Kỷ yếu Max Planck 2008

by , under Uncategorized

 

MAX PLANCK

CUỘC ĐỜI KHOA HỌC

(Kỷ yếu 150 Năm Sinh Nhật – 2008)

Nguyễn Xuân Xanh giới thiệu

 


Max Planck
(1858-1947)

 

“Tôi chào định mệnh đã cho tôi một nền giáo dục nhân văn. Các nhà cổ điển Hy Lạp và La Mã tôi không bao giờ muốn đánh mất khỏi trí nhớ tôi. Tôi tin chắc rằng, trong thời đại hiện tại, chủ yếu được định hướng theo những lợi ích bề ngoài, thì trường trung học nhân văn lại càng quan trọng hơn bao giờ hết. Vì thế cần phải cho tuổi trẻ biết rằng còn một loại ‘thưởng thức’ khác hơn là loại thưởng thức chỉ dựa trên lãnh vực vật chất hay tiết kiệm thì giờ và tiền bạc.”

Max Planck

Lời giới thiệu. Năm 2008 kỷ niệm sinh nhật lần thứ 150 năm của nhà vật lý Max Planck. Các nhà khoa học Việt Nam trong và ngoài nước, cùng với thế giới, đã làm một số Kỷ yếu đặc biệt để mừng sự kiện và ý nghĩa của thuyết lượng tử mà khám phá của ông đã đặt nền móng. Đây là số Kỷ yếu đầu tiên nói về một nhân vật khoa học quan trọng hàng đầu của thế giới được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước tham gia đông đảo và nhiệt thành. Số kỷ yếu là một thành công, một tư liệu quan trọng và phong phú được viết từ tay của những nhà vật lý và nghiên cứu hàng đầu Việt Nam.

Max Planck ngoài nhà khoa học vĩ đại còn là một nhà giáo lớn, một nhà triết học. Những quyển sách giáo khoa của ông về các ngành vật lý đều là những giáo trình mẫu để các nhà khoa học có thể tự học. Các nhà vật lý Nhật Bản đầu thế kỷ 20 đều có những sách giáo trình của ông bằng nguyên bản để đọc. Ngoài viết sách, ông còn đi diễn thuyết về những vấn đề, khoa học, triết học, tôn giáo. Nhân ngày nhà giáo Việt Nam 20 tháng 11, chúng tôi xin giới thiệu lại một quyển sách rất hay và phong phú, về nhiều mặt từ đời ông, lịch sử đến khoa học, và văn hóa chịu ảnh hưởng từ thuyết lượng tử. Ông xứng đáng là một người thầy lớn mà chúng ta có thể học hỏi và được truyền cảm hứng. Đưa tin lại hôm nay cũng là để kỷ niệm lần thứ 70 ngày mất của ông.

Một chút về lịch sử thuyết lượng tử. Ngày 9-10-1900, Max Planck khám phá “định luật phát xạ nhiệt”, cắt nghĩa được hiện tượng phát xạ của “vật thể đen” (không phải “lỗ đen”) mà thế giới đang nhức đầu vì không cắt nghĩa được nó bằng tính toán dựa trên những lý thuyết hiện hành mà họ cho rằng bất di bất dịch. Ông khám phá rằng sự hấp thu hay phát xạ năng lượng của một vật thể đen (kim loại được đun nóng lên đến một nhiệt độ nào đó) không diễn ra liên tục như người ta nghĩ, mà chỉ diễn ra ở dạng các gói rời rạc (discrete packages), và các “chùm” năng lượng này được gọi là lượng tử (quantum).

Giống như bia, không phải được phân phối bằng một cái vòi chảy liên tục mà là dưới dạng các lon bia, chai bia hay thùng bia, kích cỡ khác nhau, nghĩa là dạng “các gói rời rạc”. Nếu ε là năng lượng được trao đổi đó, thì Planck đưa ra công thức ε = hv bất tử đi vào lịch sử, trong đó h là hằng số, sau này được gọi là hằng số Planck, và v là tần số của ánh sáng. Ngày 14-11-1900 Planck trình bày kết quả của ông tại buổi họp của Hội Vật lý Berlin, dưới cái tên “Định luật phân bố nhiệt trong quang phổ chuẩn” (Gesetz der Energieverteilung im Normalsprektrum), dài chín trang in. Nó đánh dấu chính thức sinh nhật lịch sử của thuyết lượng tử.

Planck không biết rằng công thức ε = h.v là một định luật “tuyệt đối” mà trong vô thức Planck đã ngưỡng mộ và tìm kiếm, là chiếc chìa khóa để bước vào thế giới vi mô. Ông chưa hiểu hết tầm quan trọng và cũng không tin công thức này là một cuộc cách mạng vĩ đại, là một thời kỳ mới trong nhận thức thiên nhiên. Planck là con người thích đi tìm cái tuyệt đối, như chính ông nói, nhưng khi ông đã đi đến một định luật tuyệt đối rồi thì ông vẫn không tin, bởi ông là “môn đệ trung thành” của vật lý cổ điển. Ông là “nhà cách mạng miển cưỡng” như người ta thường gọi.

Bản thân Planck chỉ tin rằng đó là cái “mẹo toán” nhất thời. “Nói tóm tắt, tôi có thể gọi cả việc làm của tôi là một hành động của sự tuyệt vọng. Bởi vì từ bản chất, tôi là người hiền hòa và có khuynh hướng lánh xa các hành động mạo hiểm đáng nghi ngờ…”.

Lịch sử thành công của khái niệm lượng tử của Planck lắm gian nan. Cần một “bà mụ” để vỗ lớn vị “hoàng tử nhỏ” chưa được thừa nhận nguồn gốc ấy. Công việc này được giao cho không ai khác hơn là Albert Einstein. Năm 1905, Einstein đã chứng minh rằng quan niệm lượng tử rời rạc của Planck là có cơ sở rộng lớn và sâu sắc trong thiên nhiên, không phải chỉ là cái “mẹo toán”. Nhưng Planck cũng chưa tin. Bohr, Millikan cũng chưa tin. Einstein phải chiến đấu ngót 20 năm liền để thay đổi miếng đất bảo thủ trong giới khoa học, nhất là khi khi hiệu ứng Compton ra đời với giải Nobel 1927, sự nghi ngờ mới chịu kết thúc vĩnh viễn.

Vật lý lượng tử từ đó phát triển như vũ bão, đã làm hai cuộc cách mạng vĩ đại trong lịch sử với biết bao ứng dụng làm thay đổi hẳn bộ mặt thế giới trong công nghệ và đời sống. (Xin xem thêm các cuộc cách mạng thuyết lượng tử trong sách EINSTEIN của tác giả)

Quyển sách dày ngót 600 trang, xuất bản tại nhà xuất bản Tri Thức, 2009. Nội dung gồm 5 phần:

Phần I: Lịch sử

Phần II: Khoa học cơ bản và thực nghiệm

Phần III: Khoa học ứng dụng

Phần IV: Thiên văn học

Phần V: Nhân văn-Xã hội-Nghệ thuật-Triết học

Với sự cộng tác của hơn 30 nhà khoa học và nghiên cứu:

Trần Hà Anh − Nguyễn Trọng Anh − Cao Chi − Phạm Đức Chính − Nam Dao − Hồ Trung Dũng − Đào Vọng Đức − Phan Huy Đường − Jerome I. Friedman − Trần Trọng Giễn − Đỗ Đăng Giu − Chu Hảo − Nguyễn Trọng Hiền − Nguyễn Đức Hiệp − Nguyễn Văn Hiệu − Dieter Hoffmann − Phạm Quang Hưng − Christian Ngô − Mai Ninh − Nguyễn Đức Phường − Hồ Kim Quang − Jürgen Renn − Nguyễn Quang Riệu − Trương Văn Tân − Nguyễn Minh Thọ − Trịnh Xuân Thuận − Nguyễn Văn Trọng − Hà Dương Tuấn − Nguyễn Đức Tường − Nguyễn Xuân Xanh − Phạm Xuân Yêm.

 

Ảnh bìa Kỷ yếu Max Planck

***

Nói đến Max Planck không thể nói đến định mệnh nghiệt ngã của ông. Max Planck đã lên đến đỉnh cao tột cùng của vinh quang trong sự nghiệp khoa học. Nhưng ít ai biết rằng đằng sau đó, ông cũng xuống tới tận cùng của đau khổ của ông. Năm 1909 vợ ông Marie Planck mất sau 22 năm hôn nhân hạnh phúc, với bốn mặt con; 1916 người con trai lớn Karl của ông chết trận gần Verdun; năm sau người con gái Grete chết khi sinh đứa con thứ nhất; hai năm sau, người con gái sinh đôi Emma cùng với Grete, sau khi lấy người chồng góa của Grete, cũng chết giống như thế. Planck đau khổ tột cùng. Ông viết cho Hendrik Lorentz: “Bây giờ tôi khóc cho những đứa con thân yêu tha thiết của tôi, và cảm thấy bị cướp đọat, và nghèo đi. Có những lúc tôi nghi ngờ giá trị của chính cuộc sống”. Ông tự an ủi mình “rằng con người không có quyền được hưởng những điều tốt đẹp”. Einstein không cầm được nước mắt khi đến thăm Planck: “ông ấy giữ mình đứng thẳng và can đảm tuyệt vời, nhưng người ta thấy nỗi đau gặm nhấm ở ông”.

Ảnh gia đình Planck năm 1900, tức năm ông khám phá lượng tử

Nhưng bi kịch của ông chưa chấm dứt tại đó. Năm 1945, trước khi chiến tranh kết thúc, đứa con trai út Erwin thương yêu nhất còn lại của ông cũng bị quốc xã hành quyết vì có tên trong danh sách chính phủ của một tổ chức ám sát Hitler ngày 20 tháng 7. Planck lặng người đi. Lúc đó ông đã 87 tuổi. Ông ngồi vào cây đàn dương cầm, đánh lên những điệu nhạc mà con trai của ông hằng ưa thích. “Sự đau đớn của tôi không thể diễn tả được bằng lời… Tôi lại cố gắng ngày qua ngày, để có lại sức, để cam chịu với số phận này. Bởi vì với mỗi ngày lên, một ngọn đòn mới đến với tôi, làm tôi tê tái, và làm mờ đi ý thức sáng sủa của tôi. Sẽ còn lâu tôi mới trở lại sự quân bình tinh thần. Bởi vì nó là một phần quý báu của đời tôi. Nó là tia sáng mặt trời, niềm hãnh diện của tôi, niềm hy vọng của tôi. Cái tôi đã mất đi theo nó, không thể nào được diễn tả bằng lời.” Nỗi đau kinh hoàng, định mệnh nghiệt ngã như đã bắt Planck phải chịu đựng vào giờ phút cuối đời như thể tất cả những đau khổ trước đó vẫn chưa đủ. “Tôi rất cố gắng tìm lại sức mình, để khỏi lịm đi trước đau thương. Điều giúp tôi ở đây là tôi xem như một ân huệ từ bên trên, rằng kể từ lúc tuổi thơ niềm tin vững chắc, không gì lay chuyển, vào đấng toàn năng, toàn thiện đã bám rễ trong tôi. Dĩ nhiên, con đường của Ngài không phải là con đường của chúng ta; nhưng niềm tin vào Ngài giúp chúng ta vượt qua được những thử thách lớn nhất.” Thật có lẽ không còn nỗi bất hạnh nào lớn hơn.

Nhưng Planck vẫn tiếp tục làm một nhà truyền giáo khoa học đi diễn thuyết một cách không mệt mỏi. “Về mặt khoa học, với tuổi 89 tôi không còn sáng tạo nữa; cái còn lại là khả năng tôi theo dõi các tiến bộ khoa học mà công trình của tôi đã đặt nền móng, và thỉnh thoảng, bằng sự lập lại các bài diễn thuyết của tôi, đáp ứng nguyện vọng của những người nỗ lực đi tìm chân lý và nhận thức, nhất là tuổi trẻ.” Một trong những vị khách cuối cùng đến thăm Planck tháng 7 năm 1947 đã ghi lại vài hình ảnh và cảm nghĩ: “Tôi không thể nào quên được ấn tượng khi đứng trực diện với một dáng đứng lưng còng của một con người già nua, bước đi ngập ngừng, với cái mũ vải dẹt, và cây gậy”. Tuy ông không tiếp khách được lâu, nhưng không vì thế mà ông “làm giảm đi ấn tượng lớn của một nhân cách, dù đã ở tuổi cao và mặc cho những khó khăn thể xác nhưng cũng vẫn còn gây ấn tượng mạnh, trong khi cuộc vật lộn tinh thần của cả một đời dài đã in sâu vào các vết hằn trên khuôn mặt, và đã hình thành một tấm gương trong sáng của tâm hồn một con người vĩ đại. Nó hòa lẫn với sự khiêm tốn chưa từng có, điều cũng không thể xóa đi sự vĩ đại của tư chất ông như một nhà nghiên cứu và một con người, dù trong một phút giây. Ngược lại: Đứng trước tôi là một trong những con người vĩ đại của thế giới trí tuệ mà bi kịch cá nhân đã không lấy đi được chút nào nhân cách.”

Vào những ngày cuối đời, ông nói nhiều về cuộc đời, về Thượng Đế và thế giới: “Chịu đựng can đảm trong cuộc chiến đấu cho cuộc đời, và âm thầm tuân thủ vào ý muốn của một quyền lực cao hơn ngự trị trên chúng ta”. Ông “không thuộc những người để mình cay đắng” và biết “vượt cao khỏi thế giới này”.

Ngày 4.10.1947 ông vĩnh viễn ra đi sau những giờ phút đau đớn.

Tôi mong bạn đọc sẽ tìm mua quyển sách này để biết về một con người vĩ đại, nếm trải đủ hết vinh quang và đau khổ, sống trong một thời đại gây không biết bao tang thương cho cá nhân và nhân loại; và tác phẩm, di chúc của ông để lại cho thế giới.

Mong nxb Tri Thức cho tái bản để đáp ứng nhu cầu giáo dục, thông tin và truyền cảm hứng.

***

Trong nhiều tư liệu, tôi xin giới thiệu hai tư liệu dưới đây, Einstein tưởng niệm Planck, và thư chia buồn của Einstein gửi cho vợ sau của ông khi Planck mất.

 

TƯỞNG NIỆM MAX PLANCK

A.Einstein (1948)

“Ai đã được ân huệ để tặng cho nhân loại một ý tưởng sáng tạo vĩ đại, người đó không cần được đời sau ca ngợi. Bởi vì anh ta đã được ban cho cái cao cả hơn bằng việc làm của anh ta.

Tuy nhiên, thật là một điều tốt, và cần thiết, rằng ngày này các đại biểu của các nhà nghiên cứu phấn đấu vì chân lý và nhận thức từ khắp nơi trên trái đất họp mặt nhau tại đây. Họ là một sự minh chứng, rằng ngay trong những giai đoạn này, khi mà sự điên cuồng chính trị và quyền lực thô bạo gieo rắc những lo âu và đau khổ lớn cho con người, thì lý tưởng của nhận thức vẫn được nâng cao không suy suyển. Lý tưởng này, đã từ bao đời nối kết các nhà nghiên cứu của tất cả quốc gia và của mọi thời đại, được biểu hiện trong Max Planck với một sự hoàn thiện hiếm thấy.

Nếu bản chất nguyên tử của vật chất cũng đã được những người Hy Lạp nhìn thấy, và đã được các nhà nghiên cứu của thế kỷ thứ mười chín nâng lên thành khả năng lớn, thì đồng thời chính Max Planck đã tìm thấy một sự xác định chính xác độ lớn thực sự của nguyên tử mà không cần đến các giả thuyết phụ. Hơn nữa ông đã trình bày một cách thuyết phục, rằng bên cạnh cấu trúc nguyên tử của vật chất còn có một loại cấu trúc nguyên tử của năng lượng, và cấu trúc này được chi phối hoàn toàn bởi hằng số tuyệt đối được ông đưa ra.

Nhận thức này đã mở đầu sự phát triển vật lý học trong thế kỷ chúng ta, và đã chi phối nó hầu như tuyệt đối. Không có nó, thì sự thiết lập một lý thuyết hữu ích của nguyên tử và phân tử, cũng như của các hiện tượng về năng lượng chi phối sự chuyển hóa của chúng không thể nào quan niệm được. Hơn nữa, nhận thức này đã phá vỡ khung cảnh của cơ học cổ điển và của điện động học, và đặt khoa học trước nhiệm vụ đi tìm một cơ sở khái niệm mới cho toàn ngành vật lý học, một nhiệm vụ mà mặc cho một số thành tựu quan trọng vẫn chưa được giải đáp một cách thỏa đáng.

Bằng cách Hàn lâm viện khoa học của Hoa Kỳ nghiêng mình trước con người này, nó bày tỏ niềm hy vọng, rằng công việc nghiên cứu một cách tự do vì nhận thức thuần túy sẽ được duy trì cho chúng ta không hề suy suyển.”

Ký tên A. Einstein

Bài diễn văn này của Albert Einstein với tư cách đại diện cho “Hàn lâm viện khoa học quốc gia của Hợp chủng quốc Hoa Kỳ” đã được Otto Hahn đọc bằng tiếng Anh và tiếng Đức tại Hội trường của Đại học Göttingen ngày 23 tháng 4 năm 1948 (năm sinh nhật thứ 90 của Max Planck). Buổi lễ được tổ chức bởi Tổ chức Max Planck (Gesellschaft), Hội Vật lý Đức, Hàn lâm viện Khoa học Göttingen và Đại học Göttingen. Đồng thời buổi lễ cũng được tổ chức bởi Hàn lâm viện Hoa Kỳ tại Washington cùng ngày. [Nguồn: Ấn phẩm đặc biệt của tạp chí Physikalische Blätter nhân ngày mất thứ 50 của Max Planck, năm 1997. NXB WILEY-VCH 1997]

Thư chia buồn của Einstein với Marga Planck, vợ thứ hai của ông, từ Princeton:

“Bây giờ cũng đến lượt chồng Bà hoàn tất những ngày của ông ta, sau khi ông ấy đã làm được cái vĩ đại và nếm trải cái đắng cay. Đó là một thời gian đẹp và thành công mà tôi được phép cùng trải nghiệm trong sự gần gũi với ông ấy. Mắt ông hướng về những cái vĩnh cửu, nhưng ông vẫn dự phần hàng ngày vào tất cả những gì thuộc về phạm vi con người và thời đại. Thế giới con người sẽ khác đi và tốt đẹp biết bao, nếu có nhiều hơn những người lãnh đạo như ông. Nhưng điều đó dường như không thể có được. Những tính cách cao thượng trong mỗi thời đại và ở khắp nơi vẫn luôn bị cô lập, không thể ảnh hưởng được cuộc đời bên ngoài.

Những giờ phút tôi được phép trải qua ở nhà của Ông Bà, những cuộc trò chuyện mà tôi đã thực hiện riêng với con người tuyệt vời, sẽ thuộc về những kỷ niệm đẹp nhất trong phần đời còn lại của tôi. Điều đó vẫn đúng, mặc dù một biến cố bi thảm đã chia cắt chúng ta.

Tôi cầu chúc Bà trong những ngày cô đơn tìm thấy niềm an ủi rằng Bà đã đem ánh sáng và sự hài hòa vào đời của con người được kính yêu. Từ xa tôi xin chia sẻ với Bà nỗi đau của cuộc chia ly.

NXX(Nov2017)