Giáo DụcKiến Thức

Cách biến ý tưởng đơn giản thành những khám phá khoa học

Làm thế nào để biến những ý tưởng đơn giản thành những khám phá khoa học

Một trong những điều nực cười của việc sở hữu một bộ não là bạn không thể kiểm soát những gì nó thu thập và lưu trữ hay các dữ kiện và câu chuyện. Điều này càng chuyển biến xấu đi khi chúng ta già đi. Thỉnh thoảng có những điều đã nằm hằng năm trong đầu mình trước khi kịp hiểu tại sao mình lại quan tâm tới chuyện đó, và kịp hiểu tầm quan trọng của nó đối với mình. Trong bài viết này là ba câu chuyện mà tôi không thể quên được về Cách biến ý tưởng đơn giản thành những khám phá khoa học.

Câu chuyện về Richard Feyman

Cách biến ý tưởng đơn giản thành những khám phá khoa học
Richard Phillips Feynman (11/5/1918 – 15/2/1988)

Khi Richard Feyman còn nhỏ sống tại quận Queens (thành phố New York, Mỹ), mỗi lần đi dạo với cha mình, ông thường đem theo một quả bóng đặt vào một cái xe kéo rồi kéo theo. Cứ mỗi lần ông kéo cái xe đẩy quả bóng lại lăn ra phía sau xe.

Ông hỏi cha: “Bố ơi, vì sao quả bóng lại chạy về phía sau xe?”

Cha ông trả lời: “Bởi vì quán tính con ạ.”

Ông lại hỏi: “Quán tính là gì hả bố?”

Cha ông trả lời: “Ờ thì,.. quán tính là tên các nhà khoa học đặt cho hiện tượng quả bóng lăn về phía sau xe kéo. Nhưng thật ra không ai biết được con ạ.”

Feyman đi học rồi lấy bằng của trường MIT, của Princeton, ông tìm ra nguyên nhân của vụ nổ tàu vũ trụ Challenger và cuối cùng thì ông đoạt giải Nô-ben Vật lý cho công trình các hoạ đồ Feyman dùng để miêu tả sự chuyển động của các hạt hạ phân tử

Ông nhắc đến lần nói chuyện với cha lúc còn nhỏ đó đã chỉ cho ông thấy rằng bắt nguồn những câu hỏi đơn giản nhất, chúng ta có thể đi đến tận ranh giới sự hiểu biết của loài người và ranh giới đó là nơi ông muốn tung hoành. Và trên thực tế ông đã tung hoành thật oanh liệt.

Câu chuyện về Eratosthenes

Cách biến ý tưởng đơn giản thành những khám phá khoa học
Eratosthenes (276 TCN – 194 TCN)

Eratosthenes là vị thủ thư thứ ba của thư viện thành phố Alexandria (thuộc Hy Lạp cổ đại) và ông có rất nhiều đóng góp cho khoa học. Công trình đáng nhớ nhất của ông khởi đầu khi ông làm thủ thư và nhận được một lá thư từ thành phố Swenet, nằm về phía nam Alexandria. Nội dung lá thư có một điều làm Eratosthenes nhớ mãi đó là người viết thư tả rằng vào buổi trưa ngày chí, hễ ông ta nhìn xuống giếng thì có thể nhìn thấy bóng mình ở đáy giếng, và cũng thấy rằng đầu của mình che mất mặt trời.

Trên thực tế, người đi học ai cũng biết trái đất hình cầu từ thời của Aristotle, và Aristotle đã chứng minh được điều đó chỉ từ một quan sát đơn giản. Ông thấy rằng bóng của trái đất trên mặt trăng luôn luôn là hình tròn, và hình khối mà luôn tạo ra bóng hình tròn chính là hình cầu. Bài toán trái đất hình cầu đã được chứng minh.

Tuy nhiên, không ai đoán được kích thước của địa cầu cho đến khi Eratosthenes nhận được lá thư này. Ông hiểu rằng mặt trời nằm chính ngay trên thành phố Swenet, vì khi nhìn xuống giếng, mặt trời, đầu của anh viết thư, và đáy giếng là 3 điểm trên môt đường thẳng.

Đọc thêm:  Sự thật về liệu pháp Sốc điện (ECT)

Eratosthenes còn biết thêm một điều nữa. Ông biết rằng cắm một cây gậy xuống đất tại Alexandriavào đúng thời gian và đúng ngày đó, lúc giữa trưa, khi mặt trời ở điểm cao nhất, vào ngày chí, bóng của cây gậy tạo một góc 7.2 độ.

Để tìm chu vi của một đường tròn, nếu ta có 2 điểm trên vòng tròn này, chúng ta chỉ cần biết khoảng cách giữa 2 điểm đó để suy ra chu vi của nó. Lấy 360 độ chia cho 7.2 ta được 50.

Tôi biết con số này hơi tròn trĩnh quá, làm tôi cũng thấy hơi nghi ngờ câu chuyện này, nhưng chuyện đang đến hồi hay, nên ta tiếp tục theo dõi.

Giờ ông cần biết khoảng cách từ Swenet đến Alexandria và điều này thì đơn giản vì Eratosthenes giỏi địa lý. Thực ra ông chính là người nghĩ ra từ “địa lý”. Tuyến đường nối Swenet và Alexandria là tuyến đường thương mại, và hễ đi buôn thì phải biết đi lại mất bao lâu. Cần biết khoảng cách chính xác nên ông biết rằng khoảng cách giữa 2 thành phố là 500 dặm. Nhân với 50, ta được 25.000, sai số của phép tính này là một phần trăm so với độ dài chính xác đường kính trái đất. Ông đã tính ra con số này 2,200 năm trước.

GIờ đây, chúng ta đang sống trong một thời đại mà người ta sử dụng các cỗ máy trị giá hàng chục tỷ đô-la để đi tìm hạt Higgs. Chúng ta sẽ tìm ra được những phân tử có thể di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng, và tất cả các khám phá này đều được được thực hiện nhờ vào công nghệ chỉ mới được phát triển trong vài thập kỷ gần đây. Tuy nhiên xuyên suốt phần lớn lịch sử loài người chúng ta phải dưa vào mắt, vào tai, vào trí óc để phát hiện ra những điều này.

Câu chuyện về Armand Fizeau

Cách biến ý tưởng đơn giản thành những khám phá khoa học
Armand Hippolyte Louis Fizeau (1819-1896)

Armand Fizeau là một nhà vật lý thực nghiệm tại Paris. Ông chuyên kiểm tra, hoàn thiện và xác nhận kết quả thí nghiệm của các nhà vật lý khác. Nghe thì có vẻ như ông chỉ là nhà khoa học hạng 2 nhưng thật ra việc ông làm là mấu chốt của khoa học, bởi trong khoa học, hễ là sự thật thì sẽ có thể được chứng minh độc lập. Ông Fizeau đã quen với các thí nghiệm của Gallileo để xác định xem ánh sáng có tốc độ hay không.

Thí nghiệm kỳ thú này như sau: Gallieo và trợ lý mỗi người cầm một cái đèn. Khi Galileo mở đèn, anh trợ lý cũng sẽ mở đèn. Hai người tập để có thể mở đèn cùng một lúc. Đến khi tập được rồi, hai người đứng trên hai ngọn đồi cách nhau 2 dặm, rồi cùng nhau mở đèn, bới Galileo giả định rằng nếu ánh sáng có một tốc độ xác định thì ông sẽ thấy là có gián đoạn từ ánh sáng phát ra từ đèn của anh trợ lý. Nhưng vận tốc của ánh sáng quá nhanh cho Galileo kịp trông thấy điều gì. Galileo đoán trệch đến vài bậc khi ông giả định rằng tốc độ ánh sáng nhanh hơn tốc độ âm thanh chừng 10 lần.

Đọc thêm:  Smartphone được làm từ những nguyên liệu gì?

Ông Fizeau để ý đến thí nghiệm này. Ông sống ở Paris, nên ông bố trí 2 trạm thí nghiệm, cách nhau khoảng 5 dặm rưỡi ở Paris. Và ông đã giải quyết được vấn đề của Galileo mả chỉ sử dụng một dụng cụ có thể nói là khá tầm thường. Đó là một cái bánh răng cưa. Nó có rãnh, nó có răng cưa. Và đây chính là giải pháp mà Fizeau đã dùng để phân ra các xung ánh sáng. Ông đặt môt đèn sau một trong những cái rãnh này, Khi tôi chiếu ánh đèn qua cái rãnh này vào mặt gương cách đây năm dặm, ánh đèn sẽ phản chiếu từ mặt gương và quay lại chỗ tôi cũng qua cái rãnh này. Nhưng khi ông Fizeau quay bánh răng cưa nhanh hơn, một điều kỳ thú xảy ra. Ông nhận thấy như có một cánh cửa đang đóng lại chặn dòng ánh sáng đang quay trở lại mắt ông.

Thí nghiệm của Fizeau

 

Tại sao như vậy? Đó là bởi vì xung ánh sáng không quay lại qua cùng cái rãnh đó. Ánh sáng thực ra đang chạm phải một cái răng cưa. Và nếu ông quay bánh răng cưa nhanh đến một mức nhất định, ông hoàn toàn chặn dòng sáng. Từ đó, dựa trên khoảng cách giữa 2 trạm phát sáng và vận tốc bánh răng cưa và với số rãnh trên bánh răng cưa, ông tính ra vận tốc ánh sáng với sai số dưới 2% so với vận tốc chính xác. Và ông đã làm được điều này vào năm 1849. Chính đây là động lực khiến tôi đam mê nghiên cứu khoa học.

Mỗi khi gặp một vấn đề khó, tôi sẽ lại đi tìm đọc về nhà khoa học đã tìm ra vấn đế đó. và đọc về quá trình họ đã nghiên cứu để hiểu vấn đề đó. Khi bạn đọc về quá trình nghiên cứu dẫn đến phát minh hay định nghĩa mới, bạn sẽ thấy rằng các nhà khoa học thật ra cũng không khác chúng ta là mấy. Họ và chúng ta đều là người trần mắt thịt. Họ và chúng ta đều sinh ra với từng đó bộ phận. Tôi thích khi gọi các ngành khác nhau của khoa học là các địa hạt nghiên cứu. Đại đa số chúng ta nghĩ rằng khoa học là một ngôi nhà kín cổng cao tường khó vào nhưng khoa học thật ra như một địa hạt rộng mở. Và tất cả chúng ta đều là những nhà khai phá. Những nhà phát hiện thực ra chỉ cố gắng suy nghĩ sâu hơn một chút về những vấn đề họ đang tìm hiểu, và họ tò mò hơn người thường chút xíu. Chính sự tò mò của họ đã thay đổi cách con người suy nghĩ về thế giới và từ đó thay đổi thế giới này.

Họ đã thay đổi thế giới, và các bạn cũng có thể làm được như vậy. Adam Savage

Via
TED-EdWikipedia
Tham khảo
Adam Savage
Tags
Hiển Thị Thêm

Cao Minh Nguyên

Một cử nhân Luật đam mê đọc sách và cuồng viết lách. Cảm ơn bạn đã ghé thăm Blog của mình.

Để lại Bình luận

avatar
  Đăng ký  
Thông báo về

Bài Viết Mới

Back to top button
Close