Quan niệm mới về vật chất và năng lượng

Từ Thư viện Khoa học VLOS
Bước tới: chuyển hướng, tìm kiếm

Quan niệm mới về vật chất và năng lượng.(MR)

Các chân lí khoa học luôn tồn tại khách quan và không phụ thuộc vào nhận thức chủ quan của con người. Quá ttrình nhận thức khoa học là quá trình đưa tư tưởng khoa học tiến đến chân lí khoa học. Tư tưởng khoa học là một nhân tố chủ quan được xây dựng từ các quan niệm khoa học, mà các quan niệm đó lại được xây dựng trên các quan điểm khoa học. Khi các quan niệm được xây dựng mà chưa có đủ các quan điểm để đảm bảo tính đúng đắn cho chúng thì các tư tưởng khoa học được xây dựng từ chúng cũng sẽ thiếu đi sự chính xác khi các tư tưởng đó nhằm phản ánh các nguyên lí và cao hơn là các chân lí khoa học. Vì vậy chúng ta có những tư tưởng khoa học đúng, gần đúng hoặc sai lệch. Trong khi chưa có một tư tưởng khoa học đúng đắn thì những tư tưởng gần đúng có vai trò quan trọng trong quá trình nhận thức bởi các chân lý khoa học không phải luôn sẵn sàng cho việc nhận thức chúng. Quá trình nhận thức là quá trình đúng dần.Trong quá trình phát triển của khoa học, những tư tưởng khoa học càng gần với các chân lí khoa học thì giúp ích cho sự phát triển khoa học càng nhiều. Lịch sử phát triển của loài người cũng là lịch sử của quá trình nhận thức.

Chủ nghĩa duy vật biện chứng là một bậc phát triển của quá trình nhận thức khoa học, là động lực mạnh mẽ thúc đẩy sự phát triển rầm rộ của khoa học trong thế kỷ 20 và vẫn là một động lực chính cho sự phát triển khoa học. Nền tảng cho sự phát triển khoa học của chủ nghĩa duy vật biện chứng trong thời gian qua là quan niệm vạn vật trong vũ trụ là vật chất, vật chất luôn vận động và vận động là thuộc tính của vật chất, năng lượng cũng là một dạng vật chất. Đây là một quan niệm gần đúng, bởi nếu đúng thì nó sẽ giải thích được thuyết Big Bang, giải thích được tại sao vật chất có thể tập trung với mật độ vô cùng lớn trong các hố đen của vũ trụ, nó sẽ cho biết tại sao vật chất tồn tại ở ba thể là khí, rắn và lỏng. Nó bỏ qua vai trò to lớn của năng lượng khi coi năng lượng là một dạng vật chất mặc dù đã gán cho năng lượng thêm yếu tố vật chất đặc biệt. Quan niệm cho rằng vật chất và năng lượng là hai yếu tố riêng, hai bản thể của vũ trụ có mối quan hệ đặc biệt khăng khít, vật chất ( nói chính xác hơn là các cấu trúc vật chất ) là nơi cư trú và phát huy tác dụng của năng lượng, còn năng lượng giúp cho vật chất có cấu trúc và sự vận động, không có vật chất thì không có nơi trú ngụ cho năng lượng hay có cái mang năng lượng và ngược lại, không có năng lượng thì vật chất không có cấu trúc và sự vận động là một quan niệm có thể giúp giải thích được những điều nói trên.

Sự nhận thức của con người về vật chất đã chuyển dần từ nhận thức đơn giản đến nhận thức sâu sắc hơn và đúng đắn hơn. Từ xưa con người đã cho rằng vật chất gồm có các vật thể và các chất. Nhận thức về các vật thể không có nhiều sự thay đổi trong lịch sử nhận thức, nhưng nhận thức về chất đã có nhiều sự đổi thay, từ chỗ cho rằng các chất bao gồm lửa, nước, đất đá, gỗ, kim loại đến chỗ xác định được rằng các chất là các nguyên tố hoá học có cấu tạo từ các nguyên tử. Từ chỗ cho rằng các nguyên tử là các cấu trúc vật chất nhỏ nhất không thể phân chia đến chỗ xác định được rằng nguyên tử lại được hình thành từ các cấu trúc nhỏ hơn nữa, có nghĩa là nguyên tử cũng phân chia được. Từ ngữ không thay đổi, nhưng nội dung của khái niệm vật chất đã thay đổi để chứa đựng ý nghĩa mới. Và bắt đầu từ đây, khái niệm vật chất không chỉ còn là các vật thể và các chất, nó bao hàm một ý nghĩa lớn lao hơn, sâu sắc hơn, vật chất là một bản thể của vũ trụ. Những cái mà chúng ta vẫn gọi là vật chất từ xưa đến nay là các vật thể và các chất, đều là những dạng tồn tại của vật chất được gọi chung là các cấu trúc vật chất.

Trước hết, chúng ta cần thống nhất về khái niệm “ cấu trúc vật chất” . Khái niệm “ cấu trúc vật chất” không chỉ giới hạn trong phạm vi các nguyên tử, các nguyên tố, các hợp chất hoá học, các vật thể được xác định bằng các giác quan hay các phương tiện kỹ thuật và giữa các thành phần của chúng có những mối liên kết hoá học hay cơ học để có một tổ chức nào đó. Khi khái niệm “ cấu trúc vật chất” bị giới hạn như vậy thì chúng ta cũng sẽ dễ dàng làm giới hạn số lượng cũng như loại cấu trúc vật chất, đặc biệt là các cấu trúc vật chất vô cùng nhỏ, thậm chí chúng ta còn dễ dàng cho rằng các cấu trúc vật chất có mối liên kết bám dính không phải là các cấu trúc vật chất như các mẩu giấy bị quản bút nhựa hút khi quản bút nhựa đã được sát lên len dạ…Khái niệm cấu trúc vật chất trong quan niệm mới này được hiểu rất rộng. Một hạt bụi bám vào bức tường thì bức tường và hạt bụi làm nên một cấu trúc vật chất. Giọt sương bám ở đầu ngọn cỏ thì giọt sương và ngọn cỏ cũng tạo nên một cấu trúc vật chất. Nói cụ thể hơn, một cấu trúc vật chất là một tập hợp vật chất có liên kết mà sự liên kết đó đủ để chống lại một số tác động phá hoại cấu trúc từ bên ngoài. Quan niệm như vậy không chỉ mở rộng các hình thức liên kết tạo ra các cấu trúc vật chất mà còn không giới hạn số lượng hoặc số loại cấu trúc vật chất. Các nguyên tố hoá học, các vật thể, các hạt siêu nhỏ hoặc vô cùng nhỏ như nơ tri nô, các lượng tử ánh sáng cho đến các vật thể to lớn nhơ các ngôi sao, các hành tinh, các hố đen, thậm trí khi tất cả vật chất trong vũ trụ tập hợp lại thành một vật thể đều là các cấu trúc vật chất. Bằng sự sắp xếp có trật tự trong cấu trúc, chúng ta có các cấu trúc vật chất có tổ chức, Bằng sự sắp xếp không có trật tự ( tất nhiên vẫn phải có liên kết ) ,chúng ta có các cấu trúc vật chất không có tính tổ chức. Việc tạo nên các cấu trúc có hay không có tổ chức bắt nguồn từ hình thức liên kết của các cấu trúc vật chất thành viên. Khi các cấu trúc vật chất thực hiên liên kết xuyên tâm thì vị trí liên kết có thể ở bất kì chỗ nào trên bề mặt ngoài của các thành viên, do đó sự sắp xếp các thành viên không đòi hỏi phải xác định vị trí. Đây là hình thức liên kết vật lí. Năng lượng đã tạo ra lực liên kết có đường tác dụng xuyên qua khối tâm của các thành viên, gắn kết các thành viên bằng lực hút. Nhưng không phải tất cả các cấu trúc vật chất thực hiện việc liên kết các thành viên của chúng bằng liên kết xuyên tâm là các cấu trúc không có tổ chức. Có hai yếu tố bắt buộc các cấu trúc vật chất liên kết xuyên tâm có sự tổ chức trong cấu trúc của nó, đó là hình dạng và các mức năng lượng của từng thành viên .Hình dạng của các thành viên xác định vị trí liên kết sao cho cường độ liên kết đạt mức cao nhất .Dạng, loại và mức năng lượng tạo ra tương tác giữa các thành viên làm hạn chế tính ngẫu nhiên trong sắp xếp, làm cho cấu trúc vật chất được tạo ra có một trật tự nào đó. Hai thanh nam châm hút nhau bằng lực từ xuyên tâm nhưng trái cực.Các prôtôn và êlectrôn liên kết với nhau bằng lực điện tích trái dấu xuyên qua tâm hạt nhân nguyên tử và các điện tử, nhưng các prô tôn ở trong hạt nhân, còn các điện tử luôn ở bên ngoài hạt nhân và tạo thành các lớp tuỳ theo mức năng lượng của các điện tử. Các nguyên tử của các nguyên tố hoá học là các cấu trúc vật chất có tổ chức.

Tính tổ chức trong các cấu trúc liên kết xuyên tâm ( hay liên kết vật lý ) này không cao khi chúng có những đặc điểm sau :

- Tính tổ chức không chi phối toàn bộ các thành viên trong cấu trúc.

Khi trong cấu trúc tồn tại một hoặc mốt số thành viên liên kết xuyên tâm một cách tuỳ tiện thì trật tự của các thành viên có thể thay đổi. Điều này có nghĩa là có thể tạo ra nhiều các cấu trúc khác nhau từ cùng một số cấu trúc thành viên. Nhưng nếu các cấu trúc đó không mang lại những tính chất khác nhau thì việc tạo ra những cấu trúc như vậy sẽ không có nhiều ý nghĩa.

- Một số thành viên trong cấu trúc chịu sự tác động từ bên ngoài để tạo nên tính tổ chức cho cấu trúc.

Các điện tử trong một lõi sắt từ chuyển động hỗn loạn khiến lõi sắt từ không hút được sắt, nhưng khi cho dòng điện chạy qua ống dây dẫn bao quanh lõi sắt từ, các điện tử chuyển động có hướng tạo ra tác dụng từ cho lõi sắt, biến lõi sắt thành nam châm. Tính chất này chấm dứt khi dòng điện trong ống dây bị ngắt. Nói chung, khi các cấu trúc vật chất có thể thay đổi tổ chức và kéo theo sự thay đổi tính chất tác dụng thì chúng sẽ có những ý nghĩa nào đó khi chúng ta khai thác những tính chất, tác dụng này.

Liên kết hoá học khác với liên kết vật lí ở chỗ các thành viên liên kết với nhau không phải bằng lực liên kết xuyên tâm mà bằng sự liên kết một số thành viên nằm ở bề mặt ngoài của cấu trúc này với một số thành viên nằm ở bề mặt ngoài của cấu trúc kia thông qua liên kết xuyên tâm giữa các thành viên đó với nhau và với điều kiện đường tác dụng của các lực này không trùng với đường xuyên qua khối tâm của các cấu trúc chính. Cũng có thể nói là khi các cấu trúc vật chất thực hiện liên kết hoá học, chúng đã thực hiện việc cài xen các thành viên ở bề mặt ngoài của chúng vào nhau. Đây là điểm khác với liên kết vật lí bởi trong liên kết vật lí,giữa bề mặt ngoài của các cấu trúc tồn tại khoảng cách,còn trong liên kết hoá học, khoảng cách này là không có.

Do các thành viên ở bề mặt ngoài của cấu trúc không liên kết được hoặc liên kết không đồng thời với toàn bộ các thành viên ở bề mặt ngoài của cấu trúc đối tác nên các vị trí liên kết trong liên kết hoá học không xuất hiện ở bất kì vị trí nào trên bề mặt của một thành viên. Nói cách khác, các vị trí liên kết trong liên kết hoá học được định vị, điều này làm cho các cấu trúc mới được tạo ra có sự sắp xếp các thành viên của nó, hình thành nên tính tổ chức cho cấu trúc. Sự thay đổi tổ chức xuất hiện khi trên bề mặt cấu trúc có thể cho nhiều vị trí khác nhau để thực hiện một loại liên kết, và đây là tính biến đổi trong liên kết hoá học nếu sự thay đổi này có thể đem đến sự thay đổi tính chất, tính năng,tác dụng cho cấu trúc đó. Có thể đánh giá rằng về mặt số lượng thì sự biến đổi trong liên kết vật lí nhiều hơn trong kiên kết hoá học, nhưng sự biến đổi trong liên kết hoá học mang đến nhiều sự thay đổi tính chất hơn cho cho các cấu trúc so với liên kết vật lí.

(Bài này và loạt bài sau nằm trong bài " mở rộng cho bài ý nghĩa triết học của mối quan hệ đặc biệt giữa vật chất và năng lượng" để làm rõ hơn nội dung mà bài trước đề cập. Do đề cập đến nhiều lĩnh vực khác nhau nên tác giả tách thành nhiều bài nhỏ theo từng lĩnh vực để bạn đọc tiện theo dõi. Dấu hiệu nhận biết cho loạt bài này là tiêu đề của bài có đuôi (MR). Dù là bài mở rộng, nhưng nó chỉ là bản tóm tắt những nội dung chính của hai thuyết mà tác giả đã nêu nên có thể chưa làm thoả mãn bạn đọc, xin bạn đọc lượng thứ.)