728x90 AdSpace

Theo dõi và chia sẻ các bài viết mới
Tin nhanh

Chuyển động thế giới: Định luật vạn vật hấp hẫn của Newton (phần 1)

Các định luật chuyển động của Newton nắm bắt được mối liên hệ giữa các lực tác dụng lên một vật và cách thức chuyển động của nó tương ứng với những lực ấy. Giải tích cung cấp những kỹ thuật toán học để giải các phương trình liên quan. Nhưng một yếu tố quan trọng cần có để áp dụng các định luật của Newton là xác định các lực.
Liên quan đến Niu tơn (Newton): 
        Khía cạnh tham vọng nhất trong Những nguyên lý của Newton là tìm ra các lực cụ thể tác dụng lẫn nhau giữa các thiên thể trong Hệ Mặt Trời gồm Mặt Trời, các hành tinh, Mặt Trăng và các sao Chổi. Định luật vạn Vật hấp dẫn của Newton đã tổng hợp, trong một công thức đơn giản, những quan sát và lý thuyết thiên văn được tích tụ trong hàng ngàn năm. Nó đã giải thích được nhiều đặc tính khó hiểu trong chuyển động của các hành tinh, và có thể tiên đoán các chuyển động tương lai của Hệ Mặt Trời với độ chính xác cao. Thuyết tương đối rộng của Einstein cuốicùng cũng đã thay thế cho lý thuyết hấp dẫn của Newton, trong chừng mục có liên quan tới Vật lý cơ bản, nhưng đối với hầu hết các mục đích thực tiễn thì cách tiếp cận Newton đơn giản hơn do đó vẫn thịnh hành hơn. Ngày nay, các cơ quan hàng không vũ trụ trên thế giới như NASA và ESA vẫn sử dụng các định luật về chuyển động và hấp dẫn của Newton để tính toàn những quỹ đạo hiệu quả nhất cho các con tàu vũ trụ.
cong thuc dinh luat hap dan cua newton và niu tơn
Phương trình miêu tả Định luật vạn vật hấp hẫn của Newton

        Phương trình trên cho ta biết điều gì: Nó xác định lực hấp dẫn giữa hai vật theo khối lượng và khoảng cách giữa chúng.
         Tại sao nó lại quan trọng: Nó có thể áp dụng cho một hệ bất kỳ các vật thể tương tác với nhau thông qua lực hấp dẫn, như là Hệ Mặt Trời. Nó cho chúng ta biết chuyển động của các hành tinh được xác định bởi một định luật toán học đơn giản.
         Nó đã dẫn tới những gì: Dự đoán chính xác hiện tượng thiên thực, quỹ đạo các hành tinh, sự trở lại của các sao Chổi, sự quay của các thiên hà. Vệ tinh nhân tạo, lập bản đồ Trái Đất, kính thiên văn Hubble, quan Sát các tai lửa của Mặt Trời. Các vệ tỉnh thăm dò liên hành tinh, viễn thông và truyền hình qua Vệ tính, hệ thống định vị toàn cầu (GPS).
         Định luật vạn Vật hấp dẫn của Newton, trên tất cả, phù hợp với nhan đề phụ của cuốn Những nguyên lý Hệ thống của thế giới (The System of the World). Định luật này chứng có sức mạnh khổng lồ của toán học để tìm ra các hình mẫu ẩn giấu của tự nhiên và tiết lộ nhưng điều đơn giản ẩn giấu đằng sau nhưng phức tạp rối rắm của thể giới. Và theo thời gian, các nhà toán học và thiên văn học đặt những câu hỏi hóc búa hơn nhằm phát lộ nhưng phức tạp ẩn giấu ngụ ý trong định luật đơn giản của Newton. Để đánh giá đúng những thành tựu của Newton, trước hết, chúng ta phải lần ngược lại thời gian, để xem các nền văn minh trước đã nhìn nhận các vì sao và các hành tinh như thế nào.
         Con người đã bắt đầu hướng cái nhìn lên bầu trời đêm ngay từ buổi bình minh của lịch sử nhân loại. Ấn tượng ban đầu của họ có lẽ là những chấm sáng nằm tản mát ngẫu nhiên, nhưng họ đã nhanh chóng nhận thấy rằng ngang qua cái nền đó, quả cầu Mặt Trăng đã vạch ra một con đường đều đặn và trong quá trình đó nó thay đổi hình dạng của mình. Họ cũng đã thấy hầu hết các điểm sáng nhỏ xíu đó có vị trí tương đổi ở trong những hình mẫu không thay đổi, mà ngày nay chúng ta gọi chúng là các chòm sao. Các ngôi sao đi ngang qua bầu trời đêm, nhưng dường như chúng di chuyển theo từng khổi rắn đơn lẻ, Cứ nhưlà các chòm sao được vẽ bên trong một cái bát khổng lồ đang quay. Tuy nhiên, một số ngôi sao xử sự khá khác biệt: chúng như đi lang thang quanh bầu trời. Quỹ đạo của chúng khá phức tạp và đôi khi quay trở lại điểm cũ. Đó là các hành tinh (planet), một từ mượn từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là “kẻ lang thang”. Người cổ đại đã nhận biết được năm trong số chúng, mà bây giờ được gọi là Thủy tinh, Kim tinh, Hỏa tinh, Mộc tinh, Thổ tinh. Chúng chuyển động đối với các ngôi sao cố định với những vận tốc khác nhau, mà chậm nhất là Thổ tinh.
         Một hiện tượng thiên văn khác còn gây hoang mang hơn nhiều. Thỉnh thoảng lại có một sao Chổi xuất hiện, chẳng biết là từ đâu tới, kéo theo một cái đuôi cong và dài. Những “ngôi sao sa" này có lẽ đã rơi xuống từ thiên đường, cứ như là chúng bị tách ra khỏi cái bát đã đỡ chúng vậy. Không có gì ngạc nhiên rằng con người thời sơ khai ấy đã gắn những bất thường trên bầu trời với tính thất thường của các nhân vật siêu nhiên.
Những điều bình thường có quy luật được tổng hợp lại có vẻ hiển nhiên tới mức ít ai dám mơ tới chuyện bàn cãi về chúng. Mặt Trời, các vì sao và các hành tinh quay xung quanh Trái Đất. Chúng trông như thế và chúng ta cũng cảm thấy rằng nó phải như thế. Đối với người cổ đại, vũ trụ là địa tâm - tức Trái Đất là trung tâm. Chỉ có một tiếng nói đơn độc cất lên tranh luận về điều hiển nhiên ấy, đó là Aristarchus ở Samos. Sử dụng các nguyên lý hình học và quan sát, Aristarchus đã tính được kích thước của Trái Đất, Mặt Trời và Mặt Trăng. Khoảng năm 270 TCN, ông đã đề xuất thuyết nhật tâm đầu tiên: Trái Đất và các hành tinh khác quay xung quanh Mặt Trời. Lý thuyết của ông nhanh chóng bị tẩy chay và chỉ được phục hồi lại gần 2000 năm sau.
         Vào thời Ptolemy, một người La Mã sống ở Ai Cập khoảng năm 120 SCN, các hành tinh đã bị chế ngự. Chuyển động của chúng không còn lang thang thất thường nữa mà đã có thể tiên đoán được. Cuốn Luận thuyết vĩ đại (Almagest) của Ptolemy đã đề xuất rằng chúng ta sống trong một vũ trụ địa tâm, ở đó tất cả mọi thứ thực sự quay xung quanh loài người theo những tổ hợp phức tạp của các vòng tròn gọi là ngoại luân, có giá đỡ là những tinh cầu khổng lồ. Học thuyết của ông là sai, nhưng những chuyển động mà nó tiên đoán được tương đối chính xác vì các sai số vẫn còn chưa được phát hiện nhiều thế kỷ sau đó. Hệ thống Ptolemy còn có thêm sự hấp dẫn về triết học: nó biểu diễn vũ trụ bằng các hình hình học hoàn hảo đó là hình cầu và đường tròn. Nghĩa là nó vẫn tiếp nối truyền thống Pythagor. Ở châu Âu, học thuyết Ptolemy đứng vững tới 1400 năm.
         Trong khi châu Âu lãng phí thời gian, thì những tiến bộ khoa học mới đã xuất hiện ở những nơi khác, đặc biệt là ở Ả Rập. Trung Quốc và Ấn Độ. Năm 499, nhà thiên văn Ấn Độ Aryabhata đã đề xuất một mô hình toán học cho Hệ Mặt Trời trong đó Trái Đất quay xung quanh trục của nó và chu kỳ quỹ đạo của các hành tinh được xác định đổi với vị trí của Mặt Trời. Trong thế giới Hồi giáo, Alhazen viết một bài phê phán gay gắt học thuyết Ptolemy, mặc dù lời phê phán ấy không tập trung vào bản chất địa tâm của nó. Vào khoảng năm 1000, Abu Rayhan Biruni đã xem xét một cách nghiêm túc khả năng Hệ Mặt Trời là nhật tâm, với Trái Đất quay xung quanh trục của nó, nhưng cuối cùng cũng phải đầu hàng học thuyết chính thống ở thời gian đó, coi Trái Đất là đứng yên. Khoảng năm 1300, Najm al-Din al-Qazwini al-Katibi đã đề xuất lý thuyết nhật tâm nhưng chẳng bao lâu ông đã thay đổi suy nghĩ của mình.

Còn tiếp ...
Chuyển động thế giới: Định luật vạn vật hấp hẫn của Newton (phần 1) Reviewed by Tân Phúc on 17:13:00 Rating: 5 Các định luật chuyển động của Newton nắm bắt được mối liên hệ giữa các lực tác dụng lên một vật và cách thức chuyển động của nó tương ứng ...

Không có nhận xét nào:

Xin vui lòng để lại vài dòng nhận xét hoặc đánh giá có nội dung. Sự quan tâm, chia sẻ của quý độc giả sẽ tạo ra những trải nghiệm tuyệt vời cho cộng đồng bạn đọc cả nước.