Những sai lầm của Einstein

Thuyết tương đối rộng của Albert Einstein được kiểm chứng năm 1919. Ảnh: Harris and Ewing Collection/Library of Congress.

Albert Einstein đã cách mạng hóa hiểu biết của nhân loại về vũ trụ thông qua thuyết tương đối và các khám phá vật lý lượng tử nền tảng. Tuy nhiên, lịch sử khoa học chứng minh rằng ngay cả bộ óc vĩ đại nhất thế giới này cũng không thể tránh khỏi những sai sót nghiêm trọng trong nghiên cứu.

Nhiều giả thuyết quan trọng của ông từng bị lung lay bởi sai lầm toán học hoặc định kiến triết học cá nhân. Dẫu vậy, chính những bước đi sai lầm đó lại trở thành nguồn động lực mạnh mẽ, thúc đẩy các thế hệ nhà vật lý học sau này tiếp tục phản biện và phát triển khoa học vũ trụ. Live Science đã tổng hợp lại 3 sai lầm lớn nhất của nhà vật lý vĩ đại này.

Từ chối sự tồn tại của sóng hấp dẫn

Năm 1916, Albert Einstein đưa ra một tiên đoán mang tính cách mạng cho nhân loại. Ông cho rằng sự gia tốc của các vật thể có khối lượng cực lớn sẽ tạo ra các gợn sóng lan truyền trong cấu trúc không-thời gian, gọi là sóng hấp dẫn.

Tuy nhiên, rắc rối nảy sinh khi ông cùng nhà vật lý Nathan Rosen tìm cách mô tả những làn sóng này bằng toán học.

Trong quá trình giải các phương trình, họ liên tục đối mặt với các giá trị vô hạn (điểm kỳ dị). Đối với Einstein, một thực thể vật lý không thể đi cùng những con số vô hạn. Ông tin rằng toán học phải phản ánh thực tế, do đó, Einstein đã thay đổi ý định và viết bài báo khẳng định sóng hấp dẫn không hề tồn tại.

Ban đầu Einstein tin rằng sóng hấp dẫn tồn tại, nhưng sau đó đã thay đổi ý kiến ​​khi các phép tính không khớp. Ảnh: Mark Garlick/Science Photo Library.

Einstein gửi nghiên cứu phủ nhận này đến tạp chí danh tiếng Physical Review. Một phản biện giấu tên (sau này được xác định là nhà toán học Howard Percy Robertson) đã phát hiện lỗi của ông. Thực tế, sai số này là do việc chọn nhầm hệ tọa độ.

Nhận được phản hồi từ tòa soạn, Einstein đã cực kỳ giận dữ do vốn chưa quen với việc bị phản biện. Ông lập tức rút lại bài báo của mình. Tuy nhiên, Robertson không bỏ cuộc mà chủ động tiếp cận người trợ lý của Einstein để chứng minh lỗi sai toán học kể trên.

Chỉ đến khi được người trợ lý giải thích cặn kẽ, Einstein mới nhận ra sơ hở của bản thân. Ông âm thầm sửa lại hệ tọa độ trong các phép tính và tái xuất bản công trình với kết luận hoàn toàn đảo ngược: sóng hấp dẫn thực sự tồn tại.

Phản đối sự tồn tại của hố đen

Einstein lại một lần nữa đi vào lối mòn cũ khi nghiên cứu về hố đen. Thời điểm đó, khi các nhà vật lý khác áp dụng thuyết tương đối tổng quát để tính toán quá trình sụp đổ của các ngôi sao lớn, họ đã tìm ra một ranh giới vô hình. Ranh giới không thể quay đầu này được gọi là "chân trời sự kiện" (event horizon).

Khi tự mình đặt bút tính toán vùng không gian kỳ lạ này, các phương trình của Einstein một lần nữa lại đi vào ngõ cụt với những con số vô hạn. Thay vì nhận ra đây chỉ là giới hạn tạm thời của toán học thời bấy giờ, ông lại quả quyết rằng hố đen là một thứ hoàn toàn phi lý và không thể có thật trong vũ trụ.

Hố đen là thiên thể đã được khoa học chứng minh. Ảnh: Paramount Picture.

Nỗi hoài nghi này theo Einstein đi suốt phần đời còn lại. Ông kiên quyết từ chối thừa nhận sự tồn tại của hố đen bất chấp các bằng chứng lý thuyết ngày càng rõ ràng.

Theo Giáo sư John D. Norton thuộc Đại học Pittsburgh, sự bảo thủ của Einstein thực chất đến từ thế giới quan triết học của ông. Thiên tài này luôn tin rằng vũ trụ vận hành theo những quy luật trật tự và hài hòa. Vì vậy, một thiên thể như hố đen - nơi mọi định luật vật lý đều bị sụp đổ hoàn toàn là điều mà tư duy của ông không thể chấp nhận.

Thế nhưng thật trớ trêu, các kính thiên văn hiện đại ngày nay đã chụp được ảnh thực tế của hố đen, chứng minh rằng ngay cả một bộ óc vĩ đại cũng có lúc sai lầm vì chính định kiến của mình.

Đối đầu với cơ học lượng tử

Nếu như những sai lầm trước đó chỉ xoay quanh các phép tính toán học, thì cuộc đối đầu giữa Einstein và cơ học lượng tử lại mang bản chất của một cuộc chiến về quan điểm. Dù chính ông là người đặt nền móng đầu tiên cho lý thuyết lượng tử, Einstein lại kịch liệt phản đối khi thấy nó ngày càng phát triển theo hướng ngẫu nhiên và bất định.

Mũi dùi phản đối của ông chĩa thẳng vào hiện tượng "vướng lượng tử" (Quantum Entanglement) - trạng thái kỳ lạ khi hai hạt liên kết có khả năng tác động qua lại ngay tức thì, bất kể khoảng cách giữa chúng có xa xôi đến đâu.

Với Einstein, điều này hoàn toàn vô lý vì nó đi ngược lại thuyết tương đối của chính ông: không một thông tin hay tín hiệu nào có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng.

“Tôi không thể thực sự tin vào lý thuyết này bởi nó không thể dung hòa với quan điểm cho rằng vật lý học phải đại diện cho thực tế”, Einstein viết trong bức thư gửi nhà vật lý Max Born vào năm 1947.

Vướng lượng tử là một hiện tượng nơi hai hay nhiều hạt liên kết chặt chẽ với nhau. Trạng thái của một hạt lập tức quyết định trạng thái của hạt kia, bất kể chúng cách nhau xa đến mức nào. Ảnh: ShutterStock.

Chính vì vậy, ông đã gán cho hiện tượng này biệt danh đầy mỉa mai là "tác động ma quỷ". Ông luôn cho rằng cơ học lượng tử vẫn còn sơ sài, thiếu sót và chắc chắn còn ẩn giấu những quy luật mà con người chưa tìm ra.

Thế nhưng lịch sử đã chứng minh điều ngược lại. Năm 1964, nhà vật lý John Bell đã đưa ra bằng chứng thuyết phục khẳng định hiện tượng vướng lượng tử hoàn toàn có thật. Ngày nay, hàng loạt công nghệ tương lai như máy tính lượng tử hay các hệ thống bảo mật tối tân đều đang vận hành dựa trên chính hiện tượng "ma quỷ" mà Einstein từng kịch liệt từ chối.

Dẫu vậy, đằng sau những tranh luận nảy lửa ấy, Einstein vẫn luôn giữ một thái độ cởi mở về những giới hạn của bản thân. Khi cùng cộng sự Leopold Infeld viết sách, trước lời khuyên nên cẩn trọng để bảo vệ danh tiếng của mình, ông chỉ bật cười lớn.

“Cũng có những bài báo sai đứng tên tôi đấy chứ”, Einstein thừa nhận.