Sóng: Các nguyên lí của Ánh sáng, Điện và Từ học (Phần 1) pdf

Sóng: Các nguyên lí của Ánh sáng, Điện và Từ học (Phần 1) Nội dung Giới thiệu: Thế nào là một định luật tự nhiên? 1. Quanghọc Các địnhluật về ánhsáng 2. Các định luật điện từ học 3. Dòng điện Địnhluật Ohm và ĐịnhluậtJoule Địnhluật nghịch đảo bình phương Niên đại Tiểu sử các nhà khoa học Tài liệu tham khảo Thuật ngữ Về tác giả Giới thiệu Thế nào là một định luật tự nhiên? Mọingười đềubiết một điều luật làgì. Nó là một quytắc yêu cầumọi người phải hoặc không phải làm một cái gì đó. Các điều luật chochúngta biết rằngchúng ta không nênlái xe nhanhhơntốcđộ giới hạn được phép,rằngchúngta không được phép lấy tài sản củangười khác, rằng chúng ta phải đóng thuế thunhập hàng năm. Những điều luật này từ đâu màcó? Ở nước Mĩ và những nước dânchủ khác, các điều luật được soạn rabởi những đại biểu được bầu. Những người này đưa ra thảo luận nhữngý tưởng mà họ nghĩ là hợp lí và có ích. Sauđó, họ bỏ phiếu để quyết định những ý tưởng nào sẽ thật sự trở thànhluật. Nhưng còn có một loạiluật khác nữa,đó là định luật khoa học.Thídụ, bạnsẽ đọc về địnhluật Coulomb ở cuốiquyển sách này.Định luật Coulombchochúngta biết rằng lực điện giữa haivật bất kì phụ thuộcvàohai yếu tố: lượngđiện tích của mỗivật, vàkhoảng cách giữahaivật. Vậy định luật Coulombtừ đâu mà có, và chúng ta có thể làm gì nếu chúngta muốn thayđổi nó? Địnhluật Coulomb rấtkhácvới giớihạn tốc độ hay điều luật quy định bạn phải đóngthuế. Giới hạn tốc độ ở những nơi khác nhauthì khác nhau. Trên nhiều tuyến cao tốc xuyên tỉnh,lái xe có thể chạy đến 105 km/h.Trên những tuyến phố đôngđúc, họ phải lái xe chậm lại. Nhưng lực điện thì luôntác dụng giốngnhư nhau cho dù bạn đangở đâu – ở đồng quêhay thành thị, ở Pháp, ở Brazil hay ở Mĩ. Thỉnhthoảng,người ta vi phạm luật.Khi giới hạn tốc độ là 89 km/h,người ta thường lái 97 km/hhoặc thậm chí còn nhanh hơn. Nhưngchuyện gì sẽ xảy ra nếu bạn thử vi phạmđịnhluật Coulomb?Bạn không thể. Nếu bạn kiểm tra mộtnghìn vật tíchđiện,bạn sẽ nhận thấy mỗivà mọi vật đều tuân theoquy tắc môtả trong định luật Coulomb.Mọi vật đều tuân theođịnh luật này. Và chúngta biết rằngđịnh luật Coulomb vẫn phát huytácdụng cho dùngười ta có đangtheo dõi vật hay không. Địnhluật Coulomb là một định luật tự nhiên, haymộtquy tắc của tự nhiên. Các nhà khoa họcvà nhà triếthọc đã nghiêncứunhững sự kiện xảy ra trongthế giới của chúngta trong một thời gian dài. Họ đã tiến hànhnhững quansát tỉ mỉ và đã làm nhiềuthí nghiệm. Và họ nhận thấy những sự kiện nhất định xảy ra mãi mãi theo một kiểucó quy luật, có thể dự đoán trước. Có lẽ bạn cũngđã từngchú ýtới một số dạng thức này trong thế giới quanhta. Một định luật khoahọc là một phát biểu giải thíchvạn vật hoạt động như thế nào trong vũ trụ. Nómô tả cách thứcvạn vật hoạtđộng, chứ không phải cách thức chúng ta muốnchúngnhư thế. Điều đó có nghĩa là một địnhluật khoa họckhông phải là cái gìđó có thể thayđổi hễ khi nào chúngta lựa chọn. Chúng ta cóthể thay đổi tốcđộ giới hạn hay tỉ suất thuế nếu chúng ta nghĩ chúng quá cao hoặcquá thấp. Nhưng chodù chúng ta có muốnlực điện tácdụng khác đi như thế nào chăng nữa, thì địnhluật Coulomb vẫn phát huy tácdụng.Chúngta không thể thay đổi nó; chúng ta chỉ có thể mô tả cái xảyra mà thôi. Côngviệc củamộtnhà khoahọclà mô tả các định luật của tự nhiên càngđúng và càng chính xác càng tốt. Những định luật mà bạn đọc trong tập sách này lànhữngđịnh luật vạnvật. Điều đó có nghĩa là chúng không những đúng tại đây, trêntrái đấtnày,mà còn đúngtrong toàn cõi vũ trụ. Vũ trụ bao gồm tất cả những thứ mà chúngta biếtlà tồn tại:hànhtinhcủa chúng ta, hệ mặt trời của chúng ta,thiênhà của chúng ta, toànbộ hàng tỉ ngôi saovà thiên hà khác, và toàn bộ khoảng không gian trống rỗng vô tậnở giữa chúng.Toàn bộ những bằngchứng mà cácnhà khoa họcthu thập được về những hànhtinh vànhững ngôi saokháctrongvũ trụ của chúngta cho chúng ta biếtrằng những địnhluật khoahọcápdụng được cho trái đất này cũng áp dụngđượcchomọi nơi khác. Tronglịch sử khoa học, mộtsố định luậtđã được tìm thấy qua nhữngkhám phá xuất sắc củamộtcá nhân nào đó. Nhưng thông thường,các định luật khoahọc được khám pháqua sự nỗ lực của nhiều nhà khoahọc, mỗi người xây dựng trên nền tảng của những người khác đã đi trước. Khi một nhà khoahọc – như Charles AugustindeCoulomb – nhận đượcvinh dự khám phá ra một địnhluật, thì điều quan trọng nên nhớ là những người khác cũng cóđóng góp cho sự khám phá đó. Hầunhư mọi khámphákhoa học đều dựa trên những vấnđề và những câu hỏi mà nhiều nhà khoahọc trướcđó đã nghiên cứu. Các địnhluật khoa họchiếm khithay đổi. Chúng bất biến vì chúng ta nói vũ trụ hành xử khác đi. Các địnhluậtkhoa học chỉ thay đổi khi chúng ta có thêm những thông tinmới haynhữngquansát chính xác hơn. Định luậtthay đổi khi các nhà khoahọccó nhữngkhám phá mới cho thấy định luật cũ không còn môtả vũ trụ tốt như thế nữa. Hễ khi nào các nhà khoahọc thống nhất một sự thayđổi trong các địnhluật tự nhiên, thì địnhluậtmớimô tả các sự kiệnmột cách hoàn chỉnh hơn, hoặc đơn giản và rõrànghơn. Một thídụ hay kiểu này là các định luật môtả điện học và từ học. Các nhà khoa họcđã từngnghĩ rằng điện và từ là hai hiện tượngkhácnhauvà tách rời nhau. Nhưng những khámphámới và những phép đocải tiếnđã giúp chomột nhà khoa họclớn, James Clerk Maxwell, viếtlại cácđịnh luật mô tả điện và từ hoạt độngnhư thế nào. Maxwellnhận ra rằng lực điện và lực từ là hai dạng khác nhau của cùng một lực. Bạn có thể đọc về những khám phá của Maxwellở phần sautập sách này. Các địnhluật tự nhiênthường được viết theo ngôn ngữ toán học. Ngôn ngữ này chophép các nhà khoahọc chínhxác hơn trongnhữngmô tả của họ rằng vạn vật hoạt động như thế nào. Thí dụ, địnhluậtCoulomb thậtra được viết như thế này: Đừng để toánhọc làm bạn hoa mắt. Nó chính là định luật mô tả các điện tích tương tác như thế nào. Viết định luậtđó ra như thế này chophép các nhà khoahọc tính toán chínhxác lựcđiện tương tác trong nhiều tình huống khác nhau ở trên Trái đấtnày vàở mọi nơi trong vũ trụ. Ngànhkhoahọc nghiên cứu vật chấtvà nănglượng và cách thức chúng hành xử được gọi làvật lí học. Trong hàng trăm năm qua,các nhà vật lí đã và đang nghiêncứuvũ trụ của chúng ta, họ đã khám phá ra nhiều định luật tự nhiên. Trong tập sách này, bạnsẽ bắt gặpmộtvài trong số những khám phávĩ đại này. Sẽ có một số thí nghiệm đơn giản bạn có thể thực hiện để nghiệmxemcác địnhluật tác dụng như thế nào. Hãy cùng đọc và cùng chia sẻ nhữngcâu chuyện thú vị về những định luật tiếtlộ những bí ẩn của vũ trụ của chúng ta. . Sóng: Các nguyên lí của Ánh sáng, Điện và Từ học (Phần 1) Nội dung Giới thiệu: Thế nào là một định luật tự nhiên? 1. Quanghọc Các địnhluật về ánhsáng 2. Các định luật điện từ học 3. Dòng điện Địnhluật. luật môtả điện học và từ học. Các nhà khoa học ã từngnghĩ rằng điện và từ là hai hiện tượngkhácnhauvà tách rời nhau. Nhưng những khámphámới và những phép đocải tiếnđã giúp chomột nhà khoa họclớn,. đấtnày và mọi nơi trong vũ trụ. Ngànhkhoahọc nghiên cứu vật chấtvà nănglượng và cách thức chúng hành xử được gọi làvật lí học. Trong hàng trăm năm qua ,các nhà vật lí đã và đang nghiêncứuvũ trụ của