Đạo Của Vật Lý

Chương 13 : Vũ Trụ Động

Trong nền đạo học phương Đông, có một thực tại được xem là thực thể của vũ trụ, nó là nguồn gốc của muôn hình vạn trạng sự vật và biến cố. Ấn Độ giáo gọi nó là “Brahman”, Phật giáo gọi là “Pháp thân” (thân của mọi hiện hữu) hay “Chân Như” (Cái - như - thế) và Lão giáo gọi là “Đạo”. Tất cả đều quả quyết thực tại cao nhất đó vượt trên những khái niệm suy luận của chúng ta và không thể mô tả được. Thế nhưng thực tại đó lại không tách rời khỏi những biến hiện vô cùng của nó. Tự tính của nó là luôn luôn hiện thành hàng tỉ sắc hình, chúng sinh thành và biến hoại, chúng chuyển hóa từ cái này qua cái khác một cách vô tận. Trong khía cạnh hiện tượng thì nhất thể vũ trụ đó tự nó là động, và tiếp cận với tự tính đó là cơ sở của mọi nền đạo học phương Đông. D.T.Suzuki viết về tông Hoa Nghiêm của Đại thừa Phật giáo như sau:

Ý niệm cơ bản của Hoa Nghiêm là nắm bắt về trụ động mà tính chất của nó là luôn luôn biến hoại, trong dòng của vận động, đó là đời sống.

Sự nhấn mạnh vận động, dòng chảy và thay đổi không phải chỉ có nơi đạo học phương Đông mà cũng là khía cạnh chủ yếu của mọi thế giới quan tâm linh trong các thời đại. Trong thời cổ đại Hy Lạp, Heraclitus đã chỉ rằng mọi sự đều trôi chảy và so sánh thế giới như một ngọn lửa bất diệt. Tại Mexico nhà đạo học Yaqui Don Juan cũng nói về một thế giới thoáng hiện và xác nhận muốn thành minh triết tự thân là ánh sáng hay dòng chảy.

Những khái niệm then chốt của Ấn Độ giáo và Phật giáo lấy từ triết học Ấn Độ tính vận động. Từ “Brahman” xuất phát từ gốc Sanskrit Brih và nói về một thực tại sinh động, luôn luôn vận động. Theo S.Radhakrishnan, từ Brahman có nghĩa là lớn mạnh và đầu mối của đời sống, vận hành và tiến triển. Các bài thuyết giảng (Upanishad) gọi Brahman là vô sắc, bất tử,vận hành và gắn cho nó một sự vận động tự thân, mặc dù nó đứng trên mọi sắc thể.

Lê - câu Vệ - đà diễn tả tính vận động của thế giới với một khái niệm khác, khái niệm “Rita”. Từ này xuất phát từ gốc ri (tự thân vận động). Nghĩa của nó là sự vận hành của mọi sự hay trật tự của tự nhiên. Từ này đóng một vai trò quan trọng trong mọi huyền thoại của Vệ - đà và liên hệ với mọi thần thánh của Vệ - đà. Các nhà đạo sĩ Vệ - đà không xem trật tự của tự nhiên là một qui luật tĩnh tại của Thượng đế bày ra mà là một nguyên lý động nằm sẵn trong vũ trụ. Ý niệm này cũng là khái niệm đạo của Trung Quốc, xem nó là các thể vận hành của vũ trụ, là trật tự của vũ trụ. Như các nhà thấu hiểu Vệ - đà, các chân nhân Trung quốc xem thế giới là dòng chảy và sự biến dịch và vì vậy mà gẵn cho hình dung về vũ trụ một khái niệm động. Hai khái niệm Rita và Đạo về sau được mang từ bình diện vũ trụ đưa xuống cho con người và sau đó mang một khái niệm đạo lý; Rita là qui luật vũ trụ mà trời, người đều phải tuân thủ, và Đạo là đường đi đúng đắn phải theo.

Khái niệm Vệ - đà Rita dung chứa luôn Karma (Nghiệp), về sau nghiệp mới trở thành ý niệm để bày tỏ tính tác động qua lại giữa sự vật và biến cố. Từ Nghiệp có nghĩa là hành động và diễn tả sự quan hệ động giữa các hiện tượng. Trong chí tôn ca (Bhagavad-Gita) ta đọc: tất cả hành động xảy ra trong thời gian thông qua sự nối kết lẫn nhau của các năng lực tự nhiên. Đức Phật là từ bỏ khái niệm truyền thống của nghiệp và cho nó một ý nghĩa mới, trong đó Ngài mở rộng ra xem nó là mối liên hệ động lực trong bình diện con người. Do đó mà về sau nghiệp là chuỗi xích vô tận giữa nguyên nhân và kết quả trong đời con người, và cùng chuỗi xích đó bị Phật phá vỡ bằng cách đạt tới tình trạng của sự giác ngộ.

Ấn Độ giáo cũng tìm ra nhiều cách để trình bày tính chất động của vũ trụ trong ngôn ngữ huyền thoại. Trong Chí tôn ca, Krishna, hiện thân của thần Vishnu, nói: Nếu ta không hành động, thì những thế giới này sẽ suy tận, và Shiva, vũ công vũ trụ có lẽ là sự hiện thân hoàn toàn nhất của vũ trụ đang vận hành. Nhờ sự nhảy múa của mình mà Shiva giữ được tính muôn vẻ của hiện tượng trong thế gian, Ngài thống nhất mọi sự bằng cách đưa chúng vào nhịp điệu của mình và cho chúng cùng nhảy múa - một hình ảnh vĩ đại về tính nhất thể đầy động lực của vũ trụ.

Ấn Độ giáo nhìn vũ trụ như một sinh cơ, đang lớn dần và vận hành tuần hoàn có nhịp điệu, trong đó mọi thứ đều trôi chảy và tất cả những dạng hình tĩnh tại đều là Maya (ảo giác), có nghĩa là chúng chỉ tồn tại trong cái nhìn huyễn giác. Ý niệm cuối cùng này - tính vô thường của mọi sự - cũng là điểm xuất phát của đạo Phật. Đức Phật cho rằng mọi pháp hữu vi đều vô thường và mọi Khổ trên thế gian đều xuất phát từ sự bám giữ nơi sắc thể - nơi sự vật, con người hay ý niệm - thay vì chấp nhận một thế giới đang vận hành và thay đổi. Thế nên thế giới động cũng là gốc rễ của giáo pháp Phật giáo. Sau đây là lời của Radhakrishnan:

Một triết lý động tuyệt diệu được Phật phát biểu cách đây 2500 năm… Cảm xúc trước sự vật đang chuyển hóa, biến đổi và phối hợp không lúc nào dừng, Phật nói về một triết íy vô thường. Ngài xem vật thể, âm thanh, hạt, chất liệu trở thành lực, vận hành, hệ quả và tiến trình và thừa nhận một thực tại động.

Phật giáo gọi thế giới của sự đổi thay liên tục này là Ta - bà, nguyên nghĩa lang thang, trôi nổi và nói rõ rằng trong đó không có gì đáng để bám giữ cả. Đối với người theo Phật giáo thì người đạt đạo là người không chống lại dòng chảy của cuộc sống mà cùng vận động theo nó. Khi thiền sư Vân Môn được hỏi: Đạo là gì, ông đáp Cứ đi. Cũng thế mà Phật tử gọi đức Phật là Như Lai, có nghĩa là người đã đến như thế. Trong triết học Trung quốc, thực tại cứ đổi thay liên tục này được gọi là Đạo và là tiến trình của vũ trụ, trong đó mọi vật đều tham gia. Cũng như Phật giáo, Lão giáo cho rằng ta không nên cưỡng lại dòng chảy mà cần phải thích nghi với nó. Lại một lần nữa đây là đặc trưng của thánh nhân, của người giác ngộ. Nếu Phật là người đến như thế thì thánh nhân đạo Lão là người thuận lẽ trời và nói như Hoài Nam Tử là theo dòng đạo.

Càng học hỏi kinh sách tôn giáo và triết lý của Ấn Độ giáo, Phật giáo và Lão giáo, người ta càng rõ họ nhận thức tự thân thế giới là vận động, trôi chảy và biến dịch. Tấm lưới vũ trụ đang sống, đang vận hành, đang lớn lên, đang thay đổi.

Cũng thế, nền vật lý hiện đại cũng nhìn vũ trụ như một tấm lưới đầy mối liên hệ và nhận thức cũng như đạo học phương Đông, rằng thể nội tại của nó là động. Thuyết lượng tử cho thấy khía cạnh động của vật chất trong thể tính sóng của các hạt hạ nguyên tử. Khía cạnh này, như ta sẽ thấy, sẽ trở nên quan trọng hơn trong thuyết tương đối, trong đó sự thống nhất không gian và thời gian chứng minh sự hiện hữu của vật chất không thể tách rời ra khỏi hoạt động của nó.

Theo thuyết lượng tử thì hạt cũng vừa là sóng và từ đó mà có nó một tính chất kỳ lạ. Khi một hạt bị giam giữ trong một không gian nhỏ thì nó phản ứng lại sự hạn chế này bằng sự vận động. Không gian càng nhỏ thì hạt càng quay nhanh. Tính chất này là một hiệu ứng lượng tử đặc biệt và không hề có sự tương tự trong vũ trụ vĩ mô. Muốn hiểu rõ hơn hiệu ứng này, ta hãy nhớ rằng, trong thuyết lượng tử, hạt được biểu thị bởi một bó sóng, độ dài của bó sóng đó là độ bất định vị trí của hạt. Như hình dưới đây cho thấy, hạt nằm đâu đó trong khoảng X, ta không biết chắc chắn. Nếu muốn siết hạt này, ta ép X phải nhỏ hơn. Thế nhưng điều này sẽ làm độ dài sóng ngắn lại và vận tốc hạt tăng lên. Ta có thể hình dung khá rõ, hạt càng bị giam giữ, nó càng vận động mãnh liệt.

Khuynh hướng dùng vận động để phản ứng lại sự hạn chế làm ta nghĩ đến vật chất hẳn phải có một sự bất an cơ bản, nó là đặc trưng trong thế giới hạ nguyên tử. Trong thế giới này thì phần lớn các hạt vật chất đều mang cơ cấu phân tử, nguyên tử hay hạt và vì thế mà không đứng yên, mà theo tính chất nội tại của nó là vận động không ngừng.

Theo thuyết lượng tử, vật chất luôn luôn ở dạng vận động. Trong thế giới vĩ mô, sự vật xung quanh chúng ta xuất hiện một cách thụ động và vắng mặt sự sống, nhưng nếu chúng ta phóng lớn lên một hòn đá hay miếng kim loại chết đó thì ta sẽ thấy trong đó đầy những hoạt động. Càng nhìn sát nó, nó xuất hiện càng sống động. Tất cả mọi vật xung quanh ta đều gồm những nguyên tử, chúng liên hệ với nhau bằng nhiều cách khác nhau và tạo thành muôn ngàn dạng khác nhau của phân tử, chúng rung động theo nhiệt độ của chúng, cùng hoà nhịp với nhiệt độ xung quanh. Trong những nguyên tử đang rung động đó thì các electron bị điện lực trì kéo vào nhân và chúng phản ứng chống lại sự tù hãm đó bằng cách quay tròn thật nhanh. Sau đó trong bản thân các nhân, các proton và neutron bị trói chặt trong một không gian cực nhỏ, chúng đua nhau chạy với một vận tốc không tưởng tượng nổi.

Một đoạn văn của Lão giáo nói lên sự thăng bằng trong vận động này như sau:

An bằng trong tĩnh tại không phải là sự an bằng đích thực. Chỉ khi có sự an bằng trong vận động thì nhịp điệu tâm linh mới sinh thành, nhịp điệu đó thâm nhập cả trời đất.

Trong vật lý, ta nhận thức tính động của vũ trụ không những trong kích thước vĩ mô-thế giới của nguyên tử và nhân nguyên tử-mà trong kích thước lớn, của thiên thể và thiên hà. Nhờ những viễn vọng kính lớn ta quan sát được một vũ trụ đang vận hành không nghỉ. Những đám mây khinh khí quay vòng, kéo lại với nhau và hình thành thiên thể. Qua đó chúng nóng lên và biến thành lửa cháy rực trong bầu trời. Khi đã đạt giai đoạn này rồi, chúng vẫn còn quay và có thiên thể bắn tạt các khối lượng vật chất ra ngoài. Những khối này bị bắn ra xa, mới đầu quay theo dạng trôn ốc và cứng dần thành các hành tinh chạy vòng theo các vì sao. Sau hàng triệu năm khi phần lớn khí đốt đã hết, các thiên thể phình ra và cuối cùng co lại trong sự sụp đổ trọng trường. Sự sụp đổ này có thể kéo theo nhiều vụ nổ khủng khiếp và có thể biến thiên thể thành lỗ đen. Tất cả những biến cố này-sự hình thành các vì sao từ những đám mây, sự co lại, sự phình ra và cuối cùng là sự sụp đổ-tất cả đều có thể quan sát được thật sự trong bầu trời.

Những vì sao quay vòng, co lại, phình ra và bùng nổ đó biến thành thiên hà với những dạng khác nhau, dạng đĩa mỏng, dạng hình cầu, hình xoáy trôn ốc v.v… Rồi bản thân chúng cũng không phải bất động, mà lại quay tròn. Thiên hà của chúng ta, dãy Ngân hà, là một đĩa vĩ đại gồm thiên thể và khí, nó quay trong không gian như một bánh xe khổng lồ; thế nên tất cả những vì sao của nó-kể cả mặt trời và hành tinh-quay quanh trung tâm của ngân hà. Vũ trụ gồm toàn cả những ngân hà, chúng nằm rải rác trong không gian thấy được và cũng quay vòng như ngân hà của chúng ta. Khi tìm hiểu vũ trụ với hàng triệu ngân hà như toàn thể cấu trúc của nó, chúng ta đã đạt đến mức xa nhất của không gian và thời gian. Và cả trên bình diện này của vũ trụ, ta phát hiện rằng vũ trụ không hề tĩnh tại, nó đang giãn nở ! Đó là một trong những khám phá quan trọng nhất của ngành thiên văn hiện đại. Một sự phân tích chi tiết ánh sáng mà ta nhận được từ những thiên hà xa cho thấy rằng toàn bộ những thiên hà đang bành trướng. Vận tốc mà một thiên hà rời xa chúng ta là tỉ lệ với khoảng cách của chúng đến chúng ta. Chúng càng xa ta thì chúng càng chạy nhanh. Khoảng cách gấp đôi thì vận tốc cũng gấp đôi. Điều này không những chỉ có giá trị khi lấy thiên hà của ta làm gốc, mà cũng như thế với bất cứ điểm gốc nào. Nghĩa là dù đang ở bất kỳ trong thiên hà nào, chúng ta sẽ thấy các thiên hà khác ngày càng đi xa, các thiên hà gần thì với vận tốc vài ngàn ki - lô - mét mỗi giây; các nhóm xa hơn thì vận tốc lớn hơn và vận tốc của các thiên hà xa nhất tiến gần tới vận tốc ánh sáng. ánh sáng của các thiên hà xa nữa thì không bao giờ tới với ta vì chúng bỏ đi xa nhanh hơn cả vận tốc ánh sáng. Anh sáng của chúng, nói như Sir Arthur Stanley Eddington, như một lực sĩ chạy trên một đường băng ngày càng dài ra, điểm đích chạy xa ra, nhanh hơn cả vận tốc của anh ta.

Khi nói về một vũ trụ giãn nở trong khung cảnh của thuyết tương đối tổng quát, ta phải nói sự giãn nở trong một kích thước cao hơn. Ta chỉ có thể hình dung một khái niệm như thế, như khi nói về không gian cong với sự tương tự hai chiều.

Muốn thế ta hãy tưởng tượng một quả bóng với nhiều chấm trên bề mặt. Quả bóng là tượng trưng cho vũ trụ, mặt cong hai chiều của nó giả dụ cho không gian cong ba chiều và những chấm đen là các thiên hà trong không gian đó. Khi quả bóng bị bơm phình ra thì những khoảng cách giữa các chấm cũng lớn hơn. Dù ta lấy chấm nào làm chỗ đứng, ta cũng thấy mọi chấm khác đều xa dần mình. Vũ trụ cũng giãn nở theo cách đó, dù quan sát viên có mặt trên bất kỳ thiên hà nào, tất cả những thiên hà còn lại đều xa dần người đó.

Câu hỏi dễ đặt ra về việc vũ trụ giãn nở là tất cả mọi sự đó bắt đầu như thế nào? Từ mối liên hệ giữa khoảng cách của một thiên hà với ta và tốc độ đi xa của nó (định luật Hubble) ta có thể tính thời điểm lúc bắt đầu bùng nổ, nói cách khác tính được tuổi thọ của vũ trụ. Cứ thừa nhận rằng vận tốc bùng nổ đó không thay đổi (đó là điều không hề chắc chắn) thì người ta tính ra một số tuổi vũ trụ khoảng chừng 10.000 triệu năm. Phần lớn các nhà vũ trụ học ngày nay tin rằng, vũ trụ phát sinh cách đây khoảng 10.000 triệu năm thông qua một biến cố vĩ đại, khi toàn bộ khối lượng của nó phát nổ từ một trái cầu lửa nguyên thủy. Sự giãn nở ngày nay của vũ trụ được xem là sức đẩy còn sót lại của một vụ nổ ban đầu. Theo mô hình vụ nổ ban đầu này thì thời điểm phát nổ là ngày sinh của vũ trụ và của không gian thời gian. Nếu muốn biết trước đó là gì, ta sẽ va vào ngay cái khó khăn về tư duy và ngôn ngữ. Sir Bernard Lowell nói:

Đó là nơi mà ta sẽ gặp giới hạn về tư tưởng, vì ta cứ tiếp tục sử dụng các khái niệm không gian-thời gian, tại lúc chúng chưa xuất hiện trong đời sống hàng ngày. Đối với tôi, hầu như tôi lạc vào một vùng đầy sương mù, thế giới quen thuộc đã biến mất.

Về tương lai của vũ trụ giãn nở, những phương trình của Einstein cũng không cho lời giải rõ ràng. Chúng chấp nhận nhiều lời giải khác nhau, tùy theo những mô hình khác nhau về vũ trụ. Vài mô hình tiên đoán rằng, vũ trụ cứ giãn nở mãi, theo mô hình khác thì nó cứ chậm lại và sẽ quay ngược, co rút lại. Những mô hình này xem vũ trụ có tính chu kỳ, cứ trương nở vài tỉ năm, rồi co lại cho đến khi toàn bộ khối lượng chỉ còn một khối vật chất nhỏ rồi sau đó lại giãn nở, cứ thế bất tận.

Hình dung về một vũ trụ giãn nở và co rút tuần hoàn trong một tầm cỡ không gian và thời gian khủng khiếp không chỉ có trong vũ trụ hiện đại, mà còn hiện diện trong huyền thoại cổ Ấn Độ. Với sự chứng nghiệm vũ trụ như một thể sinh cơ và vận động tuần hoàn, trong Ấn Độ giáo phát sinh một quan niệm vũ trụ sống, nó rất gần với các mô hình khoa học hiện đại. Một trong những vũ trụ luận này đặt nền tảng trên huyền thoại “Lila”, trò chơi của thiên nhân, trong đó Brahman tự biến mình thành thế giới. Lila là một trò chơi có nhịp điệu kéo dài tuần hoàn vô tận, cái Một biến thành cái Nhiều và cái Nhiều trở thành cái Một. Trong Chí tôn ca (Bhagavad Gita) thần Krishna mô tả trò chơi sáng tạo tuần hoàn này bằng những lời:

Cuối thời kỳ tăm tối thì mọi sự lại trở về với tự tính của ta; và khi thời kỳ mới bắt đầu, ta đem chúng ra ánh sáng.

Thế nên ta dùng tự tính của mình mà sáng tạo ra mọi thứ và những thứ này lăn theo bánh xe của thời gian. Thế nhưng ta không bị ràng buộc vào công trình sáng tạo to lớn này. Ta là ta và ta nhìn tác phẩm vui buồn diễn ra.

Ta ngắm nhìn và tromg tác phẩm sáng tạo đó, tự tính sản sinh tất cả, những gì vận động, những gì nằm yên; và cứ thế mà thế giới vận động tuần hoàn.

Ấn Độ giáo nhận trò chơi tuần hoàn thần thánh này là sự phát triển của toàn vũ trụ. Họ xem vũ trụ giãn nở và co rút tuần hoàn và đặt tên cho thời gian không tưởng tượng nổi giữa lúc bắt đầu và chấm dứt một sự sáng tạo là thời kiếp. Kích thước huyền thoại cổ xưa thật đáng kinh ngạc, còn tư duy con người cần hơn hai ngàn năm để tới với một tư tưởng tương tự như huyền thoại đó.

Từ thế giới cực lớn, từ vũ trụ đang giãn nở, hãy trở lại thế giới cực nhỏ. Đặc trưng của vật lý thế kỷ 20 là đi ngày càng sâu vào một thế giới của kính hiển vi, của nguyên tử, của hạt nhân và các hạt tạo thành nhân. Sự tìm hiểu thế giới vi mô này được thúc đẩy bởi một câu hỏi căn bản đã làm loài người trăn trở từ xưa: vật chất được cấu tạo như thế nào? Kể từ ngày đầu của triết lý về tự nhiên, con người đã nghĩ ngợi về câu hỏi này và cố tìm ra một chất liệu căn bản, chất liệu xây dựng mọi vật chất, nhưng chỉ trong thế kỷ này ta mới có thể đi tìm câu trả lời bằng phương pháp thực nghiệm. Nhờ kỹ thuật phức tạp mà nhà vật lý bước đầu tìm hiểu được cấu trúc của nguyên tử và nhận ra rằng, nó gồm có nhân và electron. Sau đó người ta ghi nhận nhân gồm có những hạt nucleon, đó là proton và neutron. Trong hai thập niên vừa qua người ta đi thêm một bước và bắt đầu tìm hiểu cấu trúc của nucleon, thành phần của nhân nguyên tử, chúng xem ra không phải là nững hạt cuối cùng mà lại là từ những đơn vị khác cấu thành.

Bước đầu tìm hiểu nguyên tử đã dẫn đến những thay đổi căn bản về cách nhìn của ta về vật chất, chúng đã được nói trong chương trước. Bước thứ hai, bước đi sâu vào nhân nguyên tử và thành phần của nó, kéo theo một sự thay đổi không kém phần quan trọng. Trong thế giới hạt nhân này ta phải đo lường những loại kích thước nguyên tử và những hạt trong nhân này, vì bị giam trong không gian quá bé, cũng vận động với vận tốc nhanh đến nỗi chỉ có thể dùng thuyết tương đối đặc biệt để mô tả chúng. Tính chất và tương tác của hạt hạ nguyên tử chỉ có thể dùng thuyết lượng tử và thuyết tương đối mà nắm được chúng, và những điều này buộc chúng ta có một sự thay đổi về quan niệm vật chất là gì.

Điều đặc trưng của thuyết tương đối là nó thống nhất những khái niệm căn bản mà ngày trước chúng hoàn toàn độc lập với nhau. Một trong những thí dụ quan trọng nhất là coi khối lượng và năng lượng như nhau, điều này được phát biểu bằng công thức toán học nổi tiếng của Einstein E=mc2. Và muốn hiểu ý nghĩa sâu sắc của mối liên hệ này, trước hết chúng ta phải xét ý nghĩa của năng lượng và khối lượng.

Năng lượng là một trong những khái niệm quan trọng nhất để mô tả các hiện tượng tự nhiên. Như trong đời sống hàng ngày ta nói, một vật thể chứa năng lượng khi nó có thể thực hiện một công. Năng lượng này có thể xuất hiện dưới nhiều dạng khác nhau.

Nó có thể là động năng, nhiệt năng, thế năng, điện năng, năng lượng hóa học v.v…Mỗi dạng đó đều có thể dùng để sinh công. Thí dụ người ta cho một viên đá có thế năng bằng cách nâng nó lên cao. Khi thả nó từ trên cao xuống thì thế năng của nó biến thành động năng và khi viên đá đến đất thì nó sinh công, thí dụ đập vỡ một vật gì đó. Một thí dụ khác: điện năng và hóa năng có thể biến thành nhiệt năng để phục vụ đời sống trong gia đình. Trong vật lý thì năng lượng luôn luôn được gắn liền với một tiến trình nhất định, một dạng hoạt động nào đó và sự quan trọng căn bản là tổng số năng lượng tham gia vào trong một tiến trình luôn luôn không đổi. Sự bảo toàn năng lượng là một trong những qui luật căn bản quan trọng nhất của vật lý. Nó có giá trị cho tất cả mọi hiện tượng thiên nhiên được biết tới nay, người ta chưa thấy qui luật này bị vi phạm bao giờ.

Khối lượng của một vật lại là một thuộc tính để đo lường trọng lượng của nó, tức là sức hút của trọng lực lên vật thể đó. Ngoài ra khối lượng cũng là quán tính của một vật, tức là sức đề kháng của nó chống lại gia tốc. Vật thể càng nặng thì càng khó gia tốc nó hơn một vật nhẹ, điều này ai cũng biết khi phải đẩy một chiếc xe. Trong vật lý cổ điển thì khối lượng luôn luôn được gắn liền với một dạng vật chất không thể phá hủy, tức là từ chất liệu mà người ta cho là nguồn gốc của mọi vật. Cũng như với năng lượng, người ta cho rằng chất liệu này cũng được bảo toàn, một khối lượng không bao giờ bị hủy diệt.

Bây giờ thuyết tương đối đã chứng minh rằng, khối lượng không gì khác hơn là một dạng của năng lượng. Năng lượng không những có thể mang nhiều dạng khác nhau như trong vật lý cổ điển đã biết, mà còn được chứa trong khối lượng của một vật. Năng lượng chứa trong một hạt, tích số của khối lượng hạt đó với bình phương vận tốc ánh sáng, tức là:

E=mc2

Nếu khối lượng được xem là dạng năng lượng thì không những nó không thể phân hủy mà còn có thể được chuyển hóa qua những dạng năng lượng khác. Điều này xảy ra khi các hạt hạ nguyên tử va chạm nhau. Trong quá trình va chạm đó thì các hạt có thể bị tiêu hủy và năng lượng chứa trong chúng sẽ biến thành động năng, động năng đó sẽ phân bố lên các hạt khác tham dự trong cuộc va chạm. Ngược lại thì động năng của hạt di chuyển với những vận tốc rất cao cũng có thể được dùng để hình thành khối lượng của những hạt mới. Hình sau đây cho thấy một thí dụ rất lạ của một sự va chạm như vậy: một photon (từ bên trái) đi vào một phòng quang phổ, bắn một electron ra khỏi một nguyên tử (vết hình xoắn), va vào một photon khác và sinh ra mười sáu hạt mới trong cuộc va chạm này.

Sự hình thành và phá hủy hạt vật chất là một trong những hệ quả ấn tượng nhất của đẳng thức giữa khối lượng và năng lượng. Trong các cuộc va chạm trong vật lý cao năng lượng thì khối lượng không còn được bảo toàn. Các hạt va chạm nhau bị phá hủy, khối lượng của chúng một phần biến thành khối lượng, phần khác biến thành động năng của các khối lượng mới sinh ra. Chỉ tổng số tất cả năng lượng tham dự trong tiến trình đó, tức là tổng số động năng cộng với năng lượng nằm trong dạng khối lượng, tổng số đó phải được bảo toàn. Tiến trình va chạm các hạt hạ nguyên tử là công cụ quan trọng nhất của ta để nghiên cứu tính chất của chúng, và mối liên hệ giữa khối lượng và năng lượng là chủ yếu nhằm mô tả chúng. Mối liên hệ này đã được xác minh vô số lần và nhà vật lý hạt nhân đã làm quen với tính tương đương giữa khối lượng - năng lượng, đến nỗi họ đo khối lượng hạt nhân bằng đơn vị tương ứng của năng lượng.

Trong vật lý hiện đại, khối lượng không còn có một chất liệu vật chất nữa và do đó mà người ta không còn nghĩ hạt phải có một chất liệu căn bản nữa, mà nó là một chùm năng lượng. Thế nhưng vì năng lượng luôn luôn liên hệ với hoạt động, với tiến trình nên hạt hạ nguyên tử phải có một thuộc tính động. Như đã thấy, chúng không thể xem là những vật thể ba chiều tĩnh như trái banh bi-da hay một hạt cát, mà chúng là một cấu trúc bốn chiều không- thời gian. Dạng của chúng phải hiểu là động trong không gian - thời gian. Hạt hạ nguyên tử là những cấu trúc động, nó có khía cạnh không gian và khía cạnh thời gian. Khía cạnh không gian cho phép nó xuất hiện như vật thể có khối lượng, khía cạnh thời gian của nó là tiến trình với năng lượng tương ứng.

Cấu trúc động hay bó năng lượng này tạo nên cơ cấu nhân, nguyên tử và phân tử ổn định, chúng xây dựng nên vật chất và làm cho vật chất có dạng tưởng như nó gồm những chất liệu chắc thật. Trên bình diện vĩ mô, khái niệm chắc thật đó là một sự gần đúng có ích, còn trên bình diện nguyên tử thì nó hết giá trị. Nguyên tử gồm các hạt và những hạt đó không được cấu thành từ một chất liệu vật chất nào cả. khi quan sát chúng, ta không hề thấy chất liệu nào cả, điều mà ta thấy là những cấu trúc động, chúng liên tục chuyển hóa lẫn nhau - một vũ điệu triền miên của vũ trụ.

Thuyết lượng tử cho thấy, hạt không phải là những đơn vị độc lập mà là những cấu trúc xác suất liền lạc trong một tấm lưới bất phân của vũ trụ. Còn thuyết tương đối phải nói là đã cho cấu trúc đó sự sống, bằng cách vén màn cho thấy tính chất động của nó. Nó chứng tỏ rằng chính hoạt động của vật chất là cái tự tính đích thực của sự hiện hữu của nó. Các hạt của thế giới hạ nguyên tử không những là năng động vì chúng vận hành nhanh chóng, mà cong vì bản thân chúng là những tiến trình! Sự hiện hữu của vật chất và hoạt động của chúng không thể tách rời lẫn nhau. Chúng đều chỉ là hai khía cạnh của một thể thực tại không gian - thời gian.

Trong những chương trước ta đã nói, nhận thức về sự dung thông giữa không gian - thời gian đã đưa nền đạo học phương Đông tới một thế giới quan động. Nghiên cứu kinh sách của họ, ta sẽ thấy không những họ xem thế giới trong khái niệm động,của sự trôi chảy và biến dịch, mà họ có một tri kiến trực giác về tính chất của không gian - thời gian của vật thể vật chất; tri kiến đó cũng là đặc trưng của vật lý tương đối. Khi nghiên cứu thế giới hạ nguyên tử, nhà vật lý phải thống nhất không gian - thời gian và từ đó mà họ thấy vật thể của thế giới này, hạt không phải tĩnh tại mà năng động, xem chúng là năng lượng, hoạt động và tiến trình. Các nhà đạo học phương Đông, trong tình trạng ý thức phi thường của họ, đã biết về sự dung thông không gian - thời gian trên một bình diện vĩ mô cũng như nhà vật lý nhìn hạt hạ nguyên tử. Một trong những lời dạy chính yếu của Đức Phật là mọi pháp hữu vi đều vô thường. Pháp là từ chỉ biến cố, hành động và sau đó mới nói sự thật. Qua đó ta thấy thêm Phật giáo xem tiến trình vận động là chủ yếu của thế giới. Hãy nghe lời của D.T.Suzuki:

Người theo Phật giáo quan niệm sự vật là tiến trình, không phải là vật thể hay chất liệu…Khái niệm Phật giáo về “sự vật” là samskara (hành), có nghĩa là “tạo tác” hay “tiên trình”, điều đó nói rõ, Phật giáo hiểu kinh nghiệm của chúng ta chính là thời gian và sự vận hành.

Cũng như nhà vật lý hiện đại, Phật giáo xem mọi vật thể là những tiến trình trong một dòng chảy rộng khắp và từ chối sự hiện hữu của một chất liệu vật chất. Điều đó ta cũng tìm thấy trong tư tưởng Trung quốc, trong đó có một thế giới quan tương tự, xem sự vật là giai đoạn quá độ trong sự trôi chảy miên viễn của đạo và họ quan tâm đến mối liên hệ lẫn nhau giữa chúng hơn là tìm trong chúng một chất liệu cơ bản. Joseph Needham viết: “Triết học phương Tây tìm thực tại nơi chất liệu, triết học phương Đông tìm thực tại nơi mối liên hệ”.

Yếu tố cơ bản của vũ trụ trong quan điểm vật lý hiện đại cũng như trong đạo học phương Đông là cấu trúc động; là giai đoạn quá độ trong dòng chảy vĩnh viễn của thay đổi và biến dịch (Trang Tử).

Theo mức hiểu biết hiện nay thì cơ cấu cơ bản của vật chất là những hạt hạ nguyên tử và tìm hiểu tính chất cũng như tương tác của chúng là mục đích chính yếu của ngành vật lý cơ bản. Ngày nay chúng ta biết đến hơn hai trăm hạt cơ bản, phần lớn chúng là những hạt được hình thành trong các cuộc thí nghiệm va chạm và chỉ có một thời gian sống vô cùng ngắn, ít hơn cả một phần triệu giây đồng hồ! Rõ ràng là những hạt sống hết sức non tuổi này chỉ nói lên cấu trúc chuyển tiếp của những tiến trình động. Vì thế xuất hiện câu hỏi cơ bản sau đây về cấu trúc của những hạt đó: Đặc tính của chúng là gì để có thể phân biệt hạt này hạt kia? Phải chăng chúng có những thành phần nhỏ hơn, chúng bao gồm những cấu trúc gì? Chúng tác động lên nhau như thế nào, có năng lực nào tác động giữa chúng? Và cuối cùng, nếu bản thân chúng chỉ là tiến trình thì đó là tiến trình gì?

Chúng ta biết rõ tất cả những câu hỏi trên nối kết với nhau không tách rời được trong nền vật lý hạt nhân. Vì tính tương đối của các hạt hạ nguyên tử, chúng ta sẽ không hiểu tính chất của chúng nếu không để ý tới mối liên hệ giữa chúng, và vì mối liên hệ cơ bản của chúng, ta sẽ không hiểu một hạt nào nếu không hiểu những hạt khác. Những chương sau đây sẽ chỉ rõ chúng ta đã hiểu hạt và mối liên hệ giữa các hạt tới đâu. Mặc dù ta chưa có một lý thuyết hoàn chỉnh lượng tử - tương đối, thế nhưng vẫn có nhiều lý thuyết và mô hình từng phần được đề ra, mô tả thành công vài khía cạnh của thế giới này. Sự giải thích về những lý thuyết và mô hình này sẽ dẫn đến những khái niệm triết học, chúng đặc biệt phù hợp với khái niệm của đạo học phương Đông.

Chương 14 : Không Và Sắc

Thế giới quan cơ giới cổ điển đặt cơ sở trên khái niệm của những hạt cứng chắc, không thể vận động hoặc chỉ có thể vận động trong chân không. Vật lý hiện đại đã mang lại cho hình ảnh này một sự điều chỉnh triệt để. Không những nó nêu ra một khái niệm mới về hạt mà nó còn chuyển hóa khái niệm cổ điển “ không” trống rỗng một cách sâu sắc. Sự biến đổi này bắt đầu từ lý thuyết trường. Nó bắt đầu khi Einstein thiết lập mối quan hệ giữa trường trọng lực và hình học không gian, và trở nên rõ nét khi người ta phối hợp thuyết lượng tử với thuyết tương đối để mô tả các lực trường nằm quanh các hạt hạ nguyên tử. Trong thuyết trường lượng tử này thì biên giới giữa hạt và không gian bao quanh nó đã mất sự rõ nét ban đầu và không gian trống rỗng được thừa nhận như một đại lượng động có vai trò vượt trội.

Khái niệm trường được Faraday và Maxwell đề xuất vào thế kỷ 19 để mô tả các lực giữa các điện tích và dòng điện. Một điện trường là một điều kiện của không gian xung quanh một vật thể mang điện tích, điều kiện đó tạo ra một lực trong một vật thể có điện khác. Như thế điện trường là được vật thể mang điện tích sản sinh và tác dụng của nó chỉ được một vật mang điện khác nhận ra. Từ trường được sinh ra bởi sự vận động của vật thể mang điện, tức là bởi dòng điện và lực từ tính của nó cũng chỉ được nhận ra bởi các vật mang điện đang vận động. Trong khoa học điện từ cổ điển của Faraday và Maxwell thì các trường là các đại lượng lý tính tự nó, nó có thể được nghiên cứu mà không cần phải qui kết lên vật thể vật chất. Những trường điện và từ rung động có thể chuyển động trong không gian dưới dạng sóng radio, sóng ánh sáng và những tia bức xạ điện từ khác.

Thuyết tương đối ra đời và cho ngành điện động một nét đẹp quí phái, bằng cách thống nhất các khái niệm điện tích, dòng điện, điện trường và từ trường thành một mối. Vì tất cả vận động đều tương đối, nên mỗi điện tích cũng là dòng điện- trong một hệ qui chiếu mà nó vận động so với quan sát viên - và cũng thế mà điện trường của nó cũng là từ trường. Trong sự phát biểu có tính tương đối của điện động thì hai trường này được thống nhất vào một điện trường duy nhất.

Khái niệm trường không phải chỉ áp dụng cho các lực điện từ mà còn trong trọng lực. Trường trọng lực được tất cả các vật thể có khối lượng sinh ra và ghi nhận, và lực tương ứng luôn luôn là lực hút; ngược lại với trường điện từ, tùy theo điện tích của vật thể mà sinh ra lực hút hay đẩy. Lý thuyết đúng đắn về trường đối với các trường trọng lực là thuyết tương đối tổng quát và trong lý thuyết này thì ảnh hưởng của một vật thể mang khối lượng lan tỏa trong không gian, xa hơn ảnh hưởng của một vật thể mang điện tích trong điện từ. Lại một lần nữa, không gian xung quanh một vật thể bị điều kiện hóa, trong đó một vật thể bị một lực tác dụng, nhưng lần này thì điều kiện đó ảnh hưởng lên hình học và cấu trúc của không gian.

Vật chất và không gian trống rỗng - cái đầy và cái không - là hai khái niệm căn bản khác nhau, trên đó quan niệm nguyên tử của Demokritus và Newton được xây dựng. Trong thuyết tương đối tổng quát, hai khái niệm này không thể tách rời được nữa. Chỗ nào có khối lượng, chỗ đó có trọng trường, và trường này biểu hiện ra bằng cách làm cong không gian bọc quanh vật thể đó. Thế nhưng cần hiểu rõ rằng, không phải trường xâm nhập vào không gian và làm cong nó, mà là hai cái chính là một, có nghĩa trường chính là không gian cong. Trong thuyết tương đối tổng quát thì trọng trường và cấu trúc hay hình thể không gian chính là một với nhau. Chúng được diễn tả trong phương trình trường của Einstein bằng một biểu thức toán học duy nhất. Theo thuyết của Einstein thì không thể tách rời vật chất ra khỏi trọng trường, trọng trường ra khỏi không gian cong. Vật chất và không gian như vậy là thành phần liên hệ với nhau, không tách rời được của một cái nhất thể duy nhất.

Vật thể vật chất không những xác định cấu trúc của không gian xung quanh, ngược lại nó cũng bị môi trường quanh nó ảnh hưởng đáng kể. Theo nhà vật lý và triết gia Ernst Mach thì khối lượng, quán tính của một vật thể không phải là tính chất tự thân của vật chất mà là đại lượng biểu thị mối tương quan giữa nó và vũ trụ ngoài nó. Theo quan điểm của Mach thì vật chất sở dĩ có quán tính chỉ vì trong vũ trụ có vật chất khác. Khi một vật quay tròn thì quán tính của nó tạo ra một lực ly tâm (thí dụ máy giặt quay tròn để vắt nước ra khỏi áo quần), nhưng lực này sinh ra, chỉ vì vật thể vây quanh tương đối với các định tính. Giả định các vì sao này thình lình biến mất thì lực quán tính lẫn lực ly tâm cũng mất theo.

Quan điểm này về lực quán tính của vật thể mà ta gọi là nguyên lý Mach có một ảnh hưởng mạnh mẽ lên Albert Einstein và đó là động lực đầu tiên làm ông xây dựng thuyết tương đối tổng quát. Vì về mặt toán học, lý thuyết của Einstein hết sức phức tạp nên các nhà vật lý đến nay vẫn chưa nhất trí được liệu nó thực sự bao gồm luôn cả nguyên lý Mach hay không. Tuy thế, phần lớn các nhà vật lý cho rằng nguyên lý Mach phải được chứa đựng trong một lý thuyết hoàn chỉnh về trọng trường.

Như thế nền vật lý hiện đại lại cho ta thấy một lần nữa, và trong trường hợp này trên bình diện vĩ mô, rằng vật thể vật thể vật chất không phải là một đơn vị độc lập, mà nó kết nối một cách bất khả phân với vật thể xung quanh của nó; rằng tính chất của chúng chỉ được hiểu trong mối liên hệ giữa nó và thế giới còn lại. Theo nguyên lý Mach thì mối liên hệ này vươn xa trong vũ trụ, cho đến những vì sao xa xôi, những đám mây quay hình trôn ốc. Tính chất nhất thể cơ bản của vũ trụ hiện hình không những trong thế giới cực tiểu mà cả trong thế giới cực đại. Thực tế này luôn luôn được thừa nhận trong ngành thiên văn và vũ trụ hiện đại, mà nhà thiên văn Fred Hoyle xác nhận:

Ngày nay sự phát triển trong vũ trụ học đã chứng tỏ một cách sắt đá rằng, những điều kiện hàng ngày không thể tiếp tục tồn tại nếu không có những thành phần xa xôi của vũ trụ, rằng hình dung của ta về không gian và hình thể sẽ không còn chút giá trị nào, nếu những thành phần xa xôi của vũ trụ biến mất. Những kinh nghiệm hàng ngày của chúng ta, cho đến những chi tiết nhỏ nhặt nhất, dường như chúng tổng hòa trong vũ trụ một cách chặt chẽ hầu như tới mức không thể xét chúng một cách riêng lẻ được.

Sự thống nhất và mối quan hệ giữa vật thể và môi trường quanh nó, đều đã hiện rõ trong kích thước vĩ mô trong thuyết tương đối tổng quát, điều đó còn nổi bật hơn nữa trong phạm vi hạ nguyên tử.

Nơi đây người ta phối hợp hai hình dung của lý thuyết trường cổ điển và của thuyết lượng tử để mô tả sự tương tác giữa các hạt. Vì dạng toán học phức tạp của thuyết trọng trường của Einstein, người ta chưa phối hợp được tác động của trọng lực, nhưng các lý thuyết trường cổ điển khác, động điện học, đã được hòa lẫn với thuyết lượng tử để sinh ra động điện lượng tử, nó mô tả mọi tác động điện từ qua lại của hạt hạ nguyên tử. Lý thuyết này bao gồm cả thuyết lượng tử và thuyết tương đối. Đó là mô hình đầu tiên của lượng tử-tương đối của ngành vật lý hiện đại và cũng là mô hình thành công nhất.

Tính chất nổi bật của ngành động điện lượng tử được sinh ra từ sự phối hợp của hai khái niệm: khái niệm của điện từ trường và khái niệm photon, xem như khía cạnh hạt của sóng điện từ.Vì photon cũng là sóng điện từ và sóng này là trường đang rung động, nên photon là hiện thân của trường điện từ. Vì thế mà sinh ra khái niệm truờng lượng tử, tức là một trường mà ở đó, nó có thể xuất hiện ở dạng của lượng tử hay hạt. Đây quả thật là một khái niệm hoàn toàn mới, nó được mở rộng để mô tả mọi hạt hạ nguyên tử và tương tác của chúng. Cứ mỗi hạt ta có một trường riêng. Trong lý thuyết trường lượng tử này thì có mối đối nghịch cổ điển giữa hạt cứng chắc và không gian xung quanh nó, mối đối nghịch này hoàn toàn đã bị vượt qua. Trường lượng tử được xem chính là đơn vị vật lý cơ bản, đó là một thể liên tục, hiện khắp nơi trong không gian; hạt chỉ là chỗ tập trung địa phương của trường, một nơi hội tụ của năng lượng, năng lượng đến rồi đi, vì thế mà hạt không mang đặc tính riêng biệt nào, và hòa vào trường cơ bản của mình. Albert Einstein nói:

Vì thế ta có thể xem vật chất là khu vực của không gian, nơi đó hết sức dày khít lại với nhau… trong nền vật lý này thì không có chỗ cho cả hai, trương và vật chất, vì chỉ trường mới là thực tại duy nhất .

Hình dung này về vật chất và hiện tượng, xem chúng là hiện thân vô thường của một đơn vị cơ bản, cũng là thế giới quan phương Đông. Cũng như Einstein, các nhà đạo học phương Đông xem đơn vị cơ bản đó là thực tại duy nhất; trong lúc tất cả mọi dạng xuất hiện của nó đều tạm thời và là ảo ảnh. Thực tại này của đạo học phương Đông không thể xem là một với trường lượng tử của nhà vật lý được, vì họ xem nó là thể tính của tất cả mọi hiện tượng thế giới và vì vậy nằm ngoài mọi khái niệm và hình dung. Ngược lại trường lượng tử là một khái niệm có thể định nghĩa, nó chỉ sản sinh một phần của hiện tượng vật lý thôi. Tuy thế trực giác của nhà đạo học phương Đông, người cũng lý giải mọi hiện tượng của thế giới giác quan xuất phát từ một thực tại cuối cùng, cũng cho thấy lý giải của nhà vật lý về thế giới hạ nguyên tử trên cơ sở trường lượng tử, hai nhận định đó rất gần nhau. Sau khi khái niệm trường được sinh ra, các nhà vật lý cố công tìm cách thống nhất mọi trường khác nhau vào trong một trường cơ bản duy nhất, trường đó bao gồm tất cả mọi hiện tượng vật lý. Đặc biệt trong những năm cuối cùng của đời mình, Einstein đã ra sức đi tìm một trường thống nhất đó. Cái Brahman của Ấn Độ giáo, cũng như Pháp thân trong Phật giáo hay Đạo trong Lão giáo có lẽ được xem là trường thống nhất, chung quyết, trong đó không chỉ các hiện tượng vật lý được sản sinh mà tất cả các hiện tượng khác cũng thế.

Theo quan điểm phương Đông thì thực tại làm nền tảng cho mọi hiện tượng nằm ngoài mọi sắc hình, không thể mô tả hay định nghĩa. Thường người ta nói nó vô sắc hay trống rỗng. Nhưng sự trống rỗng này không được hiểu là không có gì. Ngược lại nó là tự tính của tất cả mọi sắc hình và suối nguồn tất cả đời sống, như các bài thuyết giảng

Với từ không chỉ thực tại cao nhất, Phật giáo cũng có hình dung như vậy và nói về một tính không sinh động, từ đó mà phát sinh mọi hiện tượng thế gian. Lão giáo cũng thấy trong Đạo một sự sáng tạo vô tận như thế cũng gọi nó là trống không. Tuân Tử nói “Đạo của trời là trống rỗng và vô sắc”, và Lão Tử dùng nhiều hình tượng để giảng giải cái trống không đó. Ngài thường ví Đạo như hang sâu, như bình trống, nhờ thế mà dung chứa vô tận sự vật.

Mặc dù dùng từ “Không”, các nhà đạo học phương Đông chỉ rõ, khi nói Brahman, Không hay Đạo, họ không hề nói đến cái “không” thông thường, mà ngược lại, tính Không với khả năng sáng tạo vô tận. Thế nên Không của đạo học phương Đông dễ dàng được so sánh với trường lượng tử của vật lý hạ nguyên tử. Cũng như trường lượng tử, Không có thể sản sinh thiên hình vạn trạng sắc thể, Không giữ vững chúng và có khi thu hồi chúng lại. Trong các bài thuyết giảng (Upanishad) ta nghe:

Trong tĩnh lặng, hãy cầu khẩn Nó,

Nó là tất cả, suối nguồn xuất phát,

Nó là tất cả, nơi chốn trở về,

Nó là tất cả, trong đó ta thở.

Mọi dạng hình của tính Không huyền bí đó cũng như các hạt nhân, chúng không tĩnh lặng và bền vững, mà luôn luôn động và biến dịch; chúng sinh thành và hoại diệt trong một trò nhảy múa không nghỉ của vận hành và năng lượng. Cũng như thế giới hạ nguyên tử của nhà vật lý, thế giới sắc thể của đạo học phương Đông là một thế giới của lang thang luân hồi, gồm liên tục những sống chết nối tiếp nhau. Là sắc thể vô thường của Không, sự vật của thế gian này không hề có tự tính căn bản gì cả. Điều này được nêu rõ đặc biệt trong triết lý Phật giáo, lý thuyết này phủ nhận sự hiện hữu của một chất liệu vật chất; và nhấn mạnh rằng, hình dung về một cái Ta (ngã) bất biến, cái ta đó là kẻ thu lượm những kinh nghiệm khác nhau, hình dung đó chỉ là ảo giác. Phật giáo hay so sánh ảo giác về một tự thể vật chất và một cái ngã cá thể như những đợt sóng, trong dó sự vận động lên xuống của những hạt nước làm ta nghĩ rằng có một khối nước di chuyển trên bề mặt, đi từ chỗ này đến chỗ kia. Thật thú vị khi thấy rằng nhà vật lý cũng dùng ẩn dụ tương tự để nói về ảo giác tưởng rằng có một chất liệu do hạt di chuyển sinh ra. Hermann Weyl viết như sau:

Theo lý thuyết trường của vật chất thì một hạt khối lượng - như một electron chẳng hạn - chỉ là một phạm vi nhỏ của điện trường, trong đó đại lượng trường mang một trị số cực cao, xem như năng lượng rất lớn của trường tập trung vào một không gian rất nhỏ. Một điểm nút năng luợng như thế, nó không hề tách biệt với trường bọc xung quanh, lan rộng ra ngoài xuyên qua không gian trống rỗng cũng như một đợt sóng lan ra trên mặt hồ. Cho nên cái tưởng như là chất liệu duy nhất mà electron luôn luôn được cấu tạo nên, cái đó không hề có.

Trong triết học Trung quốc, ý niệm về trường không những được hàm chứa trong Không và vô sắc mà cả trong khái niệm Khí . Khái niệm này đóng một vai trò quan trọng trong từng trường phái của khoa học tự nhiên Trung quốc và trong trường phái Tân Khổng giáo.

Khí có nguyên nghĩa là hơi hay ête, vào thời cổ đại Trung quốc nó có nghĩa là hơi thở hay năng lực sống động của vũ trụ. Trong thân người, khí mạch là cơ sở của nền y học Trung quốc. Mục đích của phép châm cứu là k?ch th?ch dòng chảy của khí thông qua những huyệt đạo đó. Dòng chảy của khí cũng là cơ sở của phép vận động Thái cực quyền, của phép múa quyền đạo sĩ.

Phái Tân Khổng giáo phát triển một hình dung về Khí, hình dung đó có một sự tương tự nổi bật với khái niệm trường lượng tử, khí được xem như một thể mỏng nhẹ, không nhận biết được, nó tràn ngập khắp không gian và kết tụ lại với nhau thành vật thể vật chất. Trương Tái viết như sau:

Khi khí ngưng tụ thì nó thấy được, khi đó nó có dạng hình của vật thể riêng lẻ. Khi nó loãng đi, mắt không thấy được nó , và nó không có hình dạng. Khi nó ngưng tụ lại, người ta còn có thể nói gì khác ngoài việc cho đó chỉ là sự tạm thời? Và khi nó tan rã, liệu ta có thể vội nói rằng, nó không có?

Khí ngưng tụ và loãng ra như thế một cách tuần hoàn và hình thành ở tất cả các trạng thái, trạng thái đó có khi lại tan biến trong Không. Trương Tái viết tiếp:

Không to lớn chỉ có thể do khí mà thành; khí này phải tụ lại để sinh thành vật thể; và vật thể này lại hoại diệt để sinh thành không to lớn.

Như trong lý thuyết trường lượng tử thì trường - hay Khí - không phải chỉ là tự tính của mọi vật thể vật chất, mà trường cũng là nơi mang truyền mọi liên hệ hỗ tương, thông qua dạng sóng. Sự mô tả sau đây về khái niệm trường của vật lý hiện đại của Walter Thirring và quan điểm Trung quốc về thế giới vật lý của Joseph Needham cho thấy sự giống nhau rõ rệt:

Nền vật lý lý thuyết hiện đại…đã hướng suy nghĩ của ta về tự tính của vật chất theo một hướng khác. Nó đã đưa cái nhìn từ vật thấy được - các hạt - đến với cái nằm đằng sau, đến trường. Sự hiện hữu của hạt chỉ là một sự nhiễu loạn tình trạng hoàn toàn cân bằng của trường tại chỗ đó, một thứ ngẫu hứng, thậm chí ta có thể gọi nó là một “ ô nhiễm”. Thế nên không thể có những qui luật đơn giản để mô tả các lực giữa các hạt… Điều cần tìm là trật tự và đối xứng trong trường làm cơ sở cho chúng.

Trong thời Cổ đại và thời Trung cổ thì vũ trụ vật lý Trung quốc là một thể thống nhất, toàn hảo, liên tục. Lúc đó thì Khí ngưng tụ thành vật chất sờ được vẫn chưa mang ý nghĩa nào về hạt, thế nhưng các vật thể riêng lẻ tác động và phản ứng với mọi vật thể khác trong thế giới thông qua dạng sóng hay dao động, dạng đó đều phụ thuộc vào sự biến dích tuần hoàn của hai lực cơ bản âm dương trên mọi mức độ. Thế nên các vật riêng lẻ hòa nhập trong sự hòa điệu chung của thế giới.

Với khái niệm trường lượng tử, nên vật lý hiện đại tìm ra được một câu trả lời bất ngờ cho câu hỏi xưa nay là, liệu vật chất do những hạt nguyên tử bất phân cấu thành hay từ một thể lên tục sinh ra. Trường là một thể có mặt cùng lúc khắp nơi trong không gian, thế nhưng ở khía cạnh hạt của nó có một cơ cấu hạt phi liên tục. Hai khái niệm tưởng chừng như mâu thuẫn đó được thống nhất với nhau và được xem như hai khía cạnh của một thực tại duy nhất. Như mọi lần khác trong thuyết tương đối, sự thống nhất này cũng thực hiện theo cách động: hai khía này của vật chất chuyển hóa lẫn nhau liên tục không nghỉ. Nhà đạo học phương Đông nhấn mạnh đến tính nhất thể động giữa Không và Sắc, Sắc do Không tạo ra. Lama Govinda nói:

Mối liên hệ giữa Sắc và Không không thể được xem là hai tình trạng loại bỏ lẫn nhau, mà chỉ là hai khía cạnh của một thực tại duy nhất, nó cùng hiện hữu và liên tục kết nối với nhau.

Sự trộn lẫn những khái niệm đối nghịch này trong một cái nhất thể được một kinh sách Phật giáo diễn tả trong những câu nổi tiếng:

Sắc chính là Không, Không chính là Sắc. Sắc chẳng khác Không, Không chẳng khác Sắc. Cái gì là Sắc, cái đó là Không. Cái gì là Không, cái đó là Sắc.

Lý thuyết trường của vật lý hiện đại không những đem lại một cách nhìn mới về hạt hạ nguyên tử, nó còn thay đổi một cách quyết định hình dung của chúng ta về các lực giữa các hạt đó. Khái niệm trường vốn liên hệ với khái niệm lực và cả trong thuyết trường lượng tử thì khái niệm đó vẫn còn liên quan đến lực giữa các hạt. Thí dụ trường điện từ có thể xem như trường tự do, chứa sóng hay photon đang di động hay nó cũng có thể được quan niệm như một trường đầy những lực giữa các hạt mang điện tích. Trong cách nhìn thứ hai thì lực hiện thân thành những hạt photon chạy giữa hạt mang điện tích. Thí dụ sự đẩy nhau giữa electron cũng có thể xem được gây ra bởi sự trao đổi photon.

Quan niệm mới mẻ này về lực xem ra khó hiểu, nhưng nó sẽ rõ hơn nếu sự trao đổi một photon được trình bày trong biểu đồ không gian -thời gian. Biểu đồ trang sau vẽ hai electron đang tiến gần nhau. Một trong hai điện tử đó phóng thích tại A một photon (mang biểu tượng g), electron kia hấp thụ photon tại B. Khi phóng thích photon thì electron đầu tiên đổi hướng đi và thay đổi vận tốc(xem hướng và độ nghiêng của vạch vũ trụ trong biểu đồ), electron thứ hai cũng phản ứng tương tự khi hấp thụ. Cuối cùng hai electron bay ra xa, chúng đã thông qua sự trao đổi photon mà đẩy lẫn nhau.

Sự tương tác trọn vẹn giữa electron gồm một loạt những trao đổi giữa các photon và do đó mà ta thấy dường như chúng tránh nhau qua một đường cong linh động.

Trong vật lý cổ điển người ta sẽ nói các electron đã sinh ra một lực đẩy lẫn nhau. Bây giờ, ta thấy rằng cách nói đó chỉ là một sự mô tả mơ hồ. Không electron nào cảm thấy một lực đẩy mình đi cả, khi chúng tiến gần với nhau.

Chúng chỉ tác động thông qua sự trao đổi photon. Lực không khác gì hơn là tổng số của những tác dụng trao đổi photon này trên mặt vĩ mô. Vì thế mà khái niệm lực không còn được sử dụng trong vật lý hạ nguyên tử nữa. Đó là một khái niệm cổ điển mà ta ( dù có khi vô thức) luôn liên hệ với hình dung của Newton về lực, thứ lực tác động xuyên qua một khoảng cách xa. Trong thế giới hạ nguyên tử không có thứ lực đó mà chỉ là tương tác giữa các hạt, sinh ra bởi trường, tức là thông qua những hạt khác. Do đó mà nhà vật lý hay nói tương tác, chứ không nói lực.

Theo lý thuyết trường lượng tử thì tất cả tương tác được sinh ra vì có sự trao đổi hạt. Trong trường hợp trường điện tử thì hạt đó là photon; còn các nucleon thì tác động thông qua một lực mạnh hơn nhiều, lực hạt nhân hay tương tác mạnh nó được sinh ra bởi sự trao đổi của một hạt loại mới, có tên là menson. Có nhiều loại menson khác nhau, chúng được trao đổi giữa proton và neutron. Các nucleon càng tiến gần nhau thì menson càng xuất hiện nhiều, càng nặng, vì thế dễ trao đổi. Như thế, sự tương tác giữa nucleon được gắn chặt với sự trao đổi menson,và bản thân menson có bị trao đổi cũng thông qua việc trao đổi với những hạt khác. Vì lý do đó mà ta sẽ không hiểu gì về lực hạt nhân nếu không hiểu toàn bộ các hạt hạ nguyên tử.

Trong lý thuyết trường lượng tử thì tất cả tương tác giữa hạt được biểu diễn trong biểu đồ không gian - thời gian và mỗi biểu đồ được gắn liền với một công thức toán học, công thức đó phát biểu độ xác suất xảy ra của một tiến trình. Mối liên hệ chính xác giữa biểu đồ và công thức toán học được Richard Feyman đề xuất năm 1949 và kể từ đó ta gọi những biểu đồ này là biểu đồ Feyman. Một tính chất then chốt của thuyết này là sự tạo thành và phân hủy của hạt. Thí dụ photon trong trường hợp trên được phóng thích ra tại A (tạo thành) và bị hấp thụ tại B (phân hủy). Một tiến trình như thế chỉ được hiểu trong thuyết tương đối, nơi đó hạt không còn la vật thể không thể phân hủy nữa mà là được quan niệm như một cấu trúc động chứa năng luợng, năng lượng đó có thể phân bố cách khác khi cấu trúc mới xuất hiện.

Sự sinh ra một hạt khối lượng chỉ có thể xảy ra khi năng lượng liên quan với nó được sẵn sàng và đầy đủ, thí dụ như trong một tiến trình va chạm. Trong trường hợp của tương tác mạnh, thí dụ hai nucleon tác động lên nhau trong nhân nguyên tử, thì năng lượng này thường không sẵn có. Do đó, trường hợp này thì lẽ ra sự trao đổi giữa các menson mang khối lượng (vì khối lượng cần mang năng lượng cao) không thể xảy ra. Thế nhưng nó lại xảy ra. Thí dụ hai proton có thể trao đổi nhau một pi-menson (hay pion), mà khối lượng của pion bằng khoảng một phần bảy của khối lượng proton.

Tại sao tiến trình vẫn có thể xảy ra mặc dù năng lượng để sinh ra một menson rõ ràng không đủ? Đó là nhờ hiệu ứng lượng tủ, hiệu ứng này liên hệ chặt chẽ với nguyên lý bất định. Các tiến trình hạt vốn diễn ra ngắn ngủi, nhanh chóng, chúng có một tính chất bất định về năng lượng. Sự trao đổi menson, tức là hình thành và tiêu hủy menson, là một tiến trình của loại bất định này. Chúng diễn ra quá ngắn ngủi và nhờ sự bất định này mà năng lượng lại trở nên đầy đủ để sinh sản menson. Những menson này được gọi là hạt giả. Nó khác với những menson thật (real) được sinh ra trong quá trình va chạm, vì những hạt giả này chỉ hiện hữu trong khoảng thời gian mà nguyên lý bất định cho phép. Menson càng nặng (tức càng cần nhiều năng lượng để sinh ra) thì càng ít thời gian được dành cho chúng để trao đổi. Đó là lý do tại sao các nucleon chỉ có thể trao đổi các menson nặng khi chúng thật sát gần nhau. Ngược lại, sự trao đổi các photon giả có thể thực hiện trong khoảng cách bất kỳ vì những photon phi khối lượng có thể tạo thành từ những đại lượng có năng lượng nhỏ mấy cũng được. Phép phân tích này về các lực điện từ và lực hạt nhân đã giúp Hideki Yukawa năm 1935, không những tiên đoán sự hiện hữu của các pion mười hai năm trước khi người ta phát hiện ra chúng, mà còn dự đoán cả khối lượng của chúng chỉ nhờ vào biên độ của các lực trong nhân.

Thế nên, trong lý thuyết trường lượng tử, tất cả các tương tác đều được lý giải bằng sự trao đổi của các hạt giả. Tương tác càng lớn, tức là lực giữa các hạt càng lớn, thì xác suất của một tiến trình trao đổi đó càng lớn, tức là các hạt giả trao đổi với nhau càng nhiều. Hơn thế nữa, vai trò của các hạt giả không chỉ dừng lại ở tương tác. Thí dụ, một nucleon tự nó một mình có thể phóng thích một hạt giả ra rồi sau đó hấp thụ lại. Giả định rằng một menson được hình thành rồi được phân hủy trong khoảng thời gian mà nguyên lý ats định cho phép thì không có gì ngăn cấm một tiến trình như vậy xảy ra. Trong trường hợp đó thì biểu đồ Feyman của neutron, nó phóng thích ra pion rồi lại hấp thụ nó, được vẽ như dưới đây.

Xác suất của một tương tác tự thân như thế là rất lớn đối với các nucleon, vì tầm tương tác mạnh của chúng. Điều đó có nghĩa là trong thực tế các nucleon luôn luôn phun hạt giả ra và nuốt chúng trở lại. Theo lý thuyết trường, người ta phải xem nó như tâm điểm của một hoạt động liên tục, được bọc xung quanh bởi một đám mây chỉ toàn hạt giả. Các hạt menson giả phải biến mất rất sớm sau khi được tạo thành, vì thế chúng không thể rời nucleon đi đâu xa được. Thế nên đám mây menson cũng phải rất nhỏ. Vùng biên của chúng chứa đầy menson hạng nhẹ (thường là pion), các menson hạng nặng nằm ở phần trong của đám mây, vì chúng lại bị hấp thụ sau một thời gian ngắn hơn.

Mỗi nucleon được một đám mây của menson giả bọc quanh, các menson giả đó có đời sống hết sức ngắn ngủi. Trong một số điều kiện đặc biệt thì menson giả có thể biến thành menson thật. Khi nucleon bị một hạt khác có vận tốc cao va chạm thì một phần của động năng hạt đó có thể truyền lên một menson giả và giải thoát nó ra khỏi đám mây. Với cách thế này mà menson được sinh ra thật trong các va chạm cao năng lượng. Mặt khác khi hai nucleon tiến gần nhau đến mức mà đám mây của chúng hoà lên nhau thì có thể vài hạt giả, thay vì trở về nơi sinh của chúng là nucleon mẹ, nhảy qua nucleon kia và bị cái kia hấp thụ. Đó chính là tiến trình trao đổi, chúng diễn tả tương tác mạnh.

Hình ảnh này chỉ rõ, tương tác giữa các hạt, tức các lực giữa chúng, như thế đã được qui định bởi thành phần của các đám mây giả. Cự ly của tương tác, tức là khoảng cách giữa hai hạt mà tác động đó bắt đầu có hiệu quả, tùy thuộc vào kích thước của đám mây giả và dạng cụ thể của sự tác động cũng dựa trên tính chất của các hạt trong đám mây. Thế nên các lực điện từ là do sự hiện diện của các photon giả trong hạt có điện tích mà thành, trong lúc sự tương tác mạnh của các nucleon là do sự hiện diện của các pion và các menson khác trong các nucleon mà thành. Trong lý thuyết trường thì lực giữa các hạt trở thành tính chất nội tại của các hạt. Lực và vật chất, hai khái niệm mà trong quan điểm nguyên tử của Hy Lạp và của Newton bị tách rời nghiêm nhặt, theo cách nhìn ngày nay, chúng có một nguồn gốc chung trong những cấu trúc động mà ta gọi là hạt.

Cách nhìn đó về lực cũng là đặc trưng của đạo học phương Đông, họ nhìn vận hành và biến dịch là tự tính nội tại của mọi vật. Trương Tái nói về trời “Tất cả vật quay tròn, chúng đều có lực tự nhiên nội tại, sự vận hành của chúng không phải từ bên ngoài tác động vào” và trong Kinh Dịch ta đọc thấy “Nguyên lý của tự nhiên không xem lực nằm ngoài vật, mà chúng biểu hiện sự hòa hợp của sự vận động nội tại của chúng”.

Cách mô tả cổ đại này của Trung quốc, xem lực là đại biểu cho sự hòa hợp của vận hành nội tại trong sự vật hiện ra dưới ánh sáng của lý thuyết trường lượng tử rất phù hợp, trong đó lực giữa các hạt được xem là sự phát biểu của những cơ cấu động (đám mây giả), những đám mây này là tính chất nội tại của hạt.

Lý thuyết trường của vật lý hiện đại đòi hỏi ta phải từ bỏ sự phân biệt cổ điển giữa hạt mang khối lượng và không gian trống rỗng. Thuyết trọng trường của Einstein và thuyết lượng tử cả hai đều cho thấy, hạt không thể tách rời khỏi không gian chung quanh. Một mặt chính nó quyết định cấu trúc của không gian đó, mặt khác không thể xem nó là một đơn vị độc lập, mà là sự kết tụ của một trường liên tục, hiện diện khắp nơi trong không gian. Trong thuyết trường lượng tử thì trường này là nguồn gốc của mọi hạt và tương tác giữa các hạt với nhau.

Trường luôn luôn hiện diện, cùng khắp; không có gì hủy diệt được nó, nó là chất liệu của mọi tiến trình vật chất. Nó là cái “không”, từ đó mà photon đã sản sinh ra những p-menson (pion). Hạt sinh ra hay phân hủy chỉ là những dạng vận động của trường.

Cuối cùng sự phân biệt giữa vật chất và không gian trống rỗng phải hoàn toàn được từ bỏ, khi ta phát hiện rằng những hạt giả có thể từ Không tự nhiên sinh ra và lại hoại diệt trong. Không mà không hề cần có sự hiện diện của bất kỳ một nucleon nào hay một loại hạt nào của tương tác mạnh. Biểu đồ chân không sau đây trình bày một tiến trình như thế: ba hạt - một proton (p), một đối hạt antiproton (`p) và một pion (p) - được sinh ra từ chân không và phân hủy lại trong chân không. Theo thuyết trường lượng tử thì tiến trình như thế xảy ra liên tục. Chân không không hề trống rỗng. Ngược lại nó chứa vô lượng các hạt, chúng sinh thành và phân huỷ vô tận.

Ở đây, vật lý hiện đại có sự tương đồng sát sao nhất với khái niệm Không của đạo học phương Đông. Như Tính Không của phương Đông, chân không vật lý - được gọi như thế trong lý thuyết trường - không phải là một tình trạng không có gì mà hàm chứa khả năng của tất cả mọi dạng hình của thế giơí hạt. Những dạng này không phải là những đơn vị vật lý độc lập, mà là những dạng xuất hiện tạm thời của cái Không cơ bản đó. Như Kinh nói: “Sắc chính là Không, Không chính là Sắc”.

Mối liên hệ giữa các hạt giả và chân không tự nó cũng là một mối liên hệ động. Chân không thực tế là một “Không sinh động”, nó cũng thở trong một nhịp điệu vô tận của sinh thành và phân hủy. Nhiều nhà vật lý cho rằng sự phát hiện tính động của chân không là một trong những khám phá quan trọng nhất của vật lý hiện đại. Từ vai trò chỉ là cái bình trống rỗng của các hiện tượng vật lý, chân không đã trở nên một đại lượng động với ý nghĩa quan trọng nhất. Kết quả của vật lý hiện đại dường như đã xác định lời nói của nhà đạo học Trung quốc Trương Tái:

Khi đã rõ, cái Không to lớn chứa đầy Khí,

Thì ai nấy đều biết, không có cái “không có gì”.

Việc nghiên cứu thế giới hạ nguyên tử trong thế kỷ 20 đã phát hiện tính chất động nội tại của vật chất. Nó cho thấy, thành phần của nguyên tử, các hạt, đều là những cơ cấu động; chúng không hiện hữu như những đơn vị độc lập, mà là phần tử không tách rời của một thể thống nhất, với nhiều mối tương quan.