Huygens và bản chất sóng của ánh sáng doc

Huygens và bản chất sóng
của ánh sáng
Chính nhà bác học người Hà Lan Christiaan Huygens (1629-1695) (H.
11) mới là người đầu tiên xây dựng lý thuyết sóng ánh sáng. Sinh ra trong
một gia đình ưu tú ở Hà Lan, ông được coi là nhà toán học và vật lý học lớn
nhất của thời kỳ giữa Galileo và Newton.
Với một bộ óc toàn năng, vừa là nhà thực nghiệm vừa là nhà lý thuyết,
Huygens đã có những đóng góp to lớn cho nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau.
Đóng góp cho thiên văn học của ông là phát hiện ra các vành của Thổ tinh và mặt
trănglớnTitan củahànhtinhnày.Nhờ phát minhrakính mắttrongkính thiênvăn
của ông, cho phép thực hiện được các quan sát chính xác, mà Huygens đã đo đạc
được chuyển động quay của Hỏa tinh. Trong toán học, ông là người biên soạn
chuyên luận đầy đủ đầu tiên về phép tính xác suất. Trong cơ học, ông đã xây dựng
lý thuyết con lắc được sử dụng để điều chỉnh đồng hồ. Trong quang học, ông giải
thích các địnhluật phản xạ và khúc xạ bằng lýthuyết sóng ánh sáng.
Năm1666,ông đượcvuaLouis XIV vàColbertmờiđếnParisđể thànhlập tại
đây Viện Hàn lâm Khoa học, mà ông là Tổng thư ký đầu tiên. Vì là người theo đạo
TinLành,nênôngđã quaytrở về Hà Lanvàonăm1685 dobị cách chứctheochỉ dụ
Nantes của vua Henri IV. (Bản thân vua Henri IV trước khi lên ngôi cũng là một
người theo đạo Tin Lành nhưng đã cải sang Công giáo để có thể lên ngôi. Việc đưa
rachỉ dụ nàyđã chấmdứtcuộcchiếntôn giáotànphánước Phápsuốtthế kỷ XVI–
ND). Chính tại đây, vào năm 1690, ông đã cho xuất bảncuốn Luận về ánh sáng nổi
tiếng.
Theo Huygens, ánh sáng không thể bắt nguồn từ sự dịch chuyển các hạt của
vật sáng tới mắt. Ông cho rằng nếu ánh sáng là một chùm các hạt vật chất, thì một
tiasángsẽ phảiva chạmvới mộttiasáng khácnếuhai tiagặp nhau. Nhưngthựctế
điều đó đã không xảy ra. Nhà vật lý học người Hà Lan này cũng bác bỏ quan điểm
củaDescartescho rằngánhsángnhư một xung độnglan truyền tứcthời.Theoông,
ánhsánglantruyền trongkhônggian cũnggiốngnhư sóng đượcsinhrakhitaném
một viên đá xuống ao, nó sẽ truyền trên khắp mặt nước. Sự truyền sóng không hề
vận chuyển vật chất nào đi theo, như ta có thể nhận thấy khi thả nổi người trên

mặt biển. Bạn hãy bơi ra khơi xa: các con sóng ở đây, với các đỉnh và hõm, cũng
giống như là một sónglan truyền trên mặt biển. Biên độ củacác sóng này tănglên
khi càng tiến gần vào bờ. Các sẽ nghĩ rằng với sức mạnh không gì cưỡng lại được,
chúng sẽ kéo bạn vào phía bờ và bẻ gãy cơ thể khốn khổ của bạn trên cát chứ gì?
Thật may là không phải như vậy. Trên thực tế, khi các con sóng đi qua, bạn không
bị đẩy về phía bờ,màcơ thể của bạnchỉ lầnlượt bị đẩy lên vàkéolênvàxuống tại
chỗ.Nướckhôngdi chuyểnvề phíabờ,nóchỉ làmmỗiviệc lànânglênvàhạ xuống
ở cùng một vị trí. Khi bạn nhìn thấy các con sóng tiến về phía bạn, thì đó không
phải là khối nước tiến đến ập lên bạn, mà là sóng. Chỉ khi nào sóng bị vỡ trên cát
thì bản thân nước mới tràn ra. Chuỗi các sự kiện tương tự sẽ xảy ra nếu bạn quan
sátmột cái chairỗnghoặcmộtcáiphao nổitrênmặtbiển:khimộtconsóngđiqua,
các vật này nâng lên và hạ xuống, nhưng vẫn ở vị trí cũ. Như vậy ánh sáng không
phải là một sự lan truyền của một thực thể vật chất, mà là củamộthình dạng.
Richard Feynman
Richard Phillips Feynman (1918-1988) là một nhà vật lý người Mỹ gốc
Do Thái đã nhận giải thưởng Nobel về vật lý trong năm 1965.
Richard PhillipsFeynmansinhra tạiBrooklyn(New York) năm 1918 trong
một gia đìnhDo Thái. RichardFeynmantốt nghiệp Họcviện kỹ thuật
Massachusetts(MIT) vào năm 1939, bảo vệ bằng tiến sỹ tại Đại học Princetondưới
sự hướng dẫn của JohnWheelervàonăm 1942.Ngay sauđó,ông bị lôi kéovào dự
án Manhattan. Ở đó,ông nổi tiếng về tính cách cởi mở và hài hước– tại Phòng thí
nghiệmLos Alamos,ông rất thích phá các hệ thống bảo mật – và để trở thành một
nhà vật lý khác thường: ông trở thànhngười đóng góp chủ yếu cho lý thuyết bom
nguyêntử. Thói quen liên tụctìm tòikhámphá của Feynmanvề thế giới chính là
gốc rễ của con ngườiông. Nókhôngchỉ là cái máy làmnên các thànhcôngkhoa
học màcòn dắtông đến rấtnhiều khámphákỳ thú ví như giải mã nhữngchữ
tượng hình củangười Maya. Sau dự án Manhattan, Feynmanlàm việc choĐại học
Cornell mộtthời gian trước khichuyển đếnlàm việclâu dài cho Học viện kỹ thuật
California(Caltech).Ông khôngchỉ là một nhà khoa học thiên tài mà còn làmột
nhà sư phạmtuyệt đỉnh, ônggiảng giải cácvấn đề vật lý phức tạp cho hầu hết mọi

người đều có thể hiểu được.
Vào những năm sau Thế chiếnthứ hai, Feynmantìm ra mộtphương pháp mới rất
hiệu quả trong việc nhận thức cơ học lượng tử. Và chính điều đó manggiải Nobel
năm 1965đếnvới ông. Ôngthách thức giả thuyết cổ điển cơ bản là mỗi hạt có một
lịch sử đặc biệt. Thay vào đó,ông chorằngcác hạtdi chuyển từ nơi này đến nơi
khác theo tấtcả các lộ trình khả dĩ trongkhông-thời gian.Mỗi lộ trình Feynman
liên hệ với haicon số, con số thứ nhất là kíchthước,biên độ của sóng,và con số
thứ hai là phasóng, chobiết đó là đỉnhhoặchõm sóng(bụngsóng).Xác suất của
một hạt đi từ A đến Bcho bởi tổng các sóng liên quanđến lộ trìnhkhả dĩ điquaA
và B. Tuyvậy trong cuộcsống hàng ngày, chúngta thấy dường như các vật thể đi
theo một lộ trình duy nhất từ điểm đầu đếnđiểm cuối. Điều này phù hợp với ý
tưởng đa lịchsử (hoặc tổng theocác lịch sử),vì đối với cácvật thể lớn thì qui tắc
của ông về gán các con số cho mỗi lộ trình đảm bảo tất cả các lộ trình (trừ một lộ
trìnhduy nhất) phảitriệt tiêu lẫn nhaukhi đónggóp của chúng được kết hợplại.
Chỉ có một trong số vô hạn các lộ trìnhcó ýnghĩa đối với chuyển động củacác vật
thể vĩ mô là được xem xét và đó chính là lộ trình có được từ các định luật chuyển
độngcổ điển củaIsaac Newton.
Ông còn áp dụng thuyết lượng tử để giải thích tính siêu chảy của heliumlỏngvà
đây là cơ sở choviệcxây dựng lýthuyếtsiêu dẫnsau này.
Ông còn đưa rabiểu đồ Feynman, rấthữuích trongviệc tínhtoán tươngtác của
các hạttrong không-thời gian và là cơ sở của thuyết dây và thuyếtM. Năm1959,
Feynmancóbài phátbiểu nổitiếngThere is aplentyroom atthe bottom mở ra
hướngvề công nghệ nanô và được coi là khaisinhra ngành khoahọc và công nghệ
nanô.
C.F.Weizsäcker (1912-2006)
Nhà vật lí học và triết gia Carl Friedrich von Weizsäcker, một trong
những thành viên cuối cùng của đội nghiên cứu tuy cố gắng nhưng thất bại
trong vỉệc chế tạo bom hạt nhân cho Đức trong thời gian Thế chiến thứ hai,
đã qua đời ở tuổi 94 vào ngày 28/4/2006.
Sau chiến tranh, von Weizsäcker có mộtphát biểu khiến nhiều người tranh

luận, rằng ôngvà những nhà vật lí Đứckhácđã thận trọng cân nhắc không chế tạo
bom bởivì họ khôngmuốn trang bị cho chế độ phát xítthứ vũ khí nguy hiểm đó.
VonWeizsäckertừng đi cùngWernerHeisenbergtới thăm Niels Bohrđang tị nạn
ở Đan Mạch vào tháng9 năm 1941– một cuộcgặp nổi tiếng đã được Micheal
Frayndựng thành vở kịch Copenhagen.
Carl Friedrichvon Weizsäckersinh ngày 28/6/1912,tại thànhphố cảng Kiel
ở miền bắc nướcĐức. Từ 1929đến1933, ông nghiên cứu vật lí, thiên văn vàtoán
học ở Berlin,Gottingenvà Leipzig, ở đó ông làm việcchungvới một số nhà vật lí
hàng đầu vào thời củaông như Heisenberg,Bohrvà ErwinSchrödinger. Làmột
nhà vật lí trẻ, von Weizsäcker bị lôi cuốn vào nghiêncứu năng lượngliênkết của
hạt nhân nguyên tử và vào năm 1937 đã xác địnhcái saunày đượcgọi là “công
thức Bethe-Weizsäcker”, côngthứcdự đoán năng lượng hạt nhândưới dạngsố
lượng proton vàneutronhợpthành.
Năm 1939,von Weizsäcker trở thành một phần của “dự án uranium” của
Đức –một mạng lưới lỏng lẻo gồmcác nhà khoahọc trong toàn nước bắt đầu tiến
hành nghiên cứu về lò phản ứnghạtnhân, tách đồngvị và các vụ nổ hạt nhân. Mặc
dù các nhà khoahọc này chưabao giờ thànhcông trong việc chế tạo vũ khíhạt
nhânthực sự, nhưng các nhàsử học lâu nay vẫn cònnghi ngờ về điều này. Mộtsố
người thì cãi rằng các nhà vậtlí như Heisenbergvàvon Weizsäcker đơn giản là còn
thiếukiến thức kĩ thuật để chế tạo bom. Một số người khác thì cho rằng nhữngnhà
vật lí này khôngthèm phiền toái xácđịnh những đại lượng thiết yếu như khối
lượng tới hạn củabom, bởi vì họ biết chính quyền Đứckhông hề có nguồntài
nguyênđể chế tạo mộtthiết bị như thế, chonên việctính toán như vậy chỉ là vô
nghĩa mà thôi.
Sau chiến tranh, von Weizsäcker cho biết nguyên nhân thựcsự khiến ông và
những nhà khoa học Đức khác khôngchế tạo bom là vì họ đã thận trọng lựachọn
như vậy, họ lo sợ nhữnghậu quả khôn lườngcủanó nếu rơi vào tay chế độ phát xít
Đức.Von Weizsäcker lần đầu tiên trình bày vấn đề này trong cuộc trả lời phỏng
vẫn củanhàsử học Robert Jungk,tác giả quyển sách “Sáng hơn một ngàn Mặt
Trời” xuất bản năm 1957, theođó thì Heisenbergvà von Weizsäckerđã xử sự thật

đáng kính trọng.
Toàn bộ câu chuyện chỉ được phơibày mãi nhiều năm saunày khi bản ghi
âm cáccuộc nói chuyện giữavon Weizsäcker,Heisenberg và tám nhà vậtlí Đức
khác,được bí mật ghi lại khihọ bị quân đội Anhbắt giữ tại Farm Hall, gần
Cambridge,cuối cùngcôngbố vào năm 1993. Hóa ra vonWeizsäcker đã thậntrọng
khuyến cáo nhữngngười bạn vật lí củamìnhtranh luận rằnghọ chưa baogiờ
muốn chế tạo bom, mặc dùhọ thừa biết điều này khônghẳnlà đúng.
Sau chiến tranh, von Weizsäcker trở lại vớinghiên cứu,đượcbổ nhiệm làm
trưởng khoavật lí lí thuyết tạiViệnMax Planckở Gottingen,trướckhi đượcphong
giáo sư tại trường đại học Hamburg vào năm1957. Đó cũnglà năm mà ông là một
trong 18nhàkhoa học lỗi lạc kí bản“tuyên ngôn Gottingen” kêu gọi Tây Đức không
pháttriển vũ khí hạt nhân.
Là mộttín đồ Cơ đốc ngoan đạo, von Weizsäcker cũngquantâm đến triết
học, phát triển nhữngý tưởngsâu sắcvề đạo đức và trách nhiệm. Các sách của ông
gồm TheWorldView of Physics,The Unity of Naturevà The Politics ofPeril.
Richard vonWeizsäcker,người em trai của vonWeizsäcker, là tổng thốngĐức giai
đoạn 1984– 1994.
VonWeizsäckerchủ yếu trở lại thuhút sự chú ý vàonăm 2002khi ông bình
luận vể việc công bố những lá thư mà Bohr đã viết – nhưngchưa baogiờ gởi đi –
đề cập đến chuyến thăm củaHeisenberg vàvon Weizsäcker tới Copenhagenvào
tháng9/1941. Những bức thư này cho thấyHeisenberg và cácđồng sự thật ra đã
làm việc cật lựctrongdự án bom Atrong các năm từ 1939 đến 1941.