Kim, Mộc, Thuỷ, Hoả, Thổ không phải nguyên tố hoá học, và ngũ hành không phải "bảng tuần hoàn cổ". Nguyên tố hoá học là loại nguyên tử có cùng số proton trong hạt nhân; ngũ hành là năm nhãn phân loại các hiện tượng theo vị trí, chức năng và quan hệ sinh khắc. Trong năm hành, chỉ một số thành viên của nhóm Kim là nguyên tố theo nghĩa hoá học; nước là hợp chất, gỗ và đất là hỗn hợp, lửa là một quá trình.
So sánh hai hệ thống không nhằm chê ngũ hành. Nó giúp thấy rõ hai cách phân loại thế giới trả lời hai câu hỏi khác nhau, và vì sao một hệ thống phân loại trở thành công cụ khoa học còn hệ thống kia giữ vai trò văn hoá, biểu tượng. Bài này dành cho học sinh, giáo viên hoá học và những ai từng nghe câu "người xưa đã biết nguyên tố từ ngàn năm trước".
Nguyên tố hoá học được định nghĩa thế nào
Khái niệm nguyên tố hiện đại có lịch sử riêng. Năm 1661, Robert Boyle trong The Sceptical Chymist đã phê phán việc chấp nhận bốn nguyên tố của Aristotle mà không kiểm tra bằng thí nghiệm. Đến năm 1789, Antoine Lavoisier công bố một danh sách các "chất đơn giản" không thể phân tách thêm bằng phương pháp hoá học thời đó; danh sách của ông còn có cả ánh sáng và "chất nhiệt", nhưng phần lớn là những nguyên tố ta biết ngày nay như ôxy, nitơ, hiđrô, lưu huỳnh, sắt, đồng.
Định nghĩa của Lavoisier là định nghĩa thao tác: cái gì không tách được nữa thì tạm coi là nguyên tố. Đầu thế kỷ XX, nhờ hiểu cấu trúc nguyên tử, định nghĩa trở nên chính xác hơn: nguyên tố là tập hợp các nguyên tử có cùng số proton, tức cùng số hiệu nguyên tử. Năm 1913, Henry Moseley đo phổ tia X của các nguyên tố và cho thấy số hiệu nguyên tử là đại lượng sắp xếp bảng tuần hoàn đúng nhất.
Theo định nghĩa ấy, sắt, đồng, vàng là nguyên tố; nước là hợp chất của hiđrô và ôxy; gỗ là hỗn hợp nhiều hợp chất hữu cơ; đất là hỗn hợp khoáng vật và chất hữu cơ; lửa là hiện tượng phản ứng cháy toả nhiệt và ánh sáng, không phải một chất.
Đặt năm hành vào ngôn ngữ hoá học
Bảng dưới đây không nhằm "dịch" ngũ hành sang hoá học, mà để thấy vì sao hai hệ không khớp nhau từng ô.
| Hành | Thành viên tiêu biểu trong hệ quy loại | Nhìn bằng hoá học |
|---|---|---|
| Kim | Kim loại, mùa thu, phương tây, màu trắng | Nhiều nguyên tố kim loại khác nhau; mùa, phương, màu không phải chất |
| Mộc | Cây cối, mùa xuân, phương đông, màu xanh | Gỗ là hỗn hợp xenlulôzơ, lignin và các hợp chất khác của cacbon, hiđrô, ôxy |
| Thuỷ | Nước, mùa đông, phương bắc, màu đen | Nước là hợp chất H₂O; các thành viên khác không phải chất |
| Hoả | Lửa, mùa hạ, phương nam, màu đỏ | Lửa là quá trình cháy, không phải chất |
| Thổ | Đất, cuối hạ hoặc giữa, trung tâm, màu vàng | Đất là hỗn hợp khoáng silicat, ôxit, chất hữu cơ, nước, không khí |
Nhìn vào cột giữa, ta thấy mỗi hành là một nhóm gồm cả vật chất, thời gian, không gian và màu sắc. Hoá học chỉ phân loại chất. Hai hệ đang phân loại hai loại đối tượng khác nhau, nên so từng ô là so lệch tầng ngay từ đầu.
Chữ "hành" nói về quá trình, không nói về chất
Chữ hành trong ngũ hành có nghĩa gốc là đi, vận hành. Trong thiên Hồng Phạm, một trong những văn bản sớm nhất nhắc đến năm hành, mỗi hành được mô tả bằng một tính chất vận động: nước thấm xuống, lửa bốc lên, gỗ cong được thẳng được, kim loại theo khuôn mà đổi hình, đất để gieo trồng gặt hái. Đó là mô tả hành vi, không phải mô tả thành phần.
Vì lý do này, từ giữa thế kỷ XX nhiều học giả phương Tây cho rằng dịch ngũ hành thành "five elements" (năm nguyên tố) dễ gây hiểu lầm, và chuộng các cách dịch như "five phases" (năm pha) hay "five agents" (năm tác nhân). Cách dịch "nguyên tố" khiến người đọc châu Âu liên tưởng ngay tới bốn nguyên tố Hy Lạp và tới hoá học, trong khi ý gốc gần với năm giai đoạn của một chu trình hơn.
Khi đọc một bài viết đặt ngũ hành cạnh bảng tuần hoàn, nên chú ý xem tác giả có đang dùng chữ "nguyên tố" theo nghĩa nào. Phần lớn sự lẫn lộn bắt đầu từ chính chữ dịch này.
Điều làm bảng tuần hoàn khác: sức dự đoán
Năm 1869, Dmitri Mendeleev công bố bảng sắp xếp các nguyên tố theo khối lượng nguyên tử và tính chất hoá học, để lại những ô trống. Ông dự đoán rằng sẽ có những nguyên tố chưa biết lấp vào các ô ấy và mô tả trước tính chất của chúng: khối lượng, tỉ trọng, dạng ôxit. Trong khoảng hai mươi năm sau, gali, scanđi và gecmani lần lượt được tìm thấy với tính chất rất gần dự đoán.
Đây là điều phân biệt một hệ phân loại khoa học với một hệ phân loại biểu tượng. Bảng tuần hoàn không chỉ sắp xếp cái đã biết; nó nói trước điều chưa biết, và nếu dự đoán sai thì bảng phải sửa. Lịch sử bảng tuần hoàn quả có nhiều lần sửa: khí hiếm được thêm thành một nhóm mới, thứ tự sắp xếp chuyển từ khối lượng sang số hiệu nguyên tử.
Ngũ hành không đưa ra loại dự đoán đó. Nó không nói trước rằng sẽ tìm thấy một chất mới có tính chất cụ thể. Khi gặp một sự vật mới, người dùng ngũ hành xếp nó vào một hành sau khi đã biết nó. Đây không phải lỗi của người xưa, mà là vì ngũ hành được tạo ra cho một việc khác: sắp xếp vũ trụ thành trật tự có ý nghĩa cho nghi lễ, lịch pháp, y học, đạo đức.
Ấn Độ, Hy Lạp, Trung Hoa: ba lời đáp cho cùng một câu hỏi
Câu hỏi "thế giới được làm từ những gì" xuất hiện ở nhiều nền văn minh cổ, và lời đáp có nét giống nhau. Truyền thống Ấn Độ nói đến năm đại: đất, nước, lửa, gió và không gian. Hy Lạp, từ Empedocles đến Aristotle, có bốn nguyên tố đất, nước, khí, lửa, Aristotle thêm chất thứ năm cho bầu trời. Trung Hoa có năm hành, trong đó có Mộc và Kim mà hai truyền thống kia không có, nhưng lại không có khí hay gió như một thành phần.
Điểm đáng chú ý là cả ba đều chọn những thứ con người gặp hằng ngày, có thể nhìn thấy và cảm nhận: đất dưới chân, nước trong sông, lửa trong bếp. Đó là một lối phân loại tự nhiên của trí óc. Cái khác là mỗi truyền thống dùng bộ phân loại ấy cho mục đích riêng: Hy Lạp hỏi về chất liệu và biến đổi vật chất, Ấn Độ gắn với vũ trụ luận và tôn giáo, Trung Hoa nhấn vào chu trình và quan hệ.
Hoá học hiện đại không "chọn" lời đáp nào trong ba. Nó bỏ câu hỏi theo cách cũ, chuyển sang đo khối lượng, phân tích thành phần, tìm cấu trúc nguyên tử. Từ đó, những thứ quen thuộc như nước, đất, gỗ trở thành đối tượng cần giải thích, thay vì là điểm xuất phát của lời giải thích.
Bốn ngộ nhận hay gặp
"Ngũ hành là bảng tuần hoàn của người xưa". Hai hệ phân loại hai thứ khác nhau và theo hai tiêu chí khác nhau. Gọi ngũ hành là bảng tuần hoàn cổ vừa sai về ngũ hành, vừa sai về bảng tuần hoàn.
"Hành Kim là kim loại nên đeo vàng bạc là bổ sung hành Kim theo khoa học". Vàng là nguyên tố; "bổ sung hành Kim" là một quan niệm trong hệ quy loại. Khoa học không có đại lượng nào đo "hành Kim" trong cơ thể. Đeo trang sức vì thích là chuyện bình thường; gán cho nó cơ sở hoá học thì không đúng.
"Thổ chính là silic vì đất chứa nhiều silic". Đất chứa nhiều nguyên tố, trong đó silic và ôxy chiếm phần lớn vỏ Trái Đất. Nhưng hành Thổ còn gồm màu vàng, vị ngọt, trung tâm, không gì trong số đó là silic.
"Nước không phải nguyên tố, vậy ngũ hành sai hoàn toàn". Đây là lỗi theo chiều ngược lại. Ngũ hành không tự nhận là lý thuyết về nguyên tố. Phê phán nó vì không phải hoá học cũng lệch tầng như việc khen nó là hoá học.
So sánh này có ích ở đâu
Đặt ngũ hành cạnh bảng tuần hoàn vẫn có ích, nếu dùng đúng. Trong lớp hoá học, giáo viên có thể dùng nó để mở bài về lịch sử khái niệm nguyên tố: người xưa ở nhiều nơi đều cố tìm vài "thứ cơ bản" làm nên thế giới, Hy Lạp có bốn, Trung Hoa có năm, Ấn Độ có năm đại; rồi hoá học hiện đại thay câu hỏi "thế giới làm bằng mấy thứ" bằng câu hỏi "chất này gồm những nguyên tử nào, đo bằng cách nào".
Trong lớp văn hoá học, phép so sánh giúp học sinh thấy ngũ hành là một hệ thống tri thức có cấu trúc, có lịch sử, có chức năng xã hội, chứ không phải những lời mơ hồ. Học sinh hiểu được vì sao màu áo trong lễ hội, thứ tự đặt lễ vật hay tên gọi các phương có liên quan đến ngũ hành.
Và với người đọc phổ thông, phép so sánh là một bài tập tư duy tốt: trước một câu khẳng định "khoa học đã xác nhận điều cổ nhân nói", hãy hỏi hai bên có đang nói cùng một thứ không, đo bằng gì, dự đoán được gì.
Một bài tập nhỏ cho lớp học
Giáo viên hoá học hay văn hoá học có thể dùng bài tập sau để học sinh tự thấy hai hệ phân loại khác nhau ra sao, mà không cần giảng dài.
- Chuẩn bị mười tấm thẻ trống, mỗi thẻ ghi tên một thứ: nước, sắt, gỗ thông, muối ăn, mùa thu, màu đỏ, không khí, đồng, ngọn nến đang cháy, đất ruộng.
- Yêu cầu nhóm thứ nhất xếp mười thẻ vào năm hành theo bảng quy loại mà các em tìm được trong sách văn hoá.
- Yêu cầu nhóm thứ hai xếp cùng mười thẻ thành ba loại: nguyên tố, hợp chất, hỗn hợp; thẻ nào không phải chất thì để riêng.
- Cho hai nhóm so sánh: những thẻ nào nhóm một xếp được mà nhóm hai phải để riêng, và ngược lại.
- Đặt câu hỏi kết: mỗi hệ phân loại giúp trả lời câu hỏi gì, và hệ nào cho phép dự đoán điều chưa biết.
Bài tập thường cho thấy ngay rằng mùa thu, màu đỏ và ngọn nến xếp dễ dàng vào ngũ hành nhưng không phải chất; còn muối ăn hay không khí thì hoá học xếp rõ ràng mà ngũ hành phải lúng túng. Học sinh tự rút ra kết luận rằng đây là hai công cụ cho hai việc khác nhau.
Câu hỏi thường gặp
Người Trung Hoa xưa có biết các nguyên tố hoá học không?
Họ biết và sử dụng nhiều chất mà nay ta gọi là nguyên tố, như đồng, sắt, vàng, bạc, thuỷ ngân, lưu huỳnh, cacbon, và có kỹ thuật luyện kim rất cao. Nhưng khái niệm nguyên tố theo nghĩa hiện đại, dựa trên cấu trúc nguyên tử, chỉ hình thành ở châu Âu từ thế kỷ XVII đến đầu thế kỷ XX.
Vì sao ngũ hành có năm mà bốn nguyên tố Hy Lạp chỉ có bốn?
Hai hệ thống hình thành độc lập, theo logic riêng. Con số năm trong tư tưởng Trung Hoa gắn với năm phương (bốn phương cộng trung tâm) và nhiều nhóm năm khác. Con số bốn của Hy Lạp gắn với bốn tính chất nóng, lạnh, khô, ẩm ghép đôi.
Có thể dạy ngũ hành trong giờ hoá học không?
Có thể nhắc như một phần của lịch sử tư tưởng về vật chất, cạnh bốn nguyên tố Hy Lạp, để học sinh thấy khái niệm nguyên tố hiện đại ra đời như thế nào. Không nên dạy như một kiến thức hoá học hay gán cho các hành những nguyên tố cụ thể.
Vì sao lửa không phải là một chất?
Lửa là biểu hiện của phản ứng cháy: chất cháy kết hợp với ôxy, toả nhiệt và phát sáng, có khí nóng và hạt nhỏ phát sáng. Khi phản ứng dừng, lửa biến mất, không để lại "chất lửa" nào. Vì thế hoá học coi lửa là quá trình, không phải chất.
Ngũ hành có còn giá trị gì khi đã có bảng tuần hoàn?
Có, nhưng ở lĩnh vực khác. Ngũ hành là chìa khoá để đọc văn hoá, nghi lễ, nghệ thuật, văn chương và lịch sử y học Á Đông. Bảng tuần hoàn là công cụ của hoá học. Hai thứ không thay thế nhau vì không làm cùng một việc.