Einstein bên cạnh các nhà vật lý

Dấu ấn của Bohr và Einstein trong bom nguyên tử

Hai quả bom nguyên tử rơi xuống Hiroshima và Nagasaki là những đứa con bất hảo của Thuyết tương đối và lượng tử. Lúc đầu, cả Einstein và Bohr đều không tin vào khả năng có thể nhanh chóng chế tạo ra chúng. Song bằng cách này hay cách khác, người ta không để hai ông đứng ngoài cuộc.
Từ bức thư ký tên Einstein
Một ngày mùa hè năm 1939, trong bầu không khí ngột ngạt mùi thuốc súng ngay bên thềm thế chiến hai, L. Szilard và E. Wigner, hai nhà vật lý trẻ gốc Hungary nhập cư sang Mỹ, đi tìm Einstein ở Long Island trong một sứ mạng lịch sử. Vào chuyện, Szilard kể cho Einstein nghe thí nghiệm nhân neutron cùng với những tính toán về phản ứng dây chuyền trong môi trường uranium-graphit của mình. Không ngại phật lòng, Einstein cắt lời người bạn trẻ từng quen biết trước đây ở Đức: Tôi chưa bao giờ nghĩ như thế! Nhưng ngay sau đó, Einstein lại niềm nở hứa sẽ làm mọi việc để báo động Chính phủ Mỹ về khả năng chế tạo bom nguyên tử. Thế là có một cuộc hẹn thứ hai sau vài ngày. Lần này Edward Teller, người sau này là cha đẻ bom khinh khí Mỹ, lái xe chở Szilard đến gặp Einstein. Szilard chấp bút sẵn bức thư gửi Tổng thống Roosevelt, Einstein chỉ ký.

“Thưa ngài
Những công trình gần đây của E. Fermi và L. Szilard, mà tôi đã có bản thảo trong tay, khiến tôi dự kiến rằng nguyên tố uranium có thể trở thành một nguồn năng lượng mới và quan trọng trong tương lai gần đây. Một số vấn đề nảy sinh từ tình hình hiện nay đòi hỏi phải theo dõi chặt chẽ, và nếu cần, có hành động kịp thời về phía chính phủ. Do đó thiết nghĩ tôi phải có bổn phận trình lên ngài những thông tin và khuyến cáo sau đây.

Trong vòng 4 tháng gần đây – qua các công trình của Joliot ở Pháp cũng như Fermi và Szilard ở Mỹ – dường như đã xuất hiện khả năng thực hiện phản ứng dây chuyền trong khối uranium, từ đó có thể sản sinh ra năng lượng khổng lồ và một lượng vô cùng lớn những nguyên tố (phóng xạ) giống như radium. Hiện nay có thể nói khá chắc chắn rằng việc này có thể thực hiện được trong thời gian trước mắt.

Hiện tượng mới này cũng sẽ dẫn đến việc chế tạo ra những quả bom, và ta có thể tin – mặc dù ít chắc chắn hơn – rằng những quả bom cực mạnh kiểu mới đó sẽ có thể chế tạo được. Chỉ cần một quả bom loại này được chở đến cảng bằng thuyền và cho nó nổ tung sẽ phá hủy toàn bộ cảng và một số khu vực xung quanh. Tuy nhiên, chúng lại quả nặng để chở trên máy bay.

Mỹ chỉ có một trữ lượng vừa phải những quặng uranium nghèo. Quặng tốt nhất hiện nay chỉ có ở Canada, Tiệp Khắc, nhưng nguồn uranium quan trọng nhất vẫn là Congo thuộc Bỉ.

Trước tình hình trên, chắc ngài sẽ thấy nên có mối quan hệ thường xuyên giữa chính phủ và nhóm các nhà vật lý đang nghiên cứu phản ứng dây chuyền ở Mỹ. Để làm việc này ngài có thể ủy quyền cho một người đủ tin tưởng với một chức danh không chính thức. Người này có nhiệm vụ như sau:

a) Tiếp cận các cơ quan chính phủ để cung cấp thông tin và khuyến cáo những hành động cần thiết, đặc biệt chú trọng đến việc đảm bảo nguồn cung cấp quặng uranium cho Mỹ.

b) Đẩy nhanh các nghiên cứu thực nghiệm mà hiện mới chỉ tiến hành với ngân sách hạn chế ở các trường đại học, bằng cách cung cấp kinh phí, qua việc tiếp xúc với các cá nhân mong muốn đóng góp vào mục đích này, hoặc cũng có thể qua hợp tác với các phòng thí nghiệm ở nhà máy có các thiết bị cần thiết.

Tôi được biết nước Đức hiện đang ngừng việc bán uranium từ những mỏ ở Tiệp Khắc mà họ chiếm được. Hành động kịp thời đó của Đức có thể hiểu được nếu căn cứ trên việc người con trai của một thứ trưởng trong chính phủ, von Weizsacker, đã về làm việc tại Viện Kaiser-Wilhelm ở Berlin và đang tiến hành lặp lại một số thí nghiệm về uranium của Mỹ ở đó.
Kính thư

A. Einstein”

Weizsacker được nhắc đến ở đoạn kết trong bức thư không chỉ bởi là con một quan chức lớn của Đức quốc xã. Là một nhà vật lý có tài, Weizsacker đã để lại công thức bán thực nghiệm nổi tiếng về năng lượng liên kết các nuclon trong hạt nhân, làm cơ sở để tính toán các phản ứng hạt nhân, phóng xạ và phân hạch. Weizsacker cùng với Heisenberg đã lãnh đạo chương trình nghiên cứu uranium của Đức quốc xã.

Tới những bức thư của Bohr

Tháng 9/1941 Heisenberg và Weizsacker sang gặp Bohr ở Copenhagen đang bị Đức chiếm. Nội dung cuộc gặp mặt này lần đầu tiên được công bố trong cuốn sách “Sáng hơn nghìn mặt trời” của nhà báo Thụy Sĩ Robert Jungk xuất bản năm 1956 do chính Heisenberg cung cấp thông tin. Heisenberg thừa nhận không nhớ chính xác hết mọi chuyện, nhưng nội dung đại khái như sau:

H. Anh nghĩ thế nào nếu các nhà vật lý trong thời gian chiến tranh dốc sức vào vấn đề uranium?

B. (nỗi sợ hãi hiện trên nét mặt) Vậy anh có thực sự tin rằng phân hạch uranium có thể sử dụng làm vũ khí không?

H. Tôi tin về nguyên tắc, có điều nó đòi hỏi những triển khai kỹ thuật cực lớn, nên chúng ta chỉ có thể hy vọng không làm kịp trong thời gian chiến tranh.

Bohr bị sốc bởi Heisenberg có “nhã ý” muốn cho thế giới biết Đức đang chế tạo vũ khí nguyên tử.

Mười sáu năm sau, khi đọc “sáng hơn nghìn mặt trời”, Bohr hết sức ngạc nhiên và trăn trở về những gì mà Heisenberg đã tường thuật. Bohr viết thư ngay cho Heisenberg.

Tôi nhớ như in từng lời trong cuộc trò chuyện hôm đó, trong một bầu không khí sầu não và căng thẳng vô hạn bao trùm lên mọi người ở Đan Mạch. Đặc biệt, hai vợ chồng tôi và các cộng sự trong viện đều có ấn tượng mạnh mẽ là anh và Weizsacker tin tưởng hoàn toàn rằng nước Đức sẽ thắng, nên sẽ rất là ngớ ngẩn nếu chúng tôi hy vọng vào một kết cục khác của cuộc chiến và dè dặt không chịu hợp tác với Đức… Tôi cũng còn nhớ trong cuộc trò chuyện riêng ở phòng tôi, anh đã tạo cho tôi ấn tượng mạnh mẽ rằng dưới sự lãnh đạo của anh, nước Đức đang phát triển vũ khí nguyên tử…. Tôi nghe mà không nói gì, vì đây là một vấn đề trọng đại của nhân loại, và mặc dù mối quan hệ thân thiết giữa hai ta, lúc này tôi và anh, mỗi người đứng trên một chiến tuyến…

Ngoài Bohr và Heisenberg, còn 4-5 khối óc lớn nữa đã đặt nền móng cho thuyết lượng tử. Nhưng đó là 2 trụ cột chính, khăng khít với nhau, cùng nhau chèo chống trước mối hoài nghi của những cây đại thụ về thuyết lượng tử, đặc biệt là Einstein. Không muốn để quan hệ rạn nứt thêm, nhất là khi thời cuộc đã đổi thay, sau chiến tranh hai gia đình đã cùng nhau đi nghỉ hè và gặp gỡ nhiều lần. Bohr cũng thông cảm áp lực đè nặng lên nhà khoa học dưới thời Quốc xã, nên ông viết thư mà không gửi. Rồi ông lại day dứt, lại cố hiểu những khó khăn của người bạn mình và lại viết:

Đối với chúng tôi ở Copenhagen, những người sống trong hoàn cảnh cực kỳ khó khăn và nguy hiểm dưới thời Đức chiếm đóng, chuyến viếng thăm của anh được xem như có ý nghĩa cực kỳ hệ trọng, cho nên tôi ghi nhớ từng lời của anh, trong khi đó, luôn bị đe dọa bởi những cặp mắt dò xét của cảnh sát Đức, tôi lại phải tỏ ra rất thận trọng. Tôi nghĩ anh và Weizsacker tin tưởng mạnh mẽ vào chiến thắng của Đức, khác hẳn với mong mỏi của chúng tôi, nhưng theo đà cuộc chiến, niềm tin đó ngày càng giảm dần để cuối cùng phải tin vào sự thất bại của nước Đức… Trong khi đó, tôi nhớ như in cảm tưởng của mình ngay từ phút đầu khi nghe anh hồn nhiên nói rằng anh tin là cuộc chiến kéo dài, nó sẽ phải kết thúc bằng vũ khí nguyên tử. Tôi không trả lời anh, nhưng có lẽ anh cho là tôi không tin vào điều anh nói, nên anh lại kể tiếp rằng mấy năm trước đó anh đã dốc sức vào vấn đề này như thế nào và tin rằng cuối cùng sẽ thành công, mà không hề để lại cho chúng tôi một tín hiệu nào về những nỗ lực của các nhà khoa học Đức muốn ngăn cản sự phát triển vũ khí nguyên tử.

Bản thảo thư này, cũng như nhiều thư khác nữa mà Bohr viết cho Heisenberg về chủ đề này, đều nằm nguyên trong tủ hồ sơ mà không đến tay người nhận. Trước khi chết năm 1962, Bohr dặn tủ hồ sơ được niêm phong trong vòng 50 năm. Năm 2002, trước yêu cầu bức bách của dư luận, lại nhân có vở kịch “Copenhagen” được công diễn ở Anh về chủ đề này, gia đình Bohr quyết định tháo niêm phong và công bố các tài liệu trên.

Và hai quả bom rơi xuống nước Nhật

Có thể nói, so với Einstein, Bohr có nghề hơn về hạt nhân nguyên tử. Ông đã đề xuất mô hình hạt nhân giọt nước, giải thích cơ chế phân hạch uranium dưới tác dụng của neutron, và luôn là một chủ soái về vật lý hạt nhân trước thế chiến II. Con trai ông, Aage Bohr, phát triển mô hình giọt nước của bố lên thành mô hình tổng hợp, được nhận giải thưởng Nobel về vật lý. Trực cảm vật lý hiếm có của ông sẽ vô cùng lợi hại trước những vấn đề còn đầy rối rắm và bất định như phản ứng hạt nhân dây chuyền. Vì thế, ông là mục tiêu số 1 của cả hai phe đồng minh và phát xít. Biết không thuyết phục được Bohr, phát xít Đức có kế hoạch ám sát ông sau khi hai bố con ông trốn thoát từ Đan Mạch sang Thụy Điển. Biết được âm mưu đó, một đội thám tử Anh đột nhập vào Stockholm để giải thoát, đưa hai bố con ông về London trên chiếc Mosquito. Ông suýt chết ngạt trong chuyến bay đầy mạo hiểm này.

Từ Anh, hai bố con được đưa sang Mỹ vào một ngày cuối năm 1943. Ông đến Los Alamos, đại bản doanh của đề án Manhattan chế tạo vũ khí nguyên tử. Được gặp lại chủ soái là niềm hạnh phúc lớn của Oppenheimer, người chỉ huy đề án và chỉ đạo về học thuật. Ông giới thiệu sơ đồ lò phản ứng nước nặng của Heisenberg. Mọi người hiểu rằng Đức có ý định thả nguồn phóng xạ cực mạnh đó xuống London.

Vào lúc này, giai đoạn học thuật về vật lý hạt nhân gần như đã qua. Nhà máy làm giàu uranium ở Oak Ridge đã hoạt động, plutonium đã được sản xuất trong các lò phản ứng lớn, vấn đề chỉ còn là tích lũy đủ số lượng. “Họ không cần tôi giúp gì”, sau này Bohr tâm sự với bạn như vậy. Nhưng từ những trải nghiệm trong thời gian ở Mỹ, Bohr nhận thức được sứ mạng của mình, những gì mà một nhân vật huyền thoại như Bohr phải làm sau khi bom nguyên tử đã rơi xuống giết hại thường dân vô tội ở nước Nhật.

Đó cũng chính là sứ mạng của Einstein, người hoàn toàn đứng ngoài cuộc trong đề án Manhattan sau bức thư gửi Tổng thống Roosevelt. Nhưng khi quả bom đã rõ hình hài và chỉ còn chờ ngày ấn nút thì Einstein lại phải xuất hiện. “Không thể không cho toàn thế giới biết sức mạnh của Mỹ!” Szilard rất lo lắng trước ý đồ đó của những người có trách nhiệm ở Mỹ, khi mà quân đồng minh đã tiến đến Berlin và mục tiêu răn đe Đức quốc xã không còn nữa. Vậy thì nước Nhật phải hứng lấy hai quả bom có tên “chú bé tí hon” làm từ uranium -235 và “ông béo” làm từ plutonium-239! Sau gần 5 năm lăn lộn với đề án Manhattan, Szilard lại phải đến cầu cứu Einstein tránh cho nhân loại hứng chịu thảm họa. Lần này là một bức thư giới thiệu Szilard đến gặp Tổng thống Roosevelt. Einstein vui lòng nhận lời. Bức thư đã đến Nhà trắng, nằm trên bàn Tổng thống, nhưng quá muộn!

Roosevelt từ trần ngày 12/4/1945. Truman lên kế vị. Ngay sau lễ tuyên thệ, Bộ trưởng chiến tranh gặp Tổng thống trình bày về đề án Manhattan làm bom nguyên tử tốn kém hàng tỷ đô la thời bấy giờ. Trong suốt thời gian làm Phó Tổng thống, Truman chỉ nghe nói qua loa về đề án này. Nhưng từng ấy cũng quá đủ để Truman quyết định cho chúng rơi xuống nước Nhật cho thế giới biết sức mạnh của Mỹ.

Einstein than rằng sai lầm lớn nhất trong đời ông là ký tên vào bức thư gửi Tổng thống Roosevelt đề nghị Mỹ chế tạo bom nguyên tử. Cả Einstein và Bohr đã trở thành biểu tượng của phong trào hòa bình sau chiến tranh.

Einstein và newton-hai người khổng lồ cô đơn

Cả Einstein lẫn Newton đều có trí tuệ vĩ đại khiến co mọi người đều biết về những cống hiến của họ và noài đó nữa. Newton đã phát minh ra phép tính vi tích phân, đã phát biểu các định luật cơ học và đưa ra định luật vạn vật hấp dẫn. Còn Einstein đã đặt cơ sở cho hai toàn nhà chọc trời của vật lý hiện đại, đó là thuyết tương đối hẹp và vật lý lượng tử, đồng thời cũng xây dựng một lý thuyết mới về hấp dẫn.
Nhưng ngoài những thành tựu cụ thể đó ra, cả hai ông đều làm thay đổi triệt để lối tư duy trong khoa học. Cả hai đều đã phát triển một thế giới quan mới, mà ngày hôm nay chúng ta thường gọi là Vũ trụ Newton và Vũ trụ Einstein – vũ trụ thứ nhất là thế giới của những cái tuyệt đối và vũ trụ thứ hai là thế giới của những cái tương đối. Trong Vũ trụ Newton, thời gian trôi không gì ngăn cản nổi với nhịp độ đều đặn, cả trước kia, bây giờ và mãi mãi. Quan hệ nhân quả ở đó được đảm bảo một cách nghiêm ngặt như mệnh lệnh của Thượng đế. Hoàn toàn không có ngoại lệ, mỗi kết quả đều có nguyên nhân của nó. Tương lai hoàn toàn tiên đoán được từ quá khứ. Trong vũ trụ Einstein, thời gian không còn là tuyệt đối nữa. Nhịp độ trôi của thời gian phụ thuộc vào người quan sát. Hơn thế nữa, theo lý thuyết lượng tử, một lý thuyết mà Einstein đã góp phần tạo dựng cho nó mặc dù có những phản đối quyết liệt sau đó, thĩn bất định có tính chất nội tại của tự nhiên ở quy mô nội nguyên tử, đã cản trở sự tiên đoán tương lai từ quá khứ. Những hiểu biết chắc chắn được thay thế cho những hiểu biết mang tính xác suất.
Có thể nói những ý tưởng đó còn lớn lao hơn những lý thuyết khoa học cụ thể. Chúng là triết học, là chủ đề của bản giao hưởng, là những con đường tồn tại khác nhau trong thế giới này.
Cả Newton lẫn Einstein đều chủ yếu là những nhà vật lý lý thuyết. Và cũng giống như nhiều nhà lý thuyết khác, họ đã hoàn tất những công trình vĩ đại nhất của đời họ ở lứa tuổi hai mươi. Nhưng cả hai cũng đều đã thử nhúng tay vào thực nghiệm. Newton, nhà thực nghiệm vĩ đại hơn, người mà ngoài những điều khá ra, đã phát hiện ra ánh sáng trắng là tổ hợp của các màu sắc khác nhau. Newton đã phát minh ra những công cụ toán học mà ông cần. Einstein thì không, nhưng trực giác sáng chói của ông đã dẫn ông tới nghiên cứu và sử dụng hình học Riemann, một thứ hình học phi Eucild phức tạp, cho lý thuyết hình học của ông về hấp dẫn.
Cả hai thiên tài này đều là những nghệ sĩ. Cả hai đều đắm mình trong hành trình tìm kiếm sự giản dị, sự tao nhã và vẻ đẹp toán học. Và cũng giống như các nghệ sĩ lớn, họ đều thích làm việc trong sự đơn độc. Newton giam mình hàng tháng trời liền để hoàn tất một công trình. Einstein hầu như không có một học trò nào và cũng hiếm khi ông tham gia giảng dạy. Cả hai đèulà những người đơn độc. Nhưng Newton cô đơn hơn. Ông dường như rất ghét sự giao du, và như nhà văn Pháp vĩ đại Voltaire đã viết lúc Newton qua đời: “Trong suốt cuộc đời khá dài của mình, ông (Newton) không có một sự mê đắm hay yếu lòng nào; ông cũng chưa bao giờ tới gần một người đàn bà”. Newton còn lập một kế hoạch để giữ gìn sự đơn chiếc của mình: “Một cách để giữ sự trinh khiết của mình đó là không nên giày vò với những suy nghĩ không tự chủ được mà nên né tránh những ý nghĩ đó bằng một công việc nào đấy, hoặc đọc sách hoặc suy tư về những điều khác”.
Trong giai đoạn sau của cuộc đời, Einstein có dành nhiều thời gian cho những hoạt động xã hội, như đi nhiều nước trên thế giới giảng về chính trị, triết học và giáo dục, giúp đỡ lập quỹ cho trường ĐH Do Thái Jerusalem. Einstein cũng là người có nhiều mối quan hệ lãng mạn. Nhưng ở trong sâu thẳm con người ông, ông vẫn là người đơn độc như Newton. Trong một tiểu luận công bố năm 1931, khi ông 52 tuổi, Einstein viết: “Tình cảm mãnh liêt của tôi về công bằng xã hội lại tương phản một cách lạ lùng với sự thiếu vắng rõ rệt nhu cầu tiếp xúc trực tiếp với những người khác và cộng đồng con người. Tôi thực sự là một “lữ hành đơn độc” và chưa bao giờ thuộc về đất nước tôi, ngôi nhà tôi, bạn bè tôi, và cả gia đình gần gũi của Tôi với toàn bộ trái tim mình”.
Cả Newton lẫn Einstein đều kiêu hãnh giữ gìn sự độc lập và tôn thờ sự cô đơn của mình.
Isaac Newton và Albert Einstein đã để lại những di sản hết sức sâu sắc. Newton đã đánh bại quan niệm cho rằng có một số lĩnh vực của tri thức mà trí tuệ của con người không thể tiếp cận tới được. Ý tưởng này đã bắt rễ trong văn hóa phương Tây nhiều thế kỷ trước đó. Trước Newton, người ta quan niệm rằng loài người chỉ được phép hiểu những gì mà Thượng đế đã chiếu cố hé lộ. Tuy nhiên, với sụ ra đời tác phẩm kỳ vĩ Những nguyên lý toán học của triết học tự nhiên (1687) của Newton tất cả những hạn chế cùng những khu vực bị cấm đoán đó đều đã được gạt sang một bên. Ở đây, bằng một ngôn ngữ toán học chính xác, Newton đã khảo sát mọi hiện tượng của thế giới vật lý đã biết, từ con lắc, đến chiếc lò xo, đến sao chổi và tới các quỹ đạo xa vời của các hành tinh. Sau Newton, sự phân chia giữa tâm linh và vật lý đã trở nên rạch ròi hơn. Và con người có thể hiểu được thế giới vật lý đã biết.
Còn Einstein, với những tiên đề lạ lùng và dường như vô lý của thuyết tương đối hẹp, ông đã chứng tỏ rằng những chân lý vĩ đại của tự nhiên không thể đạt tới chỉ đơn giản bằng sự quan sát kỹ lưỡng thế giới bên ngoài. Thực ra, đôi khi các nhà khoa học phải bắt đầu ngay trong bộ óc của họ, từ đó nêu ra những giả thuyết và những hệ thống logic, rồi sau đó mới đêm kiểm chứng bằng thực nghiệm. Ví dụ, toàn bộ kinh nghiệm của chúng ta từ lúc cất tiếng khóc chào đời đều mách bảo chúng ta rằng thời gian trôi với nhịp độ đều đặn, nhưng niềm tin đó không đúng. Vật lý hiện đại cuối cùng đã vươn tới hiểu được tự nhiên ở bên ngoài những cảm nhận của các giác quan con người, nó dạy chúng ta rằng sự nắm bắt thế giới tự nhiên bằng lẽ phải thông thường và kinh nghiệm rất dễ mắc sai lầm. Trong di sản đó, Einstein đã lật nhào nhiều thế kỷ của tư tưởng về quyền lực tối cao của nghiên cứu thực nghiệm và kinh nghiệm. Chính ở đây Einstein đã phản đối câu châm ngôn của Newton: Tôi không khuôn mình trong các giả thuyết với ý muốn nói rằng ông (Newton) không phải là nhà triết học trong tháp ngằnh Asistotle, mà là nhà khoa học luôn lấy sự kiện quan sát được làm cơ sở cho những lý thuyết của mình.
Trong bản tự thuật của mình Einstein đã diễn đạt hướng đi khác với Newton của ông như sau: “Newton, mong ông hãy tha thứ cho tôi; ông đã tìm được con đường duy nhất, mà ở thời đại ông, có thể đạt được đối với một con người có sức mạnh và sáng tạo cao nhất. Những khái niệm mà ông sáng tạo ra, thậm chí ngay cả ngày hôm nay, cũng đang dẫn dắt tư duy của chúng tôi trong vật lý, mặc dù giờ đây chúng tôi biết rằng chúng cần phải được thay thế bằng những cái khác, xa rời hơn phạm vi của kinh nghiệm trực tiếp”.
Trong lời giới thiệu cho cuốn Opticks của Newton, Einstein đã viết về Newton, “Thiên nhiên đối với ông là một cuốn sách mở… Trong một con người ông là sự tổ hợp của nhà thực nghiệm, nhà lý thuyết, nhà cơ khí và sau nữa, nhưng không phải là cuối cùng, là nhà nghệ sĩ trong sự trình bày. Đứng trước chúng ta, ông là một con người mạnh mẽ, chắc chắn và đơn độc”. Giả dụ như trong tương lai, bằng thuật du hành theo thời gian, Newton có tái thế, thì rất có thể ông cũng sẽ viết những lời tương tự về Einstein.

Dòng xoáy trong công thức của Einstein
Làm thế nào để một hạt cực nhỏ hoạt động được trong một chất lỏng? Kết quả mới được công bố trên tạp chí Nature cho thấy rằng để mô tả tình trạng này, công thức của Einstein cần có một chút điều chỉnh nhỏ. Điều này sẽ lần lượt mở ra triển vọng cho các ứng dụng mới, đặc biệt là trong sinh học.

Một hạt phấn hoa lơ lửng trong nước và di chuyển một cách ngẫu nhiên, đây chính là những gì được gọi là “chuyển động Brown”. Các hạt va chạm với nhau trên tất cả các phía bởi các phân tử nước, khiến cho nó chuyển động không ngừng. Trái lại, ở cấp độ con người, một vận động viên bơi lội di chuyển trong nước bằng cách chuyển động theo hướng của lực đẩy do mình tạo ra, chuyển động của người này được hỗ trợ bởi các luồng xoáy đó, thúc đẩy cô di chuyển. Lần đầu tiên, các nhà vật lý đã quan sát và đo lường tác động của những luồng xoáy ở quy mô lớn. Họ đã phát hiện ra rằng: độ nhớt của nước không hoàn toàn ngăn chặn đà di chuyển các phân tử nước tác động tới những hạt phấn hoa. Như Einstein đã nghi ngờ công thức của mình vào năm 1905, và mô tả chuyển động Brown cần phải được điều chỉnh.

Bằng cách quan sát tốc độ di chuyển rất cao của các hạt trong thiết bị dò tìm, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Vật lý Vật chất phức hợp của EPFL đã có thể cho hiển thị và đo lường được sự tồn tại của các luồng xoáy được hình thành bởi một hạt chuyển động trong một chất lỏng. Những luồng xoáy nhỏ phân tán chỉ sau năm micro giây. “Tốc độ luồng xoáy suy giảm đi phụ thuộc vào kích thước của các hạt tạo ra nó và mật độ và độ nhớt của chất lỏng,” Sylvia Jeney giải thích.

Nguyên lý kẹp quang học
Với thách thức được đặt ra là đo lường những đặc tính của các dòng xoáy trong nước. Để làm điều này, các nhà vật lý đã sử dụng những gì mà họ gọi là “optical tweezers” (tạm dịch là kẹp quang học) Bằng cách sử dụng một tia laser, họ có thể nắm giữ các vật thể rất nhỏ.
Và cũng bằng cách đo các độ rung của các hạt, họ có thể chứng minh rằng luồng xoáy của nước làm tăng các biến động của hạt. Ngược lại, nó có thể xác định một số đặc tính của hạt, chẳng hạn như kích thước hoặc hình dạng của nó từ các đặc điểm của dòng xoáy. Tương tự như việc xác định kích thước, hình dạng của vận động viên bơi lội khi họ rời khỏi bể bơi.

Từ sinh học đến bộ cảm biến
Những sự phát triển này hứa hẹn khả năng cải tiến trong nhiều lĩnh vực. “Trong sinh học, trao đổi giữa các tế bào và khu vực xung quanh của nó sẽ diễn ra trong môi trường chất lỏng, các protein hoặc virus truyền qua màng tế bào là một ví dụ,” theo Jeney. Ở những nơi khác, micro-sensor (vi cảm biến) được sử dụng trong các phương tiện truyền thông có độ nhớt hiện thiếu chính xác. Chúng được sử dụng để kiểm tra sự tương tác trong một chất lỏng giữa một loại dược phẩm và các phân tử khác nhau thuộc một micro-scaffolding. Những kết quả này có thể giúp các nhà khoa học cải tiến những tương tác này.

Phụ nữ vs Einstein
Chuyện rằng châu chấu đá xe
Tưởng rằng chấu ngã ai ngờ xe nghiêng.

Hôm nọ đi họp ở Minnesota, ra dến sân bay, nhân viên hàng không thản nhiên:

-Máy bay của bạn chuyến này không bay !!!
-Tại sao ?
-Thời tiết xấu !!

Hôm đó trời Minnesota trong xanh và đẹp. Tôi gọi điện về nhà (New Jersey), trời cũng không tệ (ít nhất là vợ nói thế, mà vợ đã phán, trời cũng phải nể mặt đôi chút). Nhưng nhân viên hàng không (là một bà cụ già móm mém, ôi đã qua rồi cái thời stewardess là một nghề hot) thì lại không nể, mà cứ khăng khăng bảo là thời tiết xấu, vì “trung tâm” đã quyết định như thế.

Đó là chuyến bay về NJ cuối cùng trong ngày, chỉ còn một cách là tìm khách sạn ngủ, và phải tự trả tiền, vì “thời tiết xấu” không phải lỗi của háng hàng không. Cũng may có vài khách sạn sạch sẽ cạnh sân bay.

Tối ngồi buồn, lôi Einstein ra đọc. Tiện thể tôi muốn giới thiệu cuốn: “Thế giới như tôi đã thấy”. Cuốn sách bao gồm một số bài viết và thư từ của Einstein; nó tiết lộ cho ta thấy nhiều khía cạnh thú vị và đầy tính nhân văn của một con người vĩ đại. Sách được soạn rất công phu bởi Đinh Bá Anh, Nguyễn Vũ Hảo và Trần Tiễn Cao Đăng (dịch) và Bùi Văn Nam Sơn (hiệu đính). Chuyện sau tôi trích từ cuốn này.

Chuyện rằng: có một hội phụ nữ Mỹ cho rằng họ cần phản đối một chuyến viếng thăm của Einstein tới Mỹ. Nhà bác học trả lời hội như sau:

Chưa bao giờ tôi bị phái đẹp khước từ mạnh mẽ đến nư vậy; và trường hợp đó nếu có xảy ra thì chũng chưa khi nào có nhiều người cùng lúc đến thế.

Nhưng họ làm thế là đúng quá đi chứ, ôi những nữ công dân đầy cảnh giác. Làm sao người ta lại có thể cho phép một gã đàn ông vào nhà, kẻ vốn thích nhai nuốt ngấu nghiến bọn tư bản ngoan cố một cách ngon lành và thỏa mãn y hệt như con quái vật Minotaurus nhai nuốt các nữ đồn trinh Hy Lạp thơm tho vậy; mà kẻ đó lại còn bỉ ổi đến mức từ chối mọi cuộc chiến tranh, trừ cuộc chiến với chính vợ của y ? Vậy nên, hãy nghe lời đám quần thoa khôn ngoan và ái quốc của các quý vị đi và quý vị hãy nhớ ngay rằng ngay cả thủ phủ của đế chế La Mã hùng mạnh cũng đã từng được cứu nhờ tiếng kêu cạp cạp của nhưng con ngỗng trung thành !

Advertisements

Posted on 01/05/2012, in chuyện kể về các nhà vật lý. Bookmark the permalink. Để lại phản hồi.

Bình luận

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s

%d bloggers like this: