TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH PHÒNG SAU ĐẠI HỌC  TIỂU LUẬN TRIẾT HỌC (chƣơng trình sau đại học) TRIẾT HỌC, KHÔNG GIAN, THỜI GIAN VÀ THUYẾT TƢƠNG ĐỐI HẸP NHDKH: - TS Nguyễn Chƣơng Nhiếp - TS Nguyễn Ngọc Khá NTH: - Hoàng Phƣớc Muội Học viên cao học chuyên ngành LL & PPDHBM Vật Lý khóa 25 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2015 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .3 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Một số khái niệm chung triết học vật lý học 1.1.1 Vận động 1.1.2 Không gian 1.1.3 Thời gian 1.2 Cơ sở lý luận của triết học 1.2.1 Hai nguyên lý ba quy luật phép biện chứng vật .7 1.2.1.1 Nguyên lý mối liên hệ phổ biến 1.2.1.2 Nguyên lý phát triển 1.2.1.3 Quy luật chuyển hóa từ thay đổi lƣợng thành thay đổi chất ngƣợc lại 1.2.1.4 Quy luật thống đấu tranh mặt đối lập 1.2.1.5 Quy luật phủ định phủ định 1.2.2 Mối liên hệ biện chứng phạm trù vận động, không gian thời gian 1.3 Cơ sở thuyết tƣơng đối hẹp .9 1.3.1 Tính tƣơng đối gì? .9 1.3.2 Hoàn cảnh đời thuyết tƣơng đối hẹp 1.3.3 Nội dung thuyết tƣơng đối hẹp 10 1.3.4 Hệ thuyết tƣơng đối hẹp 11 1.3.4.1 Tốc độ bị giới hạn 11 1.3.4.2 Không gian tƣơng đối 11 1.3.4.3 Thời gian tƣơng đối 12 1.3.4.4 Khối lƣợng tƣơng đối 13 1.3.4.5 Khối lƣợng lƣợng tƣơng đƣơng .13 CHƢƠNG 2: VẤN ĐỀ TRIẾT HỌC CỦA THUYẾT TƢƠNG ĐỐI HẸP .15 Sự đời thuyết tƣơng đối mâu thuẫn 15 2.1.1 Mâu thuẫn nội đời thuyết tƣơng đối hẹp .15 2.1.2 Mâu thuẫn thuyết tƣơng đối hẹp với triết học đầu kỷ XX 16 2.2 Thuyết tƣơng đối hẹp phát triển lên vừa mang tính phủ định vừa mang tính kế thừa 18 2.3 Mối liên hệ thuyết tƣơng đối hẹp .19 2.3.1 Mối liên hệ chuyển động với không gian, thời gian khối lƣợng .19 2.3.2 Mối liên hệ khối lƣợng lƣợng 19 2.3.3 Mối liên hệ thuyết tƣơng đối hẹp toán học 20 2.4 Quy luật lƣợng đổi chất đổi thuyết tƣơng đối hẹp .20 2.5 Mâu thuẫn nội thuyết tƣơng đối hẹp .22 2.5.1 Tính tƣơng đối, tính tuyệt đối .22 2.5.2 Sự mâu thuẫn nội khái niệm không gian thời gian 23 2.6 Hệ thuyết tƣơng đối hẹp vấn đề nhân văn 24 KẾT LUẬN .24 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hai trụ cột vật lý học đại thuyết tƣơng đối Einstein học lƣợng tử tập thể nhà vật lý có Einstein Trong đó, thuyết tƣơng đối hẹp, phần thuyết tƣơng đối đời sớm có đóng góp to lớn vật lý học triết học Thuyết tƣơng đối hẹp nhƣ chàng dũng sĩ đập tan hàng rào lý lẽ thông thƣờng, đỉnh cao trí tuệ nhân loại kỉ XX, tiền đề cho việc hoàn thiện phép biện chứng vật Thuyết tƣơng đối làm ngỡ ngàn nhà vật lý nhƣ triết gia, buộc họ phải thay đổi quan điểm không gian, thời gian,…thuyết tƣơng đối hẹp đời 100 năm, ảnh hƣởng thuyết đến vô to lớn Khi hình thành, ngƣời thể hiểu đƣợc thuyết tƣơng đối hẹp, sau trình nghiên cứu tập thể nhà vật lý triết học, hình thức luận thuyết tƣơng đối hẹp trở nên dễ hiểu Ngày nay, sinh viên đại học nắm đƣợc nội dung thuyết Tuy nhiên, việc hiểu sâu thuyết tƣơng đối hẹp nhƣ ý nghĩa triết học thuyết đòi hỏi cố gắng lớn Với ngƣỡng mộ Einstein, chút tò mò triết học phần trụ vật lý hiên đại mà chọn đề tài: “TRIẾT HỌC, KHÔNG GIAN, THỜI GIAN VÀ THUYẾT TƢƠNG ĐỐI HẸP” Thông qua đề tài, hy vọng làm rõ đƣợc ý nghĩa triết học thuyết tƣơng đối hẹp nhƣ hệ thuyết tri thức nhân loại Qua đó, hiểu sâu triết học, đặc biệt phép vật biện chứng triết học mà vật lý học Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu a Mục đích Trình bày sơ lƣợc thuyết tƣơng đối hẹp, mối liên hệ khái niệm vận động, không gian thời gian Đồng thời nêu bật lên đƣợc ý nghĩa triết thuyết tƣơng đối hẹp b Nhiệm vụ Để thực đƣợc mục đích trên, cần thực nhiệm vụ sau: - Nhiệm vụ 1: Nghiên cứu phép vật biện chứng, nắm vững hai nguyên lý ba quy luật phép biện chứng vật - Nhiệm vụ 2: Nghiên cứu nội dung thuyết tƣơng đối hẹp - Nhiệm vụ 3: Tìm số vấn đề triết học thuyết tƣơng đối hẹp sử dụng phép vật biện chứng Phƣơng pháp nghiên cứu Để đạt đƣợc mục đích trên, tiến hành tham khảo nhiều nguồn tài liệu sau tiến hành phân tích, tổng hợp đƣa nhận định riêng, đồng thời vận dụng phƣơng pháp biện chứng suốt trình phân tích tổng hợp Kết cấu tiểu luận Ngoài phần mở đầu, tiểu luận đƣợc trình bày thành chƣơng dƣới dạng mục 1.1, 1.2, …Chƣơng sở lý luận, giới thiệu số khái niệm chung vật lý học triết học, phép vật biện chứng thuyết tƣơng đối hẹp Chƣơng đề cập đến số vấn đề triết học thuyết tƣơng đối hẹp CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN Triết học khoa học nói chung, vật lý học nói riêng có mối quan hệ mật thiết với Những khái niệm, phương pháp luận triết học sở, tiền đề để nhà vật lý nghiên cứu, xây dựng lý thuyết Theo chiều ngược lại, thành tựu vật lý học có đóng góp giúp hoàn thiện triết học vật biện chứng Mối quan hệ mối quan hệ qua lại, tác động hai chiều.Tôi xin trình bày số sở lý luận triết học vật biện chứng thuyết tương đối hẹp chương 1.1 Một số khái niệm chung triết học vật lý học Triết học vật lý học sử dụng chung số khái niệm vận động, không gian, thời gian Tuy nhiên, triết học vật lý học hai lĩnh vực khác nhau, tránh khỏi định nghĩa vận động, không gian thời gian không đồng 1.1.1 Vận động Trong triết học Theo quan điểm chủ nghĩa vật biện chứng, vận động biến đổi nói chung Theo Ph.Ăngghen, “Vận động phƣơng thức tồn vật chất” Trong vật lý học Vận động thay đổi vị trí vật không gian hay tƣơng tác vật 1.1.2 Không gian Trong triết học Không gian khoảng trống rỗng, tồn khách quan, độc lập với ý thức ngƣời, không sinh không bị đi, mà tồn vô tận vô hạn, chứa đựng thực thể vận động không giới hạn làm biến dạng vật chất lực sinh đối lập với lực hấp dẫn [7, tr.351] Trong vật lý học Không gian vật lý phần khoảng không bị vật chiếm chỗ Theo học cổ điển: Không gian khoảng trống không thực thể vật chất [4, tr.110] Không gian đồng đẳng hƣớng Nhƣ vậy, không gian vật lý cổ điển không gian tuyệt đối, bất biến sân khấu cho vật thể vận động theo quy luật học cổ điển Theo thuyết tƣơng đối: không gian khoảng không tồn bao xung quanh vật chất, gắn liền với vật chất Nhƣ vậy, không gian không gian tƣơng đối, nhân tố cấu tạo nên vũ trụ 1.1.3 Thời gian Trong triết học Thời gian giá trị xác định trình tần số chu kỳ vận động đứng yên giới nói chung, sống vật chất nói riêng để nhận diện tồn tại, biến đổi phát triển muôn vật Thời gian không nhƣ chuỗi tồn giới, vật, tƣợng nhƣ không đồng nơi, tồn khách quan độc lập với ý thức ngƣời [7, tr.353] Trong vật lý học Thời gian số đo vận động, đƣợc đo đồng hồ, cho ta biết vận động nhanh chậm, thứ tự xuất kiện Thời gian trôi đặn, theo chiều từ khứ đến tƣơng lai 1.2 Cơ sở lý luận của triết học Triết học vật biện chứng với sở phép biện chứng vật cung cấp phương pháp luận để nghiên cứu thuyết tương đối hẹp 1.2.1 Hai nguyên lý ba quy luật phép biện chứng vật 1.2.1.1 Nguyên lý mối liên hệ phổ biến Mối liên hệ phổ biến không mang tính khách quan mà mang tính phổ biến, thể hiện: Bất vật, tƣợng liên hệ với vật, tƣợng khác Ở đâu, lúc có mối liên hệ phổ biến Mối liên hệ phổ biến thể dƣới dạng hình thức riêng biệt, cụ thể tùy theo điều kiện định Song dù dƣới hình thức chúng biểu mối quan hệ phổ biến nhất, chung 1.2.1.2 Nguyên lý phát triển Phát triển khái niệm triết học, khái quát trình vận động từ thấp đến cao, từ chƣa hoàn thiện đến hoàn từ đơn giản đến phức tạp 1.2.1.3 Quy luật chuyển hóa từ thay đổi lƣợng thành thay đổi chất ngƣợc lại Chất phạm trù triết học dùng để tính quy định khách quan vốn có vật tƣợng, thống hữu thuộc tính làm cho nó mà khác.[7, tr.23] Lƣợng phạm trù triết học để tính quy định vốn có vật biểu thị số lƣợng, quy mô, trình độ, nhịp điệu vận động phát triển vật nhƣ thuộc tính nó.[7, tr23] Bất kỳ vật thống chất lƣợng, thay đổi lƣợng vƣợt giới hạn độ dẫn đến thay đổi chất vật thông qua bƣớc nhảy; chất đời tác động trở lại tới thay đổi lƣợng.[7, tr.24] 1.2.1.4 Quy luật thống đấu tranh mặt đối lập Hêghen khẳng định: “Mâu thuẫn nguồn gốc tất vận động tất sức sống, chừng mực vật chứa đựng thân mâu thuẫn, vận động, có xung lực vào hoạt động” 1.2.1.5 Quy luật phủ định phủ định Phủ định biện chứng trình tự thân phủ định, tự thân phát triển, mắt khâu đƣờng dẫn tới đời mới, tiến so với bị phủ định Quy luật phủ định phủ định biểu thị phát triển thông qua mâu thuẫn 1.2.2 Mối liên hệ biện chứng phạm trù vận động, không gian thời gian Sự tồn giới vật chất quy giới thống vật chất giới-chỉ có giới thống giới vật chất Thế giới vật chất tồn khác quan, có trƣớc độc lập với ý thức ngƣời [7, tr357] Chủ nghĩa vật biện chứng cho rằng, tồn giới tiền đề cho thống nó, thống tồn lại thống vật chất vận đông không gian thời gian [7, tr358] Chủ nghĩa vật biện chứng chứng minh không gian thời gian gắn bó chặt chẽ với không gian thời gian thuộc tính cố hữu vật chất Chúng hình thức tồn vật chất Không thể có vật chất tồn bên không gian thời gian, nhƣ có không gian, thời gian tồn bên vật chất [7, tr358] 1.3 Cơ sở thuyết tƣơng đối hẹp 1.3.1 Tính tương đối gì? Tính tƣơng đối khái niệm đơn giản Nó xác nhận quy luật vật lý học không thay đổi dù bạn có trạng thái chuyển động Theo quan điểm ngƣời lái xe hàng hai bên đƣờng chuyển động ngƣời ngồi đón xe buýt trạm cho hàng đứng yên Nhƣ vậy, trạng thái chuyển động hay đứng yên có tính tƣơng đối phụ thuộc vào ngƣời quan sát hệ quy chiếu đƣợc gắn với 1.3.2 Hoàn cảnh đời thuyết tương đối hẹp Cuối kỉ XIX, Maxwell, nhà vật lý ngƣời Anh, ông thống điện trƣờng từ trƣờng, vốn đƣợc nhà vật lý coi tồn độc lập riêng biệt thành trƣờng gọi trƣờng điện từ Các phƣơng trình mô tả điện từ trƣờng Maxwell dẫn đến hệ quả: ánh sáng sóng điện từ chuyển động với vận tốc không đổi chân không, có giá trị 3.108 m/s Con ngƣời ngày tiếp xúc với sóng nhƣ: sóng âm, sóng nƣớc, sóng dừng,…đó sóng học lan truyền môi trƣờng vật chất, nhƣng sóng âm không truyền đƣợc chân không Ánh sáng có chất sóng, ánh sáng cần có môi trƣờng để truyền qua, điều nảy sinh giả thuyết ête Theo nhà vật lý thời đó, ête môi trƣờng, lấp đầy khoảng không, phải suốt để ánh sáng truyền qua có độ cứng lớn để ánh sáng truyền với vận tốc 3.108m/s Các nhà vật lý thực nghiệm hăng say tham gia truy lùng tồn ête nhƣng thật trớ trêu chẳng có thí nghiệm phát đƣợc tồn ête Mâu thuẫn thức hai ánh sáng vận tốc Các thí nghiệm có kết quả: vận tốc ánh sáng 3.108 m/s, ngƣời quan sát chuyển 12 Thuyết tƣơng đối hẹp nói rằng: “không có tiêu chuẩn tuyệt đối cho đứng yên có nghĩa ngƣời ta xác định đƣợc hai kiện xảy hai thời điểm khác có vị trí không gian hay không.”[6, tr39] Nhƣ vậy, không gian có tính tƣơng đối, không bất biến, điều mà Newton cố gắng chối bỏ Ông mƣợn nhờ sức mạnh Thƣợng Đế tuyệt đối nhằm tạo không gian tuyệt đối, điều thật phi lý nhận thức ngày Thuyết tƣơng đối hẹp cho rằng: Nếu vật chuyển động với vận tốc gần vận tốc ánh sáng, không gian xung quanh vật bị co ngắn lại theo hƣớng chuyển động Tức chuyển động ảnh hƣởng đến không gian Giả sử vật có chiều dài l0 chuyển động với vận tốc v chiều dài thực vật chuyển động ngƣời quan sát là: √ Chúng ta cần khẳng định co rút thực chiều dài theo hƣớng chuyển động lực gây biến đổi tác dụng lên vật 1.3.4.3 Thời gian tƣơng đối Thoạt trông dƣờng nhƣ ta đối đầu với mâu thuẫn túy mặt lý luận Sự kiện ánh sáng truyền với vận tốc theo hƣớng khẳng định nguyên lý tƣơng đối, nhƣng đồng thời thân tốc độ ánh sáng lại tuyệt đối [30] Một ngƣời quan sát ngồi ga, ngƣời khác ngồi toa xe chuyển động với vận tốc gần vận tốc ánh sáng, hai ngƣời sử dụng loại đồng hồ nhƣ Đối với ngƣời quan sát ga, đồng hồ chạy nhanh so với đồng hồ ngƣời toa xe Hay nói cách khác, đồng hồ chuyện động chạy chậm Tức chuyển động ảnh hƣởng đến thời gian 13 Giả sử đồng hồ chuyển động với vận tốc v đồng hồ đo đƣợc thời gian là: √ Những đồng hồ chuyển động khác chạy khác không, thời gian có tính tƣơng đối Vì ánh sáng chuyển động với vận tốc c chân không nên thời gian không, ánh sáng không già hành trình chu du vũ trụ 1.3.4.4 Khối lƣợng tƣơng đối Sự kỳ lạ thuyết tƣơng đối phủ nhận bất biến khối lƣợng, tính chất quan trọng khối lƣợng học Newton, lần Einstein lại chống lại Newton Một vật chuyển động nhanh khối lƣợng lớn, nói cách khác, chuyển động ảnh hƣởng đến khối lƣợng Một vật khối lƣợng nghỉ m0 chuyển động với vận tốc v có khối lƣợng tƣơng đối là: Ta tăng tốc cho √ vật mãi để vƣợt vận tốc ánh sáng đƣợc, vận tốc tiến gần c khối lƣợng vật trở nên vô lớn Điều đƣợc nhà thực nghiệm kiểm chứng thí nghiệm gia tốc hạt electron máy gia tốc đại 1.3.4.5 Khối lƣợng lƣợng tƣơng đƣơng Công thức vô tiếng Einstein là: E = mc2, thể mối liên hệ khối lƣợng lƣợng Một vật có khối lƣợng có lƣợng hay vật có lƣợng có khối lƣợng Photon có khối lƣợng nghỉ m0 = nhƣng có khối lƣợng chuyển động Theo thuyết tƣơng đối, khối lƣợng lƣợng không tách rời với mà chúng tồn vật, tính chất nội vật, điều mà nhà vật lý trƣớc không nghĩ đến Công thức Einstein giải đƣợc khó khăn định luật bảo toàn lƣợng phản ứng hạt nhận, lần khẳng định tính đắn định luật bảo toàn chuyển hóa lƣợng Sự chứng minh tính đắn công thức lại câu chuyện buồn hai bom 14 nguyên tử đƣợc thả xuống hai thành phố Hiroshima Nagasaki cƣớp sinh mạng hàng ngàn ngƣời, đƣa nhân loại đứng trƣớc nguy chiến tranh hạt nhân tồn vong nhân loại thật mong manh Kết luận chƣơng 1: Triết học vật biện chứng phép vật biện chứng đƣờng hoàn thiện, thuyết tƣơng đối hẹp đời mâu thuẫn nội vật lý học thời Thuyết tƣơng đối hẹp sinh sau triết học vật biện chứng, nhƣng lại chứa đầy sức mạnh, thách thức điều cũ kĩ tồn triết học vật biện chứng Phép vật biện chứng cần có thành tựu đột phá thuyết tƣơng đối hẹp để thay đổi khái niệm vận động, không gian, thời gian, đồng thời phát mối quan hệ thống chúng Ngƣợc lại để nghiên cứu sâu thuyết tƣơng đối hẹp phải sử dụng phép biện chúng vật Rõ ràng, mối quan hệ cần có 15 CHƢƠNG 2: VẤN ĐỀ TRIẾT HỌC CỦA THUYẾT TƢƠNG ĐỐI HẸP Thuyết tương đối hẹp đời với khái niệm khác với lý lẽ thông thường thực nghiệm chứng minh hoàn toàn xác Thuyết tương đối có ý nghĩa nhận thức luận mà có ý nghĩa thể luận Sự đời thuyết tƣơng đối mâu thuẫn 2.1.1 Mâu thuẫn nội đời thuyết tương đối hẹp Thuyết tƣơng đối hẹp đời xu tất yếu trình phát triển vật lý học Vai trò thiên tài Einstein đời thuyết tƣơng đối hẹp phủ nhận nhƣng Einstein xuất nhà vật lý khác, bạn tôi, tìm thuyết tƣơng đối hẹp phải nhiều năm sau thuyết tƣơng đối hẹp xuất Vật lý học cuối kỷ XIX phát triển rực rỡ với nhiều thành tựu to lớn, nhà vật lý tƣởng chừng hiểu hết tất không điều để tiếp tục nghiên cứu Xong chứng thực nghiệm cho thấy tốc độ ánh sáng chân không không đổi có giá trị xác định 3.108 m/s cộng thêm vào vận tốc ánh sáng lƣợng vận tốc khác, không thay đổi Điều mâu thuẫn với công thức cộng vận tốc vật lý học cổ điển nguyên lý tƣơng đối Galileo Ánh sáng ông vua tốc độ, với chất sóng truyền nhanh làm nhà vật lý học đƣa giải thuyết ête, môi trƣờng truyền sóng ánh sáng tƣơng tự nhƣ sóng nƣớc có môi trƣờng truyền sóng nƣớc Tuy nhiên, thí nghiệm Morley Michelson hoàn toàn bác bỏ giả thuyết ête Mặc cho số cố gắng bảo vệ giả thuyết nhà vật lý nhƣ Lorentz cho vật chất bị co rút chuyển động môi trƣờng ête chứa đầy mâu thuẫn 16 Mâu thuẫn thách thức tính thiên tài Einstein, ngƣời có hiểu biết sâu sắc vật lý lý thuyết có khả hình dung thí nghiệm suy nghĩ Ông có tảng vững vàng triết học: Từ Hume Mach ông có đƣợc thái độ hoài nghi vật tƣợng mà ngƣời ta quan sát đƣợc Ông thƣờng nói “Tôi tin vào Thƣợng đế Spinoza, đƣợc biểu lộ hài hòa có quy luật tồn tại, không tin vào Thƣợng đế bận tâm đến số phận hành động ngƣời” Chính phẩm chất khiến ông ngƣời phát minh thuyết tƣơng đối hẹp mà khác thời với ông Mâu thuẫn thúc đẩy phát triển, đặc biệt vật lý học mâu thuẫn lý thuyết cũ thực nghiệm xảy thƣờng xuyên Vật lý cuối kỷ XIX, với mâu thuẫn tƣởng chừng vô lý vận tốc ánh sáng nhƣ ngƣời ta giải thích sóng ánh sáng lại truyền với vận tốc lớn nhƣ mà không cần đến môi trƣờng truyền sóng Vật lý học dƣờng nhƣ vào ngõ cụt, phát triển vô chậm chạp, thân lý thuyết cần đột phát để phát triển lên tầm cao Thuyết tƣơng đối hẹp đời, làm đƣợc điều đó, cách mạng tri thức nhân loại, khiến nhận thức ngƣời không bị giới hạn lý lẽ thông thƣờng Kết luận: Sự mâu thuẫn thực nghiệm lý thuyết cũ tiền đề cho đời thuyết tƣơng đối hẹp Khi có bƣớc đột phá thống cũ mới, dƣới sở thực nghiệm, lý thuyết đời Thuyết tƣơng đối hẹp làm cách mạng nhận thức, mở vật lý học đại, mở chân trời cho nhà vật lý 2.1.2 Mâu thuẫn thuyết tương đối hẹp với triết học đầu kỷ XX Sự đời thuyết tƣơng đối hẹp tạo mâu thuẫn sâu sắc triết học đầu kỷ XX vật lý học Những khái niệm không gian, thời gian, cách 17 biện luận siêu hình-trừu tƣợng mang tính toán học thuyết tƣơng đối hẹp mâu thuẫn với khái niệm cũ không gian, thời gian triết học Triết học đầu kỷ XX coi không gian, thời gian bất biến, độc lập với vận động Bên chiến tuyến, thuyết tƣơng đối hẹp tuyên bố dõng dạc rằng: “Không gian, thời gian mang tính tƣơng đối thay đổi vật chuyển động với vận tốc lớn” Vấn đề đặt là, chàng khổng lồ triết học hay chàng nhà giàu thuyết tƣơng đối hẹp đây? Có vẻ chàng nhà giàu khó bị đánh bại chàng ta có khối tài sản kếch xù thực nghiệm, thực nghiệm cho thấy chàng ta hoàn toàn Chủ nghĩa vật biện chứng gắn liền với vật chất, với phép biện chứng vật sở triết học vật biện chứng để chống lại triết học tâm Các nhà triết học vật biện chứng biết cách hoàn thiện triết học vật cách sử dụng thành tựu khoa học để làm phong phú xác sở biện chứng phép vật biện chứng Đối mặt với cách mạng nhận thức tri thức thuyết tƣơng đối hẹp đem lại, nhà triết học vật ngồi yên, hay chậm chạp tiếp nhận tri thức Sự thật cần đƣợc tôn trọng, dù điều trái với lẽ thƣờng, nhà triết học vật cần phải sức tìm hiểu thuyết tƣơng đối hẹp phép vật biện chứng Chính cách tƣ này, khiến nhà triết học vật biện chứng hấp thu tuyết tƣơng đối hẹp mà không xích, làm vững mạnh sở lý luận Các nhà triết học vật biện chứng xác nhận: “không gian, thời gian vận động có mối quan hệ mật thiết tách rời nhau” Kết luận: Thuyết tƣơng đối dẫn đến cách mạng nhận thức, hệ thuyết tƣơng đối hẹp mâu thuẫn với quan điểm triết học cũ kỉ Không gian, thời gian vận động thể thống tách rời 18 2.2 Thuyết tƣơng đối hẹp phát triển lên vừa mang tính phủ định vừa mang tính kế thừa Thuyết tƣơng đối hẹp phát triển lên tri thức nhân loại, thay đổi hoàn toàn nhận thức ngƣời không gian, thời gian, khối lƣợng,…phủ định hoàn toàn lý lẽ thông thƣờng, đồng thời phủ định lý thuyết cũ không phủ hợp với thực nghiệm Thông thƣờng, xe có khối lƣợng 100kg, dù đứng yên hay chuyển động khối lƣợng 100kg, nhƣng thuyết tƣơng đối nói khác Chiếc xe định phải thay đổi khối lƣợng, lƣợng thay đổi nhỏ cảm nhận đƣợc Vấn đế đặt là: “nếu cảm nhận, đo đặc đƣợc, khẳng định điều đúng” Tất nhờ toán học, ngôn ngữ tự nhiên Einstein cách tƣởng tƣởng tính toán đƣa lập luận trừu tƣợng siêu hình, khó đến mức mà thời ông, số ngƣời hiểu đƣợc thuyết tƣơng đối hẹp không vƣợt qua 10 đầu ngón tay Những lập luận ông chặt chẽ thực nghiệm chứng minh ông Thiên tài Einstein phá vỡ trói buộc lý lẽ thông thƣờng lên vật lý học nói riêng triết học nói chung, làm nên cách mạng nhận thức nhân loại Thuyết tƣơng đối hẹp phủ nhận cũ, nhiên không hoàn toàn gạt bỏ thành tựu vật lý học trƣớc đó, đặc biệt vật lý học cổ điển Thuyết tƣơng đối hẹp kế thừa khái niệm không gian, thời gian, khối lƣợng,…của vật lý học cổ điển, loại bỏ quan điểm sai lầm tính bất biến khái niệm nhằm cho ta nhận thức đắn chúng Thuyết tƣơng đối hẹp khẳng định, học cổ điển trƣờng hợp riệng học tƣơng đối tính, vật chuyển động với vận tốc nhỏ Kết luận: Thuyết tƣơng đối hẹp loại bỏ quan niệm cũ kĩ, thay quan niệm mới, nhƣng lại không hoàn toàn mới, tự thân quan niệm chứa đựng 19 đắn quan niệm cũ Nói cách khác, thuyết tƣơng đối hẹp vừa phủ định vừa kế thừa 2.3 Mối liên hệ thuyết tƣơng đối hẹp 2.3.1 Mối liên hệ chuyển động với không gian, thời gian khối lượng Không gian, thời gian, khối lƣợng thuyết tƣơng đối hẹp không bất biến, chúng định biến đổi vật chuyển động có vận tốc Sự chuyển động dẫn đến không gian bị co lại, thời gian bị chậm khối lƣợng vật tăng lên Mối liên hệ chuyển động (vận tốc) với không gian, thời gian, khối lƣợng khách quan, tồn vốn có vật, tƣợng Trƣớc Einstein mối liên hệ tồn vốn có, nhƣng lý lẽ thông thƣờng nhƣ đám sƣơng mù che khuất tầm nhìn nhà vật lý Nhân loại phải nhờ đến Einstein, ngƣời có suy nghĩ bất thƣờng, mà mối liên hệ đƣợc tìm đƣa vào kiến thức nhân loại Một vật chuyển động nhanh, tức có vận tốc lớn làm cho không gian vật ngắn đi, thời gian trôi chậm nhƣng khối lƣợng lại tăng lên nhanh Ngƣợc lại, việc tăng khối lƣợng nhanh làm tăng mức quán tính vật, vật khó tăng tốc hơn, tăng vận tốc vận đến vô Vận tốc bị giới hạn mối quan hệ vận tốc khối lƣợng Theo triết học vật biện chứng: không gian, thời gian vận động (tức chuyển động) có mối quan hệ thống nhất, tác động qua lại tách rời Điều đƣợc rút từ hệ thuyết tƣơng đối hẹp Kết luận: Vận tốc chuyển động làm thay đổi không gian, thời gian, khối lƣợng, ngƣợc lại không gian, thời gian, khối lƣợng buộc vận tốc vật bị giới hạn vận tốc ánh sáng 2.3.2 Mối liên hệ khối lượng lượng 20 Thuyết tƣơng đối hẹp đƣa đến mối quan hệ khối lƣợng lƣợng Trƣớc hai khái niệm tồn độc lập hoàn toàn tách biệt Công thức tiếng E = mc2 có vẻ đẹp hoàn mỹ đầy đơn giản nhƣng lại chứa đựng mối quan hệ quan trọng vật lý học Năng lƣợng vật tỷ lệ thuận với tích khối lƣợng vật bình phƣơng vận tốc ánh sáng chân không Thuyết tƣơng đối cho rằng: phân biệt đƣợc khối lƣợng lƣợng, hai thuộc tính vốn có vật, lƣợng biến đổi thành khối lƣợng ngƣợc lại khối lƣợng biến đổi thành lƣợng Theo triết học, lƣợng khối lƣợng tính hai mặt thuộc tính, tùy điều kiện mà thể dƣới dạng lƣợng hay khối lƣợng Trong vật lý học, lƣỡng tính sóng hạt mang tính chất Kết luận: Năng lƣợng khối lƣợng có mối liên hệ mật thiết, lƣợng khối lƣợng biến đổi chuyển hóa lẫn 2.3.3 Mối liên hệ thuyết tương đối hẹp toán học Toán học sở, công cụ để phát minh thuyết tƣơng đối hẹp Ngƣợc lại, thuyết tƣơng đối kiểm chứng đắn toán học Những hệ thuyết tƣơng đối mở cho toán học nhiều lĩnh vực nghiên cứu Vật lý học nói chung, thuyết tƣơng đối nói riêng toán học, toán học mƣợn vật lý học làm động lực thúc đẩy phát triển Tuy nhiên, việc vận dụng toán học nghiên cứu vật lý làm cho vật học trở nên trừu tƣợng Kết luận: Toán học ngôn ngữ thuyết tƣơng đối hẹp, công cụ phát minh thuyết tƣơng đối 2.4 Quy luật lƣợng đổi chất đổi thuyết tƣơng đối hẹp Không gian, thời gian, khối lƣợng có biến đổi vật chuyện động với vận tốc nhỏ không? Theo công thức thuyết tƣơng đối hẹp có, nhƣng thay đổi nhỏ bé đến đáng thƣơng, nhỏ đến mà giác quan thông 21 thƣờng, nhận biết đƣợc Tự nhiên vĩ đại đồng thời tự nhiên nhà ảo thuật tài ba với trình diễn đánh lừa nhận thức ngƣời bao năm qua Giác quan ngƣời không cảm thấy thấy đổi không gian, thời gian, khối lƣợng vật chuyển động với vận tốc nhanh siêu xe Điều đáng buồn dẫn đến hiểu biết thông thƣờng không gian, thời gian, khối lƣợng bất biến Nhƣ vậy, vật cần vật tốc lớn đến để giác quan ngƣời nhận biết đƣợc điều này? Bằng công thức thuyết tƣơng đối, tính đƣợc, điều khẳng định số không nhỏ Khoa học kỹ thuật đại làm nên kì tích đƣa vận tốc hạt tiến gần vận tốc ánh sáng Tuy nhiên, vận thể có khối lƣợng lớn, nhƣ siêu xe chẳng hạn, thách thức to lớn nhà khoa học kĩ thuật Có thể, khoảng thời gian dài, để giác quan, nhìn thấy đƣợc biến đổi nhìn thấy đƣợc Khi vật đứng yên, vận tốc không, khối lƣợng vật đƣợc gọi khối lƣợng nghỉ Khi vật bắt đầu chuyển động, vận tốc vật khác không, khối lƣợng vật tăng lên Vật chuyển động có thay đổi khối lƣợng, không gian thời gian nhƣng thực đáng kể vận tốc lớn Nếu vật chuyển động với vận tốc nhỏ, biến đổi bỏ qua coi nhƣ bất biến, học cổ điển đƣợc nghiệm trƣờng hợp Trƣờng hợp ánh sáng, mang lƣỡng tính sóng hạt Hạt ánh sáng hạt photon, ánh sáng tức hạt photon không xuất chuyển động khối lƣợng lúc này, gọi khối lƣợng nghỉ không Khi có ánh sáng, tức hạt photon chuyện động với vận tốc ánh sáng, photon có khối lƣợng đƣợc gọi khối lƣợng hấp dẫn 22 Kết luận: Lƣợng vận tốc, vận tốc biến đổi từ không đến vận tốc ánh sáng, ngƣợc lại không gian, thời gian biến đổi từ giá trị vốn có không, đồng thời khối lƣợng vật tiến vô 2.5 Mâu thuẫn nội thuyết tƣơng đối hẹp 2.5.1 Tính tương đối, tính tuyệt đối Để hiểu xác hai từ “tƣơng đối” thuyết tƣơng đối hẹp, cần phải nghiên cứu thật kĩ tránh chủ nghĩa tƣơng đối Chủ nghĩa tƣơng đối dẫn đến lối tƣ tƣơng đối, cho thứ tƣơng đối, điều xác định nên nhà vật lý học không thiết phải nghiên cứu thành nghiên cứu tƣơng đối Điều thật vô lý, việc tôn sùng cách mù quáng tƣơng đối mà không phát tuyệt đối vật, tƣợng sai lầm lớn cách nhận thức tƣ lập luận Chính nội dung thuyết tƣơng đối hẹp hàm chứa thống tuyệt đối tƣợng đối Sự tƣơng đối vị trí vật không gian ví dụ nhƣ khái niệm trƣớc sau, trái phải, dƣới,…đều mang tính tƣơng đối, phụ thuộc ngƣời quan sát Thuyết tƣơng đối hẹp mở rộng lên thành tƣơng đối không gian (không gian ta hiểu không gian vật lý, gắng liền với vật) Thời gian, đƣợc ngƣời cho bất biến, trôi đặn từ khứ đến tƣơng lai, thật lại khác ngƣời quan sát chuyển động khác Đến lƣợt mình, khối lƣợng không thoát khỏi án tƣơng đối, thứ dƣờng nhƣ bao phủ tƣơng đối Nhƣng thật thế, có tuyệt đối: vận tốc ánh sáng chân không vận tốc giới hạn tuyệt đối, đồng thời nguyên lý tƣơng đối tuyệt đối hệ quy chiếu quán tính Mâu thuẫn tuyệt đối tƣơng đối không làm cho thuyết tƣơng đối hẹp lộn xộn mà chúng thể thể thống nhất, bổ sung cho nhau, sở phƣơng pháp luận thuyết tƣơng đối hẹp 23 Tƣơng đối tuyệt đối tồn vật tƣợng Nhìn bên chúng mâu thuẫn nhau, nhiên bên chúng thể thống tách rời Sự tƣơng đối hàm chứa tuyệt đối ngƣợc lại tuyệt đối hàm chứa tƣơng đối Nếu nghiên cứu vấn đề, mà tƣơng đối hóa không sâu vào chất vấn đề, ngƣợc lại tuyệt đối hóa không thấy đƣợc chất vật phƣơng diện khác Kết luận: Tính tƣơng đối tính tuyệt đối thuộc tính vật, chúng thể thống tách rời 2.5.2 Sự mâu thuẫn nội khái niệm không gian thời gian Không gian đƣợc đề cập thuyết tƣơng đối hẹp mang tính tƣơng đối, co dãn nhƣng chất không gian gì? Vì không gian lại có tính tƣơng đối? Không gian vô tận đồng thời tồn không gian vô bé Không gian vô lớn vũ trụ, không gian vô bè kích thƣớc dƣới kích thƣớc nguyên tử Không gian vô lớn tập hợp vô lớn không gian vô bé Cấu trúc không gian vô phức tạp, định nghĩa không gian cách rõ ràng vấn đề cho nhà vật lý triết học Thời gian ngƣời quan sát chuyển động khác không giống nhau, ngƣời quan sát chuyển động thời gian trôi đặn, tức thời gian lúc lại tuyệt đối Thời gian có điểm bắt đầu nhƣng điểm kết thúc, thời gian có nghĩa có so sánh trình vận động biến đổi, không khái niệm thời gian vô nghĩa 11 năm sau, lần Einstein phá vỡ thông thƣờng, thống không gian thời gian thành không-thời gian chiều Mở rộng thuyết tƣơng đối thành thuyết tƣơng đối rộng thuyết tƣơng đối hẹp trƣờng hợp riêng Kết luận: Không gian, thời gian tự thân tồn mâu thuẫn, tự thống lẫn 24 2.6 Hệ thuyết tƣơng đối hẹp vấn đề nhân văn Viện dẫn tƣơng đối, số ngƣời tỏ vô trách nhiệm, theo họ lý luận, trách nhiệm tƣơng đối, không chịu trách nhiệm có ngƣời khác tới lãnh trách nhiệm Sự nguy hiểm việc áp dụng cách máy móc tƣơng tối vào sống ảnh hƣởng xấu đến sống họ làm xã hội chậm bƣớc tiến Tính tƣơng đối dạy ta cách tiếp nhận, cách từ bỏ cách sống tốt Công thức E = mc2 gợi ý cho nhân loại nguồn lƣợng khổng lồ phục vụ cho sống, giúp xã hội văn minh Nhƣng thành tựu khoa học rơi vào tay nhà trị lại trở thành ác mộng Hết bom nguyên tử có sức phá hoại khủng khiếp đến bom khinh khí có sức phá hoại gấp trăm lần bom nguyên tử Trên giới, ngày có nhiều nƣớc sở hữu vũ khí hạt nhân, nguy văn minh nhân loại biến ngày cao cao Kết luận chƣơng 2: Thuyết tƣơng đối hẹp mang ý nghĩa thể luận nhận thức luận Thuyết tƣơng đối hẹp cách phá bỏ lý lẽ thông thƣờng, làm nên cách mạng nhận thức, đồng thời thay đổi chất khái niệm vận động, không gian thời gian vật lý học triết học Triết học với phép biện chứng vật lần đƣợc hoàn thiện công cụ để nghiên cứu thuyết tƣơng đối hẹp KẾT LUẬN Thuyết tƣơng đối hẹp có tính thể luận nhận thức luận, làm cách mạng nhận thức, mở chân trời cho nhà vật lý Không gian, thời gian không bất biến, biến đổi gắn liền với vận động Vận động, không gian thời gian không tách biệt mà chúng có mối quan hệ biện chứng, thống Các mâu thuẫn vật lý học động lực hình thành lý thuyết mới, tƣơng tự nhƣ mâu thuẫn dẫn đến đời thuyết tƣơng đối hẹp Tuy nhiên 25 thân mâu thuẫn mang tính thống nhất, mâu thuẫn tồn nội vật, tƣợng Vật lý học phát triển lên, thuyết đời phủ nhận thuyết cũ, mô tả giới ngày gần với chất giới Thuyết tƣơng đối hẹp phủ nhận tính chất bất biến học cổ điển, tƣơng lai, lý thuyết đời xác đủ sức phủ nhận thuyết tƣơng Tuy nhiên, mà nhà vật lý ngừng nghiên cứu, ngừng tìm tòi chất vật, giới Sự mâu thuẫn phủ định làm xuất thuyết tƣơng đối hẹp đồng thời thúc đẩy vật lý học phát triển không ngừng Đề tài cho ta thấy, nguyên lý quy luật phép vật biện chứng giúp phân tích, nghiên cứu thuyết tƣơng đối hẹp nhƣ hệ trở nên dễ dàng Tính trừu tƣợng-siêu hình ban đầu Einstein đƣợc cụ thể nhờ nguyên lý quy luật Hệ thuyết tƣơng đối hẹp vấn đề triết học nhân văn, khiến ngƣời phải suy nghĩ thân Nghiên cứu không gian, thời gian, triết học thuyết tƣơng đối hẹp giúp nắm vững phép vật biện chứng đồng thời hiểu sâu chất giới Tƣ cách nhìn nhận trở nên lớn không bị giới hạn lý lẽ thông thƣờng 26 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Brian Greene, (2005), Giai điệu dây giao hưởng vũ trụ, Nhà xuất trẻ L.D Landau G.B Rumer, (1987), Thuyết tương đối gì?, Nhà xuất Đồng Nai Martin Gardner, (2001), Thuyết tương đối cho người, Nhà xuất đại học quốc gia Hà Nội Nguyễn Cảnh Hồ, (2000), Một số vấn đề triết học vật lý học, Nhà xuất khoa học xã hội Hà Nội Stephen Hawking, (2011), Vũ trụ vỏ hạt dẻ, Nhà xuất trẻ Stephen Hawking, (2012), Lược sử thời gian, Nhà xuất trẻ Vũ Gia Hiền, (2006), Triết học từ góc độ biện chứng vật, Nhà xuất trị quốc gia Walter Isaacson, (2011), Einstein đời vũ trụ, Nhà xuất tổng hợp Tp Hồ Chí Minh [...]... niệm mới về không gian, thời gian, cách 17 biện luận siêu hình-trừu tƣợng mang tính toán học trong thuyết tƣơng đối hẹp mâu thuẫn với những khái niệm cũ về không gian, thời gian trong triết học Triết học đầu thế kỷ XX vẫn coi không gian, thời gian là bất biến, là độc lập với sự vận động Bên kia chiến tuyến, thuyết tƣơng đối hẹp tuyên bố dõng dạc rằng: Không gian, thời gian mang tính tƣơng đối và thay... niệm không gian và thời gian Không gian đƣợc đề cập trong thuyết tƣơng đối hẹp mang tính tƣơng đối, có thể co dãn nhƣng bản chất không gian là gì? Vì sao không gian lại có tính tƣơng đối? Không gian là vô tận đồng thời cũng tồn tại không gian vô cùng bé Không gian vô cùng lớn là vũ trụ, không gian vô cùng bè là kích thƣớc dƣới kích thƣớc nguyên tử Không gian vô cùng lớn là tập hợp vô cùng lớn không gian. .. nếu không khái niệm thời gian là vô nghĩa 11 năm sau, một lần nữa Einstein phá vỡ sự thông thƣờng, khi thống nhất không gian và thời gian thành không- thời gian 4 chiều Mở rộng thuyết tƣơng đối thành thuyết tƣơng đối rộng còn thuyết tƣơng đối hẹp là trƣờng hợp riêng Kết luận: Không gian, thời gian tự thân nó tồn tại những mâu thuẫn, tự thống nhất lẫn nhau 24 2.6 Hệ quả của thuyết tƣơng đối hẹp và vấn... những hệ quả của thuyết tƣơng đối hẹp mâu thuẫn với quan điểm triết học cũ kỉ Không gian, thời gian và vận động là một thể thống nhất và không thể tách rời nhau 18 2.2 Thuyết tƣơng đối hẹp là sự phát triển đi lên vừa mang tính phủ định vừa mang tính kế thừa Thuyết tƣơng đối hẹp là sự phát triển đi lên của tri thức nhân loại, đã thay đổi hoàn toàn nhận thức của con ngƣời về không gian, thời gian, khối lƣợng,…phủ... quan hệ giữa vận tốc và khối lƣợng Theo triết học duy vật biện chứng: không gian, thời gian và vận động (tức là sự chuyển động) có mối quan hệ thống nhất, tác động qua lại và không thể tách rời nhau Điều này đƣợc rút ra từ hệ quả của thuyết tƣơng đối hẹp Kết luận: Vận tốc chuyển động làm thay đổi không gian, thời gian, khối lƣợng, ngƣợc lại không gian, thời gian, khối lƣợng buộc vận tốc của vật bị... nhận thức, đồng thời thay đổi bản chất khái niệm về vận động, không gian và thời gian trong vật lý học và triết học Triết học với phép biện chứng duy vật một lần nữa đƣợc hoàn thiện và là công cụ để nghiên cứu thuyết tƣơng đối hẹp KẾT LUẬN Thuyết tƣơng đối hẹp có tính bản thể luận và nhận thức luận, làm cuộc cách mạng nhận thức, mở ra chân trời mới cho các nhà vật lý Không gian, thời gian không bất biến,... cùng bé Cấu trúc không gian vô cùng phức tạp, và định nghĩa không gian một cách rõ ràng vẫn đang là vấn đề cho các nhà vật lý và triết học Thời gian đối với mỗi ngƣời quan sát chuyển động khác nhau sẽ không giống nhau, đối với từng ngƣời quan sát chuyển động đều thì thời gian trôi đều đặn, tức thời gian lúc này lại tuyệt đối Thời gian có điểm bắt đầu nhƣng không có điểm kết thúc, thời gian chỉ có nghĩa... của chuyển động với không gian, thời gian và khối lượng Không gian, thời gian, khối lƣợng trong thuyết tƣơng đối hẹp không còn bất biến, chúng nhất định biến đổi khi vật chuyển động có vận tốc Sự chuyển động dẫn đến không gian bị co lại, thời gian bị chậm đi và khối lƣợng của vật tăng lên Mối liên hệ giữa chuyển động (vận tốc) với không gian, thời gian, khối lƣợng là khách quan, là tồn tại vốn có của... ánh sáng trong chân không cũng là vận tốc giới hạn là tuyệt đối, đồng thời nguyên lý tƣơng đối là tuyệt đối đối với các hệ quy chiếu quán tính Mâu thuẫn giữa tuyệt đối và tƣơng đối không làm cho thuyết tƣơng đối hẹp lộn xộn mà chúng là một thể thể thống nhất, bổ sung cho nhau, là cơ sở phƣơng pháp luận của thuyết tƣơng đối hẹp 23 Tƣơng đối và tuyệt đối cùng tồn tại trong sự vật và hiện tƣợng Nhìn bên... khi đó thuyết tƣơng đối hẹp ra đời do mâu thuẫn nội tại của nền vật lý học thời đó Thuyết tƣơng đối hẹp sinh sau triết học duy vật biện chứng, nhƣng lại chứa đầy sức mạnh, thách thức những điều cũ kĩ tồn tại trong triết học duy vật biện chứng Phép duy vật biện chứng cần có những thành tựu đột phá của thuyết tƣơng đối hẹp để thay đổi căn bản về khái niệm vận động, không gian, thời gian, đồng thời phát