GIÁO TRÌNH NGHE NÓI UNIT 3-1

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>Nhân dịp giao lưu với bác Phạm Văn Thiều, Câu lạc bộ xin gửi tới các bài bài dịch của bác về 4 </b>
<b>lực cấu tạo vũ trụ, với nguyên gốc của Trịnh Xuân Thuận. Hãy chú ý đến giọng văn và cách sử </b>
<b>dụng các thuật ngữ Vật lý của dịch giả. Một bản dịch mà ngay cả người sáng tác nguyên mẫu </b>
<b>cũng phải hài lịng. </b>

Phạm Văn Thiều chuyển ngữ

Màn đêm bng, Những ngọn đèn bật sáng. Rồi cơn giông tới. Những tia chớp chiếu sáng bấu trời. Gió
giật mạnh. Những chiếc lá bị gíó bứt khỏi cành lượn lờ trên khơng theo những đường cong ngoạn mục
trước khi đậu xuống đất. Trong cái cảnh tượng quen thuộc đó của cuộc sống thường nhật đã bộc lộ
những lực tự nhiên. Toàn bộ những biến đổi diễn ra trong thế giới xung quanh chúng ta đều được thực
hiện thông qua các lực. Chỉ có bốn lực cơ bản đã tạo ra sự cực kỳ phong phú và đa dạng của những
biến đổi và chuyển động trong tự nhiên. Lực hấp dẫn của trái đất làm cho những chiếc lá úa tàn rơi
xuống đất sau khi đã lượn lờ theo gió. Lực điện từ tạo ra ánh sáng trong các ngôi nhà và các tia chớp
trên bầu trời . Lực hạt nhân gọi là "yếu" gây ra sự phân rã của các nguyên tử và sự phóng xạ, nó cho
phép các nhà máy điện hạt nhân hoạt động bình thường, cung cấp điện năng đến từng nhà cho chúng ta.
Lực hạt nhân gọi là "mạnh" cho phép sự tồn tại của hạt nhân các nguyên tử tạo nên nhà cửa, hoa lá, cây
cối và đất đai.

Lực hấp dẫn

Chất keo dính của vũ trụ

Lực hấp dẫn ngự trị trong thế giới vĩ mơ. Vai trị của nó trên trái đất đã đuợc nhận ra ngay từ những tiếng
bập bẹ đầu tiên của loài nguời: tất ca các vật đều rơi từ cao xuống thấp. Trong vũ trụ của Aristote vào thế
kỷ thứ 4 trước Công nguyên, chuyển động thẳng đứng này chỉ đặc trưng cho thế giới không hoàn hảo
của trái đất và mặt trăng.Thế giới hoàn hảo của các hành tinh khác, của mặt Trời và các ngơi sao có
chuyển động trịn lý tưởng và không bị lực hấp dẫn chi phối. Khái niệm hấp dẫn của vũ trụ , tức là hấp
dẫn tác động đến toàn bộ vũ trụ, chỉ xuất hiện cùng với Newton vào thế kỷ 17. Lực hấp dẫn chinh là chất
"keo dính" của vũ trụ. Nó hút các vật này về phía các vật khác. Nó giữ cho chúng ta ở trên mặt đất, giữ
cho mặt Trăng quay quanh trái Đất và các hành tinh quay xung quanh mặt Trời, giữ cho các ngôi sao ở

trong thiên hà và các thiên hà trong các đám thiên hà. Nếu loại bỏ lực hấp dẫn đi, chúng ta sẽ trở nên trôi
nổi trong không gian. Mặt Trăng và các hành tinh cùng các ngôi sao sẽ tan tác trong khoảng bao la của
vũ trụ.

Khơng có gì có thể thoát được ành hưởng của hấp dẫn. Tất cả những gì là khối lượng hay năng lượng
đều phải tuân theo luật lệ của nó. Nhưng có điều nghịch lý là, mặc dù có ảnh hưởng rộng khắp như vậy,
nhưng lực hấp dẫn lại cực kỳ yếu. Nó là lực yếu nhất trong số bốn lực của tự nhiên. Ở mức độ của hạt
sơ cấp, lực này nhỏ không đáng kể. Nguyên tử hydrogen, nguyên tử đơn giản nhất và cũng là nguyên tử
nhẹ nhất trong số tất cả các nguyên tố của vũ trụ, gồm có một electron liên kết với một proton. Lưc hấp
dẫn giữa electron và proton nhỏ hơn lực điện giữa hai hạt đó cỡ 1040 (1 và 40 con số 0 tiếp theo) lần.
Nguyên tử hydrogen cũng rất nhỏ (cỡ 10-8 cm = 0,00000001 cm) vì lực điện đủ mạnh để kéo electron lại
gần proton. Nếu loại bỏ lực điện đi, và chỉ để lại lực hấp dẫn, thì nguyên tử hydrogen sẽ phồng to cho tới
khi chiếm toàn bộ vũ trụ. Lực hấp dẫn yếu tới mức không thể hút giữ cho electron ở cách proton một
khoảng nhỏ hơn vài chục tỉ năm ánh sáng

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

70 ký) không hề cảm nhận được lực hấp dẫn mà người đối thoại với bạn (giả sử người đó nặng 50 ký)
tác dụng lên cảm thấy bị "hút" về phía người đó thì hồn tồn khơng phải là do lực hấp dẫn mà là do một
cái gì đó khác.. Khi bạn đi qua một tịa nhà lớn nặng hàng tấn bạn cũng không hề nhận thấy nó bị hút áp
vào những bức tường của nó. Cần phải có những dụng cụ cực kỳ tinh xảo mới có thể đo được ảnh
hưởng hấp dẫn của một tòa nhà lớn. Chỉ ở thang thiên văn lực hấp dẫn mới thực sự cảm nhận được và
mới có tiếng nói của nình. Khối lượng lớn của trái Đất (cỡ 6 x 1027 g) đã giữ cho chúng ta khỏi phải nổi
trôi trong không gian, như các nhà du hành trong khoang con tàu vũ trụ và giữ cho mặt Trăng không trôi
dạt ra xa trái đất. Mặt Trời (nặng 1033 g), các ngôi sao (nặng cỡ 1033 g), các thiên hà (1045 g), các cụm
thiên hà (1046 g), các đám thiên hà 1048 g) và cuối cùng, vũ trụ (?) tạo nên các nấc thang tăng dần về
khối lượng và một vương quốc mở rộng mãi mãi trong đó lực hấp dẫn ngự trị với tư cách một ông chủ
độc tài.

[Isaac Newton 1642-1727: Lực hấp dẫn ] [Barnard Faraday 1791-1867: Lực điện từ] [Joyce Yukawa
1907-1981: Lực tương tác hạt nhân mạnh] [Enrico Fermi 1901-1954: Lực tương tác hạt nhân yếu]
Lực Điện từ

Chất keo dính của các nguyên tử

Như chúng ta đã thấy, lực điện từ mạnh hơn lực hấp dẫn. Sức mạnh của lực điện từ làm cho một thanh
nam châm dễ dàng hút được một chiếc đinh bất chấp lực hấp dẫn của toàn bộ khối lượng Trái Đất tác
dụng lên nó. Lực điẹn từ tạo nên các nguyên tử bằng cách buộc các electron (mang điện tích âm)vào các
hạt nhân. Một hạt nhân nguyên tử là một tâp hợp các loại protn (mang điện dương) và các neutron (hạt
có khối lượng gần bằng proton, nhưng khơng mang điện, như tên của nó đã chỉ rõ) đươc liên kết với
nhau bằng lực hạt nhân mạnh. Như vậy, chỉ cần cộng các điện tích dương của proton là ta có được điện
tích dương của hạt nhân.

Trong thế giới điện tử, người ta được biết khi trên danh thiếp của mình có ghi điện tích dương hoặc âm.
Bởi vì trái với lực hấp dẫn -lực tác dụng lên tất cả các khối lượng hoặc năng lượng-, lực điện từ có sự
phân biệt rõ ràng. Tất cả những hạt khơng có điện tích, chẳng hạn như hạt ánh sáng (photon) hoặc hạt
neutron đều bị loại ra và không thèm biết tới. Đối với những hạt mang điện, lực điện từ áp đặt cho chúng
những quy tắc ứng xử rất nghiêm ngặt: các điện tích trái dấu hút nhau và điện tích cùng dấu đẩy nhau.
Một proton và một electron sẽ hút nhau, nhưng hai proton sẽ đẩy nhau. Trái với lực hấp dẫn chỉ có hút,
lực điện từ có thể hút hoặc đẩy tuỳ thuộc vào điện tích.

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

Như tên của nó đã chỉ rõ, lực điện từ có bản chất kép. Nó hút hoặc đẩy chiếc đinh dính vào nam châm do
lực từ của nó. Hai mặt này của lực điện từ liên hệ khắng khít với nhau. Mặt này không tách rời khỏi mặt
kia. Một điện tích chuyển động sinh ra một lực từ. Một từ trường biến thiên lại gây ra dòng điện. Từ
trường của Trái Đất làm cho kim la bàn của nhà thám hiểm chỉ về cực Bắc là kết quả của chuyển động
các hạt tích điện (các proton và electron) trong vùng tâm Trái Đất. Những vùng này nóng và bị nén mạnh
bởi áp lực của các lớp ngoài của vỏ Trái Đất tới mức tâm Trái Đất không còn rắn nữa mà ở trạng thái
magma và dung nham lỏng trong đó vật chất được phân tách thành các proton và electron. Cũng tương
tự nhu vậy, từ trường của Mặt Trời, của các sao hoặc của Ngân Hà đều là kết quả của những chuyển
động của vật chất đã được phân tách thành các điện tích.

Sự kết nối khắng khít giữa điện và từ đã được các nhà vật lý người scotland là James Maxwell thực hiện

vào năm 1864

Lực yếu

Lực gây phân rã

Vật chất nói chung không phải là vĩnh cửu. Trong số hàng trăm hạt "sơ cấp" tạo nên vật chất có rất ít hạt
bất tử. Xếp vào hàng những hạt bất tử hiếm hoi đó là electron, photon và một hạt trung hịa có khối
lượng bằng khơng hoặc cực kỳ nhỏ bé có tên là neutrino. Cịn lại tất cả các hạt khác đều sống trọn cuộc
đời mình rối chết. Ngay cả proton cũng chỉ mon men tới cõi bất tử (tuy nhiên cuộc đời của nó rất dài, ít
nhất cũng tới hàng ngàn tỉ tỉ tỉ năm (1032năm). Cái chết của một hạt sơ cấp được thể hiện ở sự phân rã
của nó thành các hạt khác. Q trình này sẽ tiếp diễn cho tới khi hồn tồn biến hóa thành các hạt bất từ
hay cịn gọi là các hạt bền.

Lực điều khiển phân rã và biến hóa này là lực có biệt danh là "yếu". Như tên của nó đã chỉ rõ, lực này
khơng mạnh lắm. Mặc dù vẫn lớn hơn lực hấp dẫn nhiều, nhưng lực này yếu hơn lực điện từ tới 1000
lần. Miền tác dụng của nó cũng rất nhỏ. Nó chỉ có sức mạnh trong thế giới nguyên tử, tức là trên những
khoảng cách cỡ 10-16 cm. Trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, lực này ẩn kín tới mức người ta
phát hiện ra nó một cách tình cờ. Vào một đêm năm 1896, nhà vật lý người Pháp Henri Becquerel tình
cớ đặt một tấm kính ảnh vào ngăn kéo cạnh các tinh thể sulfat uranium. Hơm sau khi ơng quay lại thì một
lớp màn bí mật đã phủ lên tấm kính ảnh. Nghiên cứu kỹ, ông phát hiện ra rằng các nguyên tử uranium đã
phân rã thành các hạt khác làm đen kính ảnh. Ơng gọi q trình phân rã là "phóng xạ".

Lực yếu chiếm một vị trí khá cách biệt trong bộ bốn lực: ngồi tính yếu của nó ra, nó cịn được dùng để
"gắn kết" các hạt như các lực khác. Nó an phận làm cho vật chất chết đi bằng cách bắt phải phân rã. Nếu
như lực này biến mất thì nó cũng khơng khiến cho người ta cảm nhận sự thiếu vắng ngay tức khắc. Mặt
Trời khi đó sẽ tắt sau vài triệu năm (thay vì cả chục tỷ năm) bởi vì lực yếu gây ra một số phản ứng hạt
nhân trong lòng Mặt Trời, những phản ứng hạt nhân cung cấp năng lượng và tuổi thọ cho nó. Nhưng,
trên hết, vật chất sẽ sống lâu hơn. Vũ trụ khi dó sẽ nhan nhản đủ các loại hạt lạ lùng và kỳ quặc cùng
chung sống với các loại hạt electron, photon và proton quen thuộc. Một hóa học mới và xa lạ, một sự

sống phức tạp khác biệt với sự sống của chúng ta (sự sống dựa trên hóa học của carbon) có thể sẽ nảy
nở và phát triển.

Lực mạnh

Chất keo dính của các hạt:

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

làm vua mà!

Cuộc phiêu du vào hế giới vật chất của các nhà vật lý trong suốt hơn hai mươi năm qua đã tiết lộ cho họ
thấy rằng cả proton lẫn neutron đều không phải là các hạt sơ cấp không thể chia được nữa như người ta
vẫn tưởng. Thực tế chúng được tạo bởi các hạt sơ cấp hơn có tên là "quark" được đặt bởi người đã phát
minh ra chúng là nhà vật lý người Mỹ thích văn chương, Murray Gell-Mann. Ơng đã nhớ tới câu "Ba
quark cho Muster Mark" trong cuốn tiểu thuyết Finnegans Wake của nhà văn, nhà sáng tạo ngp-n ngữ
tuyệt vời James Joyce. Cũng như cho "Muster Mark", ba là số quark cần thiết để tạo nên một proton hoặc
một neutron. Chất keo kết dính ba hạt này chính là lực mạnh. Nếu như lực mạnh này biến đi, chúng ta sẽ
sống trong một thế giới của các quark tự do, khơng cịn proton cũng chẳng có neutron, khơng có ngun
tử cũng chẳng có phân tử, khơng có Trái Đất cũng chẳng có Mặt Trời, khơng có các ngơi sao cũng chẳng
có các thiên hà.

Sau khi chúng ta đã làm quen với bốn lực, chúng ta còn phải làm quen rộng hơn nữa với các định luật
chi phối thế giới vi mô. Sự làm quen này rất quan trọng để hiểu được sự tiến hóa của vũ trụ, bởi lẽ cái vô
cùng nhỏ sẽ đẻ cái vô cùng lớn và vũ trụ sẽ nảy ra từ cái "gần như khơng có gì". Lại một lần nữa, ở đây,
cũng như với cặp không-thời gian, lẽ phải thông thường lại phải chịu một thử thách cam go.

</div>

<!--links-->