Hai kiến giải về thời gian (số đo của “khi nào” tương đối giữa các sự kiện, như Aristotle mong muốn; một thực thể trôi không ngừng ngay cả khi không có gì xảy ra, theo Newton) cũng có thể lặp lại cho không gian. Thời gian là cái mà ta nói đến khi ta hỏi “khi nào?” Không gian là cái mà ta nói đến khi ta hỏi “ở đâu?” Nếu tôi hỏi “Đấu trường La Mã nằm ở đâu?” thì câu trả lời khả dĩ là “Ở Rome”. Nếu tôi hỏi, “Bạn đang ở đâu?” thì câu trả lời có thể là “Ở nhà”. Để trả lời câu hỏi “Cái gì đó ở đâu?” ta chỉ ra những cái xung quanh nó. Nếu tôi trả lời “Ở sa mạc Sahara”, bạn sẽ hình dung những cồn cát đang vây bọc lấy tôi.

Aristotle là người đầu tiên thảo luận về “không gian” hay “địa điểm” một cách sâu sắc và tinh tế, và ông đã đạt đến một định nghĩa chính xác: địa điểm của một vật là những gì bao bọc chúng.

Giống như đối với thời gian, Newton cho rằng ta phải nghĩ khác. Không gian định nghĩa bởi Aristotle, sự liệt kê các vật xung quanh, được Newton gọi là không gian “tương đối, biểu kiến và thường thức”. Ông gọi bản thân không gian thực sự là “tuyệt đối, chân thực và toán học”, vốn tồn tại tự thân ngay cả khi không có gì khác tồn tại.

Sự khác biệt giữa Aristotle và Newton là rõ ràng. Đối với Newton, giữa hai vật thể có thể có cả “không gian trống rỗng”. Đối với Aristotle, nói về không gian “trống rỗng” là điều kỳ quặc, bởi vì không gian chỉ là một dạng trật tự của vạn vật. Nếu không có gì cả - không có sự chiếm dụng không gian của chúng, sự tiếp xúc của chúng - thì không có không gian. Newton tưởng tượng rằng vạn vật được đặt trong “không gian”, cái vật chứa sẽ vẫn cứ tồn tại, trống rỗng, ngay cả khi mà ta đã tước đi mọi vật trong đó. Đối với Aristotle, không gian “trống rỗng” này là vô lý, bởi vì nếu hai vật thể không tiếp xúc với nhau, thì phải có gì đó nằm giữa chúng, và nếu có gì đó nằm giữa chúng, thì cái gì đó chính là một vật thể, và do đó ở đó đã hiện diện một vật thể. Chẳng thể nào ở đó lại chỉ là cái “trống rỗng”.

Về phần tôi, tôi thấy kỳ lạ là cả hai quan điểm này về không gian đều bắt nguồn từ thể nghiệm hằng ngày của chúng ta. Sự khác biệt giữa chúng là do một sự quanh co tình cờ của thế giới mà ta đang sống: sự mỏng manh của không khí, mỏng manh đến mức ta chỉ mơ hồ cảm nhận được sự tồn tại của nó. Ta có thể nói: ta thấy một cái bàn, một cái ghế, một cái bút, cái trần nhà - và giữa ta và cái bàn là trống rỗng. Hay ta cũng có thể nói giữa vật này và vật kia là không khí. Đôi khi ta nói về không khí như thể nó là cái gì đó, đôi khi như thể nó là trống rỗng. Đôi khi như thể nó hiện diện, đôi khi như thể nó không hiện diện. Ta quá quen với việc nói “Cái cốc này không có gì”, thay vì nói nó chứa đầy không khí. Ta có thể theo cách đó mà nghĩ rằng thế giới quanh chúng ta hầu như là “trống rỗng”, đây đó một vài vật thể, hoặc có thể nói rằng nó “chứa đầy” không khí. Suy cho cùng, Aristotle và Newton đã không rơi vào suy luận siêu hình học: họ chỉ dùng hai cách suy nghĩ trực giác và thiên tài để nhìn thế giới quanh chúng ta - tính đến hoặc không tính đến không khí - và chuyển chúng thành định nghĩa của không gian.

Aristotle, luôn ở tốp đầu, muốn chính xác: ông không nói cái cốc trống không; ông nói nó đầy không khí. Ông nhận xét rằng, theo kinh nghiệm của chúng ta, chẳng có nơi nào là “không có gì, đến thậm chí không khí cũng không”. Newton, không quan tâm nhiều đến sự chính xác, mà đến tính hiệu quả của khái niệm trong lý thuyết cần phải xây dựng để mô tả chuyển động của vật thể. Ông chẳng quan tâm gì nhiều đến không khí, mà thay vào đó là nghĩ về những vật thể. Không khí, suy cho cùng, có vẻ chăng có hiệu ứng đáng kể nào lên chuyển động của một hòn đá đang rơi. Ta có thể cho rằng chúng không hiện diện.

Giống như trường hợp của thời gian, “không gian dung chứa” của Newton có vẻ tự nhiên đối với chúng ta, nhưng nó chỉ là một ý tưởng gần đây đã lan rộng theo sự ảnh hưởng mạnh mẽ những ý tưởng của ông. Những gì có vẻ hiển nhiên với chúng ta ngày nay chỉ là chế tác của khoa học và triết học trong quá khứ.

Ý tưởng không gian trống rỗng của Newton có vẻ được khẳng định khi Torricelli thực hiện thí nghiệm chứng tỏ ta có thể rút không khí ra khỏi bình. Nhưng người ta cũng sớm nhận ra rằng trong chai đó vẫn còn rất nhiều thực thể vật lý khác: điện trường và từ trường, và từng đám sóng lượng tử của các thể loại hạt. Sự tồn tại của một không gian thực sự trống rỗng không có bất kỳ một thực thể nào trừ bản thân nó, đồng nhất, “tuyệt đối, chân thực và toán học”, vẫn là một ý tưởng sáng láng thuần túy lý thuyết mà Newton đưa ra để thiết lập hệ thống vật lý của ông, một ý tưởng không được kiểm chứng bằng chứng cứ khoa học thực nghiệm nào cả. Một giả thiết thiên tài, có thể là một sự thấu thị sâu sắc nhất của một trong những nhà khoa học vĩ đại nhất - nhưng nó có tương ứng với thực tế hay không? Không gian của Newton có thực sự tồn tại hay không? Nếu nó tồn tại, nó có đồng nhất hay không? Có thể nào có một vị trí nào đó tồn tại khi mà không có gì khác tồn tại hay không?

Câu hỏi này cũng chính là câu hỏi tương tự với thời gian: thời gian “tuyệt đối, chân thực, và toán học” của Newton có tồn tại không, có trôi chảy khi chẳng có gì xảy ra hay không? Nếu nó tồn tại, nó có phải hoàn toàn khác với vạn vật của thế giới này hay không? Có phải nó hoàn toàn độc lập với chúng hay không?

Câu trả lời cho những câu hỏi này nằm ở một sự hòa hợp bất ngờ của hai ý tưởng hiển nhiên trái ngược của hai người khổng lồ. Để hòa hợp họ, một người khổng lồ thứ ba đã phải nhập cuộc.[1]

❀ ❀ ❀

[1] Tôi từng bị phê phán vì thường trình bày lịch sử khoa học như thể nó chỉ là kết quả của những ý tưởng của một vài bộ óc tuyệt vời, hơn là sự cố gắng trăn trở của hàng thế hệ. Đó là một phê phán công bằng, và tôi xin được thứ lỗi trước hàng thế hệ đã và đang miệt mài nghiên cứu. Lời tự bào chữa chỉ là tôi không hề cố gắng trình bày một sự phân tích lịch sử hay là giải trình phương pháp luận khoa học. Tôi chỉ đang cố gắng tổng hợp một vài bước tiến khoa học quan trọng nhất. Để vẽ nên được Sistine Chapel, ta cần vô số những tiến bộ dần dà của kỹ thuật, văn hóa và nghệ thuật, của vô số các họa sĩ và nghệ sĩ. Nhưng cuối cùng thì Michelangelo vẫn là người vẽ Sistine Chapel.