luận còn thô sơ thì vật lý học cũng pháp
triển thô sơ, sự hiểu biết của con người về thế giới vật chất cũng hạn hẹp. Theo
thời gian, triết học dần phát triển, các quy luật dần hướng đến chân lý, các
phương pháp luận dần hoàn thiện thì vật lý học cũng dần phát triển, và hiểu biết
của con người dần hướng đến chân lý của thế giới vật chất.
Tuy nhiên, sự phát triển của các khoa học khác cũng là tiền đề làm thay
đổi nhận thức thậm chí thay đổi phương pháp luận của triết học. Khi mà vật lý
học chưa làm rõ bản chất của các hiện tượng vật lý thì triết học phát triển ở mức
duy tâm, siêu hình. Dần dần, vật lý học phát triển, sự hiểu biết về thế giới vật
chất được khai thông, nhận thức, phương pháp luận triết học cũng thay đổi, từ
duy tâm, siêu hình sang duy vật, biện chứng.

Theo quy luật, vật lý học và cả triết học hiện tại vẫn sẽ phải thay đổi có
thể là một phần nhỏ hoặc cả hệ thống lớn để dần hướng đến chân lý. Và triết học
và các khoa học khác nói chung, vật lý học nó riêng sẽ luôn tương tác lẫn nhau,
bổ sung cho nhau, cùng nhau phát triển và hoàn thiện.
9
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. TS. Bùi Văn Mưa, Bài giảng “Triết học dành cho cao học”
2. TS. Bùi Văn Mưa, Tài liệu “Những quy luật và hình thức cơ bản của tư
duy biện chứng”
3. TS. Bùi Văn Mưa, Triết học – Phần 1 – Đại cương lịch sử triết học, 2010
4. TS. Bùi Văn Mưa,Triết Học & Bức tranh Vật lý học về thế giới, NXB ĐH
Quốc Gia TP.HCM, 2007
5. TS. Bùi Văn Mưa, TS. Nguyễn Ngọc Thu, Đại cương lịch sử Triết học,
NXB Tổng hợp TP.HCM, 2003
6. Thuyết tương đối hẹp, />7. Thuyết tương đối rộng, />10