Đạo học phương Đông cho rằng sự chứng thực tâm linh trực tiếp về thực tại là một biến cố chớp nhoáng, nó lung lay tận gốc rễ thế giới quan con người. D.T.Suzuki gọi nó là “biến cố sửng sốt nhất có thể xảy ra trong ý thức con người… Nó vứt bỏ mọi dạng kinh nghiệm thông thường”, ông giải thích tính chất đáng sợ của kinh nghiệm này bằng lời một thiền sư đã mô tả, “như một bình nước vỡ đáy”.

Đầu thế kỷ này, nhà vật lý cũng bị tình trạng tương tự, họ mô tả kinh nghiệm này giống như cách nói của vị thiền sư nọ của Suzuki. Heisenberg viết:

Người ta chỉ có thể hiểu những phản ứng dữ dội về các phát triển gần đây của nền vật lý hiện đại khi ta nhận thức rằng, nơi đây toàn bộ cơ sở của vật lý đang chuyển dịch và sự chuyển dịch này gây ra một cảm giác là nền tảng đó đang bị cắt rời ra khỏi khoa học.

Einstein cũng hoảng sợ như thế khi ông tiếp xúc lần đầu với thực tại của vật lý nguyên tử. Ông viết trong hồi ký của mình:

Tất cả mọi cố gắng của tôi để thích hợp với cơ sở của lý thuyết vật lý của loại nhận thức mới mẻ này, hoàn toàn thất bại. Hầu như đất dưới chân tôi bị sụt lở, không ở đâu còn thấy một nền tảng vững chắc nữa, mà trên đó người ta có thể xây dựng một điều gì.

Sự khám phá nền vật lý hiện đại đòi hỏi một sự đổi thay các khái niệm về không gian, thời gian, vật chất, khách thể, nguyên nhân và hậu quả… và vì những khái niệm này quá căn bản đối với chúng ta, nên chẳng có gì ngạc nhiên khi nhà vật lý buộc phải thay đổi chúng, người đó hoảng sợ cũng phải. Từ sự đổi thay này mà phát xuất một thế giới quan mới, hoàn toàn khác trước, nó vẫn còn tiếp tục phải thay đổi theo tiến trình của các nghiên cứu khoa học đang xảy ra.

Hai đoạn văn sau đây là của Niels Bohr’ của nhà đạo học Ấn Độ Sri Aurobindo, nói về chiều sâu và tính chất quyết liệt của kinh nghiệm này:

Trong thời gian qua, kinh nghiệm của ta đã được mở rộng ra, nó được phơi bày dưới ánh sáng, cho thấy tính bất toàn của những khái niệm đơn giản mang tính máy móc và hệ quả của nó là nền tảng bị lung lay tận gốc rễ, nền tảng mà ta dùng để lý giải mọi quan sát .

Thực tế là mọi sự vật của tự nhiên và mọi hiện tượng bắt đầu thay đổi; toàn bộ kinh nghiệm của chúng ta về thế giới đã khác hẳn… Có một phương thế mới, vĩ đại và sâu xa để ngộ về mọi sự, để thấy, để biết và tiếp xúc chúng.

Sri Aurobindo

Phần sau đây sẽ phác họa hình ảnh sơ lược của thế giới quan mới, cho thấy thế giới quan cơ giới cổ điển vào đầu thế kỷ này phải nhường chỗ cho thuyết lượng tử và thuyết tương đối, dẫn đến một quan niệm tinh tế, toàn bộ và hữu cơ hơn nhiều của thế giới tự nhiên.

VẬT LÝ CỔ ĐIỂN

Thế giới quan ngày nay đang bị vật lý hiện đại thay đổi vốn đặt cơ sở trên mô hình của Newton về vũ trụ. Mô hình này tạo nên một cái khung chắc chắn cho vật lý cổ điển. Thật sự nó là một nền tảng vĩ đại, trên tảng đá vững chắc đó, ta đã xây dựng toàn bộ khoa học và triết lý về giới tự nhiên cho khoảng ba trăm năm.

Sân khấu của vũ trụ Newton, trong đó tất cả hiện tượng cơ lý xảy ra, là không gian ba chiều của hình học cổ điển Euclid. Đó là một không gian tuyệt đối, luôn luôn tĩnh tại và không thay đổi. Hãy dùng chính ngôn từ của Newton: “Tự tính của không gian tuyệt đối là luôn luôn như nhau, bất động, không hề phụ thuộc gì vào sự vật nằm trong đó”. Tất cả mọi biến dịch của sự vật trong thế giới cơ lý được mô tả với khái niệm của một kích thước khác, gọi là thời gian, mà thời gian bản thân nó lại là tuyệt đối, có nghĩa là không liên hệ gì với thế giới vật chất và trôi đều đặn từ quá khứ, qua hiện tại đến tương lai. Newton nói: “Thời gian tuyệt đối, đích thực, có tính toán học, tự chảy, theo tự tính của nó là đều đặn và không liên quan gì đến bất cứ vật nào”.

Những vật thể của thế giới Newton, chúng vận động trong không gian và thời gian tuyệt đối là những hạt vật chất. Trong các đẳng thức toán học, chúng được xem là hạt khối lượng. Newton xem chúng là những hạt nhỏ, cứng chắc và là vật thể không hủy, chúng là thành phần cấu tạo mọi vật chất. Mô hình này khá giống với mô hình của các nhà nguyên tử học Hy Lạp. Cả hai đều dựa trên sự phân biệt giữa đầy đặc và trống rỗng, giữa vật chất và không gian, và trong cả hai mô hình thì các hạt đều luôn luôn có khối lượng và hình dạng không thay đổi. Do đó vật chất luôn luôn được bảo toàn.

Sự khác biệt lớn giữa Demokrit và Newton trong quan niệm nguyên tử là, New- ton là người gắn thêm một lực tác động giữa các hạt với nhau. Lực này rất đơn giản và chi tùy thuộc vào khối lượng và khoảng cách của chúng. Đó là trọng lực hay lực hút lẫn nhau của các khối lượng và Newton xem lực đó gắn chặt với vật thể, chúng tác động tức thì trong khoảng cách rất xa. Mặc dù đây là một giả thuyết kỳ dị, nó không được ai tìm hiểu thêm. Các khối lượng và lực tác động được xem như do Chúa tạo thành và do đó không phải là đối tượng để xem xét. Trong tác phẩm Optics, Newton cho ta thấy hình dung của ông về việc Chúa tạo dựng thế giới vật chất:

Tôi cho rằng có lẽ mới đầu Chúa tạo vật chất bằng những hạt cứng chắc, đầy đặc, không thể xuyên qua, di động, với dạng hình, với kích thước, với tính chất và tương quan nhất định với không gian, phù hợp nhất với mục đích mà ngài muốn tạo ra; và những hạt đơn giản này là thể rắn, cứng hơn bất kỳ vật thể xốp nào khác, chúng cứng đến độ không bao giờ hao mòn, không vỡ. Không có một lực nào có thể chia cắt nó, vật mà trong ngày đầu tiên Chúa đã sáng tạo”.

Tất cả mọi hiện tượng cơ lý trong cơ học Newton đều có thể qui về sự vận động của hạt khối lượng trong không gian, sự vận động đó do lực hấp dẫn giữa chúng với nhau: lực trọng trường, gây ra Nhằm phát biểu tác dụng của lực đó trên hạt khối lượng bằng tính chính xác của toán học, Newton phải sử dụng khái niệm và kỹ thuật toán học hoàn toàn mới, đó là phép tính vi phân Vào thời điểm đó, đây là một thành tựu tri thức vĩ đại và được Einstein tôn thờ là “có lẽ đó là bước tiến lớn nhất trong tư duy mà một cá nhân xưa nay làm được”.

Các phương trình vận động của Newton là nền tảng của cơ học cổ điển Chúng được xem là qui luật cố định, theo đó các hạt khối lượng chi việc vận hành và thời đó người ta cho rằng nó mô tả được tất cả mọi biến dịch có thể quan sát được trong thế giới cơ lý. Theo cách nhìn của Newton thì trước hết Chúa sáng tạo ra vật chất, lực tác dụng giữa chúng và định luật của sự vận động. Theo cách đó thì vũ trụ được đưa vào vận hành và từ đó chạy như một cái máy, được hướng dẫn bằng qui luật bất di bất dịch.

Thế giới quan cơ giới như vậy liên hệ chặt chẽ với tư tưởng quyết định luận Bộ máy vũ trụ khổng lồ được xem là có thứ tự trước sau và cái sau được xác định bởi cái trước một cách chắc chắn. Tất cả điều gì xảy ra đều có một lý do, sẽ gây một hiệu ứng rõ rệt, tương lai của mỗi một thành phần trong hệ thống đều được quyết đoán một cách chắc chắn; nói trên nguyên tắc, nếu mọi điều kiện trong một thời gian nhất định được biết rõ. Niềm tin này được nói rõ nhất trong câu nói nổi tiếng của nhà toán học Pháp Pierre Simon Laplace:

Một đầu óc, nếu trong một thời điểm nhất định, nó biết mọi lực tác động, và tình trạng của mọi sự vật tạo nên thế giới – giả định đầu óc đó đủ lớn để phân tích mọi thông tin này – thì đầu óc đó chỉ với một công thức mà biết hết mọi vận động, từ vận động lớn nhất trong vũ trụ đến vận động của những nguyên tử; đối với đầu óc đó thì không gì là bất định và tương lai cũng như quá khứ trước mắt nó là rõ rệt, như hiện tại.

Nền tảng của thuyết quyết định luận này là sự cách ly cơ bản giữa cái tôi và thế giới còn lại, sự cách ly này do Descartes đem vào triết học. Sự cách ly này làm người ta tin rằng, thế giới có thể được mô tả một cách khách quan, nghĩa là không cần quan tâm gì đến người quan sát và tính khách quan trong việc mô tả thế giới được xem là cứu cánh của mọi khoa học.

Thế kỷ 18 và 19 là nhân chứng cho thành tựu vĩ đại của cơ học Newton. Bản thân Newton áp dụng thuyết của ông vào vận động của thiên thể và nhờ đó mà giải thích được tính chất căn bản của hệ thống thái dương hệ. Thế nhưng mô hình các hành tinh của ông được đơn giản hóa rất nhiều, thí dụ lực hút giữa các hành tinh với nhau được bỏ qua và vì thế mà ông gặp phải nhiều điều không hợp lý, không giải thích được. Ông giải quyết vấn đề này bằng cách cho rằng Chúa hiện diện thường hằng trong vũ trụ để sửa đổi những điều không hợp lý nọ.

Laplace, nhà toán học lớn, tự đặt cho mình trách nhiệm lớn lao, viết một tác phẩm bổ sung thêm các bài tính của Newton, để “mang lại một lời giải toàn triệt cho vấn đề cơ học lớn của thái dương hệ và đưa lý thuyết sát gần với mọi quan sát, để các phương trình xuất phát từ kinh nghiệm không còn chỗ đứng trong ngành thiên văn”. Kết quả là một tác phẩm đồ sộ với năm cuốn, mang nhan đề Mecanique Céleste (Cơ học thiên thế), trong đó Laplace thành công, lý giải mọi vận động của các hành tinh, các mặt trăng, sao chổi, đến những chi tiết nhỏ như sự lên xuống của thủy triều và các thứ khác, các hiện tượng liên quan đến sức hút trọng trường. Ông chứng minh qui luật vận động của Newton bảo đảm tính ổn định của thái dương hệ và xem vũ trụ như một có máy tự điều hành một cách toàn hảo. Khi Laplace trình tác phẩm này cho đại đế Napoleon xem, nghe nói nhà vua nói như sau: “Thưa ông Laplace, người ta báo với tôi, ông viết cuốn sách qui mô này về hệ thống vũ trụ mà không hề nhắc nhở tới đấng sáng tạo ra nó”. Laplace trả lời ngắn gọn: “Tôi không cần đến giả thuyết này”.

Phấn khởi trước những thành tựu rực rỡ của cơ học Newton, các nhà vật lý quay qua xét sự vận hành liên tục của vật thể ở trạng thái lỏng và sự rung động của vật thể đàn hồi và đạt thành quả. Cuối cùng, thậm chí môn nhiệt học cũng có thể qui về cơ học khi người ta biết rằng nhiệt cũng là năng lượng, nó chỉ do chuyển động không trật tự của phân tử mà thành. Khi nhiệt độ của nước tăng cao thì các phân tử nước cũng tăng mức vận động, tăng cho đến khi chúng bứt khỏi lực liên kết nội hãm chúng và thoát đi nhiều hướng. Thế là nước ở trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái hơi. Ngược lại khi nhiệt giảm dần thì các phân tử nước hợp lại, kết thành một cấu trúc mới, cứng rắn, đó là thể rắn ở dạng băng. Theo cách này thì nhiều hiện tượng thuộc nhiệt học có thể hiểu bằng cách nhìn cơ học.

Thành công to lớn của mô hình cơ học làm cho nhà vật lý của đầu thế kỷ 19 tin rằng, quả thật vũ trụ phải là một hệ thống cơ giới khổng lồ, vận hành theo nguyên lý vận động do Newton đẻ ra. Những qui luật này được xem như nền tảng của qui luật tự nhiên và mô hình Newton là mô hình chung kết về thế giới hiện tượng. Thế nhưng chỉ không đầy một trăm năm sau, người ta khám phá một thực tại cơ lý khác, nó làm rõ giới hạn của mô hình Newton và chỉ ra rằng mô hình đó không hề có giá trị tuyệt đối.

Những nhận thức này không hề xuất hiện một cách bất ngờ, sự phát triển của chúng đã bắt nguồn từ thế kỷ 19 và mở đường chuẩn bị cho cuộc cách mạng khoa học của thời đại chúng ta. Bước đầu tiên của quá trình phát triển này là sự khám phá và nghiên cứu các hiện tượng điện từ, các hiện tượng đó không được giải thích ổn thỏa với mô hình cơ khí và trong các hiện tượng đó người ta thấy có một loại năng lực mới tham gia. Bước quan trọng này do Michael Faraday’ và Clerk Maxwell thực hiện, người đầu là một trong những nhà thực nghiệm lớn nhất trong lịch sử khoa học, người sau là một lý thuyết gia xuất sắc. Khi Michael Faraday tạo ra một dòng điện bằng cách di chuyển một thỏi nam châm trong một cuộn dây đồng và biến một công cơ – sự di chuyển nam châm – thành điện năng, ông đã tạo một bước ngoặt trong lịch sử khoa học và kỹ thuật. Thí nghiệm căn bản này một mặt đã khai sinh ra ngành điện từ, mặt kia nó làm nền tảng cho những suy luận lý thuyết của ông và của Maxwell, kết quả dẫn đến một lý thuyết hoàn chỉnh về điện từ. Faraday và Maxwell không những chỉ nghiên cứu hiệu ứng của lực điện từ, họ còn nghiên cứu bản chất những lực đó là gì. Hai ông mới thay khái niệm của lực bằng một trường và họ trở thành người đầu tiên vượt ra khỏi vật lý cơ giới của Newton.

Thay vì như cơ học Newton, cho rằng hai điện tích âm và dương hút nhau như hai khối lượng trong cơ học cổ điển, hai ông Faraday và Maxwell thấy đúng hơn, họ cho rằng mỗi điện tích tạo ra trong không gian một tình trạng nhiễu hay một điều kiện, nó làm cho một điện tích khác cảm thấy một lực tác động lên mình. Điều kiện này trong không gian, cái có thể sinh ra lực, được gọi là trường. Chỉ một điện tích duy nhất đã sinh ra trường, trường hiện hữu tự nó, không cần có sự hiện diện của một điện tích khác mới có trường và tác động của nó.

Đây là một sự thay đổi sâu sắc trong quan niệm của chúng ta về thực tại cơ lý. Theo cách nhìn của Newton thì lực tác động gắn chặt lên vật thể được tác động. Bây giờ khái niệm lực được thay thế bằng một khái niệm tinh tế hơn của một trường, trường này có thực thể riêng của nó, có thể được nghiên cứu mà không cần dựa trên vật thể nào khác. Đỉnh cao của lý thuyết này, được gọi là điện động, xuất phát từ nhận thức rằng ánh sáng không gì khác hơn là một trường điện từ, trường đó di chuyển trong không gian dưới dạng sóng. Ngày nay người ta biết rằng tất cả sóng truyền thanh, sóng ánh sáng hay quang tuyến X đều là sóng điện từ cả – tức là điện trường và từ trường giao thoa với nhau, chúng chỉ khác nhau về tần số rung và ánh sáng chỉ là một phần rất nhỏ của toàn bộ các trường điện từ.

Mặc dù có sự thay đổi sâu xa đó, cơ học Newton vẫn tạm giữ vị trí nền tảng của nền vật lý. Chính Maxwell cũng có khi thử giải thích thành quả của mình bằng quan điểm cơ học. Ông xem trường như là một dạng áp suất cơ học của một chất liệu đầy ắp trong không gian, chất đó được gọi là ê-te và sóng điện từ được xem như sự co giãn đàn hồi của chất ê-te đó. Điều này nghe rất tự nhiên vì sóng hay được hiểu là sự rung động của vật chất, kiểu như sóng là sự rung của nước, âm thanh là sự rung của không khí. Thế nhưng Maxwell cùng lúc sử dụng nhiều cách cơ học để diễn dịch lý thuyết của mình nhưng thật sự không coi trọng chúng. Có lẽ ông đã biết một cách trực giác rằng, mặc dù không nói ra, yếu tố nền tảng của lý thuyết của mình là trường chứ không phải là mô hình cơ học. Rồi chính Einstein, người mà năm mươi năm sau nhận rõ điều này khi nói không hề có ê-te và điện từ trường là những đơn vị lý tính tự hiện hữu, nó đi xuyên suốt không gian trống rỗng và không thể được giải thích theo quan điểm cơ học.

Đến đầu thế kỷ 20 thì nhà vật lý có hai lý thuyết thành công trong tay, chúng được áp dụng cho nhiều hiện tượng khác nhau: Nền cơ học Newton và lý thuyết điện từ trường Maxwell. Mô hình Newton không còn là nền tảng duy nhất của ngành vật lý nữa.