Ý nghĩa triết học của lý thuyết tương đối

1. Ý nghĩa triết học của lý thuyết tương đối là một đề tài có những ý kiến mâu thuẫn nhau. Một số người đã xem nó như một hệ thống triết học, một số người còn lại cho rằng nó chỉ là vấn đề vật lý không hơn không kém. Thật ra cái gọi là triết học tương đối về chủ yếu chỉ là kết quả của một sự hiểm sai lý thuyết chứ không phải do ở chính nội dung vật lý của lý thuyết. Thật là sai lầm trầm trọng nếu cho rằng lý thuyết tương đối của Einstein đưa đến một chủ nghĩa tương đối (relativism) về bổn phận và quyền hạn của con người. Sự tương tự giữa tính tương đối của đạo đức và tính tương đối của không gian và thời gian chỉ đơn thuần là một sự tương tự bề ngoài. Nhưng nếu cho rằng lý thuyết của Einstein không phải là một lý thuyết triết học thì cũng là sai lầm. Khám phá của nhà vật lý này đã có những hệ quả rất sâu sắc đối với lý thuyết về nhận thức. Nó đã khiến chúng ta phải xem xét lại một số quan niệm cổ truyền đã từng đóng một vai trò quan trọng trong lịch sử triết học và nó còn cung cấp lời giải đáp đối với một số vấn đề trước đây không thể giải đáp được. Sự so sánh các nghiên cứu của Plato và Kant với các nghiên cứu của Einstein cho thấy rõ rằng nếu các học thuyết của Plato và Kant là những lý thuyết triết học thì lý thuyết tương đối cũng là một lý thuyết triết học.

Tuy nhiên, biện hộ cho ý nghĩa triết học của lý thuyết của Einstein không có nghĩa là đã biến Einstein thành một nhà triết học. Các mục tiêu hàng đầu của Einstein hết thảy đều nằm trong lĩnh vực vật lý học, nhưng ông đã nhìn thấy rằng không thể giải quyết được một số vấn đề vật lý nếu không bắt đầu bằng một sự phân tích lôgic các cơ sở của không gian và thời gian, và sự phân tích này lại đòi hỏi một sự điều chỉnh lại có có tính chất triết học một số quan niệm quen thuộc của nhận thức. Trừ một số nhận xét thảng hoặc được nêu lên, Einstein đã để cho người khác nói về ý nghĩa triết học của các phương trình của ông, và như vậy ông chỉ là một nhà triết học do hệ quả của vấn đề mà thôi (a philosopher by implication, so to speak). Đó chính là cái mạnh đồng thời cái yếu của ông. Mạnh, vì như vậy vật lý học của ông có tính chất quyết định; yếu, vì làm như thế lý thuyết của ông đã bỏ ngỏ trước những cách giải thích nhầm hiểu và lầm lạc.

Hình như có một quy luật chung: việc tạo ra một vật lý học mới đi trước một triết học mới của vật lý học. Ta dễ thực hiện sự phân tích triết học khi vận dụng nó vào các mục đích cụ thể, khi tìm cách giải thích các số liệu quan sát. Các kết quả triết học sau đó sẽ được công nhận. Trên thực tế không thể có người nào trong khi đi tìm các định luật vật lý mới lại cũng chú tâm phân tích phương pháp của họ. Sự phân công lao động giữa nhà vật lý và nhà triết học có lẽ là một hệ quả không thể tránh được trong sự tổ chức trí tuệ của con người.

Einstein đã nói rằng ông tìm ra lý thuyết tương đối vì ông tin tưởng rất mạnh mẽ vào sự hài hoà của vũ trụ; và lý thuyết của ông rõ ràng là một sự chứng minh có kết quả nhất đối với lòng tin đó. Nhưng lòng tin không phải là triết học. Nhà triết học về khoa học không chỉ quan tâm tới nội dung của khám phá khoa học mà còn là vấn đề xác nhận khám phá đó. Triết học của vật lý học không phải là sản phẩm của lòng tin, mà là kết quả của một sự phân tích mà mục đích là làm sáng tỏ ý nghĩa của các lý thuyết vật lý, độc lập với cách giải thích của chính các tác giả và chỉ chú ý tới các quan hệ logic mà thôi.

Với quan điểm trên ta nhận thấy một điều kỳ lạ: sự phân tích lôgic lý thuyết tương đối trùng hợp với cách giải thích nguyên thuỷ của chính tác giả. Sự sáng rõ về mặt triết học của Einstein là một đặc điểm phân biệt ông với nhiều nhà vật lý khác mà công trình của họ đã trở thành nguồn gốc cho một triết học khác với cách giải thích mà họ đưa ra.

2. Cơ sở lôgic của lý thuyết tương đối là sự khám phá ra rằng nhiều điều phát biểu đã được xem như có thể chứng minh được là đúng hay sai thực ra chỉ là những định nghĩa.

Lấy thí dụ vấn đề hình học. Ai cũng biết rằng đơn vị đo là một vấn đề định nghĩa. Nhưng chỉ những chuyên gia về lý thuyết tương đối mới biết rằng sự so sánh các khoảng cách cũng chỉ là một vấn đề về định nghĩa. Tương tự như vậy, sự đồng thời của các biến cố xẩy ra ở những chỗ khác nhau cũng chỉ là một vấn đề về định nghĩa mà trước Einstein không ai nhận thấy.

Các định nghĩa sử dụng trong lý thuyết tương đối thuộc một loại đặc biệt. Đó là các định nghĩa phối vị (coordinative definitions) nghĩa là được đưa ra bằng cách phối vị một hệ vật lý hay một quá trình vật lý với một khái niệm cơ bản. Thường những định nghĩa khác nhau được quy về những người quan sát khác nhau. Nhưng như thế không có nghĩa các quan niệm về không gian và thời gian của lý thuyết tương đối có tính chủ quan. Trên thực tế, trọng sự trình bày lý thuyết tương đối, ta hoàn toàn có thể loại bỏ người quan sát.

Đặc trưng có tính chất định nghĩa (definitional character) của các khái niệm cơ bản đưa đến nhiều cách mô tả tương đương. Nhưng tất cả các cách mô tả chỉ là những ngôn ngữ khác nhau nói về cùng một sự vật. Lĩnh vực không gian và thời gian là một trường hợp tiêu biểu cho lý thuyết về những cách mô tả tương đương.

Từ “tương đối” (relativity, còn có thể dịch một cách thận trọng hơn là tính tương đối) có nghĩa “đối với một hệ thống định nghĩa (definitional system) nào đó”. Tính tương đối đưa đến tính nhiều (cách mô tả) nhưng như thế không có nghĩa chân lý đã bị từ bỏ, mà chỉ là chân lý có thể phát biểu theo những cách khác nhau.

Có một số quan niệm lầm lẫn xung quanh tính đơn giản. Một hệ thống mô tả (descriptional system) này có thể đơn giản hơn một hệ thống khác nhưng không phải là “chân thực hơn”. Khi đó ta có tính đơn giản mô tả (descriptive simplicity) và nó không phải là chuẩn cứ của chân lý. Nó khác với tính đơn giản quy nạp (inductive simplicity) liên quan với những cách mô tả không tương đương không có vai trò gì trong lý thuyết tương đối và có thể là chuẩn cứ của chân lý.

Có một quan niệm lầm lẫn khác liên quan với lý thuyết quy ước luận (conventionalism) do ảnh hưởng của Poincaré. Theo lý thuyết này hình học chỉ là một vấn đề về quy ước. Đúng ra, ta cần phải nói tới tính tương đối của hình học. Ai cũng đã biết tính tương đối của những cái gọi là bên phải và bên trái. Điểm cốt yếu của lý thuyết tương đối chính là phải hiểu rằng các khái niệm cơ bản về không gian và thời gian là những khái niệm thuộc vào loại giống như vậy.

Hình học có tính tương đối là vì các hình học khác nhau có thể biểu diễn qua nhau bằng một sự tương ứng một đối một. Nhưng đối với một số hình học, sự biểu diễn đó không được liên tục khắp nơi và vì thế có những kỳ dị xuất hiện (điểm hay đường). Điều đặc biệt này bao hàm những hạn chế nào đó đối với tính tương đối của hình học. Nó có thể dẫn đến sự vi phạm nguyên lý nhân quả, đến các dị thường nhân quả. Nếu chúng ta chấp nhận nguyên lý nhân quả tiêu chuẩn (tác dụng bằng tiếp xúc), ta sẽ không thể giải thích một số thế giới bằng một số hình học nào đó. Nếu giả thuyết về vũ trụ đóng của Einstein là đúng đắn, hình học Euclid sẽ bị loại bỏ.

Tác giả cho rằng điều vừa nói trên là một sự bác bỏ mạnh mẽ nhất đối với quan niệm của Kant về không gian. Các nhà Kant học mới đã phạm sai lầm khi lợi dụng tính tương đối của hình học làm cái cửa sau để đưa hình học Euclid vào trong lý thuyết của Einstein, hình học mà họ xem như có tính tiên nghiệm (apriorism).

3. Lý thuyết đầy đủ về tính tương đối của không gian và thời gian do Einstein xác lập là kết quả của một quá trình phát triển lịch sử lâu dài. Tác giả cho rằng Leibnitz đã đi đến tính tương đối của chuyển động trên những cơ sở logic; Leibnitz còn đi xa hơn nữa và vạch ra mối quan hệ giữa trật tự nhân quả và trật tự thời gian. Quan niệm tương đối này về sau đã được E. Mach phát triển và ông đã đi đến tính tương đối của lực quán tính. Chính Mach đã được Einstein xem như là người mở đầu cho lý thuyết của ông.

Một dòng phát triển khác đã được hoàn tất trong lý thuyết của Einstein là lịch sử hình học. Người ta đã tìm ra các hình học phi Euclidvà đã xuất hiện ý tưởng hình học vật lý phải là phi Euclid . Helmholtz là người đã làm sáng tỏ vấn đề hình học xét về mặt triết học. Ông đã nêu rõ bản chất của hình học vật lý và quan niệm của ông hơn hẳn quy ước luận của Poincaré được phát triển sau đó mấy chục năm.

Đối với khái niệm thời gian, tình hình không được như trên. Người đầu tiên đã nói đến tính tương đối của việc đo thời gian là Mach. Trước Einstein, không có ai nói đến tính tương đối của sự đồng thời. Ý tưởng này khó có thể ra đời nếu như kỹ thuật chưa phát triển tới mức cho phép thực hiện một thí nghiệm như thí nghiệm Michelson.

Sự phối hợp tính tương đối của thời gian với tính tương đối của chuyển động đã làm cho lý thuyết của Einstein thành công. Việc khám phá ra lý thuyết tương đối hẹp (trước Einstein không một ai nghĩ tới) đã trở thành cái chìa khoá đưa đến lý thuyết tương đối rộng, lý thuyết này bao gồm được tất cả các tư tưởng của Leibnitz, Gauss, Riemann, Helmholtz và Mach. Đặc biệt, Einstein đã tìm thấy rằng hình học không gian vật lý là một hàm của sự phân bố các khối lượng, một tư tưởng hoàn toàn mới trong lịch sử hình học.

Những điều nói trên cho thấy rằng sự tiến triển của các tư tưởng triết học đã được hướng dẫn (is guided) bởi sự tiến triển của các lý thuyết vật lý. Triết học của khoa học đã làm được cái việc mà các hệ thống triết học không thể thực hiện được.

4. Plato, Spinoza và Kant đã đưa ra các câu trả lời khác nhau cho câu hỏi: không gian và thời gian là gì? Dựa trên lý thuyết của Einstein, ta có một câu trả lời rất khác. Lý thuyết này vạch rõ rằng không gian và thời gian không phải là những vật thể lý tưởng, cũng không phải là những dạng trật tự cần thiết cho trí tuệ của con người. Lý thuyết tương đối bảo vệ tính thực tại của không gian và thời gian. Các khái niệm này mô tả các quan hệ giữa các vật thể và các quan hệ này nói lên các định luật vật lý tổng quát xác định một số đặc tính cơ bản của thế giới vật lý.

Ta có thể hiểu rõ hơn vấn đề trên nếu chú ý rằng hình học – sau khi được phát hiện là có nhiều thứ khác nhau – là một vấn đề kinh nghiệm và vấn đề chính là hình học nào thì thích hợp để mô tả thực tại vật lý. Vấn đề này đã nói ở mục 2.

Khái niễm chuỗi nhân quả là khái niệm cơ bản nhờ nó cấu trúc của không gian và thời gian được xây dựng. Trật tự không - thời gian do đó phải được xem là sự biểu thị trật tự nhân quả của thế giới vật lý. Mối liên quan mật thiết giữa không gian và thời gian và tính nhân quả có lẽ là đặc điểm nổi bật nhất của lý thuyết Einstein. Trật tự thời gian được rút về trật tự nhân quả, một quan hệ không thể đảo ngược. Ngay cả trật tự không gian cũng được rút về trật tự nhân quả.

Mối quan hệ giữa trật tự thời gian và trật tự nhân quả dẫn tới vấn đề chiều của thời gian. Quan hệ giữa nhân và quả là một quan hệ bất đối xứng. Nó làm cho thời gian trở thành một quan hệ dãy (serial relation). Thời gian trong lý thuyết của Einstein có tính chất như vậy. Nhưng chiều của thời gian không giống như tính bất đối xứng của các khái niệm ‘trước” và “sau”. Các khái niệm này không khác nhau về cấu trúc và có thể đổi lẫn được. Quan hệ “nhỏ hơn” (giữa các số thực) có tính chất bất đối xứng và chuyển tiếp (transitive), không những thế nó còn là một chiều hay đơn hướng (unidirectional). Vấn đề quan hệ thời gian là vấn đề thời gian có tính đơn hướng hay không. Theo ngôn ngữ vật lý, đó là vấn đề tính bất thuận nghịch của thời gian.

Trong lý thuyết tương đối ta không thấy có tính bất thuận nghịch của thời gian. Cho tới nay tính bất thuận nghịch của thời gian chỉ được đề cập trong nhiệt động học: nó được xem là có bản chất thống kê. Cách giải đáp này không thoả đáng. Nhưng vật lý lượng tử cũng không tìm được câu trả lời nào tốt hơn. Theo tác giả, vấn đề tính bất thuận nghịch của thời gian chưa thể xem là đã được giải quyết. (Điều này cho đến nay vẫn đúng. Nói chính xác hơn, theo ý kiến của một số khá đông nhà vật lý, tính bất thuận nghịch của thời gian liên quan với trạng thái hiện đang nở rộng của vũ trụ. Chú thích của người tóm tắt).

Một điều rất kỳ lạ là sự phân tích toán lý khái niệm thời gian trong lý thuyết của Einstein đã đạt được một sự sáng tỏ mà sự phân tích triết học không thể đạt được. Đưa khái niệm thời gian về khái niệm nhân quả và mở rộng khái niệm trật tự thời gian thành tính tương đối của sự đồng thời, Einstein không những đã làm thay đổi các quan niệm của chúng ta về thời gian mà còn làm sáng tỏ ý nghĩa của khái niệm thời gian cổ điển. Thời gian là trật tự của những chuỗi nhân quả, đó là khám phá phi thường của Einstein. Nhà triết học duy nhất đã đề cập đến vấn đề này là Leibnitz nhưng, ở thời đại ông, vẫn chưa thể nhận thức được tính tương đối của sự đồng thời.

5. Trong mục cuối cùng này, tác giả đã chứng minh rằng từ thời Kant trở đi, trong lịch sử triết học đã có một cái hố ngăn cách ngày càng tăng giữa các hệ thống triết học và triết học của khoa học. Các nguyên lý tổng hợp nhận thức mà Kant xem là có tính tiên nghiệm đã được người ta cho là có tính hậu nghiệm, chúng chỉ có thể được kiểm chứng qua thí nghiệm và là đúng đắn với ý nghĩa hẹp của các giả thuyết kinh nghiệm. Chúng ta cần áp dụng điều này cho lý thuyết tương đối, nếu chúng ta muốn đánh giá nó trên quan điểm lịch sử triết học. Các định lý của hình học (Euclid), đã được xem như các định luật của lý trí trong khoảng 2000 năm, bây giờ đã được chấp nhận như các định luật thực nghiệm; chúng phù hợp với thế giới chung quanh ta ở mức độ chính xác cao, nhưng không còn đúng nữa khi áp dụng vào các khoảng cách rất lớn. Tính hiển nhiên tự nó của các định lý này thực ra chỉ là sản phẩm của thói quen mà thôi. (Chú ý rằng hình học phi Eucild đã xuất hiện sau khi Kant qua đời được hai chục năm). Những người nào có kinh nghiệm đối với tính hữu hạn của tốc độ ánh sáng sẽ cảm thấy các phép biến đổi Lorentz là cần thiết và tự nó là hiển nhiên.

Quá trình suy thoái của quan niệm tổng hợp tiên nghiệm của Kant là một trong những đặc điểm quan trọng của triết học thời đại chúng ta. Chúng ta sẽ phạm sai lầm khi cho rằng khả năng của con người bị hạn chế mỗi khi một số quan niệm đã được xem là tuyệt đối đúng bỗng được chứng minh là có giá trị hạn chế hoặc cần phải loại bỏ trong những lĩnh vực nào đó của nhận thức. Tình trạng này trái lại chứng minh rằng con ngời còn có những khả năng rất bất ngờ, vượt lên trên chủ nghĩa giáo điều về một chân lý thuần tuý. Với khám phá của ông, Einstein đã chỉ ra con đường đi tới một triết học cao hơn cái triết học tổng hợp tiên nghiệm.

Như vậy lý thuyết tương đối của Einstein thuộc vào triết học của chủ nghĩa kinh nghiệm. Nhưng chủ nghĩa kinh nghiệm của Einstein không phải là chủ nghĩa kinh nghiệm của Bacon và Mill. Chủ nghĩa kinh nghiệm của Einstein là chủ nghĩa kinh nghiệm của vật lý lý thuyết hiện đại, chủ nghĩa kinh nghiệm của sự kết cấu toán học. Trong các giả thiết toán học của vật lý học có yếu tố quy nạp, bên cạnh các phép diễn dịch. Tuy có một bộ máy toán học khổng lồ, lý thuyết của Einstein là sự chiến thắng của chủ nghĩa kinh nghiệm trong một lĩnh vực vẫn được xem là nơi của các khám phá có tính chất lý trí thuần tuý.

Quá trình thoái hoá của quan niệm tổng hợp tiên nghiệm vẫn còn được tiếp tục: sau khi từ bỏ không gian và thời gian tuyệt đối, người ta lại từ bỏ tính nhân quả cùng với sự xuất hiện vật lý học lượng tử. Khoa học hiện đại có tính chất chống siêu hình rất rõ rệt. Nhà khoa học đã chỉ đường cho nhà triết học: tất cả những cái mà nhà triết học có thể làm là phân tích các kết quả của khoa học. Lý thuyết về nhận thức chính là sự phân tích bản thân khoa học.