Nguyễn Xuân Xanh

Mỗi sở hữu đều là một cục đá ở dưới chân. Không có gì tôi không từ bỏ được, bất cứ lúc nào.

— Albert Einstein

Einstein, Mileva và con trai đầu lòng Hans Albert (1904) trong căn hộ tại số 49 đường Kramgasse lịch sử.

Lời nói đầu

Ngày 14 tháng 3 vừa qua là ngày sinh nhật thứ 147 của Albert Einstein. Tôi xin đăng bài dưới đây, gọi là để nhớ đến ông, một tấm gương con người rất đặc biệt được thể hiện trong giai đoạn thanh niên, giai đoạn có lẽ quan trọng nhất trong sự phát triển con người, những năm hình thành, “formative”, có rất nhiều điều để suy ngẫm và đối với tuổi trẻ để học hỏi. Trong lần tái bản tới, tôi hy vọng trong năm nay, những năm hình thành này sẽ được trình bày chi tiết và hệ thống hơn, bao gồm triết lý giáo dục của ông được thể hiện qua chính bản thân ông.

***

Trong Năm thần kỳ, annus mirabilis, 1905, Albert Einstein công bố bốn (hay năm tùy cách tính) bài báo tại tạp chí Đức Annalen der Physik. Bài đầu tiên về giả thuyết photon của ánh sáng, là bài sau này giúp ông đạt Giải Nobel năm 1921. Bài thứ hai về chuyển động Brown và chứng minh sự tồn tại của nguyên tử, trong nhiều thứ khác. Đây là bài mà sau đó Einstein nộp vào tại Đại học Zurich để xin cấp bằng tiến sĩ. Bài thứ ba là thuyết tương đối hẹp, v.v. Và năm 1906, ông thực sự được công nhận chính thức trở thành tiến sĩ!

Ảnh tòa nhà chính của ETH về đêm, Wikipedia

Einstein trước đó từng học bốn năm 1896-1900 tại Trường Bách khoa của Zurich, sau này được nâng cấp lên thành Đại học Bách khoa Liên Bang ETH (Eidgenössische Technische Hochschule) như tên gọi ngày nay. Sở dĩ tên gọi bằng tiếng Đức là vì thành phố Zurich gồm đa số cư dân nói tiếng Đức. Ngoài ETH, Zurich còn có Đại học Zurich nữa, viết tắt là UZH. Nhà nữ cách mạng Rosa Luxemburg từng theo học ở đây. Những thập niên cuối của thế kỷ XX, Zurich và Bern có một văn hóa đặc biệt được gọi là văn hóa đối lập, counterculture, bao gồm tính chất khoan dung, tự do, cởi mở, “khác người”, nơi hội tụ những luồng tư tưởng mới và lý tưởng, và là nơi gặp gỡ của những người trẻ muốn thay đổi thế giới, về chính trị, cũng như khoa học. Lenin, và Rosa Luxemburg là hai trong nhiều người đã từng đến vùng này. Sau này, Einstein được bổ nhiệm làm giáo sư trường này.

Tượng bán thân Einstein của nhà điêu khắc và tạo hình người Thụy Sĩ Hermann Hubacher thực hiện năm 1957 được đặt tại tòa nhà giảng đường chính của Khoa Vật lý của ETH hai năm sau khi Einstein mất, để làm cho sự hiện diện của Einstein tại trường này vĩnh cữu.

Albert Einstein từng là giáo sư tại hai cơ sở giáo dục khác nhau ở Zurich trong hai giai đoạn riêng biệt: với tư cách là Giáo sư ngoại ngạch (extraordinary) tại UZH (1909–1911) và sau đó là Giáo sư thực thụ về Vật lý lý thuyết tại ETH Zurich (1912–1914).

Đây là quán cà phê Odeon ở thành phố Zürich, Limmatquai 2, nơi Einstein trong những năm học đại học cũng như những năm làm giáo sư thích đến đây. Nhưng nó cũng nổi tiếng là cà phê được ưa thích bởi những danh nhân khác như Lênin, Mata Hari… Chủ quán có thể chỉ cho khách biết Einstein từng thích ngồi ở đâu.

Đến đây, người ta có thể được gợi ý, tại sao những công trình của Einstein đều có tính cách mạng. Câu hỏi ít người đặt ra, hầu như không ai cả. Thay đổi một nề nếp vật lý đã ăn sâu hàng nhiều thế kỷ vào tấm thảm văn hóa học thuật không phải dễ. Vào những thập niên cuối thế kỷ XIX có hai dòng tư tưởng mới cuốn hút. Một, người có nhiều ảnh hưởng tư tưởng, đặc biệt đối với Einstein, là Thorstein Veblen (1857 – 1929), nhà kinh tế và xã hội học cấp tiến Mỹ. Einstein bị thu hút bởi chủ nghĩa tương đối lịch sử của Veblen, quan điểm cho rằng mọi giai đoạn tiến hóa xã hội đều có các quy luật xã hội cụ thể của riêng nó, rằng các quy luật kinh tế không phải là phổ quát cho tất cả các hệ thống mà luôn luôn tương đối với một số hệ thống cụ thể nhất định. Veblen cho rằng loài người đang ở giai đoạn “săn mồi” (the predatory phase) của chủ nghĩa tư bản cần phải được khắc phục. Thứ hai, thế giới vật lý đang ở trong tình trạng bế tắc, có những mâu thuẫn không giải quyết được, và đứng trước một cuộc cách mạng đang có nhu cầu phát triển để thay thế thế giới quan cơ học. Nhưng không ai dám khẳng định, kể cả Michelson, Millikan, trừ Poincaré, người đã tiên đoán cần phải có một loại cơ học mới thay thế. Einstein là người âm thầm đi những bước cách mạng phá vỡ thế giới quan cơ học cổ điển, và làm lộ ra thế giới mới có cấu trúc phong phú hơn.

Văn hóa đối lập Zurich-Bern có những nét rất giống với văn hóa đối lập một trăm năm sau ở Thung lũng Silicon. Nơi đây, giới thanh niên có hoài bão muốn thay đổi thế giới, bằng công nghệ để gián tiếp thay đổi chính trị, đặc biệt bằng những chiếc máy tính cá nhân để làm con người tự chủ, kết nối với nhau và tự do hơn.

Đại học UZH, Zurich. Wikipedia

Năm 1902, Einstein dọn về sống ở thành phố Bern, thủ đô của Thụy Sĩ. Ông bắt đầu được nhận làm chuyên viên cấp III tại Sở cấp bằng sáng chế liên bang tại Bern. Ông làm việc kiếm tiền lo cho gia đình, vừa làm khoa học trong những thời giờ còn lại, và vừa phải chăm sóc cho gia đình, chăm sóc con nhỏ, một tay ru con, một tay viết phương trình. Vậy mà chỉ trong vài năm thôi, tài năng ông bùng nỗ không ai ngờ tới! So với Newton, Einstein có lẽ cực hơn nhiều. Với những bài báo năm 1905, ông đã bước ra khỏi bóng tối. Sau khi tốt nghiệp ở Zurich, Einstein “thình lình bị mọi người bỏ lại, đứng bơ vơ trước cuộc đời”, như ông nói. Không giáo sư nào nhận ông làm trợ lý, bởi ông là con người loại “misfit” như tiếng Anh nói. Lý do có nhiều, sẽ được trình bày trong sách EINSTEIN lần tái bản sắp tới. Nhưng có lẽ điều quan trọng nhất là tính cách độc lập của Einstein mà theo truyền thống các giáo sư không thích. Họ luôn muốn có những sinh viên “ngoan”. Ông có thể bỏ những bài giảng của thầy, như của thầy toán Hermann Minkowski của mình, để theo đuổi việc học riêng những gì ông cho rằng quan trọng và thu hút hơn. Nhưng may mắn thay, người bạn đồng học Marcel Groβmann thông qua bố đã giúp ông có một vị trí làm giám định tại Sở sáng chế liên bang đóng tại Bern như chiếc phao cứu hộ!

Vào năm Einstein công bố những bài báo thay đổi bộ mặt vật lý thế giới, lúc đó ông chưa có bằng tiến sĩ, càng lại chưa có học vị habilitation, và venia legendi, để chứng nhận rằng ông đủ khả năng nghiên cứu, giảng dạy và hướng dẫn nghiên cứu để trở thành giáo sư.

Luận văn Tiến sĩ của Einstein

Người đánh giá luận văn tiến sĩ của Einstein là Alfred Kleiner, giáo sư vật lý thực nghiệm của Đại học Zurich, và người thứ hai là Heinrich Burkhardt, giáo sư Toán học cùng trường. Cho đến năm 1909, ETH không được phép cấp bằng tiến sĩ, vì vậy một thỏa thuận đặc biệt cho phép sinh viên ETH nhận bằng tiến sĩ từ Đại học Zurich. Vào thời điểm đó, hầu hết các luận án vật lý của sinh viên ETH đều được thực hiện dưới sự hướng dẫn của giáo sư Heinrich Friedrich Weber. Ông nguyên là học trò và trợ lý (assistant) có trình độ của nhà vật lý đầu đàn Đức Hermann von Helmholtz.

Về chuyên môn, Einstein khen ngợi các bài giảng của giáo sự Weber. Ông từng viết cho người vợ tương lai của mình, Mileva Marić: “Weber đã giảng bài về nhiệt (nhiệt độ, lượng nhiệt, chuyển động nhiệt, lý thuyết động lực học của khí) rất thành thạo. Hết bài giảng này đến bài giảng khác của ông làm anh thích thú.” Nửa thế kỷ sau, Einstein còn viết cho một người bạn: “Tôi đánh giá cao Weber như một người thầy rất tài năng, người đã trình bày được những điều cốt lõi của sự việc và biết giới hạn tính đa dạng một cách tối thiểu.” Nhưng chưa phải tất cả. “Tuy rất tuyệt vời, nhưng với tư cách là một đại diện tiêu biểu của vật lý cổ điển, ông đơn giản bỏ đi mọi thứ đến sau Helmholtz. Sau khi kết thúc việc học, người ta biết được quá khứ của vật lý, nhưng không biết được hiện tại và tương lai của nó. Do đó, chúng tôi phải tự nghiên cứu lấy các tư liệu mới.” như một người bạn của Einstein nhận xét. Einstein cũng từng nhận xét rằng các bài giảng của Weber đã lỗi thời 50 năm, không chứa các phương trình Maxwell là vấn đề Einstein rất quan tâm.

Mặc dù ở các môn của Weber, Einstein đạt được điểm thi rất tốt, nhưng quan hệ giữa Weber và Einstein không tốt theo, mà khác hẳn. Einstein là người có cá tính mạnh, ông ăn theo sự đòi hỏi của bao tử ông chứ không theo thức ăn bày ra cho ông và mọi người. Ông hay bỏ học giờ này, giờ kia, cả giờ của Minkowski và Weber, nếu thấy đó không quan trọng lắm, sau này có thể chép lại ở bạn, để theo đuổi những công việc bổ ích hơn, trong đó có việc hay xuống phòng thí nghiệm hiện đại của Weber mà ông rất thích. Weber từng mắng ông: “Ông là thanh niên rất thông minh, nhưng làm một lỗi lớn: Ông không để ai nói bất cứ điều gì”, vì cá tính mạnh và bướng bỉnh của ông. Ông gọi "Ông Weber", chứ không phải "Giáo sư Weber". Ông không để các quyền uy thay đổi ý kiến của ông, bất cứ người đó là ai. Hơn nữa, Einstein mang thân phận của một di dân, ông được quốc tịch Thụy Sĩ năm 1901, và gốc Do Thái. Câu nói “Sự lớn lao trong khoa học thực chất chỉ là một vấn đề cá tính (character)” phản ảnh chính xác con người ông. Cá tính, tính cách, đối với Einstein, đó là dấu ấn của mỗi con người. Cá tính thể hiện luôn trong nhân sinh quan, lối sống, và đạo đức. Khi Einstein tốt nghiệp, dưới ảnh hưởng của Weber, không ai nhận Einstein làm trợ lý để có cơ hội làm nghiên cứu tiếp trong bộ máy hàn lâm. Ông bị văng ra, thất nghiệp, phải đi kèm trẻ để sống qua ngày. May mắn ông được người bạn học ở ETH, Marcel Groβmann, nói với bố mình giới thiệu Einstein thi vào Sở sáng chế để thoát thân. Ở đó ông tiếp tục nghiên cứu những vấn đề vật lý. Luận văn tiến sĩ được Einstein ghi dành tặng cho Marcel Marcel Groβmann. Chính vì sự căng thẳng mà Einstein đã chuyển từ Weber sang Kleiner làm người đánh giá luận văn ông.

Về nội dung bài báo, đến năm 1905, một số phương pháp xác định kích thước phân tử đã được phát triển. Những phương pháp đáng tin cậy nhất dựa trên lý thuyết động học chất khí. Một ví dụ quan trọng ban đầu là công trình của Loschmidt từ năm 1865. Qua những lời giới thiệu sau đây trong luận văn, Einstein cho thấy ông bổ sung thêm ý tưởng mới của ông:

“Những xác định sớm nhất về kích thước thực của các phân tử có thể thực hiện được nhờ lý thuyết động học chất khí, trong khi các hiện tượng vật lý quan sát được trong chất lỏng cho đến nay vẫn chưa được sử dụng để xác định kích thước phân tử. Điều này chắc chắn là do vẫn chưa thể vượt qua những trở ngại cản trở sự phát triển của một lý thuyết động học phân tử chi tiết về chất lỏng. Bài báo này sẽ chỉ ra rằng kích thước của các phân tử chất hòa tan trong dung dịch loãng chưa phân ly có thể được xác định từ ma sát nội tại của dung dịch và dung môi nguyên chất, và từ sự khuếch tán của chất hòa tan trong dung môi. […]”

Có thể xem thêm bài viết này chi tiết hơn về khoa học: On Einstein’s Doctoral Thesis· May 2005. By Norbert Straumann University of Zurich:

https://www.researchgate.net/publication/2172866

Cảm ơn những lời comments và gợi ý bổ ích của TS. Nguyễn Trọng Hiền, CalTech.

Dưới đây là bài luận văn tiến sĩ đó, bản tiếng Đức và bản dịch tiếng Anh.

Trang đầu của luận văn: “Một cách xác định mới kích thước nguyên tử”

Toàn văn luận văn bằng tiếng Đức:

Einstein Luận văn Tiến sĩ 1906 tại ĐH Zurich

Bản dịch tiếng Anh:

Einstein Dissertation_English