Từ cuối thế kỷ thứ 19, các nhà vật lý đã nhận thấy rằng vận tốc ánh sáng là không đổi đối với tất cả các quan sát viên, bất luận là họ đang đứng yên, hay tiến gần, hoặc rời xa nguồn sáng. Hiện tượng tự nhiên này đã được nhà vật lý trẻ Albert Einstein dùng làm tiên đề thứ nhất, để cùng với tiên đề thứ hai – các định luật vật lý là như nhau trong tất cả các hệ quy chiếu quán tính, để thành hình và phát triển một lý thuyết vào đầu thế kỷ thứ 20, mà về sau nó được gọi là thuyết tương đối hẹp.

Khởi đi từ hai tiên đề nói trên, thuyết tương đối hẹp đã dẫn người ta đến một nhận thức khác lạ về thế giới tự nhiên. Đó là nhận thức cho rằng không gian và thời gian là một thể  thống nhất, gọi là không-thời-gian, có thể co dãn khác nhau tùy theo vận tốc của người quan sát. Tuy nhận thức này rất khác lạ, nhưng nó lại được người ta xem là một lời giải thích cho chuyện vận tốc ánh sáng là không đổi: Đại khái là nếu vận tốc ánh sáng là không đổi thì phải có một cái gì khác phải thay đổi, và cái đó chính là không gian và thời gian(i). Hơn nữa, thuyết tương đối với cấu trúc toán học logic và phương trình E = mc2 nổi tiếng đã nhanh chóng thuyết phục được hầu hết các nhà vật lý. Từ hơn 50 năm trước, lý thuyết này đã được xem là một thành trì khoa học vững chắc bất khả xâm phạm.

Nhưng nếu nhìn thuyết tương đối từ một góc nhìn khác, chúng ta có thể nhìn thấy được vài điểm không ổn của nó.

1.      Khối Lượng

Nếu cơ học cổ điển có các khái niệm rõ ràng về khối lượng của một vật thể, thì trong toàn bộ thuyết tương đối lại không có một khái niệm cụ thể nào về khối lượng, mà có thể giúp người ta xác định khối lượng của chúng. Không có cách xác định khối lượng của một vật, thì phương trình E = mc2 trở nên bất khả dụng. Những người ủng hộ thuyết tương đối lập luận rằng thuyết tương đối là lý thuyết nâng cao của cơ học cổ điển, nên họ có thể dùng các giá trị về khối lượng đã được xác định theo cách thức của cơ học cổ điển. Lập luận này không chấp nhận được, vì thuyết tương đối được xây dựng trên không-thời-gian tương đối, một nền tảng hoàn toàn khác hẵn với không gian và thời gian tuyệt đối trong cơ học Newton, cho nên thuyết tương đối hoàn toàn không phải là một lý thuyết nâng cao hay nối dài của cơ học cổ điển.

2.      Falsifiability

Thuyết tương đối hẹp có dẫn đến một hệ quả gọi là “Co rút chiều dài, length contraction”. Hệ quả này nói rằng đối với một nhà phi hành đang bay thẳng đều với một vận tốc lớn từ A đến B, thì chiều dài của đoạn thẳng AB sẽ ngắn lại. Câu hỏi được tôi nêu ra ở đây là nhà phi hành làm thế nào để đo chiều dài đoạn thẳng AB, trong khi anh ta đang bay dọc theo nó với một vận tốc lớn? Trong thế giới khoa học có một quy chuẩn gọi là Falsifiability, tạm dịch là ‘có thể kiểm chứng được’. Và nếu không có cách nào để kiểm chứng hệ quả này, thì thuyết tương đối đã vi phạm quy chuẩn trên. Nói một cách khác, thuyết tương đối hẹp đã không đáp ứng được đủ các điều kiện để được xem là một lý thuyết khoa học.

3.      Vận tốc ánh sáng

Có nhiều người nghĩ rằng không-thời-gian co dãn là một lời giải thích thỏa đáng cho chuyện vận tốc ánh sáng là bất biến trong không gian. Sự thật không phải như vậy, thuyết tương đối hẹp đã dùng hiện tượng tự nhiên này để làm một tiên đề để lập thuyết, chớ nó không hề giải thích tại sao vận tốc ánh sáng là không đổi.  Tôi xin nhắc lại rằng, vào cuối thế kỷ 19, nhà khoa học người Tô Cách Lan. James Maxwell đã đề xuất thuyết điện từ, một lý thuyết đứng trên nền tảng không gian và thời gian tuyệt đối. Thuyết điện từ đã  rất thành công, và cho đến nay, nó vẫn là lý thuyết duy nhất giải thích được sự bất biến của vận tốc ánh sáng (ii). Còn thuyết tương đối hẹp thì làm chuyện ngược lại. Khởi đi từ chuyện vận tốc ánh sáng là không đổi, nó đưa người ta đến chuyện không-thời-gian là tương đối. Như vậy, hai lý thuyết này không thể cùng đứng chung trong một thế giới, chúng ta chỉ có thể chọn một trong hai mà thôi. Thuyết điện từ đáp ứng đủ các quy chuẩn để là một lý thuyết khoa học; còn thuyết tương đối thì không đáp ứng được quy chuẩn falsifiability, cũng không có cách nào để xác định được khối lượng của một vật thể.

Tôi nghĩ lời kết cho thuyết tương đối đã rõ ràng.

i.                   Không sai khi nói rằng: “Nếu vận tốc ánh sáng không đổi thì phải có một cái gì khác thay đổi”. Nhưng không đúng để nói rằng cái thay đổi đó phải là không gian và thời gian. Trong khoa học, có một quy chuẩn rằng, một giả thuyết khi được đề xuất thì tác giả phải cho biết rằng ông ta đã dựa vào điều gì. Thuyết tương đối đã dựa vào điều gì để nói cái thay đổi đó chính là không gian và thời gian? Trên thực tế, cái thay đổi đó không phải là không gian hay thời gian, mà nó là tần số ánh sáng. Khi một người quan sát đang rời xa hay tiến gần nguồn sáng thì ánh sáng mà anh nhận được có tần số khác với tần số của nguồn sáng.

ii.