Thật khó tưởng tượng tên tuổi của Albert Einstein chỉ được thế giới biết đến nhờ công sức của một nhóm nhỏ nhà khoa học mà nhà thiên văn Anh Arthur Stanley Eddington là đầu tàu. Năm 2019 đánh dấu 100 năm ngày ông và các cộng sự chứng thực “Thuyết tương đối” (theory of relativity) là đúng đắn và Einstein là người tạo ra cuộc cách mạng mới trong khoa học.
Thuyết tương đối, một cuộc cách mạng trong khoa học
Ngay cả khi đã hoàn thành thuyết tương đối vào năm 1915, Einstein cũng chỉ được biết bên trong nước Đức, còn bên ngoài rất ít người biết đến lý thuyết này. Chính nhà thiên văn học người Anh Arthur Stanley Eddington đã có công rất lớn trong việc xác lập “giá trị” của nhà khoa học Đức! Trước đó, các ý tưởng và lý thuyết của Einstein được phổ biến rất hạn chế vì Chiến tranh thế giới thứ nhất.
Chính chủ nghĩa dân tộc hẹp hòi đã khiến những phát minh khoa học của “kẻ thù” không được đón nhận tại Anh và một số nước phương Tây. Nhưng Einstein, một người theo chủ nghĩa xã hội, và Eddington, một người thuộc giáo phái Quaker chống chiến tranh, đều tin rằng “khoa học nên vượt qua sự phân chia của chiến tranh và những bức tường ngăn chặn nó”.
Tình bạn từ xa của họ đã cho phép thuyết tương đối vượt qua những chướng ngại và biến Einstein thành một trong những thiên tài của thế giới. Einstein và Eddington không hề gặp nhau trước và trong Chiến tranh thế giới thứ nhất. Thậm chí họ không liên lạc bằng thư trực tiếp với nhau. Thay vào đó, một người bạn chung của họ sống tại đất nước Hà Lan trung lập mới là người giới thiệu thuyết tương đối đến nước Anh.
Và từ Anh, Eddington làm tiếp phần việc còn lại: chứng minh nó là đúng và tôn vinh cha đẻ của nó. Phải nói Einstein là người cực kỳ may mắn khi có được người bạn tốt như Eddington, giáo sư vật lý thiên văn tại Đại học Cambridge và là thành viên của Hội Thiên văn Anh (Royal Astronomical Society-RAS) nổi tiếng thế giới. Eddington không chỉ là người hiểu “sự phức tạp toán học” của thuyết tương đối mà trên cương vị một nhà hoạt động hoà bình ông thuộc số nhà khoa học Anh quan tâm đến sự tiến bộ của khoa học Đức.
Ông quyết định sẽ dùng Einstein để nói về cuộc cách mạng những nền tảng của khoa học và vãn hồi “tính phổ quát của khoa học không lệ thuộc vào giới hạn địa lý”. Theo Eddington, khoa học không nên khu trú trong biên giới các quốc gia mà nên phổ biến ra toàn cầu. Einstein là biểu tượng hoàn hảo để quảng bá cho cách suy nghĩ này vì ông là một người yêu hoà bình, một nhà khoa học luôn bác bỏ thẳng thừng những định kiến trong thời chiến và dám thách thức những “môn đệ trung thành” với lý thuyết Newton.
Do quan điểm chính trị cá nhân bị xem là “lạc lõng”, Einstein gần như bị giam lỏng tại Berlin, sống dưới sự giám sát của chính phủ Đức mọi lúc mọi nơi nên Eddington phải tự mình làm nhiệm vụ “thuyết phục thế giới nói tiếng Anh chấp nhận ý tưởng mang tính đột phá của một nhà khoa học kẻ thù”.
Đầu tiên, Eddington viết một vài cuốn sách về thuyết tương đối, có những bài giảng về Einstein trên cương vị “một trong những sứ giả đưa tin khoa học lớn nhất thế kỷ 20”. “Tin nóng” được ông lan truyền sang những quốc gia nói tiếng Anh chính là Thuyết tương đối. Những cuốn sách của Eddington giữ vững vị trí bestseller trong nhiều thập niên.
Ông xứng đáng nhận danh hiệu “hiệp sĩ” cho hoạt động không mệt mỏi của mình và được giới truyền thông săn đuổi. Vào thời điểm Eddington phổ biến thuyết tương đối của Einstein, nước Anh hầu như không còn tâm sức để bàn về không-thời gian hay trọng lực khi những tàu chuyên chở thực phẩn của Anh bị nhóm tàu phá hoại U-boat của Đức đánh chìm và hàng ngàn người bỏ mạng để có được số lương thực ít ỏi tại Flanders (Bỉ). Ngoài ra, ý tưởng của Einstein không hề dễ hiểu với số đông.
Chuyến đi chứng minh Einstein đúng
Thuyết tương đối lúc đó rất xa lạ, ví dụ như nó bàn về hiện tượng những cặp sao song sinh già đi khác nhau và các hành tinh bị mắc kẹt trong không gian biến dạng. Eddington cần một diễn giải dễ hiểu hơn để chứng minh Thuyết tương đối là có thực và Einstein là đúng. Đó là cách duy nhất để thuyết tương đối lan ra toàn cầu và được chấp nhận như “khởi đầu cho cuộc cách mạng mới trong khoa học, xô đổ thuyết cũ của Newton”.
Eddington quyết định trình diễn một mô phỏng độc đáo về Thuyết tương đối của Einstein (tên đầy đủ là theory of general relativity). Theo Einstein, khi ánh sáng đi đến gần một thực thể khổng lồ như mặt trời, lực trọng trường của mặt trời sẽ bé cong những tia sáng với mức độ rất nhỏ. Điều đó có nghĩa là hình ảnh những vì sao xa xôi mà ta nhìn thấy đã bị làm lệch (shift)vị trí chút ít so với vị trí chính xác của nó. Einstein đự đoán mức độ “shift” là 1,7 arc-seconds hay 1/60 mm trên ảnh chụp từ trái đất.
Đo độ lệch này để biết chính xác vị trí thực của ngôi sao là một thách thức đối với các nhà thiên văn học nhưng họ có thể làm được. Không may là chúng ta không thể nhìn thấy những ngôi sao vào ban ngày trong tình trạng lệch vị trí do lực trọng trường nên phải chờ đợi xảy ra nhật thực toàn phần (total solar eclipse) mới có thể nhìn được.
Nhưng nhật thực là hiếm, ngắn và thường chỉ thấy ở những nơi khó đến đối với các nhà thiên văn vào thời điểm đó. Einstein đã bỏ ra nhiều năm để cố tiên đoản mức độ lệch vị trí nhưng không thành công. Tuy nhiên, Eddington tin rằng mình có thể làm được trong lần nhật thực xảy ra vào tháng 5.1919 tại bán cầu nam. Ngay cả khi U-boat đang đe doạ, không có quốc gia nào có thể đi đến đó dễ hơn người Anh để chứng minh lý thuyết của Einstein là đúng.
May mắn thay, Eddington có người bạn thân nhà thiên văn Frank W. Dyson trong RAS và Dyson đồng đồng ý cung cấp kinh phí cho chuyến đi. Vấn đề còn lại là làm sao để chiến tranh không ảnh hưởng đến việc mua các trang bị cần thiết và chuyến đi đến nơi xảy ra nhật thực. Chưa hết, Eddington có thể bị bắt giam nếu ông để lộ chuyến đi này. Là tín đồ Quaker, ông luôn bác bỏ chiến tranh và không chấp hành lệnh nhập ngũ.
Nhiều tín đồ Quaker đã bị tù hay phải lao động cưỡng bức vì bị quy là “không có tinh thần yêu nước”. Sau khi kháng án thất bại nhiều lần, Eddington đang chờ đợi bị bắt thì bất ngờ ông nhận được lệnh tha (có lẽ nhờ cuộc vận động bí mật của Dyson) với điều kiện mà chính ông cũng không tin: phải làm sao chứng minh thuyết tương đối của Einstein!
Tháng 11.1918, khi thoả thuận đình chiến được thực thi là “đèn xanh” cho Eddington lên đường. Để bảo đảm kế hoạch thành công ông muốn thế giới làm quen với cái tên Einstein. Vì vậy, Eddington và Dyson quyết định mở cuộc vận động để cả cộng đồng khoa học và người dân bình thường biết về chuyến đi và về Einstein.
Kết quả khả quan, nhiều tờ báo và tạp san khoa học sẵn sàng đăng kết quả sau chuyến đi và báo cáo của Eddington về “cuộc chiến” giữa thuyết đã được chấp nhận của Newton, con cưng của nước Anh, và thuyết đang chờ chứng minh của Einstein. Vào thời điểm đó, Einstein bị bệnh nặng vì thiếu ăn. Ông tìm cách rời Berlin nhưng không thành nên biết rất ít về kế hoạch của Eddington. Vì vậy, Eddington và các đồng nghiệp toàn quyền chứng minh lý thuyết của Einstein mà không có sự đóng góp ý kiến của ông.
Ngày 29.5.1919, có hai nhóm đi quan sát nhật thực: một từ Brazil, và một do Eddington dẫn đầu đến đảo Principe ở Tây Phi thuộc Nam bán cầu. Eddington mang theo một thiết bị đặc biệt để đo sự thay đổi vị trí của các ngôi sao khi có tia sáng mặt trời và khi không có. Bầu trời tối trong 6 phút ngắn ngủi nhưng cũng đủ để phát hiện thay đổi nhỏ về vị trí của các vì sao do tác động của lực trọng trường mặt trời và tiết lộ một thay đổi lớn nhất trong kiến thức về vũ trụ của loài người.
Dù thời tiết xấu, chuyến đi vẫn chụp được những bức ảnh chứng minh các vì sao bị lệch vị trí vào ban ngày khi nhìn dưới mặt đất, nghĩa là vị trí sao khi không bị tia sáng mặt trời can thiệp và khi bị can thiệp hơi khác nhau.
Thành công ngoài mong đợi
Sau nhiều tháng đo lường và tính toán căng thẳng, phức tạp, Eddington đã có kết quả thuyết phục. Ông gọi đây là “Phút lớn nhất trong cuộc đời tôi”. “Tôi biết chắc chắn thuyết tương đối của Einstein sẽ được chứng minh và một cuộc cách mạng mới trong khoa học sẽ bắt đầu” – ông nói. Kết quả chuyến đi được Eddington trình bày trước các nhà khoa học và phóng viên báo chí tại RAS trước ánh mắt nhìn từ tranh chân dung Newton treo trên tường.
Einstein hay Newton sẽ thắng? Kết luận của Eddington làm bùng nổ hội trường. Einstein đã đánh đổ thuyết của Newton. Chủ tịch RAS nhận định: “Đây là một trong những thành tựu lớn nhất của trí tuệ loài người!”. Hôm sau, tờ báo ngày The Times giật tít “Một cuộc cách mạng khoa học” được khai sinh!”. Eddington đã trình bày báo cáo một cách hoàn hảo. Chỉ sau một đêm, Einstein từ một người gần như vô danh trở thành vĩ nhân của thế giới và nhiều người khao khát được gặp ông. Eddington đã cho công chúng cái gì họ muốn.
Như người tuyên truyền cho thuyết tương đối trong thế giới nói tiếng Anh, ông là người dầu tiên mà báo chí nghĩ đến khi đề cập đến vấn đề này. Các cuộc diễn thuyết của Eddington luôn thu hút hàng trăm người nghe. Họ không chỉ muốn biết về một thuyết tương đối mới mẻ mà cũng muốn tìm hiểu về Einstein như “biểu tượng của cuộc cách mạng khoa học mới mang tầm quốc tế, nổi lên trong sự thù hận và hỗn loạn của chiến tranh”.
Bản thân Einstein hiếm khi có thể ngồi dậy trên giưởng bệnh nếu không có sự giúp đỡ nên chỉ nghe về báo cáo của Eddington qua điện tín người bạn gửi cho từ Hà Lan. Ông rất vui khi lý thuyết của mình được chứng minh. Các phóng viên hầu như luôn chờ sẵn Einstein ở cửa chính mỗi khi ông bước ra ngoài. Ông biết rằng nếu không được Eddington chứng minh từ bên kia “giới tuyến của kẻ thù”, Thuyết tương đối sẽ mất một thời gian dài nữa mới được thừa nhận và ông cái tên Einstein sẽ không sớm được xem như một thiên tài.
Eddington là người bạn “giá trị” nhất của Einstein dù họ chỉ gặp nhau sau khi chiến tranh kết thúc nhiều năm. Tình bạn kỳ lạ của họ không chỉ giúp khởi đầu ngày sinh của vật lý hiện đại mà con đưa khoa học lại đúng bản chất của nó: mang tính toàn cầu và không bị thu hẹp trong các biên giới sau những ngày đen tối nhất của Chiến tranh thế giới Lần thứ nhất.
