Lê Tất Điều
15-4-2018
Trên diễn đàn của hội Theoretical Physics, Andre Brink nêu câu hỏi đại ý như sau: “Giả thử ta có quả cầu trống rỗng bán kính là một năm ánh sáng. Cho chớp một tia sáng tại trung tâm hình cầu với ánh sáng đủ mạnh để chiếu tới bề mặt (trong) của quả cầu cách xa trung tâm đúng một năm ánh sáng.
Câu hỏi của tôi là: Làm sao chúng ta có thể nhìn thấy tia sáng ấy dù đứng ở bất cứ vị trí nào quanh bề mặt của quả cầu? Phải chăng điều đó có nghĩa là tia sáng khi lóe lên đã phóng ra một khối lượng photon nhiều vô tận (tôi thấy chuyện này không thể có)…”?
Những câu hỏi tương tự đã làm bù đầu các khoa học gia từ lâu lắm rồi. Lấy một thí dụ nhỏ: ta quan sát và phân tích hiện tượng rất bình thường này:
Đốt một ngọn đuốc trong đêm tối đen, dù đứng ở vị trí nào trên diện tích của hình cầu có bán kính một dặm quanh ngọn đuốc– nghĩa là đứng cách xa đuốc một dặm – ta cũng lập tức thấy ngọn lửa đuốc. Ước lượng rộng rãi là lửa đuốc có khối lượng photon tương đương với một khối cầu có bán kính 12 inches – khoảng 4 feet khối photon – thì câu hỏi là làm sao một khối lượng photon nhỏ như vậy lại có thể rải đầy kín một vùng rộng cỡ 350 triệu 471ngàn 314 feet vuông – nghĩa là toàn thể diện tích khối cầu có bán kính một dậm – để gần như tức khắc đến mắt ta (nói chính xác là chỉ mất 53/10, 000,000 giây thôi)?
Khối lượng photon do một tinh cầu – giả thử cách ta một triệu năm ánh sáng – bị nổ tung ra, dù tinh cầu ấy lớn cỡ nào, cũng không đủ để phủ đầy diện tích một hình cầu bao quanh nó vớ i bán kính dài một triệu năm ánh sáng, để đến mắt ta hay các đài thiên văn.
Tôi hoàn toàn đồng ý với Andre Brink, đấy là chuyện bất khả. Toàn thể hiện tượng có vẻ phi lý cả trên hai phương diện vật lý và toán học. Nhưng nó thực sự xảy ra. Vậy thì chỉ có sự hiểu biết thấu đáo và cách giải thích hiện tượng là còn nằm ngoài tầm với của chúng ta thôi.
Đây là cuộc nghiên cứu khó khăn, đầy bất ngờ và nhiều thách đố, nhưng kết quả lại đem đến những khám phá, dữ kiện thật quý giá và làm thay đổi hẳn ý niệm về cấu trúc của vũ trụ mà tôi đinh ninh trước đây.
Photon có thể chất (mass) không?
Trước hết phải đối phó với những huyền thoại được loan truyền rộng rãi và được nhiều khoa học gia xưa nay tin là đúng: Thí dụ: Để có thể di chuyển cực nhanh trong không gian, photon phải hoàn toàn không có thể chất.
Ngoài những kết quả do tự nghiên cứu, tôi nêu câu hỏi lên diễn đàn và nhận được nhiều câu trả lời rất hữu ích.
“Photon có thể chất. Photon là hạt vi mô đặc biệt mang năng lượng. Mọi vật thể, vật chất đòi hỏi phải có năng lượng. Do đó photon bắt buộc phải có thể chất [để tạo ra năng lượng]. (N. S. Agarwal)
“Chắc chắn [photon có thể chất chứ] giống như một đám hạt vi mô (sub-particles) vậy. Nếu không, làm sao photon có thể va chạm nhau và rải tung tóe. Nếu photon không thể chất thì không bao giờ có khả năng đụng chạm, phản (chiếu), gây tác động quang điện, rải tung ra (mọi hướng), bị hấp lực làm cong v. v…(Shaikh Raisuddin)
“Nó [photon] có năng lượng và năng lượng thì tương đương với thể chất. Ta có truyền thống nói rằng photon vô thể chất. Đó chỉ là cách nói của các Vật Lý gia khi mô tả photon theo ngôn ngữ trong thuyết Tương Đối Đặc Biệt [của Einstein] (Michael Balmer)
“Tôi vẫn nghĩ rằng muôn vật đều có thể chất dù chúng ta chưa có cách đo [khối lượng] thể chất ấy. Nếu nó hiện hữu và chúng ta có thể thấy nó qua những dụng cụ quan sát thì có nghĩa là nó có thể chất đấy, dù rằng chúng ta chưa đo lường được [khối lượng] thể chất của nó bằng những dụng cụ chưa đủ tinh vi, tối tân hiện nay.
[Tôi cũng] nghĩ rằng cái gì có thể di chuyển được thì cái đó phải có thể chất. Ta nghe được âm thanh vì âm thanh ấy rung động màng nhĩ ta. Ánh sáng cũng có thể chất vì khi ta hội tụ, cô đọng nó thành tia laser, nó có thể cắt thép (Donald Law).
Như thế, huyền thoại “photon không thể chất” đã bị dẹp tan.
Photon cần có thể chất để đụng chạm, lan tỏa, cắt sắt thép, để xô đẩy và BỊ xô đẩy v. v. . ,. Và một chuyện bình thường, hiển nhiên, khỏi cần bày đặt nêu ra những lý luận cao siêu đầy vật lý, toán học mới thấy, nhưng lại tối quan trọng là: photon cần có thể chất để tạo một áp lực đủ mạnh trên thị giác thần kinh, giúp cho nhiều sinh vật có khả năng nhìn thấy.
Đến đây, mới tiến được một bước nhỏ trên đường nghiên cứu. Ngoài thắc mắc của Andre Brink ta còn cần trả lời cho những câu hỏi liên quan đến vận tốc nhanh khủng khiếp của ánh sáng và đặc biệt là những cuộc du hành dài hàng triệu, tỷ năm trong không gian.
Trực giác bảo ta, và kiến thức chung dậy ta rằng ta thấy ánh sáng của một ngôi sao là nhờ những photon của ngôi sao ấy “bay” tới mắt ta sau cuộc du hành trong không gian dài hàng triệu, tỷ năm. Vậy thì cái lực gì đã đẩy photon khởi hành với vận tốc khủng khiếp như thế và còn đẩy nó đi thật xa, thật lâu và luôn luôn giữ đúng vận tốc 186,000 dậm/giây trong suốt hành trình?
Photon di chuyển như thế nào?
“Bạn có thể thấy ánh sáng vì nó di chuyển theo Sóng hình cầu– spherical waves” (Berndt Barkholz)
Phát biểu này chưa đủ trả lời các câu hỏi, nhưng giúp ta chọn điểm khởi hành tốt nhất. Nghiên cứu kỹ càng, thấu đáo các chuyển động của photon trong “sóng hình cầu” có thể giúp ta đạt mục đích. Do đó, tôi chọn nghiên cứu các loại sóng của nước để bắt đầu.
Nước có hai loại sóng: Sóng bề mặt và Sóng hình cầu.
1. SÓNG BỀ MẶT
Tóm tắt một số kiến thức sẵn có rất cần thiết về sóng:
Sự truyền năng lượng trong không gian qua thể chất tạo thành sóng. . . Sóng âm thanh lan ra nhờ các phân tử không khí va chạm xô đẩy nhau. Khi đụng các phân thử bên cạnh, chúng cũng dội ngược lại (do lực hồi phục). Điều đó tránh cho các phân tử khỏi tiếp tục di chuyển theo hướng sóng lan [và gần như vẫn đứng tại chỗ] (Wikipedia)
Đứng trên bờ biển ngắm sóng tràn vào, người ta có thể suy đoán rằng cả khối nước trước mắt đang tràn hết vào bờ. Nhưng không có chuyện nước chất chồng (thành khối) đổ cả lên bờ đâu. Nhìn kỹ một mảnh (gỗ) vụn nổi trôi trên sóng, ta thấy khi ở ngọn sóng, nó trôi về hướng bờ, nhưng rồi khi rớt xuống chân sóng, nó trôi lùi lại cùng một khoảng cách đã tiến tới lúc trước… Sóng nước là loại sóng bề mặt. Trong Hải Dương Học, loại sóng này là sự biến dạng của mặt biển. Sự biến dạng này lan ra với tốc độ của sóng, trong khi các phân tử nước thì tựu trung là đứng tại chỗ. Tuy thế, năng lượng truyền về hướng bờ. Phần lớn sóng biển do gió tạo ra, và năng lượng từ gió ngoài khơi được sóng mang theo, truyền vào tới bờ…
(http://labman. phys. utk. edu/phys221core/modules/m12/Water_waves. html)
“Sóng âm thanh lan ra nhờ các phân tử không khí va chạm xô đẩy nhau. Các phân tử nước thì tựu trung là đứng tại chỗ” v. v… Những khám phá này chính xác, hữu ích, nhưng nghèo nàn, bỏ qua nhiều chi tiết có thể dẫn ta tới những phát giác quan trọng, lớn lao hơn.
Hãy làm một thí nghiệm giản dị và quan sát thật kỹ.
Ném một hòn đá lớn xuống ao, bạn tạo ra sóng nước. Hòn đá trong lúc “chui” vào nước, đã xô đẩy để kiếm đường xâm lăng và chiếm ngụ một vùng không gian trong nước tương đương với khối lượng của nó. Khối nước bị mất chỗ di chuyển thành sóng để thoát thân về hướng xa dần chỗ đá rơi, nghĩa là hướng bờ ao.
Còn các cá thể riêng lẻ phân tử nước thì di chuyển thế nào?
– Phản ứng với sự xâm lăng của hòn đá, các phân tử trực diện “quân xâm lăng” tức khắc đẩy các phân tử bên cạnh. Rồi tới phiên kẻ bị đẩy lại xô những anh chị hàng xóm của mình, tạo ra một chuỗi lực đẩy liên tiếp kéo dài cho tới bờ. Nhiều phân tử chẳng may cư ngụ đúng chỗ đá rơi, đẩy lũ hàng xóm đi không kịp – để “dọn chỗ” cho quân xâm lăng – đành tháo chạy thoát thân bằng cách bắn tung tóe lên trời.
Sau đó, khi hòn đá chìm dần xuống đáy, chìm đến đâu thì nước lập tức tràn trở lại tới đó, lấp đầy khoảng trống mà hòn đá bỏ lại sau lưng, nghĩa là những phân tử nước bị xô đi lại… quy cố hương. Đúng như nhận xét: “các phân tử nước thì tựu trung là đứng tại chỗ”.
Suy đoán rằng cả khối nước đã theo sóng tiến hết vào bờ là hoàn toàn sai. Không có phân tử nước nào ở chỗ đá rơi thuộc vào nhóm phân tử nước tràn được lên bờ.
2. SÓNG HÌNH CẦU
Để tạo sóng hình cầu, ta truyền một ống dẫn nhỏ vào trung tâm một quả bóng đã chứa đầy nước, rồi, qua ống, từ từ bơm thêm nước vào. Thí nghiệm này tầm thường, giản dị không đòi hỏi một cấu trúc cầu kỳ, cũng không có vẻ khoa học cao siêu. Chỗ quan trọng đặc biệt nằm ở khả năng quan sát, nhận định và phân tích của người làm thí nghiệm. Suốt tiến trình cuộc thí nghiệm, phải quan sát thật kỹ, không bỏ sót một chi tiết nào, và khi phân tích thì phải bao gồm tất cả những dữ kiện vật lý cùng ý nghĩa của chúng.
Rời khỏi đầu ống, một phân tử nước mới đến – mới được bơm vào – lập tức “xâm lăng” chiếm ngụ một khoảng không gian tương đương với khối lượng của nó. Nó làm thay đổi thể tích khối nước trong quả bóng bằng cách xô đẩy tất cả những phân tử nước bao quanh nó về TẤT CẢ mọi hướng. Quả bóng lớn dần lên và nếu gặp một đoàn quân xâm lăng quá đông đảo, nó bể tung.
Nếu không có bong bóng nước, thiếu ống dẫn rắc rối, nhiêu khê v. v… có thể thực hiện một thí nghiệm giản dị đơn sơ hơn nữa: Bơm thêm hoặc thổi vào một bong bóng đã đầy sẵn không khí. Những phân tử không khí mới được thổi vào sẽ đẩy tất cả những phân tử “cũ” trong bong bóng về tất cả mọi hướng.
Hiện tượng ấy quen thuộc, tầm thường, ai cũng thấy. Thấy và suy nghĩ một chút là hiểu ngay. Vậy mà nó chứa đựng những nguyên tắc vật lý căn bản đang điều khiển sự vận hành của nhiều hiện tượng kỳ diệu trong vũ trụ, kể cả hiện tượng: Ánh sáng luôn lan tỏa cực nhanh về mọi hướng.
Mấy thí nghiệm đơn giản vừa kể tiết lộ cho ta những chuyện này:
– Các phân tử nước tạo thành sóng nước. Phân tử không khí làm thành sóng không khí hoặc sóng âm thanh.
– Xâm nhập từ trung tâm hay từ phía ngoài vào quả bóng, một phân tử nước chiếm ngụ một khoảng không gian (tương đương với thể tích của nó) LÀM THAY ĐỔI KHỐI LƯỢNG NƯỚC TRONG QUẢ BÓNG. Việc ấy đòi hỏi phân tử này phải xô đẩy tất cả những phân tử quanh nó về mọi hướng. Rồi chính nó lại bị những phân tử mới xâm nhập xô đẩy. Hiện tượng xô đẩy dây chuyền này chỉ ngưng khi máy bơm ngừng chạy.
– Đá, gió, hoạt động của thuyền bè v. v… tạo ra sóng bề mặt, nhưng sau đó không bao giờ biến thành một phần của sóng.
– Trái lại, trong sóng hình cầu, phân tử nước đóng vai trò của viên đá, phát khởi lực đẩy tạo ra sóng, rồi sau đó trở thành MỘT PHẦN CỦA SÓNG khi chính nó tới phiên bị xô đẩy bởi những phân tử đến sau.
– Các phân tử mới xâm nhập bắt buộc các phân tử trong quả bóng phải di chuyển. Kết quả là những phân tử nằm sát bề mặt trong – diện tích hình cầu bên trong – quả bóng, khi bị xô đẩy lập tức tạo áp lực đè lên mọi điểm trên toàn thể diện tích (mặt trong) quả bóng, làm bóng nở lớn – thực ra là làm tăng khối lượng nước.
– Trong dạng sóng hình cầu, một khối lượng nhỏ phân tử mới xâm nhập có thể làm chuyển động một khối lớn các phân tử sẵn có, tạo sóng hình cầu khắp quả bóng và lan tỏa tới mọi vị trí trên toàn thể diện tích hình cầu của quả bóng. Do đó, một inch khối lượng phân tử nước mới có thể tạo sóng cho toàn thể quả bóng bán kính 12 inches.
Và đúng như trường hợp mô tả ở đầu bài, một ngọn lửa đuốc có thể tạo lực xô đẩy photon khiến ánh sáng lan tỏa và bao phủ toàn thể diện tích một hình cầu bán kính một dậm.
Phân tử ánh sáng và câu trả lời
Thí nghiệm đã xác định: Phân tử nước tạo sóng nước. Phân tử không khí tạo sóng trong không khí. Sóng ánh sáng phải được tạo ra nhờ phân tử ánh sáng (Light molecules), hay “hạt vi mô ánh sáng” (Light particles), thường gọi là photon.
Quả bóng phải chứa đầy nước hoặc không khí để tạo môi trường căn bản cho sự hình thành của sóng hình cầu trong nước hay trong không khí. Sóng ánh sáng phát sinh từ một tinh cầu rồi du hành hàng triệu, tỷ năm trong không gian, đến với mắt ta, tất nhiên cần một vũ trụ chứa đầy photon.
Bây giờ ta đã có tạm đủ dữ kiện để giải thích các tiến trình vật lý của hiện tượng ánh sáng vừa lóe ra là tức khắc lan tỏa về mọi hướng.
Ta đốt một ngọn đuốc. Lập tức, những photon mới sinh ra trong lửa đuốc xâm lăng, chiếm ngụ không gian, đẩy tất cả những photon đã hiện diện bao quanh chúng về tất cả mọi hướng. Những photon bị đẩy lại đẩy xô tất cả những photon “hàng xóm” … sự xô đẩy liên tục ấy tạo ra sóng ánh sáng hình cầu.
Chính nhờ thế mà một ngọn lửa đuốc chỉ lớn khoảng 4 feet khối có thể lập tức lan tỏa tới và phủ kín diện tích bề mặt một khối cầu đường bán kính một dậm. Và số lượng photon một ngôi sao sản xuất có thể phát khởi những đợt sóng hình cầu sau một tỷ năm lan tỏa trong không gian đã tự nở lớn để có thể phủ lên tất cả mọi điểm trên diện tích một khối cầu có bán kính dài một tỷ năm ánh sáng.
Chuyện gì xảy ra trong khoảnh khắc ánh lửa đuốc lọt vào mắt bạn?
Khi đó, KHÔNG HỀ CÓ MỘT PHOTON MỚI SINH NÀO “BAY” TỚI MẮT BẠN đâu! Lũ photon sơ sinh ấy chỉ xô đẩy những photon đã hiện hữu trong không gian, tạo thành sóng ánh sáng, liên tục xô tới và cuối cùng đẩy vào mắt bạn những photon đang ở gần mắt bạn nhất (giống như đám phân tử nước biển ở gần bờ bị xô lên bãi cát). Đám photon này ép lên, tạo áp lực trên tế bào thần kinh thị giác làm phát sinh những tín hiệu mà trí não bạn có thể “đọc” được.
Với tốc độ nhanh “như ánh sáng” tại sao lũ photon sơ sinh không lập tức bay tới mắt bạn?
Trừ trường hợp bạn ở gần nguồn sáng, chúng không thể “nhanh” thế được vì cần thời gian cho lửa đuốc cháy đủ lâu để sản xuất một khối lượng photon làm đầy một khối hình cầu bán kính một dậm (nghĩa là khoảng 616 tỷ feet khối hay chính xác hơn là 616,581,339,502. ft3) – để cho một người đứng xa đuốc một dậm, có thể tiếp xúc với những photon sơ sinh đầu tiên. Như thế, chúng tiến về phía bạn với tốc độ khác, tốc độ của sự NỞ LỚN của toàn khối photon mới sinh, không phải tốc độ ánh sáng bình thường.
Đến đây, cần giải thích một thắc mắc quan trọng.
Vũ trụ chứa đầy photon. Thần kinh thị giác chúng ta được photon vây kín và thực sự “va chạm” đều đều, không ngừng, vậy tại sao ta không “thấy” chúng và hầu như không biết đến sự hiện hữu kề cận của chúng?
– Bởi vì lượng thể chất của photon cực kỳ nhỏ – gần như số không – và rất yếu, trong tình trạng “tĩnh”, chúng không đủ lực để gây phản ứng trên thần kinh thị giác. Chỉ khi nào photon di động cực nhanh, tạo được áp xuất đáng kể trên thần kinh thị giác một người, người đó mới nhìn thấy. Cũng giống như cần một chút gió thổi trên da giúp ta nhận ra sự hiện hữu của không khí. Hay, nói chính xác hơn, những phân tử không khí khi làm rung động màng nhĩ ta cần một làn sóng âm thanh có tốc độ 767 dậm/giờ.
Đánh một que diêm trong phòng tối là giúp photon khởi động tốc độ ánh sáng, trở nên hữu hiệu trong nhiệm vụ “soi sáng” đã được thiên nhiên trao phó.
Chuyển động dây chuyền và tốc độ ánh sáng
Đã giải thích được tiến trình vật lý giúp ánh sáng lan tỏa. Đã biết photon di chuyển theo dạng sóng hình cầu, bây giờ ta cần tìm hiểu “LỰC” nào đã phát khởi được cái tốc độ nhanh kinh khủng ấy.
Nghiên cứu vấn đề này cần xem lại một số “Luật về chuyển động”, đặc biệt là luật (C) khẳng định như sau: “Khi được nối kết chặt chẽ – dính liền với nhau – tất cà các vật thể đang di động sẽ có cùng tốc độ, động lực và quán tính và trở thành một vật thể mới duy nhất”.
https://www. academia. edu/32841099/New_Laws_of_Motion_New_version_
Vài thí nghiệm giản dị chứng minh chuyện ấy:
Để ba mẩu gỗ giống nhau như hình vẽ dưới đây rồi bắt đầu đẩy (I) về hướng (II) và (III). Dùng cùng một sức đẩy trong mọi lúc:
Trong thí nghiệm (1) khi A di chuyển, B di chuyển sau đó một chút.
Trong thí nghiệm (2) khoảng cách giữa các mẩu gỗ ngắn hơn, B bắt đầu di chuyển nhanh hơn sau khi A di chuyển.
Trong thí nghiệm (3) khi khoảng cách giữa các mẩu gỗ biến mất – được gắn chặt với nhau – chúng trở thành một vật thể (thanh gỗ) duy nhất. B di chuyển lập tức ngay khi A di chuyển, dù “vật thể mới” dài và lớn cỡ nào… miễn là vật thể mới ấy làm bằng chất liệu cứng chắc, và có mật độ phân tử cao.
Để kiểm lại hai điều kiện cần thiết – mật độ phân tử cao và chất liệu cứng chắc – ta cần hai thí nghiệm nữa:
(4) Một quả bóng chứa đầy những hòn bi sắt.
(5) Một quả khác chứa đầy bi cao su.
Trong thí nghiệm (4) khi bạn chèn thêm một viên bi sắt vào trung tâm quả bóng, tất cả các viên bi trong đó sẽ đồng thời di chuyển. Với mật độ phân tử cao, cấu tạo bằng chất liệu cứng, được nối kết chặt chẽ, tất cả bi sắt có chung tốc độ, động lực, quán tính và trở thành các bộ phận của một vật thể duy nhất.
Trong thí nghiệm (5) từ động lực đến sự chuyển động đều khác. Mềm và có thể co giãn, đàn hồi, bi cao su sẽ biến dạng khi gặp sức ép, áp lực – khi xô đẩy hoặc bị đẩy – tạo ra một khoảng cách làm sự lan truyền của lực đẩy chậm lại. A di chuyển rồi, B khởi hành trễ hơn một chút.
Giống những viên bi cao su, mặc dầu photon trong vũ trụ dính sát nhau (như phân tử nước, phân tử không khí kết thành khối) sự thiếu rắn chắc trong cấu tạo khiến chúng không thể di chuyển đồng thời với nhau như các hạt vi mô cứng trong cùng một vật thể rắn chắc.
Dù ở thế bất lợi, thiệt thòi vì bản chất “mềm”, photon vẫn có thể di chuyển với tốc độ cực nhanh. Chúng tức khắc đạt vận tốc tối đa lúc khởi hành. Và từ zero đến 186000 dậm chỉ mất đúng một giây. Tại sao?
Cái gì phát khởi tốc độ ánh sáng?
Có hai loại vận tốc khác nhau trong các thí nghiệm (1), (2), (5).
a. Tốc độ của lực đẩy truyền từ vật thể này sang vật thể khác bằng cách, trước hết, xóa đi khoảng cách giữa hai vật. Trong sự chuyển động dây chuyền này khoảng cách (giữa hai vật) càng nhỏ thì tốc độ càng lớn, như đã nói ở trên.
b. Tốc độ của lực nguyên thủy phát sinh ra toàn thể hiện tượng chuyển động dây chuyền tạo sóng hình cầu cho ánh sáng.
Làm lại thí nghiệm (4) và quan sát kỹ các chuyển động của viên bi mới xen vào. Động lực nguyên thủy phát khởi vận tốc lúc khởi hành cho tất cả số bi trong quả bóng hoàn toàn tùy thuộc vào lực đẩy nó tạo ra trong khoảnh khắc “xen vào” ấy.
Vì bi sắt đặc và cứng, khi đặt sát cạnh nhau, nếu cùng bị xô đẩy, áp lực không ảnh hưởng, không tạo ra khoảng cách làm chậm sự truyền lực. Do đó, đẩy một viên bi xen vào giữa quả bóng, tức khắc tất cả bi trong đó bị chuyển động.
Trước hết, cho nó len vào từ từ, tất cả bi sẽ chầm chậm di động. Rồi, cho tăng vọt tốc độ “xen vào”, ta sẽ chứng kiến tất cả bi chuyển động đồng thời thật nhanh tương ứng với tốc độ của “viên bi mới xen vào”.
Dù nhanh, dù chậm, chúng luôn giữ tốc độ đồng nhất với “tốc độ xen vào” của viên bi mới. Chuyện này không lạ, bão lớn và tảng đá to luôn luôn tạo thành những đợt sóng vừa lớn vừa mạnh.
Như thế, vận tốc lúc “xen vào” của “viên bi mới” chính là tốc độ nguyên thủy, khởi động tốc độ cho toàn thể bi trong quả bóng.
Vậy thì, photon mới nẩy sinh đã len vào Vũ Trụ với vận tốc lớn hơn vận tốc ánh sáng và đẩy những photon “cũ” quanh nó về tất cả mọi hướng với cùng tốc độ. Có thể chính vì thế mà hầu hết photon đã chào đời sau một vụ nổ (hoặc lớn như một tinh cầu, hoặc nhỏ như những phản ứng hóa học trong bóng đèn hay trên đầu que diêm).
Trở lại hiện tượng đánh một que diêm trong phòng tối.
Sau một chuỗi những phản ứng hóa học, lửa trên đầu que diêm lóe sáng trong không khí, sản xuất một khối lượng photon cỡ đốm lửa diêm. Đám photon này xâm chiếm không gian với tốc độ ánh sáng và tức khắc xô đẩy – với cùng tốc độ – tất cả những photon hiện hữu bao quanh chúng về mọi hướng, tạo thành sóng hình cầu lan ra khắp nơi trong phòng.
Lửa diêm tắt khi thuốc trên đầu diêm cháy hết. Photon hết được sản xuất. Lực đẩy biến mất. Photon ngừng di động (ít nhất là với vận tốc cao). Căn phòng tràn ngập bóng tối trở lại, dù vẫn đầy nhóc photon!
Như thế, chính nhờ sóng hình cầu và những nguyên tắc vật lý trong luật chuyển động, cây đuốc với ngọn lửa cỡ 4 feet khối photon mới sinh đã có thể lập tức tác động và (gián tiếp) lan tỏa tới và phủ đầy 350 triệu feet vuông diện tích của một khối cầu có bán kính một dậm. Và ánh sáng của các tinh cầu dù xa ta triệu, tỷ năm ánh sáng vẫn có thể “bay” tới mắt ta và các đài thiên văn với vận tốc hầu như bất biến: 186000 dậm/giây.
Với cùng một tiến trình di động trong không gian, những hạt phân tử của nhiều thể loại vật chất khác nhau tạo ra sóng hình cầu riêng biệt với điều kiện những phân tử ấy hiện hữu đầy trong vũ trụ. Rất nhiều phân tử di động nhanh hơn photon, nghĩa là qua mặt ánh sáng ào ào (nhờ thế mà vũ trụ đang nở lớn với vận tốc nhanh hơn ánh sáng. ) Điều kiện không khó, chỉ cần đứng sát cạnh nhau, được cấu tạo bằng chất liệu cứng rắn, và nhất là có được lực phát khởi cực mạnh ngay từ điểm khởi hành.
Từ buổi sơ sinh, Vũ Trụ đã dùng tất cả những phân tử, những hạt vi mô đặc biệt ấy cho sự lớn dần của nó. Một công trình nghiên cứu thật kỹ lưỡng, quy mô về các đặc tính của sóng hình cầu sẽ cho ta thấy bức tranh toàn diện về cấu trúc và cả họa đồ chi tiết các tiến trình lớn dậy của Vũ Trụ.
(DL– 2/11/18)
_______
Bản Anh ngữ: How Light Moves with Extremely High Velocity Toward Every Direction at All Time
https://www.academia.edu/36085336/How_Light_Moves_with_Extremely_High_Velocity_Toward_Every_Direction_at_All_Time
