Đạo của vật lý - chương 13 : Vũ trụ động

Trong nền đạo học phương Đông, có một thực tại được xem là thực thể của vũ trụ, nó là nguồn gốc của muôn hình vạn trạng sự vật và biến cố. Ấn Độ giáo gọi nó là “Brahman”, Phật giáo gọi là “Pháp thân” (thân của mọi hiện hữu) hay “Chân Như” (Cái - như - thế) và Lão giáo gọi là “Đạo”. Tất cả đều quả quyết thực tại cao nhất đó vượt trên những khái niệm suy luận của chúng ta và không thể mô tả được. Thế nhưng thực tại đó lại không tách rời khỏi những biến hiện vô cùng của nó. Tự tính của nó là luôn luôn hiện thành hàng tỉ sắc hình, chúng sinh thành và biến hoại, chúng chuyển hóa từ cái này qua cái khác một cách vô tận. Trong khía cạnh hiện tượng thì nhất thể vũ trụ đó tự nó là động, và tiếp cận với tự tính đó là cơ sở của mọi nền đạo học phương Đông. D.T.Suzuki viết về tông Hoa Nghiêm của Đại thừa Phật giáo như sau:

Ý niệm cơ bản của Hoa Nghiêm là nắm bắt về trụ động mà tính chất của nó là luôn luôn biến hoại, trong dòng của vận động, đó là đời sống.

Sự nhấn mạnh vận động, dòng chảy và thay đổi không phải chỉ có nơi đạo học phương Đông mà cũng là khía cạnh chủ yếu của mọi thế giới quan tâm linh trong các thời đại. Trong thời cổ đại Hy Lạp, Heraclitus đã chỉ rằng mọi sự đều trôi chảy và so sánh thế giới như một ngọn lửa bất diệt. Tại Mexico nhà đạo học Yaqui Don Juan cũng nói về một thế giới thoáng hiện và xác nhận muốn thành minh triết tự thân là ánh sáng hay dòng chảy.

Những khái niệm then chốt của Ấn Độ giáo và Phật giáo lấy từ triết học Ấn Độ tính vận động. Từ “Brahman” xuất phát từ gốc Sanskrit Brih và nói về một thực tại sinh động, luôn luôn vận động. Theo S.Radhakrishnan, từ Brahman có nghĩa là lớn mạnh và đầu mối của đời sống, vận hành và tiến triển. Các bài thuyết giảng (Upanishad) gọi Brahman là vô sắc, bất tử,vận hành và gắn cho nó một sự vận động tự thân, mặc dù nó đứng trên mọi sắc thể.

Lê - câu Vệ - đà diễn tả tính vận động của thế giới với một khái niệm khác, khái niệm “Rita”. Từ này xuất phát từ gốc ri (tự thân vận động). Nghĩa của nó là sự vận hành của mọi sự hay trật tự của tự nhiên. Từ này đóng một vai trò quan trọng trong mọi huyền thoại của Vệ - đà và liên hệ với mọi thần thánh của Vệ - đà. Các nhà đạo sĩ Vệ - đà không xem trật tự của tự nhiên là một qui luật tĩnh tại của Thượng đế bày ra mà là một nguyên lý động nằm sẵn trong vũ trụ. Ý niệm này cũng là khái niệm đạo của Trung Quốc, xem nó là các thể vận hành của vũ trụ, là trật tự của vũ trụ. Như các nhà thấu hiểu Vệ - đà, các chân nhân Trung quốc xem thế giới là dòng chảy và sự biến dịch và vì vậy mà gẵn cho hình dung về vũ trụ một khái niệm động. Hai khái niệm Rita và Đạo về sau được mang từ bình diện vũ trụ đưa xuống cho con người và sau đó mang một khái niệm đạo lý; Rita là qui luật vũ trụ mà trời, người đều phải tuân thủ, và Đạo là đường đi đúng đắn phải theo.

Khái niệm Vệ - đà Rita dung chứa luôn Karma (Nghiệp), về sau nghiệp mới trở thành ý niệm để bày tỏ tính tác động qua lại giữa sự vật và biến cố. Từ Nghiệp có nghĩa là hành động và diễn tả sự quan hệ động giữa các hiện tượng. Trong chí tôn ca (Bhagavad-Gita) ta đọc: tất cả hành động xảy ra trong thời gian thông qua sự nối kết lẫn nhau của các năng lực tự nhiên. Đức Phật là từ bỏ khái niệm truyền thống của nghiệp và cho nó một ý nghĩa mới, trong đó Ngài mở rộng ra xem nó là mối liên hệ động lực trong bình diện con người. Do đó mà về sau nghiệp là chuỗi xích vô tận giữa nguyên nhân và kết quả trong đời con người, và cùng chuỗi xích đó bị Phật phá vỡ bằng cách đạt tới tình trạng của sự giác ngộ.

Ấn Độ giáo cũng tìm ra nhiều cách để trình bày tính chất động của vũ trụ trong ngôn ngữ huyền thoại. Trong Chí tôn ca, Krishna, hiện thân của thần Vishnu, nói: Nếu ta không hành động, thì những thế giới này sẽ suy tận, và Shiva, vũ công vũ trụ có lẽ là sự hiện thân hoàn toàn nhất của vũ trụ đang vận hành. Nhờ sự nhảy múa của mình mà Shiva giữ được tính muôn vẻ của hiện tượng trong thế gian, Ngài thống nhất mọi sự bằng cách đưa chúng vào nhịp điệu của mình và cho chúng cùng nhảy múa - một hình ảnh vĩ đại về tính nhất thể đầy động lực của vũ trụ.

Ấn Độ giáo nhìn vũ trụ như một sinh cơ, đang lớn dần và vận hành tuần hoàn có nhịp điệu, trong đó mọi thứ đều trôi chảy và tất cả những dạng hình tĩnh tại đều là Maya (ảo giác), có nghĩa là chúng chỉ tồn tại trong cái nhìn huyễn giác. Ý niệm cuối cùng này - tính vô thường của mọi sự - cũng là điểm xuất phát của đạo Phật. Đức Phật cho rằng mọi pháp hữu vi đều vô thường và mọi Khổ trên thế gian đều xuất phát từ sự bám giữ nơi sắc thể - nơi sự vật, con người hay ý niệm - thay vì chấp nhận một thế giới đang vận hành và thay đổi. Thế nên thế giới động cũng là gốc rễ của giáo pháp Phật giáo. Sau đây là lời của Radhakrishnan:

Một triết lý động tuyệt diệu được Phật phát biểu cách đây 2500 năm… Cảm xúc trước sự vật đang chuyển hóa, biến đổi và phối hợp không lúc nào dừng, Phật nói về một triết íy vô thường. Ngài xem vật thể, âm thanh, hạt, chất liệu trở thành lực, vận hành, hệ quả và tiến trình và thừa nhận một thực tại động.

Phật giáo gọi thế giới của sự đổi thay liên tục này là Ta - bà, nguyên nghĩa lang thang, trôi nổi và nói rõ rằng trong đó không có gì đáng để bám giữ cả. Đối với người theo Phật giáo thì người đạt đạo là người không chống lại dòng chảy của cuộc sống mà cùng vận động theo nó. Khi thiền sư Vân Môn được hỏi: Đạo là gì, ông đáp Cứ đi. Cũng thế mà Phật tử gọi đức Phật là Như Lai, có nghĩa là người đã đến như thế. Trong triết học Trung quốc, thực tại cứ đổi thay liên tục này được gọi là Đạo và là tiến trình của vũ trụ, trong đó mọi vật đều tham gia. Cũng như Phật giáo, Lão giáo cho rằng ta không nên cưỡng lại dòng chảy mà cần phải thích nghi với nó. Lại một lần nữa đây là đặc trưng của thánh nhân, của người giác ngộ. Nếu Phật là người đến như thế thì thánh nhân đạo Lão là người thuận lẽ trời và nói như Hoài Nam Tử là theo dòng đạo.

Càng học hỏi kinh sách tôn giáo và triết lý của Ấn Độ giáo, Phật giáo và Lão giáo, người ta càng rõ họ nhận thức tự thân thế giới là vận động, trôi chảy và biến dịch. Tấm lưới vũ trụ đang sống, đang vận hành, đang lớn lên, đang thay đổi.

Cũng thế, nền vật lý hiện đại cũng nhìn vũ trụ như một tấm lưới đầy mối liên hệ và nhận thức cũng như đạo học phương Đông, rằng thể nội tại của nó là động. Thuyết lượng tử cho thấy khía cạnh động của vật chất trong thể tính sóng của các hạt hạ nguyên tử. Khía cạnh này, như ta sẽ thấy, sẽ trở nên quan trọng hơn trong thuyết tương đối, trong đó sự thống nhất không gian và thời gian chứng minh sự hiện hữu của vật chất không thể tách rời ra khỏi hoạt động của nó.

Theo thuyết lượng tử thì hạt cũng vừa là sóng và từ đó mà có nó một tính chất kỳ lạ. Khi một hạt bị giam giữ trong một không gian nhỏ thì nó phản ứng lại sự hạn chế này bằng sự vận động. Không gian càng nhỏ thì hạt càng quay nhanh. Tính chất này là một hiệu ứng lượng tử đặc biệt và không hề có sự tương tự trong vũ trụ vĩ mô. Muốn hiểu rõ hơn hiệu ứng này, ta hãy nhớ rằng, trong thuyết lượng tử, hạt được biểu thị bởi một bó sóng, độ dài của bó sóng đó là độ bất định vị trí của hạt. Như hình dưới đây cho thấy, hạt nằm đâu đó trong khoảng X, ta không biết chắc chắn. Nếu muốn siết hạt này, ta ép X phải nhỏ hơn. Thế nhưng điều này sẽ làm độ dài sóng ngắn lại và vận tốc hạt tăng lên. Ta có thể hình dung khá rõ, hạt càng bị giam giữ, nó càng vận động mãnh liệt.

Khuynh hướng dùng vận động để phản ứng lại sự hạn chế làm ta nghĩ đến vật chất hẳn phải có một sự bất an cơ bản, nó là đặc trưng trong thế giới hạ nguyên tử. Trong thế giới này thì phần lớn các hạt vật chất đều mang cơ cấu phân tử, nguyên tử hay hạt và vì thế mà không đứng yên, mà theo tính chất nội tại của nó là vận động không ngừng.

Theo thuyết lượng tử, vật chất luôn luôn ở dạng vận động. Trong thế giới vĩ mô, sự vật xung quanh chúng ta xuất hiện một cách thụ động và vắng mặt sự sống, nhưng nếu chúng ta phóng lớn lên một hòn đá hay miếng kim loại chết đó thì ta sẽ thấy trong đó đầy những hoạt động. Càng nhìn sát nó, nó xuất hiện càng sống động. Tất cả mọi vật xung quanh ta đều gồm những nguyên tử, chúng liên hệ với nhau bằng nhiều cách khác nhau và tạo thành muôn ngàn dạng khác nhau của phân tử, chúng rung động theo nhiệt độ của chúng, cùng hoà nhịp với nhiệt độ xung quanh. Trong những nguyên tử đang rung động đó thì các electron bị điện lực trì kéo vào nhân và chúng phản ứng chống lại sự tù hãm đó bằng cách quay tròn thật nhanh. Sau đó trong bản thân các nhân, các proton và neutron bị trói chặt trong một không gian cực nhỏ, chúng đua nhau chạy với một vận tốc không tưởng tượng nổi.

Một đoạn văn của Lão giáo nói lên sự thăng bằng trong vận động này như sau:

An bằng trong tĩnh tại không phải là sự an bằng đích thực. Chỉ khi có sự an bằng trong vận động thì nhịp điệu tâm linh mới sinh thành, nhịp điệu đó thâm nhập cả trời đất.

Trong vật lý, ta nhận thức tính động của vũ trụ không những trong kích thước vĩ mô-thế giới của nguyên tử và nhân nguyên tử-mà trong kích thước lớn, của thiên thể và thiên hà. Nhờ những viễn vọng kính lớn ta quan sát được một vũ trụ đang vận hành không nghỉ. Những đám mây khinh khí quay vòng, kéo lại với nhau và hình thành thiên thể. Qua đó chúng nóng lên và biến thành lửa cháy rực trong bầu trời. Khi đã đạt giai đoạn này rồi, chúng vẫn còn quay và có thiên thể bắn tạt các khối lượng vật chất ra ngoài. Những khối này bị bắn ra xa, mới đầu quay theo dạng trôn ốc và cứng dần thành các hành tinh chạy vòng theo các vì sao. Sau hàng triệu năm khi phần lớn khí đốt đã hết, các thiên thể phình ra và cuối cùng co lại trong sự sụp đổ trọng trường. Sự sụp đổ này có thể kéo theo nhiều vụ nổ khủng khiếp và có thể biến thiên thể thành lỗ đen. Tất cả những biến cố này-sự hình thành các vì sao từ những đám mây, sự co lại, sự phình ra và cuối cùng là sự sụp đổ-tất cả đều có thể quan sát được thật sự trong bầu trời.

Những vì sao quay vòng, co lại, phình ra và bùng nổ đó biến thành thiên hà với những dạng khác nhau, dạng đĩa mỏng, dạng hình cầu, hình xoáy trôn ốc v.v… Rồi bản thân chúng cũng không phải bất động, mà lại quay tròn. Thiên hà của chúng ta, dãy Ngân hà, là một đĩa vĩ đại gồm thiên thể và khí, nó quay trong không gian như một bánh xe khổng lồ; thế nên tất cả những vì sao của nó-kể cả mặt trời và hành tinh-quay quanh trung tâm của ngân hà. Vũ trụ gồm toàn cả những ngân hà, chúng nằm rải rác trong không gian thấy được và cũng quay vòng như ngân hà của chúng ta. Khi tìm hiểu vũ trụ với hàng triệu ngân hà như toàn thể cấu trúc của nó, chúng ta đã đạt đến mức xa nhất của không gian và thời gian. Và cả trên bình diện này của vũ trụ, ta phát hiện rằng vũ trụ không hề tĩnh tại, nó đang giãn nở ! Đó là một trong những khám phá quan trọng nhất của ngành thiên văn hiện đại. Một sự phân tích chi tiết ánh sáng mà ta nhận được từ những thiên hà xa cho thấy rằng toàn bộ những thiên hà đang bành trướng. Vận tốc mà một thiên hà rời xa chúng ta là tỉ lệ với khoảng cách của chúng đến chúng ta. Chúng càng xa ta thì chúng càng chạy nhanh. Khoảng cách gấp đôi thì vận tốc cũng gấp đôi. Điều này không những chỉ có giá trị khi lấy thiên hà của ta làm gốc, mà cũng như thế với bất cứ điểm gốc nào. Nghĩa là dù đang ở bất kỳ trong thiên hà nào, chúng ta sẽ thấy các thiên hà khác ngày càng đi xa, các thiên hà gần thì với vận tốc vài ngàn ki - lô - mét mỗi giây; các nhóm xa hơn thì vận tốc lớn hơn và vận tốc của các thiên hà xa nhất tiến gần tới vận tốc ánh sáng. ánh sáng của các thiên hà xa nữa thì không bao giờ tới với ta vì chúng bỏ đi xa nhanh hơn cả vận tốc ánh sáng. Anh sáng của chúng, nói như Sir Arthur Stanley Eddington, như một lực sĩ chạy trên một đường băng ngày càng dài ra, điểm đích chạy xa ra, nhanh hơn cả vận tốc của anh ta.

Khi nói về một vũ trụ giãn nở trong khung cảnh của thuyết tương đối tổng quát, ta phải nói sự giãn nở trong một kích thước cao hơn. Ta chỉ có thể hình dung một khái niệm như thế, như khi nói về không gian cong với sự tương tự hai chiều.

Muốn thế ta hãy tưởng tượng một quả bóng với nhiều chấm trên bề mặt. Quả bóng là tượng trưng cho vũ trụ, mặt cong hai chiều của nó giả dụ cho không gian cong ba chiều và những chấm đen là các thiên hà trong không gian đó. Khi quả bóng bị bơm phình ra thì những khoảng cách giữa các chấm cũng lớn hơn. Dù ta lấy chấm nào làm chỗ đứng, ta cũng thấy mọi chấm khác đều xa dần mình. Vũ trụ cũng giãn nở theo cách đó, dù quan sát viên có mặt trên bất kỳ thiên hà nào, tất cả những thiên hà còn lại đều xa dần người đó.

Câu hỏi dễ đặt ra về việc vũ trụ giãn nở là tất cả mọi sự đó bắt đầu như thế nào? Từ mối liên hệ giữa khoảng cách của một thiên hà với ta và tốc độ đi xa của nó (định luật Hubble) ta có thể tính thời điểm lúc bắt đầu bùng nổ, nói cách khác tính được tuổi thọ của vũ trụ. Cứ thừa nhận rằng vận tốc bùng nổ đó không thay đổi (đó là điều không hề chắc chắn) thì người ta tính ra một số tuổi vũ trụ khoảng chừng 10.000 triệu năm. Phần lớn các nhà vũ trụ học ngày nay tin rằng, vũ trụ phát sinh cách đây khoảng 10.000 triệu năm thông qua một biến cố vĩ đại, khi toàn bộ khối lượng của nó phát nổ từ một trái cầu lửa nguyên thủy. Sự giãn nở ngày nay của vũ trụ được xem là sức đẩy còn sót lại của một vụ nổ ban đầu. Theo mô hình vụ nổ ban đầu này thì thời điểm phát nổ là ngày sinh của vũ trụ và của không gian thời gian. Nếu muốn biết trước đó là gì, ta sẽ va vào ngay cái khó khăn về tư duy và ngôn ngữ. Sir Bernard Lowell nói:

Đó là nơi mà ta sẽ gặp giới hạn về tư tưởng, vì ta cứ tiếp tục sử dụng các khái niệm không gian-thời gian, tại lúc chúng chưa xuất hiện trong đời sống hàng ngày. Đối với tôi, hầu như tôi lạc vào một vùng đầy sương mù, thế giới quen thuộc đã biến mất.

Về tương lai của vũ trụ giãn nở, những phương trình của Einstein cũng không cho lời giải rõ ràng. Chúng chấp nhận nhiều lời giải khác nhau, tùy theo những mô hình khác nhau về vũ trụ. Vài mô hình tiên đoán rằng, vũ trụ cứ giãn nở mãi, theo mô hình khác thì nó cứ chậm lại và sẽ quay ngược, co rút lại. Những mô hình này xem vũ trụ có tính chu kỳ, cứ trương nở vài tỉ năm, rồi co lại cho đến khi toàn bộ khối lượng chỉ còn một khối vật chất nhỏ rồi sau đó lại giãn nở, cứ thế bất tận.

Hình dung về một vũ trụ giãn nở và co rút tuần hoàn trong một tầm cỡ không gian và thời gian khủng khiếp không chỉ có trong vũ trụ hiện đại, mà còn hiện diện trong huyền thoại cổ Ấn Độ. Với sự chứng nghiệm vũ trụ như một thể sinh cơ và vận động tuần hoàn, trong Ấn Độ giáo phát sinh một quan niệm vũ trụ sống, nó rất gần với các mô hình khoa học hiện đại. Một trong những vũ trụ luận này đặt nền tảng trên huyền thoại “Lila”, trò chơi của thiên nhân, trong đó Brahman tự biến mình thành thế giới. Lila là một trò chơi có nhịp điệu kéo dài tuần hoàn vô tận, cái Một biến thành cái Nhiều và cái Nhiều trở thành cái Một. Trong Chí tôn ca (Bhagavad Gita) thần Krishna mô tả trò chơi sáng tạo tuần hoàn này bằng những lời:

Cuối thời kỳ tăm tối thì mọi sự lại trở về với tự tính của ta; và khi thời kỳ mới bắt đầu, ta đem chúng ra ánh sáng.

Thế nên ta dùng tự tính của mình mà sáng tạo ra mọi thứ và những thứ này lăn theo bánh xe của thời gian. Thế nhưng ta không bị ràng buộc vào công trình sáng tạo to lớn này. Ta là ta và ta nhìn tác phẩm vui buồn diễn ra.

Ta ngắm nhìn và tromg tác phẩm sáng tạo đó, tự tính sản sinh tất cả, những gì vận động, những gì nằm yên; và cứ thế mà thế giới vận động tuần hoàn.

Ấn Độ giáo nhận trò chơi tuần hoàn thần thánh này là sự phát triển của toàn vũ trụ. Họ xem vũ trụ giãn nở và co rút tuần hoàn và đặt tên cho thời gian không tưởng tượng nổi giữa lúc bắt đầu và chấm dứt một sự sáng tạo là thời kiếp. Kích thước huyền thoại cổ xưa thật đáng kinh ngạc, còn tư duy con người cần hơn hai ngàn năm để tới với một tư tưởng tương tự như huyền thoại đó.

Từ thế giới cực lớn, từ vũ trụ đang giãn nở, hãy trở lại thế giới cực nhỏ. Đặc trưng của vật lý thế kỷ 20 là đi ngày càng sâu vào một thế giới của kính hiển vi, của nguyên tử, của hạt nhân và các hạt tạo thành nhân. Sự tìm hiểu thế giới vi mô này được thúc đẩy bởi một câu hỏi căn bản đã làm loài người trăn trở từ xưa: vật chất được cấu tạo như thế nào? Kể từ ngày đầu của triết lý về tự nhiên, con người đã nghĩ ngợi về câu hỏi này và cố tìm ra một chất liệu căn bản, chất liệu xây dựng mọi vật chất, nhưng chỉ trong thế kỷ này ta mới có thể đi tìm câu trả lời bằng phương pháp thực nghiệm. Nhờ kỹ thuật phức tạp mà nhà vật lý bước đầu tìm hiểu được cấu trúc của nguyên tử và nhận ra rằng, nó gồm có nhân và electron. Sau đó người ta ghi nhận nhân gồm có những hạt nucleon, đó là proton và neutron. Trong hai thập niên vừa qua người ta đi thêm một bước và bắt đầu tìm hiểu cấu trúc của nucleon, thành phần của nhân nguyên tử, chúng xem ra không phải là nững hạt cuối cùng mà lại là từ những đơn vị khác cấu thành.

Bước đầu tìm hiểu nguyên tử đã dẫn đến những thay đổi căn bản về cách nhìn của ta về vật chất, chúng đã được nói trong chương trước. Bước thứ hai, bước đi sâu vào nhân nguyên tử và thành phần của nó, kéo theo một sự thay đổi không kém phần quan trọng. Trong thế giới hạt nhân này ta phải đo lường những loại kích thước nguyên tử và những hạt trong nhân này, vì bị giam trong không gian quá bé, cũng vận động với vận tốc nhanh đến nỗi chỉ có thể dùng thuyết tương đối đặc biệt để mô tả chúng. Tính chất và tương tác của hạt hạ nguyên tử chỉ có thể dùng thuyết lượng tử và thuyết tương đối mà nắm được chúng, và những điều này buộc chúng ta có một sự thay đổi về quan niệm vật chất là gì.

Điều đặc trưng của thuyết tương đối là nó thống nhất những khái niệm căn bản mà ngày trước chúng hoàn toàn độc lập với nhau. Một trong những thí dụ quan trọng nhất là coi khối lượng và năng lượng như nhau, điều này được phát biểu bằng công thức toán học nổi tiếng của Einstein E=mc2. Và muốn hiểu ý nghĩa sâu sắc của mối liên hệ này, trước hết chúng ta phải xét ý nghĩa của năng lượng và khối lượng.

Năng lượng là một trong những khái niệm quan trọng nhất để mô tả các hiện tượng tự nhiên. Như trong đời sống hàng ngày ta nói, một vật thể chứa năng lượng khi nó có thể thực hiện một công. Năng lượng này có thể xuất hiện dưới nhiều dạng khác nhau.

Nó có thể là động năng, nhiệt năng, thế năng, điện năng, năng lượng hóa học v.v…Mỗi dạng đó đều có thể dùng để sinh công. Thí dụ người ta cho một viên đá có thế năng bằng cách nâng nó lên cao. Khi thả nó từ trên cao xuống thì thế năng của nó biến thành động năng và khi viên đá đến đất thì nó sinh công, thí dụ đập vỡ một vật gì đó. Một thí dụ khác: điện năng và hóa năng có thể biến thành nhiệt năng để phục vụ đời sống trong gia đình. Trong vật lý thì năng lượng luôn luôn được gắn liền với một tiến trình nhất định, một dạng hoạt động nào đó và sự quan trọng căn bản là tổng số năng lượng tham gia vào trong một tiến trình luôn luôn không đổi. Sự bảo toàn năng lượng là một trong những qui luật căn bản quan trọng nhất của vật lý. Nó có giá trị cho tất cả mọi hiện tượng thiên nhiên được biết tới nay, người ta chưa thấy qui luật này bị vi phạm bao giờ.

Khối lượng của một vật lại là một thuộc tính để đo lường trọng lượng của nó, tức là sức hút của trọng lực lên vật thể đó. Ngoài ra khối lượng cũng là quán tính của một vật, tức là sức đề kháng của nó chống lại gia tốc. Vật thể càng nặng thì càng khó gia tốc nó hơn một vật nhẹ, điều này ai cũng biết khi phải đẩy một chiếc xe. Trong vật lý cổ điển thì khối lượng luôn luôn được gắn liền với một dạng vật chất không thể phá hủy, tức là từ chất liệu mà người ta cho là nguồn gốc của mọi vật. Cũng như với năng lượng, người ta cho rằng chất liệu này cũng được bảo toàn, một khối lượng không bao giờ bị hủy diệt.

Bây giờ thuyết tương đối đã chứng minh rằng, khối lượng không gì khác hơn là một dạng của năng lượng. Năng lượng không những có thể mang nhiều dạng khác nhau như trong vật lý cổ điển đã biết, mà còn được chứa trong khối lượng của một vật. Năng lượng chứa trong một hạt, tích số của khối lượng hạt đó với bình phương vận tốc ánh sáng, tức là:

E=mc2

Nếu khối lượng được xem là dạng năng lượng thì không những nó không thể phân hủy mà còn có thể được chuyển hóa qua những dạng năng lượng khác. Điều này xảy ra khi các hạt hạ nguyên tử va chạm nhau. Trong quá trình va chạm đó thì các hạt có thể bị tiêu hủy và năng lượng chứa trong chúng sẽ biến thành động năng, động năng đó sẽ phân bố lên các hạt khác tham dự trong cuộc va chạm. Ngược lại thì động năng của hạt di chuyển với những vận tốc rất cao cũng có thể được dùng để hình thành khối lượng của những hạt mới. Hình sau đây cho thấy một thí dụ rất lạ của một sự va chạm như vậy: một photon (từ bên trái) đi vào một phòng quang phổ, bắn một electron ra khỏi một nguyên tử (vết hình xoắn), va vào một photon khác và sinh ra mười sáu hạt mới trong cuộc va chạm này.

Sự hình thành và phá hủy hạt vật chất là một trong những hệ quả ấn tượng nhất của đẳng thức giữa khối lượng và năng lượng. Trong các cuộc va chạm trong vật lý cao năng lượng thì khối lượng không còn được bảo toàn. Các hạt va chạm nhau bị phá hủy, khối lượng của chúng một phần biến thành khối lượng, phần khác biến thành động năng của các khối lượng mới sinh ra. Chỉ tổng số tất cả năng lượng tham dự trong tiến trình đó, tức là tổng số động năng cộng với năng lượng nằm trong dạng khối lượng, tổng số đó phải được bảo toàn. Tiến trình va chạm các hạt hạ nguyên tử là công cụ quan trọng nhất của ta để nghiên cứu tính chất của chúng, và mối liên hệ giữa khối lượng và năng lượng là chủ yếu nhằm mô tả chúng. Mối liên hệ này đã được xác minh vô số lần và nhà vật lý hạt nhân đã làm quen với tính tương đương giữa khối lượng - năng lượng, đến nỗi họ đo khối lượng hạt nhân bằng đơn vị tương ứng của năng lượng.

Trong vật lý hiện đại, khối lượng không còn có một chất liệu vật chất nữa và do đó mà người ta không còn nghĩ hạt phải có một chất liệu căn bản nữa, mà nó là một chùm năng lượng. Thế nhưng vì năng lượng luôn luôn liên hệ với hoạt động, với tiến trình nên hạt hạ nguyên tử phải có một thuộc tính động. Như đã thấy, chúng không thể xem là những vật thể ba chiều tĩnh như trái banh bi-da hay một hạt cát, mà chúng là một cấu trúc bốn chiều không- thời gian. Dạng của chúng phải hiểu là động trong không gian - thời gian. Hạt hạ nguyên tử là những cấu trúc động, nó có khía cạnh không gian và khía cạnh thời gian. Khía cạnh không gian cho phép nó xuất hiện như vật thể có khối lượng, khía cạnh thời gian của nó là tiến trình với năng lượng tương ứng.

Cấu trúc động hay bó năng lượng này tạo nên cơ cấu nhân, nguyên tử và phân tử ổn định, chúng xây dựng nên vật chất và làm cho vật chất có dạng tưởng như nó gồm những chất liệu chắc thật. Trên bình diện vĩ mô, khái niệm chắc thật đó là một sự gần đúng có ích, còn trên bình diện nguyên tử thì nó hết giá trị. Nguyên tử gồm các hạt và những hạt đó không được cấu thành từ một chất liệu vật chất nào cả. khi quan sát chúng, ta không hề thấy chất liệu nào cả, điều mà ta thấy là những cấu trúc động, chúng liên tục chuyển hóa lẫn nhau - một vũ điệu triền miên của vũ trụ.

Thuyết lượng tử cho thấy, hạt không phải là những đơn vị độc lập mà là những cấu trúc xác suất liền lạc trong một tấm lưới bất phân của vũ trụ. Còn thuyết tương đối phải nói là đã cho cấu trúc đó sự sống, bằng cách vén màn cho thấy tính chất động của nó. Nó chứng tỏ rằng chính hoạt động của vật chất là cái tự tính đích thực của sự hiện hữu của nó. Các hạt của thế giới hạ nguyên tử không những là năng động vì chúng vận hành nhanh chóng, mà cong vì bản thân chúng là những tiến trình! Sự hiện hữu của vật chất và hoạt động của chúng không thể tách rời lẫn nhau. Chúng đều chỉ là hai khía cạnh của một thể thực tại không gian - thời gian.

Trong những chương trước ta đã nói, nhận thức về sự dung thông giữa không gian - thời gian đã đưa nền đạo học phương Đông tới một thế giới quan động. Nghiên cứu kinh sách của họ, ta sẽ thấy không những họ xem thế giới trong khái niệm động,của sự trôi chảy và biến dịch, mà họ có một tri kiến trực giác về tính chất của không gian - thời gian của vật thể vật chất; tri kiến đó cũng là đặc trưng của vật lý tương đối. Khi nghiên cứu thế giới hạ nguyên tử, nhà vật lý phải thống nhất không gian - thời gian và từ đó mà họ thấy vật thể của thế giới này, hạt không phải tĩnh tại mà năng động, xem chúng là năng lượng, hoạt động và tiến trình. Các nhà đạo học phương Đông, trong tình trạng ý thức phi thường của họ, đã biết về sự dung thông không gian - thời gian trên một bình diện vĩ mô cũng như nhà vật lý nhìn hạt hạ nguyên tử. Một trong những lời dạy chính yếu của Đức Phật là mọi pháp hữu vi đều vô thường. Pháp là từ chỉ biến cố, hành động và sau đó mới nói sự thật. Qua đó ta thấy thêm Phật giáo xem tiến trình vận động là chủ yếu của thế giới. Hãy nghe lời của D.T.Suzuki:

Người theo Phật giáo quan niệm sự vật là tiến trình, không phải là vật thể hay chất liệu…Khái niệm Phật giáo về “sự vật” là samskara (hành), có nghĩa là “tạo tác” hay “tiên trình”, điều đó nói rõ, Phật giáo hiểu kinh nghiệm của chúng ta chính là thời gian và sự vận hành.

Cũng như nhà vật lý hiện đại, Phật giáo xem mọi vật thể là những tiến trình trong một dòng chảy rộng khắp và từ chối sự hiện hữu của một chất liệu vật chất. Điều đó ta cũng tìm thấy trong tư tưởng Trung quốc, trong đó có một thế giới quan tương tự, xem sự vật là giai đoạn quá độ trong sự trôi chảy miên viễn của đạo và họ quan tâm đến mối liên hệ lẫn nhau giữa chúng hơn là tìm trong chúng một chất liệu cơ bản. Joseph Needham viết: “Triết học phương Tây tìm thực tại nơi chất liệu, triết học phương Đông tìm thực tại nơi mối liên hệ”.

Yếu tố cơ bản của vũ trụ trong quan điểm vật lý hiện đại cũng như trong đạo học phương Đông là cấu trúc động; là giai đoạn quá độ trong dòng chảy vĩnh viễn của thay đổi và biến dịch (Trang Tử).

Theo mức hiểu biết hiện nay thì cơ cấu cơ bản của vật chất là những hạt hạ nguyên tử và tìm hiểu tính chất cũng như tương tác của chúng là mục đích chính yếu của ngành vật lý cơ bản. Ngày nay chúng ta biết đến hơn hai trăm hạt cơ bản, phần lớn chúng là những hạt được hình thành trong các cuộc thí nghiệm va chạm và chỉ có một thời gian sống vô cùng ngắn, ít hơn cả một phần triệu giây đồng hồ! Rõ ràng là những hạt sống hết sức non tuổi này chỉ nói lên cấu trúc chuyển tiếp của những tiến trình động. Vì thế xuất hiện câu hỏi cơ bản sau đây về cấu trúc của những hạt đó: Đặc tính của chúng là gì để có thể phân biệt hạt này hạt kia? Phải chăng chúng có những thành phần nhỏ hơn, chúng bao gồm những cấu trúc gì? Chúng tác động lên nhau như thế nào, có năng lực nào tác động giữa chúng? Và cuối cùng, nếu bản thân chúng chỉ là tiến trình thì đó là tiến trình gì?

Chúng ta biết rõ tất cả những câu hỏi trên nối kết với nhau không tách rời được trong nền vật lý hạt nhân. Vì tính tương đối của các hạt hạ nguyên tử, chúng ta sẽ không hiểu tính chất của chúng nếu không để ý tới mối liên hệ giữa chúng, và vì mối liên hệ cơ bản của chúng, ta sẽ không hiểu một hạt nào nếu không hiểu những hạt khác. Những chương sau đây sẽ chỉ rõ chúng ta đã hiểu hạt và mối liên hệ giữa các hạt tới đâu. Mặc dù ta chưa có một lý thuyết hoàn chỉnh lượng tử - tương đối, thế nhưng vẫn có nhiều lý thuyết và mô hình từng phần được đề ra, mô tả thành công vài khía cạnh của thế giới này. Sự giải thích về những lý thuyết và mô hình này sẽ dẫn đến những khái niệm triết học, chúng đặc biệt phù hợp với khái niệm của đạo học phương Đông.