Chuyện dạy vật lý cấp 3
Đôi lúc học sinh sẽ khiến mình thấy mình thực sự cần phải bổ cập học thêm kiến thức. Hiện tại mỗi cuối tuần thì mình đang dạy thêm vật lý cho học sinh lớp 11–12 theo chương trình Vật Lý OCR của Anh, và tuần trước mình giảng cho học sinh về Vũ trụ, về vụ nổ Big Bang, về việc Vũ trụ hình thành ra sao và đang giãn nở như thế nào, và vì việc giãn nở đó mà khi quan sát các thiên hà (galaxy) thì các bước sóng thường sẽ chuyển sang vùng đỏ (redshift), vì các thiên hà ở càng xa thì lại càng di chuyển rời xa chúng ta nhanh hơn, cùng với hiệu ứng Doppler, dẫn tới các dải sóng chúng ta quan sát được sẽ dài hơn. Đây gọi là Định luật Hubble.
Tuy nhiên khi làm bài tập, cậu bé học sinh lại gặp một bài mà khi tính toán ra thì các dải sóng từ thiên hà đó lại ngắn đi (blueshift), tức là giống như mình đang đứng yên quan sát và cái thiên hà đó đang lao về phía mình ấy. Cậu vì thế hỏi mình, làm sao mà một thiên hà có thể quan sát là di chuyển tiến gần được lại với mình được nhỉ, trong lúc đó mình (dải ngân hà) cũng đang chạy ra xa cái thiên hà đó với vận tốc lớn hơn (như Định luật Hubble nói ở trên). Thì vận tốc tương đối cộng lại thì chúng mình vẫn đang chạy rời xa cái thiên hà đó chứ nhỉ, thế thì làm sao để có blueshift được ạ?
Mình trả lời là ngoài việc giãn nở của Vũ trụ làm các thiên hà di chuyển, thì các thiên hà cũng có thể tự di chuyển, các thiên hà ở gần với mình chẳng hạn có thể vì sức hút của lực hấp dẫn mà di chuyển tới gần mình. Nếu cái vật tốc này mà lớn hơn vượt qua vận tốc do sự giãn nở của Vũ trụ thì sẽ có trường hợp blueshift lắm chứ.
Nhưng mà cậu bé vẫn chưa thuyết phục, cậu hỏi lại là làm sao mà từ đầu một thiên hà có thể tự di chuyển được, trả lời xong câu đó thì cậu chưa thuyết phục, rồi sau đó cậu hỏi tiếp là một loạt câu hỏi như tại sao Trái đất lại tự xoay quanh trục của mình. Đây là những câu hỏi không dễ để trả lời. Ví dụ để trả lời tại sao Trái đất lại tự xoay quanh trục, thì phải quay về thời điểm khi Trái đất hình thành, và phải giải thích khi mà khí và bụi bị nén lại, thì nó sẽ xoay vòng, giống các xoáy trong dòng chảy rối vậy, và để giải thích tại sao tụi này lại xoay vòng thì lại dẫn tới phải giải thích tại sao vật chất khi giải phóng năng lượng lại hướng tới hình thành các năng lượng xoay (rotational energy and eddies), và bla bla, thực sự dù mình biết câu trả lời, nhưng rất không dễ để trả lời câu hỏi đó cho một đứa bé học lớp 11.
Điều này thôi thúc mình tiếp cận với các cuốn sách giảng giải về vật lý vũ trụ nhưng lại hướng tới đại chúng. Đó là lý do dù mình ít khi đọc sách non-fiction, nhưng mình vừa kết thúc cuốn sách có tên là Pale Blue Dot của tác giả Carl Sagan cuối tuần qua.
Một lý do nữa là mình cũng tình cờ thấy một người bạn đang làm việc tại Imperial College London chia sẻ bài phỏng vấn với giáo sư Nicola Fox, bà là cựu sinh của ICL và là người phụ nữ đầu tiên của nước Anh và ngoài nước Mỹ vừa được nhậm chức giám đốc khoa học của NASA. Trong bài phỏng vấn, khi được hỏi cuốn sách yêu thích nhất của bà thì bà nói “Pale Blue Dot by Carl Sagan”.
Giáo sư Carl Sagan thì quá nổi tiếng rồi, nếu ai ngày xưa có xem chương trình Cosmos của ông, và đọc cuốn sách cùng tên Cosmos. Tuy nhiên, mình vẫn nghĩ đây là tác giả và những cuốn sách mà mình chắc chắn không nhiều bạn người Việt biết tới.
Chuyện là 25 năm trước, tàu vũ trụ Voyager đã chụp được tấm ảnh một đốm xanh về Trái đất, khi nó đang bay ra khỏi Hệ Mặt trời. Nhìn từ khoảng cách 6 tỉ km, Trái đất chỉ như một chấm xanh nhạt dưới vệt nắng của mặt trời. Đấy là một trong những tấm ảnh quan trọng nhất về Trái đất trong lịch sử nghiên cứu vũ trụ. Sự nhỏ bé của Trái đất lúc đó qua bức ảnh đã cho thấy “vị trí của chúng ta trong vũ trụ, khiến cho chúng ta phải suy nghĩ rất nhiều về nó, vì thế Carl đã viết cuốn sách “Chấm xanh mờ” của mình, với một số đoạn trích dẫn như thế này:
“Từ khoảng cách xa xôi như thế, Trái đất dường như chẳng gợi nên chút hứng thú nào. Nhưng đối với chúng ta, đấy là sự khác biệt. Hãy nhìn cái chấm ấy. Đấy là nhà chúng ta, là chúng ta. Trên đó có tất cả những người bạn yêu, bạn biết, bạn đã từng nghe nói tới, những ai đã từng sống cuộc đời của mình. Đấy là tập hợp những niềm vui và nỗi đau của chúng ta, hàng nghìn những tôn giáo, ý thức hệ, học thuyết kinh tế, những người hùng và kẻ hèn nhát, những người sáng tạo và kẻ phá hoại nền văn minh, những ông vua và nông dân, những người trẻ đang yêu, những ông bố bà mẹ, những đứa trẻ tràn đầy hy vọng, những nhà sáng chế và thám hiểm, những người giảng giải về đạo đức, những chính trị gia tham nhũng, những siêu nhân, những nhà lãnh đạo tối cao, những vị thánh và kẻ tội đồ trong lịch sử của loài người chúng ta. Tất cả trong một cái chấm nhỏ lơ lửng giữa tia sáng của mặt trời”.
“Trái đất chỉ là một điểm rất nhỏ trong một vũ trụ vô cùng rộng lớn. Hãy nghĩ đến những dòng sông máu đã chảy xuống bởi những vị tướng và các hoàng đế đã kiếm tìm vinh quang và chiến thắng để trở thành những kẻ chế ngự một phần nhỏ của cái chấm ấy. Hãy nghĩ đến những bạo tàn không dứt bởi những cư dân ở một góc nhỏ của chấm ấy với những cư dân khác của góc khác. Họ cứ tiếp tục hiểu nhầm nhau, hăng hái chém giết lẫn nhau và cứ reo rắc những thù hận mãi. Sự giả dối của chúng ta, việc ta tự huyễn hoặc hình ảnh của bản thân mình, nỗi thất vọng rằng trái đất của chúng ta có một vị trí thuận lợi trong vũ trụ, bị thách thức bởi điểm sáng nhạt ấy”.
“Vị thế của chúng ta, sự ảo tưởng về tầm quan trọng của bản thân, ảo tưởng rằng chúng ta có một vị trí đặc biệt trong vũ trụ, đang bị vùi lấp bởi bức ảnh với đốm sáng mờ nhạt này. Hành tinh của chúng ta chỉ là một hạt bụi nhỏ cô đơn trong vũ trụ bao phủ đầy bóng tối. Với sự tăm tối của chúng ta trong vũ trụ rộng lớn này, không có sự giúp đỡ nào khác từ đâu đó để cứu chúng ta khỏi chính mình.”
“Trái Đất là nơi duy nhất cho đến nay được biết đến là có thể duy trì sự sống. Không có nơi nào khác, ít nhất là trong tương lai gần mà loài người chúng ta có thể chuyển tới. Ghé thăm thì đã từng nhưng còn để ổn định thì chưa. Có phải vậy hay không đi nữa thì cho tới thời điểm này Trái Đất vẫn là nơi chúng ta chọn làm chỗ đứng của chính mình.”
Sự nhỏ bé đó khiến chúng ta nghĩ về nhiều thứ, liệu rằng màu da, sắc tộc, quốc gia, có còn ý nghĩa? Liệu rằng các tôn giáo, đạo giáo, các đấng cứu thế, có còn ý nghĩa? Liệu rằng giữa sự vô tận cùng cô đơn đó, thì cuộc sống có còn ý nghĩa? Tuy nhiên, như nhà triết học gia người Pháp Albert Camus có nói “life is absurd” của chủ nghĩa hiện sinh của ông, với đại ý là vì nó không có ý nghĩa nên mình phải hành động để mang tới ý nghĩa cho cuộc sống. Thay vì cứ hoài công vô vọng như Sisyphus cứ đẩy hoài tảng đã lên đỉnh núi rồi lại thấy nó lăn xuống, con người có nghĩa vụ tranh đấu cho lẽ phải cuộc đời. Con người nên nỗ lực sống, một cách trọn vẹn trong từng phút giây. Để làm được như vậy thì con người cần đạt được sự tự do tuyệt đối, tức là không bị ràng buộc bởi đạo đức xã hội và tôn giáo.
Vì chỉ là một chấm nhỏ cô đơn, mà lại càng cần phải bảo vệ nó. cần phải giữ gìn cho chính hành tinh mà tất cả mọi sinh vật đang sống, cần bảo vệ môi trường, vì chúng ta không có sự giúp đỡ nào khác từ đâu đó mà phải tự cứu lấy chính mình.
Carl kết luận rằng “Có lẽ chẳng điểu gì thể hiện sự điên rồ của con người bằng hình ảnh thế giới nhỏ bé của chúng ta. Hãy tỏ ra có trách nhiệm khi đối xử với nhau tử tế hơn và bảo vệ cũng cái chấm xanh nhạt ấy, ngôi nhà duy nhất chúng ta từng biết”.
Mình cũng trích một đoạn nhỏ trong cuốn Comos của Carl về việc đọc sách. “A book is made from a tree. It is an assemblage of flat, flexible parts (still called “leaves”) imprinted with dark pigmented squiggles. One glance at it and you hear the voice of another person, perhaps someone dead for thousands of years. Across the millennia, the author is speaking, clearly and silently, inside your head, directly to you. Writing is perhaps the greatest of human inventions, binding together people, citizens of distant epochs, who never knew one another. Books break the shackles of time ― proof that humans can work magic.” — Carl Sagan, Cosmos.
Bác Michael Beer, một giáo sư ở Johns Hopkins có chia sẻ là: “When I was in high school, my English teacher John McDonough gave me a copy of an essay written by Carl Sagan in 1985 called “Twelve Things I Wish They Taught in School.” It had a big impact on me, and I’ve been searching unsuccessfully online for it for a long time. I just found that copy in my basement. I’m posting here in its entirety so you can share.” Twelve Things I Wish They Taught in School — BeerLab. Mình cũng để cái bài luận này đây như một di sản nhỏ của bác Carl Sagan cho giới trẻ.
Một người bạn bảo với mình rằng cô ấy thích nhìn lên bầu trời đêm, vì mỗi lần nhìn lên đó, là mình đang nhìn về quá khứ. Một đốm sáng nhỏ mình thấy trên bầu trời có thể là hình ảnh đã trải qua hàng trăm triệu năm ánh sáng để đi tới mắt chúng ta. Nhưng cuốn sách của Carl Sagan lại cho chúng ta thấy rằng, khi mình đi ra ngoài vũ trụ và nhìn về trái đất, thì cái đốm sáng xanh mờ của trái đất lại khiến chúng ta phải nghĩ về tương lai của chính mình.
Một câu trích dẫn từ cuốn sách: Carl Sagan’s Pale Blue Dot OFFICIAL — YouTube
