Quan hệ giữa vật lý học hiện đại với triết học mác lê nin trong vấn đề không gian, thời gian

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC XÃ HỘI VÀ NHÂN VĂN

NGUYỄN THỊ NHUNG

QUAN HỆ GIỮA VẬT LÝ HỌC HIỆN ĐẠI
VỚI TRIẾT HỌC MÁC - LÊNIN
TRONG VẤN ĐỀ KHÔNG GIAN, THỜI
GIAN

LUẬN VĂN THẠC SĨ TRIẾT HỌC

TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC XÃ HỘI VÀ NHÂN VĂN

NGUYỄN THỊ NHUNG

QUAN HỆ GIỮA VẬT LÝ HỌC HIỆN ĐẠI
VỚI TRIẾT HỌC MÁC - LÊNIN
TRONG VẤN ĐỀ KHÔNG GIAN, THỜI
GIAN
Chuyên ngành: Triết học
Mãsố: 60.22.03.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ TRIẾT HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. HỒ ANH DŨNG

TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2015


LỜI CAM ĐOAN

Tơi cam đoan đây là cơng trình mà tôi nghiên cứu dưới sự hướng dẫn
của TS Hồ Anh Dũng. Kết quả nghiên cứu là trung thực và chưa có ai cơng
bố.

Tác giả

Nguyễn Thị Nhung


MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................1
PHẦN NỘI DUNG ....................................................................................................9
CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT QUAN NIỆM KHÔNG GIAN, THỜI GIAN
TRONG VẬT LÝ HỌC HIỆN ĐẠI VÀ TRONG TRIẾT HỌC MÁC - LÊNIN
1.1 Khái quát về vật lý học hiện đại và quan niệm không gian, thời gian trong
vật lý học hiện đại......................................................................................................9
1.1.1 Khái quát về vật lý học và vật lý học hiện đại ...................................................9
1.1.2 Quan niệm không gian, thời gian trong vật lý học hiện đại .............................13
1.2 Khái quát về triết học Mác – Lênin và quan niệm về không gian, thời gian
trong triết học Mác – Lênin ...................................................................................33
1.2.1 Khái quát về triết học và triết học Mác – Lênin ..............................................33
1.2.2 Quan niệm không gian, thời gian trong triết học Mác – Lênin........................35
CHƯƠNG 2
TÁC ĐỘNG QUA LẠI GIỮA VẬT LÝ HỌC HIỆN ĐẠI

VỚI TRIẾT HỌC MÁC – LÊNIN TRONG QUAN NIỆM KHÔNG GIAN,
THỜI GIAN VÀ Ý NGHĨA CỦA NÓ
2.1 Tác động qua lại giữa vật lý học hiện đại với triết học Mác – Lênin trong
quan niệm không gian, thời gian ...........................................................................49
2.1.1 Tác động của triết học Mác – Lênin đối với vật lý học hiện đại trong quan
niệm không gian, thời gian........................................................................................49
2.1.2 Tác động của vật lý học hiện đại đối với triết học Mác – Lênin trong quan
niệm không gian, thời gian........................................................................................69
2.2 Ý nghĩa mối quan hệ giữa vật lý học hiện đại và triết học Mác – Lênin
trong vấn đề không gian, thời gian ........................................................................83
PHẦN KẾT LUẬN..................................................................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................94
BẢNG PHỤ LỤC ....................................................................................................98


1 
 

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nhân loại đã và đang trải qua một thời kỳ dài đầy những biến đổi sâu sắc,
tồn diện và nhanh chóng trong mọi lĩnh vực đời sống xã hội nhờ cuộc cách mạng
khoa học - công nghệ hiện đại mở đầu từ giữa thế kỷ XX. Cuộc cách mạng ấy đã có
nền tảng vững chắc từ những phát triển mang tính bước ngoặt về khoa học từ cuối
thế kỷ XIX sang đầu thế kỷ XX như: thuyết lượng tử, thuyết nguyên tử hiện
đại, thuyết tương đối, phát hiện hạt Higgs boson và các thành tựu nổi bật khác trong
vật lý. Rất nhiều các phát minh lớn của thế kỷ XX như chất bán dẫn, tia laser, năng
lượng hạt nhân, máy tính điện tử,... đều có liên quan đến những thành tựu của các
ngành khoa học tự nhiên này.
Trong đó, các ngành khoa học tự nhiên, mà trước hết là vật lý học hiện đại

đã và đang phát triển mạnh mẽ. Sự ra đời và phát triển các lý thuyết của vật lý học
gắn liền với sự phát triển của triết học. Điều này đã được chứng minh qua lịch sử
hình thành và phát triển hơn hai nghìn năm của triết học và khoa học tự nhiên. Hai
lĩnh vực tri thức ấy không những có mối liên hệ mật thiết với nhau, mà cịn chứng
minh rằng, triết học duy vật biện chứng tìm thấy ở khoa học tự nhiên những cơ sở
khoa học vững chắc để khái quát nên những nguyên lý, quy luật chung nhất của
mình, cịn khoa học tự nhiên lại tìm thấy trong triết học duy vật biện chứng thế giới
quan, phương pháp luận đúng đắn, sắc bén để đi sâu nghiên cứu giới tự nhiên.
Triết học duy vật biện chứng đã cung cấp phương pháp luận khoa học cho sự
ra đời của những thành tựu vật lý học hiện đại. Vật lý học hiện đại chứng kiến bước
ngoặt lớn của nó vào thế kỉ XX với sự ra đời Thuyết tương đối của Einstein, Cơ học
lượng tử và Vật lý hạt nhân, lý thuyết dây. Nội dung các lý thuyết này đều đề cập về
các vấn đề về vật chất, không gian, thời gian và đưa ra nhiều quan niệm khoa học
mới. Ngày nay, các nhà vật lý hiện đại chia ra hai hướng nghiên cứu thế giới vật
chất. Thứ nhất, họ đi sâu vào nghiên cứu, khám phá thế giới vi mô, với những hạt
vật chất vô cùng nhỏ và các loại trường. Thứ hai, đối lập với hướng nghiên cứu trên

 


2 
 

một số nhà vật lý hiện đại tập trung tìm hiểu về thế giới vĩ mô bao gồm: lỗ đen,
thiên hà và vũ trụ…Dù hai hướng nghiên cứu là khác nhau nhưng kết quả của các
cơng trình khoa học này đều xoay quanh những lí giải về vật chất, khơng- thời gian.
Trong mỗi bước khám phá nhằm thay đổi dần nhận thức của nhân loại về các vấn
đề trên, vật lý học hiện đại không tránh khỏi việc khái quát các cơng trình của mình
và từ đó xây dựng nên các lý thuyết vật lý học hiện đại. Những thành tựu mà vật lý
học hiện đại đạt được đã buộc nó phải chuyển sang lĩnh vực lý luận - lĩnh vực triết

học, buộc nó phải vận dụng tư duy lý luận, và các nhà vật lý học hiện đại, dù muốn
hay không, cũng phải tiến tới các kết luận chung về quan niệm khơng gian, thời
gian. Chỉ có triết học mới đem lại phương pháp giải thích những mối quan hệ
chung, những bước nghiên cứu quá độ từ vật lý cận đại sang vật lý hiện đại, tìm
thấy mối quan hệ giữa quan niệm không- thời gian trong thế giới vi mơ và vĩ mơ. Vì
vậy, triết học Duy vật biện chứng với vai trò là thế giới quan và cung cấp phương
pháp biện chứng là hình thức tư duy thích hợp nhất của vật lý học hiện đại.
Bên cạnh đó, để khái quát nên quan niệm vừa biện chứng, vừa duy vật tự
nhiên về không gian, thời gian trong triết học địi hỏi các nhà triết học phải thơng
thạo vật lý và khoa học tự nhiên. Triết học không hề có quyền được tồn tại đơn độc.
Nó thu thập các tài liệu, các thành tựu từ trong các ngành của vật lý hiện đại để xây
dựng nên quan niệm, các tính chất chung và riêng của khơng gian và thời gian. Như
chính Friedrich Engels (1820-1895) đã khẳng định: “Mỗi lần có một phát minh
vạch thời đại, ngay cả trong lĩnh vực khoa học lịch sử- tự nhiên thì chủ nghĩa duy
vật lại khơng tránh khỏi thay đổi hình thức của nó”[35, tr.409].
Nhận thức được mối quan hệ biện chứng vô cùng sâu sắc của quan niệm
không gian, thời gian trong khoa học tự nhiên mà cụ thể là ngành vật lý học trong
sự phát triển các hình thức của Chủ nghĩa Duy vật biện chứng, tôi đã chọn nghiên
cứu đề tài: “Quan hệ giữa vật lý học hiện đại với triết học Mác – Lênin trong vấn đề
không gian, thời gian”.

 


3 
 

2. Tổng quan tình hình nghiên cứu đề tài
Xét về tổng quan nghiên cứu đề tài có thể nhận thấy các triết gia và các nhà
khoa học vật lý quan tâm nghiên cứu vấn đề không gian, thời gian thông qua nhiều

tác phẩm, cơng trình khoa học. Có thể chia làm ba nhóm cơng trình nghiên cứu như
sau.
Thứ nhất, nhóm cơng trình nghiên cứu quan niệm khơng gian, thời gian của
các triết gia. Cơng trình nghiên cứu cùng tên Lịch sử triết học của GS. TS. Nguyễn
Hữu Vui (chủ biên) Nxb Chính trị quốc gia, Hà Nội, 2009 và PGS. Đinh Ngọc
Thạch. Nxb Chính trị quốc gia, Hà Nội, 2009 là những tài liệu trình bày lịch sử tư
tưởng Triết học như một dòng chảy xuyên suốt từ thời cổ đại đến hiện đại, từ
phương Đông đến Phương Tây. Trong dòng chảy lịch sử tư tưởng ấy đã xuất hiện
nhiều quan điểm của các triết gia về không gian, thời gian như Aristoteles (384-322
TCN), Thánh Saint Augustine (354-430), Rene Descartes (1596-1650), Spinoza
(1632-1677), Immanuel Kant (1724-1804)…Tuy nhiên, các quan niệm về không
gian, thời gian trước triết học Mác đều mang nhiều hạn chế. Chúng chưa được trình
bày một cách có hệ thống, cịn mang tính phiến diện, siêu hình, máy móc. Đến khi
triết học Mác ra đời, các quan niệm về không gian, thời gian đã đạt thành tựu mới.
Trong triết học Duy vật biện chứng, các nhà triết học Mác- xít đã trình bày những
quan niệm về khơng gian, thời gian một cách hoàn chỉnh, đầy đủ dựa trên những
thành tựu của khoa học lúc bấy giờ, đặc biệt là trong lĩnh vực vật lý học. F. Engels
trên cơ sở kế thừa các thành tựu trong khoa học tự nhiên đã trình bày các quan niệm
về khơng gian, thời gian tập trung trong tác phẩm Biện chứng của tự nhiên và
Chống Đuyrinh. Engels đã minh họa các luận điểm về không gian, thời gian một
cách sinh động và rút ra những nhận xét sâu sắc tính chất của khơng gian, thời gian
như tính khách quan, tính phổ biến, tính vơ tận và vô hạn, chiều của không gian.
Trên cơ sở kế thừa những quan niệm của F. Engels về không gian, thời gian, trong
tác phẩm Chủ nghĩa duy vật và chủ nghĩa kinh nghiệm phê phán, V.I.Lenin (18701924) đã phê phán những quan niệm của các nhà vật lý học duy tâm lúc bấy giờ như
Ernst Mach (1838-1916), Heri Pointcare (1854-1912), đồng thời đưa ra những dự

 


4 

 

kiến thiên tài về liên minh giữa những nhà triết học duy vật biện chứng và khoa học
tự nhiên. Những tư tưởng về không gian, thời gian của F. Engels và Lenin được hệ
thống hóa và trình bày trong Giáo trình triết học của Hội đồng lí luận trung ương từ
khái niệm, trích dẫn một số quan niệm của Engels, Lenin, đến một số tính chất cơ
bản. Đồng thời, giáo trình đã khẳng định tính đúng đắn, khoa học của các quan
niệm không gian, thời gian trong triết học duy vật biện chứng. Vì chúng ra đời dựa
trên các thành tựu của khoa học tự nhiên và lại được các thành tựu khoa học đương
thời chứng minh, xác nhận tính đúng đắn của nó, đặc biệt là trong vật lý học hiện
đại với quan niệm của Einstein.
Thứ hai, nhóm cơng trình nghiên cứu chuyên sâu về các lý thuyết tiêu biểu
trong vật lý học về của các nhà khoa học. Tác giả Đào Văn Phúc đã phân kì các giai
đoạn trong lịch sử vật lý học và trình bày khái quát những lý thuyết, phát minh
trong lĩnh vực vật lý học từ thời cổ đại đến thời hiện đại qua các tác phẩm như Lịch
sử vật lý, Tư tưởng vật lý và phương pháp vật lý. Đặc biệt, trong tác phẩm Tìm hiểu
sâu về Thuyết lượng tử, Thuyết tương đối, Thuyết Big Bang tác giả đã trình bày khái
quát một bức tranh rõ ràng về thế giới vật lý hiện thực, thế giới của thuyết tương
đối, vũ trụ học, cơ học lượng tử, không gian và thời gian ở cấp độ thế giới vĩ mô…
một cách đầy đủ, đơn giản và dễ hiểu. Bên cạnh những cơng trình nghiên cứu về thế
giới vĩ mô, một số tác phẩm bàn chuyên sâu vấn đề không gian, thời gian thông qua
nghiên cứu thuyết tương đối của Einstein như Einstein (2009) của Nguyễn Xuân
Xanh, Thuyết tương đối cho hàng triệu người của Matin Ganơ (2001) cũng góp
phần lí giải sâu sắc những quan niệm về khơng gian, thời gian. Tác phẩm đã trình
bày nhiều tính chất của khơng gian, thời gian như tính khách quan gắn liền với vật
chất, tính tương đối, khơng và thời gian kết hợp thành một continum bốn chiều. Bên
cạnh ba lý thuyết đánh dấu sự ra đời của vật lý học hiện đại, mốt số lý thuyết sau
này kế thừa và tiếp tục nghiên cứu sâu hơn một số khía cạnh khác nhau của khơng
gian, thời gian. Về chiều của không gian và thời gian, các tác giả như Brian
Greene (2003) với tác phẩm Giai điệu dây & Bản giao hưởng vũ trụ hay

Đào Vọng Đức (2007) trong tác phẩm Các nguyên lý cơ bản của lý thuyết siêu dây

 


5 
 

lượng tử đã cho rằng chiều của khơng gian có thể là sáu, chín, hai mươi lăm hoặc n
chiều. Tác giả tin rằng số chiều của khơng gian sẽ cịn tăng lên nữa tùy thuộc vào
khả năng nghiên cứu của các nhà khoa học. Theo hướng nghiên cứu về sự giãn nở
của vũ trụ, một số tác phẩm Lược sử thời gian, Vũ trụ trong vỏ hạt dẻ của Stephen
Hawking cũng giải thích nhiều chủ đề khơng gian, thời gian của Vũ trụ học, trong
đó có lý thuyết Big Bang, Lỗ đen, Nón ánh sáng và Lý thuyết Siêu Dây. Với những
lý thuyết trên Stephen Hawking đã trình bày tồn cảnh bức tranh về vũ trụ, thơng
qua nguồn gốc hình thành vũ trụ và sự giãn nở của vũ trụ tác giả đã luận bàn về
quan niệm không gian, thời gian qua các thời kì. Một tác phẩm khác cùng hướng
nghiên cứu là Thời gian và không gian của tác giả Mary - John Gribbin và Lịch sử
thời gian (2005) của Leofranc Holford cũng tổng hợp những quan niệm đối với vũ
trụ, từ quan niệm trái đất phẳng cho đến những nghiên cứu mới nhất về lỗ đen. Tuy
nhiên, tác giả đã chọn cách trình bày những kiến thức về không gian và thời gian
theo trật tự thời gian từ những ý tưởng của người cổ đại, khám phá địa cầu, đo thời
gian, sự ra đời của không gian và thời gian, và đặt ra nhiều ý tưởng gợi mở về chế
tạo một máy thời gian. Một tác giả người Việt nổi tiếng với nhiều tác phẩm viết về
vật lý mang màu sắc triết học là GS.TS Trịnh Xuân Thuận với một loạt tác phẩm:
Những con đường của ánh sáng: vật lý và siêu hình học của ánh sáng và bóng tối.
T.1,2 , Giai điệu bí ẩn (2013), Hỗn độn và hài hịa (2013).
Thứ ba, nhóm cơng trình nghiên cứu mối quan hệ giữa vật lý học và triết học
xoay quanh chủ đề về không gian, thời gian của các nhà khoa học, nhà triết học.
Với tác phẩm Vật Lý Và Triết Học - Cuộc Cách Mạng Trong Khoa Học Hiện

Đại (2009) của Werner Heisenberg, Triết học trong khoa học tự nhiên của TS
Nguyễn Như Hải, Một số vấn đề triết học của vật lý học (2000) của Nguyễn Cảnh
Hồ, trong khi trình bày mối quan hệ giữa triết học và vật lý học hiện đại, các tác giả
đã khái quát một số quan điểm về không gian, thời gian trong lịch sử triết học và
một số nhà vật lý học. Trên cơ sở đó, các tác giả đưa ra nhiều nhận định về lập
trường của các nhà triết học, vật lý học trong khi nghiên cứu về không gian, thời
gian. Đồng thời, các tác giả đều thống nhất ý kiến cho rằng những quan niệm của

 


6 
 

Albert Einstein (1879-1955) về không gian và thời gian không phải là tuyệt đối như
là trong quan niệm của Newton mà mang tính tương đối. Chính những luận điểm
của A. Einstein đã phá vỡ đó những quan điểm cũ về không gian và thời gian và mở
ra những hướng nghiên cứu mới đối với nền vật lý ở đầu thế kỷ XX. Từ đó, tác giả
đã khái qt vai trị của vật lý hiện đại trong sự phát triển của tư duy nhân loại ngày
nay. Cùng với đề tài vai trò của triết học đối với vật lý học, TS Bùi Văn Mưa khái
quát bức tranh vật lý tương ứng với phương pháp luận của triết học qua tác phẩm
Triết học & bức tranh Vật lý học về thế giới để chỉ ra sự gắn bó liên hệ mật thiết
giữa thế giới quan và phương pháp luận của triết học với vật lý học cổ điển, phi cổ
điển. Đặc bệt với luận án tiến sĩ của Nguyễn Bá Thái Không gian- thời gian với tính
cách là những hình thức cơ bản của mọi tồn tại (1996) trình bày các quan niệm về
không gian, thời gian và vũ trụ trong nhiều ngành khoa học và lịch sử triết học.
Thông qua các tác phẩm kinh điển của các nhà triết học Mác- xít như Biện chứng
của tự nhiên và Chống Đuyrinh của Engels, Bút ký triết học và Chủ nghĩa duy vật
và chủ nghĩa kinh nghiệm phê phán của Lenin, tác giả đã trích dẫn những quan
điểm của Engels, Lenin về khơng gian, thời gian, vận động. Từ đó, tác giả nêu lên

quan niệm của mình về khái niệm, tính chất của khơng gian, thời gian. Bên cạnh đó,
tác giả cũng phê phán một số quan điểm duy tâm, siêu hình của một số nhà triết học
như Kant, Heghen… Một số công trình khoa học của nhiều tác giả như tác phẩm Về
mối quan hệ giữa triết học và khoa học tự nhiên trích Mác, Ăngghen, Lênin do
Nguyễn Văn Nghĩa chủ biên và Vai trò của phương pháp luận triết học Mác- Lenin
đối với sự phát triển của khoa học tự nhiên do Nguyễn Duy Thông chủ biên là
những tài liệu quý trình bày mối quan hệ biện chứng giữa triết học Duy vật biện
chứng và khoa học tự nhiên. Các tác giả trên không chỉ là những nhà nghiên cứu
triết học có hiểu biết sâu sắc về lĩnh vực này mà cịn nắm vững tri thức khoa học tự
nhiên. Chính điều này đã giúp họ có cái nhìn tồn diện, nhận thức sâu sắc về mối
quan hệ biện chứng giữa triết học và khoa học tự nhiên nói chung, vật lý học nói
riêng.

 


7 
 

Tóm lại, xoay quanh đề tài nghiên cứu của luận văn, các triết gia và các nhà
khoa học vật lý đã đi sâu nghiên cứu về không gian, thời gian với tư cách là nhà
triết học hoặc là nhà khoa học. Song, thế giới vật chất vô cùng, vô tận, luôn vận
động và phát triển, nên vấn đề không gian, thời gian là những vấn đề có tính mở và
động. Vật lý học nói riêng, khoa học tự nhiên và triết học càng phát triển, thì càng
phát hiện ra những biểu hiện phong phú của không gian, thời gian giúp chúng ta
hiểu biết đầy đủ hơn, sâu sắc hơn về thế giới. Vì vậy, trên cơ sở kế thừa những tư
tưởng tinh hoa thời đại của các nhà khoa học xã hội và khoa học tự nhiên, tôi
nghiên cứu đề tài tập trung vào hai nội dung lớn: quan niệm về không gian, thời
gian trong vật lý học hiện đại và trong triết học Mác – Lênin; quan hệ của vấn đề
không gian, thời gian trong vật lý học hiện đại với triết học Mác – Lênin.

3. Mục đích, nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu của luận văn
Mục đích nghiên cứu luận văn nhằm
Làm rõ quan niệm về không gian, thời gian trong vật lý học hiện đại, trong
triết học Mác – Lênin. Đồng thời, làm rõ mối quan hệ của vấn đề không gian, thời
gian trong vật lý học hiện đại và triết học Mác – Lênin.
Để đạt được mục đích trên, luận văn có những nhiệm vụ sau:
Thứ nhất, khái quát quan niệm về không gian, thời gian trong vật lý học hiện
đại.
Thứ hai, phân tích làm rõ các quan niệm về không gian, thời gian trong triết
học hiện đại. Trên cơ sở làm rõ và nhấn mạnh tính khoa học trong quan niệm khơng
gian, thời gian trong triết học Mác- Lênin.
Thứ ba, phân tích làm rõ mối quan hệ tác động qua lại giữa vật lý học hiện
đại và triết học trong vấn đề không gian, thời gian.
Thứ tư, rút ra ý nghĩa mối quan hệ giữa vật lý học hiện đại và triết học Mác –
Lênin trong vấn đề không gian, thời gian.

 


8 
 

Phạm vi nghiên cứu của luận văn
Trong khuôn khổ luận văn, tác giả chủ yếu đề cập đến mối quan hệ giữa
quan niệm không gian, thời gian trong một số lý thuyết vật lý học hiện đại bắt đầu
từ thế kỉ XX và triết học Mác – Lênin.
4. Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu
Cơ sở lý luận
Luận văn dựa trên cơ sở lí luận của Chủ nghĩa duy vật biện chứng và Chủ
nghĩa duy vật lịch sử, những quan điểm về không gian, thời gian của triết học MácLênin. Đồng thời, dựa trên các lý thuyết vật lý học hiện đại.

Phương pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu như: phân tích và
tổng hợp, diễn dịch và quy nạp, đặc biệt là phương pháp so sánh đối chiếu. Đồng
thời luận văn sử dụng phương pháp tiếp cận triết học tự nhiên.
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn
Về mặt lý luận, luận văn góp phần làm rõ về mặt lý luận mối quan hệ giữa
Chủ nghĩa duy vật biện chứng với khoa học tự nhiên trong quan niệm về không
gian, thời gian đã tồn tại trong lịch sử triết học và vật lý học.
Về mặt thực tiễn, luận văn khẳng định giữa triết học và vật lý học tồn tại mối
quan hệ biện chứng, không tách rời. Củng cố vai trò thế giới quan, phương pháp
luận của triết học đối với sự phát triển của khoa học vật lý.
6. Kết cấu đề tài
Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, danh mục tài liệu tham khảo, phụ lục,
luận văn gồm có 2 chương, 4 tiết.

 


9 
 

PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT QUAN NIỆM KHÔNG GIAN, THỜI GIAN
TRONG VẬT LÝ HỌC HIỆN ĐẠI
VÀ TRONG TRIẾT HỌC MÁC – LÊNIN
1.1 Khái quát về vật lý học hiện đại và quan niệm không gian, thời gian
trong vật lý học hiện đại
1.1.1 Khái quát về vật lý học và vật lý học hiện đại
*Vật lý học là gì?

Vật lý học một cách tổng quát nhất đó là khoa học nghiên cứu về “vật chất”
và “sự tương tác” của các vật thể, các hạt và các trường vật chất. Cụ thể thì Vật lý
học là khoa học nghiên cứu về các quy luật vận động của tự nhiên, từ thang vi mô
(các hạt cấu tạo nên vật chất) cho đến thang vĩ mô (các hành tinh, thiên hà và vũ
trụ). Đối tượng nghiên cứu chính của vật lý học hiện nay bao gồm vật chất, năng
lượng, không gian và thời gian.
Vật lý học còn được xem là ngành khoa học cơ bản bởi vì các định luật vật
lý chi phối tất cả các ngành khoa học tự nhiên khác. Điều này có nghĩa là những
ngành khoa học tự nhiên như sinh học, hóa học, địa lý học… chỉ nghiên cứu từng
phần cụ thể của tự nhiên và đều phải tuân thủ các định luật vật lý. Ví dụ, tính chất
hố học của các chất đều bị chi phối bởi các định luật vật lý về cơ học lượng tử,
nhiệt động lực học và điện từ học.
Vật lý học có quan hệ mật thiết với toán học. Các lý thuyết vật lý là bất biến
khi biểu diễn dưới dạng các quan hệ toán học, và sự xuất hiện của toán học trong
các thuyết vật lý cũng thường phức tạp hơn trong các ngành khoa học khác. Sự khác
biệt giữa vật lý học và tốn học là ở chỗ, vật lý học ln gắn liền với thế giới tự

 


10 
 

nhiên, trong khi tốn học lại biểu diễn các mơ hình trừu tượng độc lập với thế giới
tự nhiên. Tuy vậy, sự khác biệt không phải lúc nào cũng rõ ràng.
Ngày nay, với hiểu biết của mình con người đã định nghĩa sâu: “Vật lý học
là ngành khoa học chuyên nghiên cứu các thuộc tính và quy luật vận động chung
của các đối tượng vật chất trong tự nhiên từ các nguyên tử, hạt nhân, hạt cơ bản vô
cùng nhỏ bé, cho tới các hành tinh, sao, thiên hà và toàn bộ vũ trụ. Vật lý học phải
sử dụng cả bốn khái niệm cơ bản là vật chất, vận động, không gian và thời gian”

[39, tr. 5].
*Các giai đoạn phát triển của vật lý học
Kiến thức vật lý học ngày nay vô cùng đa dạng, phong phú, tạo thành kiến
thức khổng lồ. Lâu đài vật lý học nguy nga, tráng lệ đó đã được xây dựng và tích
lũy từ rất lâu trong lịch sử lồi người. Để phục vụ cơng tác nghiên cứu nhiều tác giả
đã phân kì lịch sử vật lý học. Có hai quan niệm phân chia lịch sử phát triển vật lý
học như sau:
Thứ nhất, lịch sử vật lý học có bốn giai đoạn tương ứng với bốn giai đoạn
phát triển của văn minh nhân loại.
-

Giai đoạn thứ nhất, nền văn minh cổ đại tương ứng với vật lý học cổ

-

Giai đoạn thứ hai, nền văn minh cơ giới hóa tương ứng với vật lý học

đại.

cận đại.
-

Giai đoạn thứ ba, nền văn minh công nghiệp, hậu công nghiệp tương

ứng với vật lý học cổ điển.
-

Giai đoạn thứ tư, nền văn minh điện tử, tự động hóa tương ứng với vật

lý học hiện đại.

Thứ hai, lịch sử vật lý học có ba giai đoạn:

 

-

Giai đoạn thứ nhất, vật lý học cổ đại.

-

Giai đoạn thứ hai, vật lý học cổ điển.


11 
 

-

Giai đoạn thứ ba, vật lý học hiện đại

Theo tôi, cách phân chia thứ hai hợp lí hơn vì nó dựa trên trình độ phát triển
của vật lý học. Cách phân chia này khá phù hợp với cách phân chia các giai đoạn
của lịch sử xã hội loài người theo học thuyết hình thái kinh tế- xã hội của Chủ nghĩa
Mác. Nó có ưu điểm khơng bỏ qua những mầm mống vật lý học trong thời cổ đại và
tập trung vào các quan niệm không gian, thời gian trong vật lý học cổ điển, vật lý
học hiện đại. Đồng thời, cách phân chia này cũng giúp chúng ta nhìn rõ mối quan hệ
giữa vật lý học và triết học về quan niệm không gian, thời gian.
Dựa theo cách phân chia thứ hai, lịch sử phát triển vật lý học có ba giai đoạn:
Giai đoạn thứ nhất, vật lý học cổ đại bắt đầu từ thời cổ đại cho đến thế thế kỉ
XV. Trong thời đại này, khoa học còn rất sơ khai. Dưới thời cổ đại, dưới chế độ

chiếm hữu nô lệ, sản xuất chủ yếu do những người nô lệ thực hiện với công cụ thủ
công, dựa vào tri thức kinh nghiệm. Người nô lệ cũng như người chủ nơ khơng có
nhu cầu nâng cao hiệu suất lao động. Do đó, tri thức về khoa học tự nhiên phát triển
hết sức chậm chạp, sự hiểu biết của con người về những lĩnh vực riêng lẻ của tự
nhiên chưa đủ sức hình thành những bộ mơn khoa học độc lập, do đó, những tri
thức ấy thường tập trung nằm trong bộ môn triết học tự nhiên. Triết học tự nhiên:
“một hệ thống bao gồm những quan điểm chung về thế giới và những tri thức về
các lĩnh vực khác nhau như: toán học, vật lý học, thiên văn học…”[50, tr. 4] Nền
triết học tự nhiên ấy dựa trên quan điểm duy vật chất phác và phép biện chứng ngây
thơ, tự phát để miêu tả về bức tranh chung của thế giới. Các nhà triết học vừa
nghiên cứu triết học vừa nghiên cứu những lĩnh vực mà các ngành khoa học nghiên
cứu. Chính nhờ quan điểm duy vật, phương pháp biện chứng, dù rất thô sơ, mộc
mạc mà các nhà duy vật cổ đại đã đưa ra những phỏng đóan thiên tài về thế giới vật
chất. Nhưng chính vì trình độ còn hạn chế, nên nhiều mối liên hệ, quan niệm thực
sự về thế giới chưa dựa trên cơ sở của thực nghiệm mà bị thay thế bằng những
phỏng đóan trừu tượng của tư duy.

 


12 
 

Trong thời kì phong kiến, sự nhận thức thế giới bị xem là tội lỗi, khoa học
kìm hãm, vật lý học khơng có bước tiến mới.
Giai đoạn thứ hai, vật lý học cổ điển bắt đầu từ cuối thế kỉ XV cho đến hết
thế kỉ XIX. Giai đoạn này có thể chia làm hai thời kì:
Thời kì thứ nhất mở đầu bằng Nicolaus Copernicus (1473-1543) kết thúc
bằng cơ học cổ điển của Newton. Đặc điểm của thời kì này vật lý học đi sâu nghiên
cứu hiện tượng. Các nhà vật lý học đặc biệt đề cao thực nghiệm và suy lý bác bỏ

giáo điều, hoài nghi tất cả những dự đốn chưa có căn cứ. Cơ học cổ điển đạt tới
mức phát triển cao và giữ vai trò thống trị. Do việc nghiên cứu riêng biệt từng lĩnh
vực của thế giới và do sự thống trị của cơ học, cho nên thời kì này phương pháp tư
duy siêu hình giữ vai trị thống trị.
Thời kì thứ hai mở đầu bằng những khám phá mới trong điện động lực học
và nhiệt động lực học. Những khám phá mới của vật lý học bây giờ khơng chỉ có ý
nghĩa về mặt nhận thức mà nó cịn mang ý nghĩa vận dụng vào thực tiễn. Các phát
minh của các nhà vật lý học được sử dụng trong sản xuất giúp cải tiến công cụ lao
động, giảm hao phí lao động đạt kết quả to lớn hơn trong sản xuất vật chất.
Giai đoạn thứ ba, vật lý học hiện đại được đánh dấu bằng cơng trình thuyết
tương đối của A. Eisntein vào thế kỉ XX. Trong giai đoạn này, vật lý học đi sâu
nghiên cứu cấu trúc vật chất như cấu trúc nguyên tử, các hạt cơ bản và xâm nhập
với quy mô ngày càng lớn vào vũ trụ. Nhờ vậy, vật lý học đã phát hiện ra những đặc
tính mới, quy luật mới và mở ra nhiều triển vọng cho nhân loại. Bên cạnh đó, những
phát hiện mới trong vật lý học đặc biệt là về không gian và thời gian đã làm đảo lộn
toàn bộ quan niệm của con người từ trước đến nay.
Tuy nhiên, vật lý học hiện đại không bác bỏ các lý thuyết của vật lý học cổ
điển. Chúng có phạm vi ứng dụng rộng hơn các lý thuyết cổ điển và bao gồm lý
thuyết cổ điển như một trường hợp riêng của lý thuyết hiện đại. Chẳng hạn, thuyết
lượng tử bao gồm thuyết cổ điển như một trường hợp riêng, khi năng lượng trao đổi
lớn hơn so với lượng tử năng lượng. Thuyết tương đối hẹp bao gồm thuyết cổ điển

 


13 
 

như một trường hợp riêng, khi tốc độ chuyển động của các vật mà ta xét là rất nhỏ
so với tốc độ ánh sáng. Thuyết tương đối rộng bao gồm thuyết cổ điển như một

trường hợp riêng, khi các vật rơi tự do có vận tốc nhỏ so với vận tốc ánh sáng
(

). Như vậy, vật lý học hiện đại kế thừa, nối tiếp và mở rộng vật lý cổ điển.
Trong quá trình phát triển của mình, vật lý học không ngừng đào sâu nghiên

cứu các đối tượng vật chất. Từ đó cho ra đời nhiều quan niệm khác nhau về không
gian, thời gian.
1.1.2 Quan niệm không gian, thời gian trong vật lý học hiện đại
*Quan niệm không gian, thời gian trong Thuyết tương đối
Thế giới khoa học cuối thế kỉ XIX có hai trụ cột là cơ học cổ điển của
Newton và thuyết điện từ của Maxwell. Năm 1875 chàng thanh niên Max Planck
(1858-1947) đã được một giáo sư vật lý tại đại học Munich khuyên đừng học vật lý
nữa vì tịa nhà vật lí đã xây dựng sắp xong chỉ còn một vài chi tiết chưa được hiểu
rõ.
Tuy nhiên cuối thế kỉ XIX khoa học chứng kiến một làn sóng những khám
phá đầy ngạc nhiên: thuyết lượng tử của M. Planck, tia X của Rontgen, tính chất
phóng xạ của Becquerel… Đó là thời kì mà con người đứng trước thế giới chưa hề
biết đến và chưa hình dung ra được những chân trời mới của nó sẽ mở ra. Sự chấm
dứt thời đại vật lý cổ điển cũng như sự ra đời của thời đại vật lý hiện đại được báo
trước.
Năm năm sau cơng trình to lớn của Max Planck, một nhà khoa học người
Đức gốc Do Thái công bố một loạt những thành quả vĩ đại, mở đường cho nền vật
lý hiện đại của thế kỷ 20. Đó là Albert Einstein.
Einstein sinh năm 1879 tại Đức, mất năm 1955 tại Mỹ, học trung học tại
Munich (Đức) và là một học sinh kém và lơ đãng, bị thầy chê là sẽ “khơng ra trị
trống” gì. Năm 1894, vì gia đình bị phá sản, Einstein ra khỏi trường mà chẳng có
bằng cấp gì trong tay. Chàng thanh niên Einstein lúc 16 tuổi xin thi vào Viện Kỹ

 

14 
 

thuật tại Zürich (Thụy Sĩ). Chỉ khá được mơn tốn, các môn khác đều kém, Einstein
hỏng thi, phải đợi năm sau mới được vào học. Khoảng năm 21 tuổi, sau khi bị từ
chối một chân phụ tá trong đại học, Einstein xin làm trong viện bản quyền kỹ thuật
tại Bern (Thụy Sĩ). Chính tại Bern, thiên tài Einstein bừng nở như một đóa hoa tới
kỳ. Chỉ trong vịng vài năm từ 1902 đến 1909, Einstein viết 32 cơng trình khoa học,
trong đó có ba phát minh lớn mà nếu chỉ một phát minh trong số đó thơi cũng đã
đưa ơng đi vào lịch sử của ngành vật lý.
Ba thành tựu đó là lý thuyết chuyển động của các phân tử, lý thuyết hạt của
ánh sáng và thuyết tương đối. Trong phát hiện thứ hai, Einstein thừa hưởng sáng tạo
của Max Planck trong khái niệm “bó năng lượng” để đưa ra hình dung về ánh sáng
gồm một chuỗi những hạt quang tử mà ta có thể tính năng lượng của từng hạt. Với
lý thuyết hạt ánh sáng này, ngành vật lý có thể lý giải một loạt những hiện tượng
chưa ai hiểu được. Thế nên Einstein cũng là một người tiên phong trong ngành cơ
học lượng tử, tương tự như Max Planck. Với phát minh này, ông đoạt giải Nobel
năm 1921.
Nhưng Einstein được xem là thiên tài vật lý số một của thế kỷ XX vì ơng là
người sáng tạo ra thuyết tương đối. Xuất phát từ một tính chất của vật lý thực
nghiệm là ánh sáng có vận tốc bất biến trong mọi chiều hướng, độc lập với tình
trạng di chuyển trong hệ qui chiếu của người quan sát, Einstein đi tới tận cùng trong
lý luận tốn học của mình. Khi đi đến mức chung cuộc của lý luận và khi đứng
trước thực tế là vận tốc ánh sáng là một hằng số bất di bất dịch, Einstein buộc phải
từ bỏ tính chất tuyệt đối của khơng gian và thời gian: “Khơng gian và thời gian
khơng hề có tính tiên thiên tuyệt đối nữa mà chúng phụ thuộc vào tình trạng di
chuyển của hạt vật chất, chúng trộn lẫn với nhau vào trong một hệ qui chiếu bốn
chiều” [3, tr.148].

Hệ quả này của thuyết tương đối mới nghe qua tưởng chừng như có tính tốn
học trừu tượng nhưng nó lật đổ hồn tồn khái niệm thơng thường về khơng gian và
thời gian của nền cơ học cổ điển. Hơn thế nữa, nó thách thức tư duy của con người

 


15 
 

vốn ln ln thấy khơng gian thời gian có tính tuyệt đối. Vì thế, khơng mấy ai hiểu
thuyết tương đối dù ta có thể chấp nhận hệ quả tốn học của nó.
Như vậy, những cơng trình nghiên cứu của A. Einstein không chỉ xây dựng
hệ thống tư duy mới, trong vật lý học mà còn trong cả triết học bằng hai cuộc cách
mạng. Trong đó, cuộc cách mạng thứ nhất đã thay đổi hẳn quan niệm về không gian
và thời gian, đó là lý thuyết tương đối hẹp. Mười năm sau, năm 1915, ơng hồn tất
thuyết tương đối rộng, theo đó khơng gian và thời gian sẽ kết nối nhau thành khôngthời gian với một độ cong.
Thuyết tương đối hẹp gồm hai tiên đề:
Thứ nhất, Einstein nêu lên rằng mọi hệ quán tính là như nhau đối với mọi
quy luật vật lý. Tiên đề này chỉ ra rằng các phương trình mơ tả các hiện tượng tự
nhiên đều có cùng dạng như nhau trong các hệ qui chiếu quán tính. Nó cũng phủ
định sự tồn tại của một hệ qui chiếu quán tính đặc biệt, như một hệ qui chiếu đứng
yên thật sự. Nói cách khác mọi hệ qui chiếu qn tính là hồn tồn tương đương
nhau. Từ tiên đề này các nhà khoa học khẳng định không thể tồn tại một mơi trường
ête truyền sóng điện từ (ánh sáng) với một vận tốc khác biệt các hệ qui chiếu khác.
Phép biến đổi của Galileo Galilei (1564-1642) làm cho các phương trình
Newton trở nên bất biến. Điều đó khơng có gì mâu thuẫn so với giả thuyết thứ nhất
của Einstein tuy nhiên khi xét đến tham số thời gian thì định luật 2 của Newton chỉ
áp dụng một cách tổng quát cho biến thiên động lượng.
Thứ hai, Einstein công nhận rằng vận tốc ánh sáng trong chân không là bất

biến trong mọi hệ quán tính.
Giả thuyết này giải thích cho kết quả của thí nghiệm Michelson-Morley và
thí nghiệm Sitter vì vận tốc truyền ánh sáng là như nhau theo mọi phương nên
không thể sử dụng công thức cộng vận tốc Galileo cho ánh sáng.
Ở tiền thứ đề hai, vận tốc ánh sáng c= 300.000km/s là không đổi trong mọi
hệ quy chiếu. Einstein đã kiểm chứng nguyên lý hằng số ánh sáng trong vũ trụ tại

 


16 
 

một nhà ga và thấy rằng: vận tốc ánh sáng truyền trong xe lửa cũng bằng vận tốc
truyền của ánh sáng đối với nhà ga. Như vậy, vận tốc ánh sáng truyền trong mọi hệ
thống với vận tốc như nhau, hay là vận tốc truyền của nó độc lập với chuyển động
của vật phát ra nó.
Với thuyết tương đối hẹp, Einstein đã làm nên sự thay đổi có tính chất lật đổ
các khái niệm về không gian, thời gian và năng lượng tức là thay đổi cả tòa nhà cơ
học cổ điển của Newton. Newton quan niệm không gian tuyệt đối, thời gian tuyệt
đối ngự trị khắp nơi và đối với tất cả các hệ quy chiếu. Nhưng theo Einsein mỗi hệ
thống quy chiếu đều mang theo mình một thời gian riêng. Khơng có khơng gian và
thời gian tuyệt đối. Không gian và thời gian cũng không độc lập với nhau.
Khơng có thời gian của chúng ta, chỉ có thời gian của mỗi cá thể riêng biệt.
Thời gian tùy thuộc vào chuyển động tương đối của người quan sát, một giây trôi
qua của người quan sát đứng im bằng 1/

giây của người quan sát

chuyển động (tương đối thẳng đều đối với người quan sát đứng yên, v là vận tốc

tương đối, c là vận tốc của ánh sáng). Vì c là một hằng số khơng đổi c =
300.000km/s, đó là một con số lớn hơn nhiều lần so với vận tốc chuyển động thông
thường cho nên kết quả của công thức trên sẽ là một số dương và lớn hơn một. Như
vậy, ta có thể kết luận thời gian của người quan sát đứng yên nhanh hơn thời gian
của người quan sát chuyển động. Tức là, đồng hồ của người chuyển động sẽ chạy
chậm hơn đồng hồ của người quan sát, thời gian bị “giãn nở”.
Nếu thử tăng vận tốc của người quan sát lên nhiều lần sẽ cho kết quả đó là:
“người quan sát chuyển động càng nhanh, thời gian của anh ta càng đi chậm lại”
[54, tr. 52]; nếu anh ta chuyển động với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng, tức là
v 300.000km/s lúc này công thức khơng có đáp án 1 chia 0 là vơ nghĩa. Khi đó,
thời gian của anh ta gần như đứng lại đối với người đứng yên. Điều này đã làm nảy
sinh một hiệu ứng. Nếu người quan sát chuyển động trên một phi thuyền bay với tốc
độ gần bằng tốc độ ánh sáng, sau một thời gian quay trở về trái đất sẽ nhận thấy

 


17 
 

người thân, những người quan sát đứng im đã già hoặc chết đi một thời gian dài,
trong khi người quan sát chuyển động vẫn cịn trẻ. Đó là “nghịch lý sinh đôi”.
Ảnh hưởng giãn nở thời gian sẽ kéo theo ảnh hưởng co lại của không gian
theo chiều chuyển động với hệ số

để bù lại sự giãn nở của thời gian, để

đảm bảo vận tốc ánh sáng truyền là một hằng số cho mọi hệ quy chiếu (vận tốc
bằng quãng đường chia thời gian

). Khi chiếc phi thuyền chuyển động nhanh

với vận tốc thật lớn, ta sẽ thấy nó ngắn lại theo hệ số ở trên.
Nếu bạn và tôi chuyển động tương đối thẳng đều đối với nhau, không gian
của bạn chính là khơng gian và thời gian của tơi, và ngược lại.

(x,y,z,t) là tọa độ không gian và thời gian của một hiện tượng vật lý đối với
người quan sát đứng yên, (x’,y’,z’,t') là tọa độ của cùng hiện tượng vật lý đối với
người quan sát chuyển động. Như vậy, khơng gian và thời gian khơng cịn tồn tại
độc lập mà quyện thành một thể liên kết.
Chìa khóa để hiểu tính tương đối của thời gian chính là khái niệm đồng thời
của hai hiện tượng. Theo Einstein, hai hiện tượng xảy ra đồng thời đối với bạn (một
hệ quy chiếu) không nhất thiết cũng xảy ra đồng thời đối với tơi (hệ quy chiếu
khác). Tức là tính đồng thời không tuyệt đối cho tất cả các hệ quy chiếu, mà chỉ
tương đối, tùy vào hệ thống quy chiếu. Einstein định nghĩa sự đồng thời của hai
hiện tượng như sau: “Chúng được gọi là xảy ra đồng thời đối với một quan sát viên
A khi nào ánh sáng phát từ hai địa điểm lúc chúng xảy ra, truyền đi và gặp A cùng
một lúc.” [54, tr. 55]
Tiếp theo đó, Einstein còn thiết lập một quan hệ bất ngờ và hết sức đơn giản
giữa khối lượng và năng lượng

. Với công thức này ta có thể quan niệm

khối lượng là một dạng của năng lượng, khối lượng là năng lượng “đọng” lại. Mối

 


18 
 

quan hệ này sinh ra vô số những suy luận triết học, mở đường cho một cơng trình
đại thống nhất của các quan niệm khác nhau về vật lý.
Mười năm sau Thuyết tương đối hẹp, Einstein công bố Thuyết tương đối
rộng. Đây là một học thuyết Vật lý không những giải quyết được nội dung mà
thuyết tương đối hẹp đã giải quyết trước đó mà cịn giải quyết được cả những vấn
đề mà thuyết tương đối hẹp không giải quyết nổi. Chẳng hạn, trong thuyết tương đối
hẹp chỉ xem xét sự biến đổi của không gian, thời gian và vận động trong hệ quy
chiếu quán tính, tức là hệ quy chiếu đứng yên hay chuyển động thẳng đều và đặc
biệt là ở trong môi trường vật chất đồng chất và đẳng hướng nên những đại lượng
đó chỉ phản ánh một cách tương đối, gần đúng về một phương diện nào đó sự vận
động của các vật thể. Cịn khi vật thể chuyển động phi qn tính, trong mơi trường
phân bố vật chất khác nhau thì theo thuyết tương đối hẹp không giải quyết nổi.
Thuyết tương đối rộng không những thỏa mãn cho sự xem xét, tính tốn về khoảng
cách khơng gian và thời gian ở trong hệ quy chiếu quán tính mà cịn cho phép xác
định các đại lượng đó trong hệ quy chiếu khơng qn tính và trong mơi trường
khơng đồng chất.
Trong thuyết tương đối rộng thì sự phân bố và sự vận động các khối lượng
của vật chất quyết định sự khác nhau về mặt cấu trúc của không gian và sự biến đổi
về thời gian. Mật độ khối lượng vật chất quyết định độ cong của không gian và thời
gian, tức là mật độ của các vật thể và trường càng khác nhau thì khơng gian càng bị
cong khác nhau, làm cho thời gian cũng thay đổi khác nhau. Vì khi khơng gian bị
cong thì khoảng cách bị co lại, làm cho quỹ đạo của các tia sáng cũng bị cong và
thời gian trôi chậm hơn do độ cong ấy. Với lý thuyết này, Einstein minh chứng
không gian và thời gian không những tương đối mà chúng còn bị khối lượng gây
ảnh hưởng, chúng bị “cong” khi có sự hiện diện của khối lượng. Khối lượng là tác
nhân tạo nên hình thái của khơng gian và thời gian xung quanh mình. Nói một cách
tổng qt, khơng gian và thời gian là “thuộc tính” của khối lượng, của vật chất.

 

19 
 

Lí giải cho độ cong của khơng gian Eisntein cho rằng vấn đề cơ bản là ở sự
hấp dẫn. Tính hấp dẫn mà Newton phát hiện ra là đặc tính chung của tất cả các vật
thể, là đặc tính khơng thể tách rời với khối lượng. Sự hấp dẫn này được thể hiện ra
ở lực hấp dẫn và sự chuyển động của vật thể do lực hấp dẫn gây ra. Như vậy,
Einstein đã chỉ ra vai trò của trường hấp dẫn, tức là vai trị của mơi trường vật chất
bao quanh các vật thể. Mơi trường này có tính hấp dẫn mạnh hay yếu tùy thuộc vào
mật độ, cấu trúc vật chất lớn hay nhỏ và khối lượng của vật to hay bé. Thuyết tương
đối nói rằng một vật có khối lượng làm cho khơng gian bốn chiều quanh nó bị cong
đi. Chuyển động trong không gian cong là một chuyển động qn tính dọc theo một
đường. Khơng gian bốn chiều cong bao gồm không gian ba chiều thông thường
cong (tức là khơng gian trong hình học phi Euclid) và thời gian cong (thời gian
chậm lại).
Như vậy, không gian là khơng đồng chất và khơng đẳng hướng. Nó quyết
định sự khác nhau về không gian và thời gian của các vật thể trong quá trình vận
động.
Thuyết tương đối của Einstein là lý thuyết hồn chỉnh nhất kể từ Newton, nó
cho thấy hạn chế của nền vật lý cổ điển. Nói chính xác hơn, thuyết tương đối bao
trùm nền cơ học cổ điển, nó xem nền cơ học của Newton chỉ là một dạng đặc biệt
của chính mình, khi vận tốc của vật thể không đáng kể so với vận tốc của ánh sáng.
Trong khuôn khổ của sự thống nhất cao độ này, thuyết tương đối chứng minh khối
lượng và năng lượng chỉ là một, không gian và trọng trường chỉ là một, thời gian và
không gian nằm chung trong một hệ qui chiếu duy nhất.
Thuyết tương đối ra đời đòi hỏi phải xem xét lại một cách cơ bản những khái
niệm tổng quát nhất của vật lý học. Nó nêu lên một quan điểm mới đối với không
gian và thời gian, đồng thời cũng yêu cầu phải xem xét lại quan điểm không gian và

thời gian đã được Newton nêu lên. Khơng gian và thời gian khơng cịn tính chất
tuyệt đối như trước. Sự tách biệt không gian và thời gian chỉ có tính tương đối và
phụ thuộc vào hệ qui chiếu.

 


20 
 

*Quan niệm không gian, thời gian trong Cơ học lượng tử
Đến cuối thế kỉ XIX vật lý học cổ điển được xem như đã phát triển đầy đủ.
Với lý thuyết cơ học cổ điển của Newton và lý thuyết điện từ của Maxwell đã làm
cơ sở cho tồn bơ cơ học và giải thích tổng quát các hiện tượng điện từ và quang
học. Vật lý học cổ điển cho kết quả phù hợp với thực nghiệm và là một lý thuyết
hoàn chỉnh và chặt chẽ trong phạm vi ứng dụng của nó. Từ cuối thế kỉ XIX, các nhà
vật lý phát hiện có những hiện tượng khơng thể giải thích bằng lý thuyết cổ điển
như: tính bền của nguyên tử, quy luật bức xạ của vật đen… Từ đó đặt ra vấn đề các
nhà vật lý học cần phải xây dựng một lý thuyết mới về lượng tử.
Vào những năm đầu của thế kỉ XX, việc xây dựng lý thuyết tổng quát cho
các hiện tượng nguyên tử đã trở thành vấn đề nổi bật nhất trong vật lý học. Với
công sức của hàng chục nhà vật lý học trong 30 năm đầu thế kỉ XX nghiên cứu theo
nhiều phương hướng độc lập với nhau nhưng ngay sau đó đã được chứng minh
hồn tồn thống nhất . Đó là cơ học ma trận ra đời 1925 và cơ học sóng ra đời năm
1927. Hai lý thuyết này đã được chứng minh rằng chỉ là những hình thức khác nhau
của cùng một lý thuyết vật lý về các hạt vi mô, lý thuyết vật lý đó ngày nay chúng
ta gọi là cơ học lượng tử, cái tên do Max Born đưa ra trước khi nội dung của nó
được xác lập. Có thể định nghĩa vắn tắt: “Cơ học lượng tử là lí thuyết của những hệ
nguyên tử và hạt nhân” [51, tr.5]. Ngun tử có kích thước khoảng
nhân có kích thước khoảng

cịn hạt

Những vật có kích thước như vậy hoặc nhỏ

hơn được gọi là vật vi mô. Đi vào nghiên cứu thế giới vi mô các quy luật cổ điển
được thay thế bằng quy luật lượng tử, các quy luật này bao quát hơn và bao gồm cả
các quy luật cổ điển như những trường hợp riêng.
Các cơng trình nghiên cứu về lý thuyết lượng tử được bắt đầu từ thí nghiệm
quang phổ, khí đốt nóng tạo nên các vạch quang phổ tập hợp các vạch nhiều màu
sắc, được sắp xếp theo thứ tự xác định, mỗi vạch tương ứng với một tần số nhất
định bao gồm vùng ánh sáng nhìn thấy được, bức xạ hồng ngoại, ánh sáng, bức xạ

 


21 
 

tử ngoại. Tuy nhiên các nhà khoa học không thể giải thích được tại sao chúng lại
sắp xếp có quy luật như thế.
Năm 1896, Wien thiết lập công thức phù hợp bức xạ có tần sóng cao. Năm
1900 Rayleigh và Jeans thiết lập cơng thức phù hợp bức xạ có tần sóng thấp.
Năng lượng của sóng tỉ lệ với bình phương biên độ và có thể biến đổi liên
tục. Như vậy, một vật có thể phát ra (dưới dạng bức xạ) hay hấp thụ (của bức xạ
chiếu tới), những năng lượng tùy ý, tức là những năng lượng có giá trị liên tục.
Các nhà vật lý lại khơng tìm được một cơng thức có thể thống nhất hai cơng
thức trên. Vào thời gian đó nhà vật lý Placnk đã trình bày bản báo cáo nhằm giải
quyết cuộc khủng hoảng trong lý thuyết bức xạ nhiệt. Planck đưa ra một ý tưởng táo
bạo năng lượng truyền đi gián đoạn, cũng phân thành những lượng nhỏ xác định mà

Planck gọi là lượng tử. Như vậy năng lượng truyền đi không liên tục như vật lý cổ
điển đã quan niệm. Từ đó, ơng thiết lập một công thức vật lý mới và trong cơng
thức đó xuất hiện hằng số h, đợc gọi là lượng tử (

). Planck giả

thuyết rằng bức xạ có tính gián đoạn, nhưng khi truyền đi và hấp thụ vẫn có tính
liên tục.
Quan niệm này mãi đến năm 1905 được hoàn chỉnh bởi Einstein, năng lượng
phát ra, khi truyền đi và bị hấp thụ đều có tính gián đoạn. Đến năm 1917, vật lý học
đã xác định lượng tử ánh sáng là năng lượng xác định
có trị số là hw/c, trong đó w là tần số góc:

, động lượng xác định

.

Cũng trong những năm đầu của thế kỉ này, vật lý học cũng cố gắng xây
dựng nên mơ hình cấu tạo nguyên tử. Nhờ vào phát hiện điện tử của Thompson vào
năm 1897 và phát hiện hạt nhân nguyên tử của Rutherford vào năm 1911 mẫu hành
tinh nguyên tử ra đời. Mẫu này giống như thái dương hệ, hạt nhân đóng vai trị
trung tâm là mặt trời, các hạt điện tích xoay xung quanh hạt nhân như các tiểu hành
tinh xoay quanh mặt trời theo quỹ đạo elip. Đó là mơ hình hành tinh ngun tử.