05/01/2020
Lê Tất Điều: BÍ ẨN CUỐI CÙNG CỦA E = mc²

Tìm được ý nghĩa thực của phương trình từ  năm 2012 nhưng không dám công bố vì còn kẹt một bí mật cuối cùng, loay hoay nghiên cứu, tìm tòi hàng năm không giải nổi.

Nó nằm trong chữ C² (C bình phương) – bình phương tốc độ ánh sáng.

Vật chất chỉ cần chuyển động nhanh bằng (C), tốc độ ánh sáng, là biến thành năng lượng rồi, còn sót cái gì để mà đòi bay nhanh hơn? – C+1 đã là dư. C nhân hai, nhân ba là dư quá lố, vậy mà ở đây còn dư kinh hồn hơn, là c bình phương lận – c nhân với c (186,282 x 186,282) nghĩa là  khoảng 34,700,983,524 dặm/ giây!

Trong vũ trụ làm gì có cái thứ tốc độ . Phương trình chỉ cần E= mc là đủ, sao lại bắt buộc phải là m. Đòi hỏi một tốc độ cỡ đó là đòi hỏi quá … phi vật lý. Ấy vậy mà, chính nhờ cái món phi vật lý mc² hiện diện trong phương trình, những bài toán tính năng lượng mới cho những kết quả chính xác. Tại sao?

Quả thực chỗ này thì bí, mò mẫm mãi không ra tí manh mối nào.

Cũng đã chịu khó tìm kỹ trên Wikipedia, Google, các tạp chí khoa học… và chỉ thấy câu trả lời được thiên hạ phục lăn, coi là hay nhất, như thế này:

“But why is the speed of light squared? The reason is that kinetic energy, or the energy of motion, is proportional to mass. When you accelerate an object, the kinetic energy increases to the tune of the speed squared. You’ll find an excellent example of this in any driver’s education manual: If you double your speed, the braking distance is four times longer, so the braking distance is equal to the speed squared [source: UNSW Physics: Einsteinlight].” (Robert Lamb)

Tôi không dịch lời đoán mò ngớ ngẩn này để khỏi phí quốc ngữ. Không những nó sai lầm nặng trong cách viện dẫn Động năng (kinetic energy) mà còn đưa ra một thí dụ để ngụy biện rất tiếu lâm. Vật chất thuộc cấu trúc chiếc xe – kể cả xăng nhớt – cũng như phần lớn vật chất trong vũ trụ, khi đạt tốc độ đủ để khởi động tiến trình chuyển hóa (còn xa lắc xa lơ tốc độ ánh sáng) là đã tan trong lửa khói, biến hết thành nhiệt năng, còn sót tí vật chất nào nữa đâu mà đòi phát sinh động năng to bằng bình phương tốc độ ánh sáng!

Quả thực, cũng có lúc sờn lòng, nản chí, lăm le tính dùng phương pháp nghiên cứu vô cùng nhàn nhã của ông Mai Thảo:

Thế giới có triệu điều không hiểu
Càng hiểu không ra lúc cuối đời
Chẳng sao khi đã nằm trong đất
Đọc ở sao trời sẽ hiểu thôi

Khỏe re! Cứ nằm kềnh trong đất, khỏi nhúc nhích chân tay, mắt cũng nhắm nghiền luôn, thế là đọc được hết những huyền bí của vũ trụ càn khôn ghi đầy ắp không gian, từng câu từng chữ sáng lấp lánh trên thân thể lũ sao trời!

Mê tơi vì những câu thơ hay, lại khoái ngay cách thức nghiên cứu bậc huynh trưởng chỉ dẫn, nhưng tự xét mình, biết thân biết phận, đành chào thua. Mình không đủ bản lãnh để thi hành vì cố tật thích khoe khoang. Khám phá chuyện mới lạ vào thời điểm tay hết gõ phím loạn cào cào, miệng hết bép xép khoe nhắng lên, hết đi ngủ mong nằm mơ thấy cụ Einstein hiện về xoa đầu, vỗ vai nhận là “Tri kỷ ruột” (Chữ khen ngợi của nhà văn Nguyễn Xuân Quang)… thì còn nước non, nghĩa lý gì nữa đâu! Quá trễ!

Không an nhiên tự tại, khinh thế ngạo vật được như các bậc tiền bối nên cứ bị con nó trêu chọc hết năm này qua năm khác. Tức anh ách!

Mãi gần sáu năm sau, mùa Xuân 2018, mới tìm được câu trả lời, nhờ may mắn tình cờ.

Hôm đó, bản tường trình kết quả cuộc nghiên cứu về sự lan tỏa của ánh sáng đã viết xong, ngồi đọc lại soát lỗi, sửa chữa. Cũng cẩn thận làm lại mấy bài toán. Khi tính lượng photon bao phủ diện tích một hình cầu ánh sáng có bán kính 1 dặm thì tóm được “nó”.

Mới đầu còn ngờ ngợ, vì nó thay hình đổi dạng, ở đây nó không là C mà là r (radius –  đường bán kính của một hình cầu).  Nhưng chỉ mất vài phút suy nghĩ, liên tưởng, nối kết các dữ kiện, là biết chắc đã tóm được cu cậu. Thật mừng như bắt được… kẻ thù! (Câu này của một bạn văn ở Canada. Hơn bốn mươi năm mất liên lạc, bạn tôi còn đó không?)

Liên tưởng thì thấy tiến trình nổ của bom nguyên tử giống hệt sự lan tỏa của ánh sáng – cũng bung ra thật nhanh về mọi hướng.

(Được kích hoạt, các nguyên tử Uranium di động cực nhanh, cọ xát nhau cực mạnh, tự hủy, biến thành nhiệt năng và ánh sáng, tỏa khắp mọi phía.

Than, gỗ và nhiều vật chất khác khi cháy, tỏa nhiệt lượng không quá cao, thường chỉ vừa đủ để tự hủy hết khối lượng. TNT, Uranium, Plutonium … tỏa nhiệt lượng lớn hơn ngàn triệu lần. Nhiệt lượng này tiếp tục tác động và kích hoạt các phân tử, nguyên tử, vi phân tử căn bản của vũ trụ nằm trong vùng không gian bao quanh, tạo tiến trình chuyển hóa vật chất thành nhiệt năng đợt hai. Do đó, một khối lượng TNT có sức công phá bao trùm một vùng rộng lớn. Và sức công phá ấy cũng tỏa ra rất nhanh về mọi hướng, theo dạng sóng hình cầu, giống hệt sóng ánh sáng.)

Như thế, để tính những năng lực, năng lượng, ánh sáng bung ra quanh quả bom, ta cũng phải dùng những công thức tính toán kích thước hình cầu:

Tìm diện tích: S= 4πr²   hay  S = 12.5664 x r²

Tìm thể tích: V= (4/3) πr3   hay  V=  4.1888 r3   

Thí dụ, muốn tìm diện tích hình cầu của ánh sáng lan tỏa sau một giây bom nổ, ta dùng công thức: S = 4πr² (4 nhân với số Pi nhân với bình phương bán kính)

Xin đặc biệt chú ý vào điểm quan trọng này:

Tìm kích thước một hình cầu ánh sáng lan tỏa, ta luôn luôn có sẵn trị số của bán kính r.

Ở đây, r = 186,282 dặm  (là khoảng cách đợt sóng photon đầu tiên đã lan được xa trung tâm nổ sau một giây với tốc độ C), nghĩa là r = c, nói đúng hơn C chính là r. Và công thức tìm diện tích hình cầu ánh sáng lan tỏa quanh chỗ bom nổ trở thành:

S= 4πC². (4 nhân với số Pi nhân với bình phương tốc độ ánh sáng)

Công thức này đem tính sức công phá của bom thì phải điều chỉnh lại vì nhiệt năng, năng lượng tạo lực đẩy nguyên tử, vi nguyên tử, phóng xạ v.v…bung ra tứ phía, không “bay” xa được như ánh sáng.

Einstein đã nhìn ra sự sai biệt ấy. Không biết nhờ tính toán hay dùng trực giác của thiên tài, cụ thấy hình cầu thể hiện tầm xa và vùng công phá có diện tích chỉ nhỏ bằng khoảng 1/12 diện tích hình cầu ánh sáng. Do đó, công thức 4πr² trở thành: 12.5664 x r² ÷12.5664 = r² hay C² . Và khi đem C² nhân với khối lượng chất làm bom (m) ta tìm được nhiệt lượng cùng sức công phá của nó. E= mc² chào đời.

Nếu những tính toán, công thức trên đây làm bạn đọc mỏi mắt, rối trí, xin ngưng cố tìm hiểu và đừng chú ý đến chúng nữa. Vì bổn phận của người nghiên cứu và nhu cầu bảo vệ giá trị bản tường trình, tôi phải ghi lại đầy đủ từng bước đi kiếm tìm sự thật. Bạn đọc không nên bận tâm vì ba cái lẻ tẻ khó nhai đó.

Bạn chỉ có nhiệm vụ nhâm nhi thưởng thức món sự thật mà tôi đã tóm được. Nó quý lắm ạ, vì đã trốn thoát những cuộc truy lùng gắt gao của các khoa học gia hơn một thế kỷ rồi.

Sự thật là thế này: C² trong phương trình E= mc² tuyệt đối không mang ý nghĩa là bình phương vận tốc ánh sáng. C chỉ là r, là đường bán kính của một khối cầu hình thành do ánh sáng lan tỏa. Khi biến thành r, c trở thành một khoảng cách, một chiều dài đã được đo đạc dựa trên tốc độ ánh sáng. có vậy thôi.

Vai trò tốc độ của C ở đây hoàn toàn mờ nhạt. Nó đóng vai phụ, trở thành công cụ, phương tiện giúp ta tìm ra r. Và r cũng chỉ là một thành phần trong cấu trúc của phương trình toán học. Cần tìm diện tích của hình cầu thì dùng bình phương bán kính r² (hình cầu thông thường) hoặc c² (hình cầu ánh sáng). Tìm thể tích thì dùng rhoặc c3, giản dị thế thôi.  Tốc độ ánh sáng C ở đây không là một đòi hỏi và chẳng dính dáng gì tới điều kiện tất yếu cần có trong tiến trình vật chất chuyển hóa thành năng lượng.

Tìm thấy sự thật rồi thì mừng hết… già, và cũng khoái trá, vênh váo được một lúc. Nhưng rồi nghĩ lại, không khỏi cảm thấy rờn rợn, ghê ghê. Nếu không tò mò, táy máy tìm hiểu về cách di hành của lũ photon trong không gian thì chắc suốt đời cứ nghi oan Einstein, cứ đinh ninh ông cụ chơi ác tung ra cái phương trình bắt vật chất làm chuyện phi vật lý là phải di chuyển với tốc độ ánh sáng bình phương thì mới được hóa thân!

Và sẽ còn nghi lâu lắm vì chắc gì, sau lúc cuối đời, có thể tìm đọc được lời giải oan cho Einstein trên thân thể lũ sao trời.

Lê Tất Điều

(04/2020)