“Một nhà vật lý học là người tập hợp những suy nghĩ của nguyên tử về nguyên tử”. – Khuyết danh. Khi thế kỷ mười chín sắp kết thúc, các nhà khoa học có thể cảm thấy hài lòng rằng họ đã khám phá được hầu hết những bí ẩn của thế giới vật chất: điện, từ trường, khí, quang học, âm học, động học, và cơ học thống kê, vân vân. Người ta đã khám phá được tia X, tia catôt, electron, và năng lực phóng xạ; họ cũng phát minh được các đơn vị đo ohm, watt, kenvin, jun, ampere, và éc (erg).
Nếu một vật có thể dao động, kích thích, xáo trộn, chưng cất, kết hợp, cân đo, thì họ đã có thể làm được tất cả những việc này, và họ đã xác định được những định luật chung rất quan trọng, đầy sức thuyết phục, và trang nghiêm đến mức ngày nay chúng ta thường viết những định luật này bằng chữ viết hoa: Học thuyết Điện từ trường Ánh sáng, Định luật Tỷ lệ thuận nghịch của Richter, Định luật khí của Charles, Định luật tổng Khối lượng, Định luật Zeroth, Khái niệm về Hóa trị, và vân vân. Cả thế giới reo vang khi được trang bị bằng các thiết bị và phương tiện vận hành hiệu quả. Nhiều nhà thông thái tin rằng chẳng còn nhiều điều để khoa học khám phá.
Năm 1875, khi chàng trai trẻ người Đức ở vùng Kiel tên là Max Planck đang do dự về việc theo đuổi toán học hay vật lý học, anh được mọi người khuyến khích đừng theo đuổi vật lý học vì mọi bước đột phá trong vật lý học đã được thực hiện. Người ta khẳng định với anh rằng thế kỷ sắp đến sẽ chỉ là sự thống nhất và cải tiến, sẽ chẳng có bất kỳ cuộc cách mạng nào trong vật lý học. Planck không nghe theo họ. Anh quyết định nghiên cứu về vật lý học lý thuyết và dành mọi tâm huyết cho việc nghiên cứu entrôpi, quy trình cốt lõi của nhiệt động lực học, đây là lĩnh vực dường như đầy hứa hẹn đối với chàng trai trẻ nhiều tham vọng này. [1] Năm 1891 ông trình bày những kết quả nghiên cứu của mình và thất vọng khi biết rằng trước đó nghiên cứu quan trọng về entrôpi đã được thực hiện bởi một học giả tại Đại học Yale tên là J. Willard Gibbs.
Gibbs có lẽ là người thông minh nhất mà hầu hết mọi người đều biết đến. Khiêm tốn đến mức không ai biết đến, ông trải qua gần trọn đời mình ở nhà và khu trường sở của Đại học Yale tại New Haven thuộc Connecticut, ngoại trừ ba năm học tập ở châu Âu. Suốt mười năm đầu làm việc tại Đại học Yale, ông thậm chí còn không quan tâm đến việc nhận lương. (Ông có những khoản thu nhập riêng). Từ năm 1871, khi ông vào trường trong vai trò là một Giáo sư cho đến khi ông qua đời vào năm 1903, bình quân các bài giảng của ông chỉ thu hút một sinh viên tham gia. Sách của ông đặc biệt khó hiểu và chứa nhiều thành ngữ riêng mà nhiều người nhận thấy rằng không thể hiểu được. Nhưng chôn vùi theo những công thức bí mật của ông là những hiểu biết vô cùng sắc sảo.
Từ 1875 đến 1878, Gibbs trình bày nhiều bài thuyết trình, được sưu tập thành cuốn Equilibrium of Heterogeneous Substances, khiến mọi người phải sửng sốt vì sự giải thích sáng tỏ về các nguyên tắc nhiệt động lực của gần như là mọi thứ – “các loại khí, các chất hỗn hợp, các bề mặt, các chất rắn, những thay đổi pha… những phản ứng hóa học, các tế bào điện hóa học, sự đóng cặn, và sự thẩm thấu”, William H. Cropper trích dẫn. Về cơ bản, những gì Gibbs đã thực hiện đều cho thấy rằng nhiệt động lực học không chỉ đơn giản áp dụng cho nhiệt và năng lượng mà còn được áp dụng cho các phản ứng hóa học ở mức độ nguyên tử. Cuốn Equilibrium của Gibbs đã được gọi là “các nguyên lý cơ bản của nhiệt động lực học”, nhưng Gibbs xuất bản những khám phá quan trọng này trên tập san Transactions of the Connecticut Academy of Arts, đây là một tập san được xem là vô danh ngay tại Connecticut, chính vì vậy Planck không biết đến những khám phá này mãi đến khi quá muộn.
Không nản lòng – có thể nói là bất khuất – Planck chuyển sang tập trung vào một đề tài khác. [2] Chúng tôi sẽ nói về việc này sau, trước tiên chúng tôi đề cập ngắn gọn (nhưng có liên quan!) về Cleveland, thuộc Ohio, và một tổ chức được gọi là Hội khoa học ứng dụng. Tại đó, vào những năm 1880, một nhà vật lý học trung niên tên là Albert Michelson, kết hợp cùng một người bạn của mình là nhà hóa học Edward Morley, tiến hành nhiều thử nghiệm dẫn đến những kết quả đầy bất ngờ.
Những gì Michelson và Morley đã thực hiện, hoàn toàn không chủ ý, đã hủy hoại niềm tin lâu đời về thứ được gọi là ête ánh sáng, thinh không – chất bền vững, không màu, không trọng lượng, không ma sát, được xem là tỏa khắp trong vũ trụ. Được đề xuất bởi Descartes, được xác nhận bởi Newton, và được tôn kính bởi hầu hết mọi người, thinh không nắm giữ vị trí trung tâm của vật lý học thế kỷ mười chín trong vai trò là phương pháp để giải thích cách truyền đi của ánh sáng qua không gian. Vào những năm 1800 nó cần phải tồn tại vì lúc này ánh sáng và hiện tượng điện từ được xem là các bước sóng, hay còn gọi là sự dao động. Sự dao động nhất định phải xảy ra trong một thứ gì đó; thế nên nhất định cần phải có thinh không. Cuối năm 1909, nhà vật lý học người Anh tên là J. J. Thomson khẳng định: “Thinh không không phải là một tác phẩm kỳ dị của một triết gia tự biện nào đó, nó cần thiết cho chúng ta giống như không khí mà chúng ta hít thở vậy” – bốn năm sau người ta khẳng định rằng nó không hề tồn tại. Tóm lại, mọi người đã quá quen thuộc với khái niệm về sự tồn tại của thinh không.

........(Còn tiếp ...)

Vui lòng đọc tiếp đầy đủ trên ứng dụng truyện TYT (iOS, Android).
Trải nghiệm nghe truyện audio, tải truyện đọc offline, đặc biệt hoàn toàn miễn phí.