3.18 Thuyết ê-te: từ “biển tĩnh” bị bác bỏ đến “biển năng lượng” có thể tiến hóa

Trang chủ ／ Chương 3: Vũ trụ vĩ mô

I. Thuyết ê-te là gì và từng giải thích thế giới ra sao

Vào thế kỷ XIX, giới khoa học coi ánh sáng là một loại sóng lan truyền trong một môi trường tràn ngập vũ trụ, gọi là “ê-te”. Các ý chính:

• Thế giới quan: Ê-te được hình dung như một “biển vũ trụ” phổ quát và đứng yên, nơi mọi sóng điện từ gợn lên.
• Hệ quy chiếu tuyệt đối: Vì ê-te được giả định đứng yên, mọi chuyển động của vật thể so với nó sẽ tạo ra “gió ê-te”.
• Dấu vân tay có thể đo: Nếu Trái Đất chuyển động trong ê-te, vận tốc ánh sáng theo các hướng khác nhau phải sai khác rất nhỏ nhưng đo được, làm vân giao thoa trôi theo mùa hoặc theo ngày đêm.

Cách nhìn này là một phép so sánh tự nhiên: âm thanh cần không khí, sóng nước cần mặt nước, vậy sóng ánh sáng “ắt hẳn” cũng cần môi trường.

II. Vì sao ê-te bị bác bỏ: các thí nghiệm then chốt

Một loạt thí nghiệm cột mốc đã không tìm thấy tín hiệu bất đẳng hướng do “gió ê-te” như kỳ vọng.

• Giao thoa kế Michelson–Morley: So sánh quãng đường quang học theo các hướng khác nhau và không thấy độ trôi vân như dự đoán.
• Kennedy–Thorndike, Trouton–Noble và các thí nghiệm liên quan: Tìm bất đẳng hướng với độ dài nhánh và hướng đặt khác nhau, nhưng vẫn cho kết quả bằng không.
• Kết luận và bước ngoặt: Các kết quả này phù hợp với thực tế kinh nghiệm rằng vận tốc ánh sáng cục bộ như nhau với mọi người quan sát, từ đó dẫn đến thuyết tương đối hẹp và quan niệm bốn chiều không-thời gian thay thế vai trò của ê-te.

Tóm lại: ê-te, với tư cách một môi trường cơ học đứng yên có thể bị phát hiện qua gió, không tồn tại.

III. Khác biệt bản chất giữa ê-te và “biển năng lượng” trong Lý thuyết Sợi Năng lượng (EFT)

Đặt cạnh nhau để thấy rõ khác biệt:

1. Bản chất phông nền
   • Ê-te: Được giả định tĩnh và đồng nhất.
   • Biển năng lượng: Môi trường liên tục động theo sự kiện và tái cấu hình theo thời gian; có trạng thái, có đáp ứng, và có thể bị các sự kiện mạnh ghi viết lại.
2. Hệ đứng yên tuyệt đối
   • Ê-te: Ngụ ý một chuẩn “đứng yên tuyệt đối” của vũ trụ.
   • Biển năng lượng: Không có đứng yên tuyệt đối. Chỉ có độ căng (mức trần truyền lan) và gradient độ căng (hướng dẫn đường lan truyền) quyết định giới hạn và hướng ưu tiên.
3. Quan niệm về vận tốc ánh sáng
   • Ê-te: Trông đợi bất đẳng hướng do “gió ê-te”.
   • Biển năng lượng: Vận tốc ánh sáng là giới hạn truyền lan cục bộ do độ căng đặt ra. Trong miền đủ nhỏ, mọi người quan sát đo được như nhau; qua các môi trường khác nhau, giá trị này có thể thay đổi chậm theo độ căng, tạo ra độ trễ phụ thuộc đường đi. Tính đồng nhất cục bộ phù hợp thí nghiệm; biến thiên chậm liên miền thuộc quy mô thiên văn.
4. Thuộc tính môi trường
   • Ê-te: Tựa một “bình chứa tĩnh”.
   • Biển năng lượng: Có hai thuộc tính kiểu vật liệu: độ căng (đặt mức trần truyền lan và “đường dễ đi”) và mật độ (quy định khả năng kéo sợi và tích trữ năng lượng).
5. Quan hệ với vật chất và trường
   • Ê-te: Thụ động mang sóng.
   • Biển năng lượng: Đồng sinh với sợi năng lượng. Sợi có thể được kéo từ biển thành vòng hay nút để tạo hạt, rồi trả sợi về biển; bản đồ độ căng của biển liên tục bị sợi và sự kiện tái vẽ.

Một câu gọn: ê-te là biển tĩnh; Biển năng lượng là biển sống, có thể hít thở và ghi-xóa, với độ căng và mật độ.

IV. Phạm vi áp dụng của các thí nghiệm “bác bỏ ê-te”

Các kết quả cổ điển rất vững, nhưng chúng nhắm vào giả thuyết ê-te tĩnh kèm gió ê-te. Chúng không kiểm tra và cũng không loại trừ một môi trường động có độ căng, do phạm vi đo và câu hỏi nghiên cứu khác nhau.

1. Đích nhắm khác nhau
   Thí nghiệm ê-te tìm bất đẳng hướng ổn định: chênh lệch vận tốc ánh sáng theo hướng tại chỗ do Trái Đất “bị gió thổi” trong ê-te. Bức tranh Biển năng lượng nhấn mạnh đẳng hướng cục bộ (hào hứng với nguyên lý tương đương) và tham số biến đổi chậm giữa các môi trường. Ở cục bộ, vận tốc ánh sáng đương nhiên như nhau, nên không có tín hiệu gió ê-te.
2. Vì sao không đo thấy vận tốc theo hướng khác biệt?
   • Không dự đoán chênh lệch theo hướng tại cùng một điểm: Trong ngôn ngữ Biển năng lượng, độ căng định mức trần truyền lan là một đại lượng vô hướng; còn cảm giác “lực/đổi hướng” do gradient độ căng quyết định. Trên mặt phẳng ngang gần mặt đất, độ căng gần như đồng đều theo phương ngang (biến thiên chủ yếu theo phương thẳng đứng), nên tại một điểm, giới hạn cục bộ như nhau theo mọi hướng ngang—điều này tự nó đã giải thích kết quả bằng không của Michelson–Morley.
   • Đo hai chiều khứ–hồi triệt tiêu “co giãn đồng đều”: Dẫu có hiệu ứng môi trường rất nhỏ, thước và đồng hồ của cùng thiết bị đều được “nung từ cùng một mẻ bột”: độ căng đồng thời tỉ lệ hóa giới hạn truyền lan và chuẩn vật liệu (chiều dài nhánh, chiết suất, mode cộng hưởng). Giao thoa kế so pha khứ–hồi; tại cùng độ cao và cùng thiết bị, sự co giãn đồng đều triệt tiêu bậc một giữa hai nhánh, chỉ còn phần dư bậc hai cực nhỏ. Mức nhạy lịch sử—và cả các thí nghiệm khoang quang hiện đại—chỉ ràng buộc bất đẳng hướng đến ngưỡng rất thấp, phù hợp với “đẳng hướng cục bộ + gradient thẳng đứng”.
   • Không có gió ê-te: Trong bức tranh này, Biển năng lượng đồng hành với phân bố khối lượng địa phương thay vì là một môi trường tĩnh có gió ổn định. Vì vậy, xoay thiết bị không tạo ra độ trôi cố định theo hướng.

Do đó, các thí nghiệm cổ điển loại bỏ “ê-te tĩnh có gió” nhưng tương thích với một Biển năng lượng đẳng hướng cục bộ, biến thiên chậm liên miền. Nói “ê-te bị bác bỏ” là đúng; dùng cùng thước đo ấy để phủ nhận môi trường động có độ căng là vượt ngoài phạm vi áp dụng.

V. Đóng góp lịch sử của thuyết ê-te

Dù bị bác bỏ, thuyết ê-te để lại ba di sản tích cực:

• Bậc thang tư duy: Đặt câu hỏi “ánh sáng có cần môi trường không?”, khơi dậy truyền thống thí nghiệm quang học chính xác và trực tiếp mở đường cho thuyết tương đối.
• Cách mạng thực nghiệm và đo lường: Các nỗ lực quanh ê-te đã đẩy chuẩn xác giao thoa đến cực hạn, trở thành tiền thân cho tiêu chuẩn thời–tần chính xác cao và thậm chí cả dò sóng hấp dẫn ngày nay.
• Gợi ý khái niệm: Trực giác “biển” để hiểu truyền lan và tương tác rất bền bỉ. Biển năng lượng trong Lý thuyết Sợi Năng lượng không hồi sinh ê-te, mà kế thừa trực giác ấy, bổ sung độ căng động và thuộc tính vật liệu, nâng “biển” từ giả thiết tĩnh lên một môi trường đo được, ghi-xóa được, và giải thích hiện tượng xuyên nhiều thang bậc.

Tóm lại

Thuyết ê-te đặt trực giác “biển” vào sự lan truyền ánh sáng—một bước từng cần thiết—nhưng phiên bản “biển tĩnh + gió” đã bị thí nghiệm bác bỏ. Lý thuyết Sợi Năng lượng giữ lại trực giác “biển” và nâng cấp thành Biển năng lượng động, tái cấu hình, có độ căng và mật độ. Cách hiểu này phù hợp với các kết quả bằng không ở cục bộ và dùng bản đồ độ căng biến thiên để lý giải thời gian truyền phụ thuộc đường đi và độ dịch đỏ có hệ thống giữa các miền. Đây không phải là sự quay lại ê-te cũ, mà là bước tiến đến một “biển mới” biết thở và có thể được ghi viết.