ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN LỊCH SỬ VẬT LÝ

Việc giải thích ý nghĩa của cơ học lượng tử...48 TÀI LIỆU THAM KHẢO...52 CHƯƠNG 1 Vật lí học cổ đại Số tiết: 4 Lí thuyết: 04, BT, TL: 0 * Mục tiêu: - Kiến thức: Sinh viên phải: + Biết đư

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN

LỊCH SỬ VẬT LÝ

MỤC LỤC

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN 1

MỤC LỤC 2

CHƯƠNG 1 4

Vật lí học cổ đại 4

1.1 Sự phát sinh những tri thức khoa học đầu tiên 4

1.2 Khoa học phương Đông cổ đại và triết học tự nhiên cổ Hi Lạp 5

1.2.1 Khoa học phương Đông cổ đại 5

1.2.2 Triết học tự nhiên cổ Hi Lạp, sự mở đầu của khoa học cổ đại 6

1.3 Nguyên tử luận của Democritos và vật lí học của Aristotle 6

1.3.1 Nguyên tử luận của Democritos 6

1.3.2 Vật lí học của Aristotle 7

1.4 Vật lí học thời kì Hi Lạp hoá 8

CHƯƠNG 2 10

Vật lí học thời trung đại 10

2.1 Khoa học phương Đông trung đại 10

2.2 Khoa học châu Âu trung đại 11

CHƯƠNG 3 12

Vật lí học thời kì phục hưng Cuộc cách mạng khoa học lần thứ nhất 12

3.1 Cuộc cách mạng khoa học lần thứ nhất 13

3.1.1 Copernic và hệ nhật tâm 13

3.1.2 Cuộc đấu tranh cho hệ nhật tâm 13

3.2 Sự ra đời của vật lí học thực nghiệm 14

3.2.1 Galileo và sự phát triển thuyết nhật tâm 14

3.2.2 Phương pháp mới trong khoa học 16

3.2.3 Tổ chức mới trong khoa học 16

CHƯƠNG 4 19

Cơ học Newton và sự hoàn thành cuộc cách mạng khoa học 19

4.1 Vũ trụ học Descartes (Descartes) (tự học) 19

4.2.1 Toán học 20

4.2.2 Quang học 20

4.3 Cơ học Newton 20

4.3.1 Những khái niệm cơ bản của cơ học Newton 21

4.3.2 Không gian và thời gian trong cơ học Newton 21

4.3.3 Những định luật cơ bản của cơ học Newton 21

4.3.4 Định luật vạn vật hấp dẫn 22

4.4 Thế giới quan khoa học của Newton và những ảnh hưởng của nó đến vật lí học 22

CHƯƠNG 5 24

Bước đầu hình thành vật lí học cổ điển 24

5.1 Cơ học giải tích và cơ học lí thuyết 24

5.2 Vật lí phân tử và nhiệt học 25

5.2.1 Phép đo nhiệt độ (tự học) 25

5.2.2 Nhiệt lượng và bản chất của nhiệt 26

5.3 Quang học 26

5.4 Điện học và từ học 27

5.4.1 Những nghiên cứu định tính về tĩnh điện 27

5.4.2 Những nghiên cứu định lượng về điện 28

5.4.3 Tĩnh điện học và tĩnh từ học 29

CHƯƠNG 6 29

Vật lí học thời kì phát triển công nghiệp tư bản chủ nghĩa (nửa đầu thế kỉ XIX) 29

6.1 Bước phát triển mới của quang học sóng 30

6.1.1 Young và cuộc mở đầu cuộc đấu tranh cho quang học sóng 30

6.1.3 Fraunhofer và sự phát triển quang phổ học (tự học) 31

6.2 Những bước đầu tiên của điện động lực học 31

6.2.1 Sự phát minh ra dòng điện (tự học) 31

6.2.2 Sự ra đời của điện động lực học 31

6.2.3 Cảm ứng điện từ và sự tiếp tục phát triển của điện động lực học 31

6.3 Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng 32

6.3.1 Bước đầu nghiên cứu sự chuyển hóa giữa nhiệt và công (tự học) 32

6.3.2 Mayer và những quan niệm tổng quát về bảo toàn và chuyển hóa năng lượng 32

6.3.3 Joule và việc xây dựng cơ sở thực nghiệm cho định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng 32

6.3.4 Việc tiếp tục củng cố và phát triển định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng 33

CHƯƠNG 7 33

Sự hoàn chỉnh vật lí học cổ điển (nửa cuối thế kỉ XIX) 33

Vài nét về hoàn cảnh lịch sử: 34

7.1 Nhiệt động lực học 34

7.1.1 Sự hình thành nhiệt động lực học (tự học) 34

7.1.2 Sự phát triển thuyết động học phân tử 35

7.2 Vật lí thống kê 36

7.3 Sự hình thành và phát triển lí thuyết trường điện từ 36

7.3.1 Sự hình thành điện động lực học Maxwell 36

7.3.2 Những cơ sở thực nghiệm của điện động lực học Maxwell 37

7.4 Những đặc điểm cơ bản của vật lí học cổ điển 38

CHƯƠNG 8 40

Sơ lược về vật lí học thế kỉ XX 40

8.2 Sự hình thành và phát triển thuyết tương đối 43

8.2.1 Sự phát triển vật lí học trước Einsten (Tự học) 43

8.2.2 Sự ra đời của thuyết tương đối hẹp 43

8.2.4 Cuộc đấu tranh khẳng định thuyết tương đối (Tự học) 45

8.3 Sự hình thành và phát triển thuyết lượng tử 45

8.3.1 Sự phát triển vật lí học trước thuyết lượng tử (Tự học) 45

8.3.5 Việc giải thích ý nghĩa của cơ học lượng tử 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

CHƯƠNG 1

Vật lí học cổ đại

Số tiết: 4 (Lí thuyết: 04, BT, TL: 0)

*) Mục tiêu:

- Kiến thức: Sinh viên phải:

+ Biết được quá trình phát sinh những tri thức khoa học đầu tiên của nhân loại

+ Biết được đặc điểm của khoa học phương đông cổ đại và triết học tự nhiên cổ Hi Lạp, so sánh được về đặc điểm kinh tế, chính trị văn hóa ở hai vùng này

+ Hiểu được nội dung của Nguyên tử luận của Democritos và vật lí học của Aristotle và vai trò của chúng đối với sự phát triển của khoa học và của vật lí học thời kì Hi Lạp hóa

- Kĩ năng: Phân tích được sự giống và khác nhau giữa hai nền văn hóa Phương Đông và

Hi Lạp để từ đó chỉ ra được những yếu tố ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của khoa học tại hai vùng này

- Thái độ: Tích cực, chủ động tham gia thảo luận và tìm hiểu những nội dung liên quan đến bài học

1.1 Sự phát sinh những tri thức khoa học đầu tiên

Người nguyên thủy sống rất cực nhọc, hoạt động hái lượm, săn bắn, mọi hoạt động của con người chỉ nhằm bảo đảm những điều kiện tối thiểu để tồn tại được Trong cuộc sống như vậy chưa có nhu cầu và cũng chưa có điều kiện cho khoa học hình thành mặc dù những kinh nghiệm sống rời rạc đã được tích lũy dần và được truyển khẩu từ thế hệ này sang thế hệ khác

Tình hình trên đã thay đổi hẳn khi con người chuyển từ hái lượm săn bắt sang trồng trọt và chăn nuôi ở lưu cực các con sông lớn Nin, Tigrơ và Ơphrat… các bộ lạc du mục trước đây đã định cư, có những vụ gặt ổn định hằng năm, tập hợp lại thành các thôn, xóm và các đô thị và từ

4000 năm trước Công Nguyên đã hình thành các quốc gia chiếm hữu nô lệ Đó chính là những cái nôi của khoa học hiện đại Lao động sản xuất có năng suất cao hơn trước, một người lao động khôn những nuôi sống được bản thân mình mà còn có phần dư thừa để góp phần nuôi người khác

và tích lũy cho ngày mai Trong tình hình đó, một số người được giải phóng khỏi lao động chân tay trực tiếp kiếm sống và trở thành những người lao động trí óc chuyên lo quản lí xã hội, làm triết học, khoa học, nghệ thuật Sự phân công lao động xã hội đã được hình thành

Để trồng trọt và chăn nuôi, cần biết tính toán thời vụ, biết dự báo mùa nóng và mùa lạnh, mùa mưa và mùa khô, thời kì nước sông lên và cạn Để làm việc đó, con người cổ đại đã quan sát sự chuyển động của các sao trên bầu trời và phát hiện ra tính tuần hoàn cuả sự chuyển động

đó Đặc biệt quan trọng là con người đã thấy được rằng sự luân phiên tuần hoàn của các mùa và các hiện tượng thiên nhiên khác trên Trái Đất gắn chặt với sự chuyển động tuần hoàn của các vì sao trên trời Trên cơ sở đó, con người cổ đại đã làm ra lịch, xác định năm, tháng, ngày, xác định

thời vụ cho trồng trọt và chăn nuôi Thiên văn học là môm khoa học đầu tiên của nhân loại, đã

do nhu cầu của sản xuất mà ra đời Nó có tác dụng to lớn đối với việc trồng trọt và chăn nuôi, thậm chí có nơi còn có tác dụng quyết định vì kết quả trồng trọt và chăn nuôi phụ thuộc hầu như hoàn toàn vào việc dự báo thời tiết Điều đó đã làm nẩy sinh quan niệm cho rằng vị trí và sự chuyển động của các sao trên trời có vai trò quyết định số mệnh của từng con người và của toàn thể xã hội Do đó, khoa chiêm tinh cũng xuất hiện song song với thiên văn học

Nhu cầu đếm và tính toán khi phân phối sản phẩm, trao đổi sản phẩm, kiểm kê sản phẩm

dự trữ,… đã làm nẩy sinh các hệ thống đếm và quy tắc của bốn phép tính số học Việc đo ruộng đất, đo các thể tích trong sản xuất và xây dựng đã làm hình học ra đời Toán học là môn khoa học thứ hai của nhân loại nảy sinh do nhu cầu của sản xuất

Con người cổ đại đã biết dùng các máy đơn giản trong các công trình xây dựng Các kim

tự tháp vĩ đại ở Ai Cập chứng tỏ từ ba nghìn năm trước Công Nguyên con người cổ đại đã có những tri thức nhất định về cơ học và đã có khả năng quản lí một ngưồn nhân lực và một nguồn nguyên liệu rất lớn trong các công trình xây dựng Tuy nhiên những trí thức vật lí học ban đầu còn rời rạc, lẻ tẻ chưa thành hệ thống

Tóm lại, ở thời cổ đại, nhu cầu sản xuất đã làm nẩy sinh những mầm mống ban đầu của thiên văn học và toán học nhưng chưa có mầm mống của vật lí học mặc dù đã có một vài tri thức

về cơ học

1.2 Khoa học phương Đông cổ đại và triết học tự nhiên cổ Hi Lạp

1.2.1 Khoa học phương Đông cổ đại

Những mầm mống đầu tiên của khoa học đã sớm phát sinh ở phương Đông cổ đại Từ những thế kỉ XIII – XII trước Công Nguyên, người Trung Quốc đã làm ra âm – dương lịch, vào thế kỉ III trước Công Nguyên họ đã biết dùng la bàn và vào đầu thế kỉ II đã biết chế tạo ra giấy bằng giẻ rách và vỏ cây sau đó đã biết in sách bằng các bản khắc gỗ

Người Ai Cập cổ đại đã biết tính năm theo vị trí các sao trên trời, và chia ra một năm thành

36 tuần 10 ngày, thêm vào 5 ngày lễ nữa là 365 ngày Người Babilon (thành phố cổ gần Bagda của Irac) đã quan trắc thiên văn rất chính xác và biết được tính tuần hoàn của các kì nhật, nguyệt thực

Như vậy ngay từ thời kì chiếm hữu nô lệ, ở phương Đông cổ đại đã có những tiền đề của khoa học thực nghiệm Tuy nhiên, mặc dù trình độ toán học và thiên văn học khá cao, quan niệm

về thế giới của người Ai Cập cổ đại và người Babilon cổ đại vẫn là những quan niệm thiếu hệ thống, bị tôn giáo kiểm soát rất ngặt nghèo và không có điều kiện để tập hợp lại thành những trường phái rõ rệt

Trái lại, ở Trung Quốc đã diễn ra những cuộc đấu tranh giữa các trường phái triết học Vào thế kỉ V trước Công Nguyên đã xuất hiện học thuyết của Lão Tử về “đạo” Tới thế kỉ III – II trước Công Nguyên, ở Trung Quốc có thuyết “ngũ hành” Vào thế kỉ II trước Công Nguyên xuất hiện học thuyết về “khí” (sinh khí nguyên thủy), coi như là nguồn gốc của vũ trụ Các thuyết về đạo, ngũ hành, âm dương đều xuất phát từ những kinh nghiệm sống hàng ngày và được khái quát hóa lên một mức độ cao nhằm giải thích sự hình thành và vận động của vũ trụ theo một quan điểm duy vật Tuy nhiên, sản xuất và công nghiệp hóa ở các nước phương Đông chậm phát triển nên các thuyết đó không có điều kiện để kiểm tra và thử thách hoàn chỉnh trong thực tiễn Chúng dần bị bóp méo, xuyên tạc và biến thành những thuyết huyền bí không góp phần vào sự phát triển của vật lí học và khoa học thế giới, mặc dù nội dung của chúng rất sâu sắc và hiện nay vẫn đang được nghiên cứu

1.2.2 Triết học tự nhiên cổ Hi Lạp, sự mở đầu của khoa học cổ đại

Quê hương thật sự của khoa học hiện đại là Hi Lạp cổ đại, nơi đã từng có một nền sản xuất, một nền văn minh phát triển sôi động Tới thế kỉ VI trước công nguyên xã hội chiếm hữu

nô lệ ở Hi Lạp đã đạt mức độ phồn vinh cao, tạo điều kiện cho khoa học, nghệ thuật ra đời và phát triển Triết học tự nhiên ra đời hầu như đồng thời ở Ấn độ, Trung Quốc, Hi Lạp cổ đại, nhưng chỉ có triết học tự nhiên cổ Hi Lạp có ảnh hưởng chủ yếu đến sự phát triển của khoa học thế giới

Người Hi Lạp đòi hỏi phải nêu ra phép chứng minh các quy tắc, phải xây dựng một quan niệm có hệ thống về thế giới, một phương pháp khoa học Người Hi Lạp không những giải quyết những nhu cầu do thực tiễn đề ra mà còn muốn dùng lí trí của mình để tự mình hiểu biết thiên nhiên, không cần nhờ ân huệ của các đấng thần linh ban phát cho hiểu biết đó Ở Hi Lạp cổ đại

đã xuất hiện nghề bác học để nghiên cứu sự khôn ngoan và nghề thầy giáo để dạy sự khôn

ngoan cho người khác

Trường phái khoa học đầu tiên của Hi Lạp là trường phái Ionia (Iôni), người sáng lập là Thales (khoảng 624 – khoảng 547 TCN) Trong khi khẳng định mọi thứ đều biến đổi phái Ionia cũng cho rằng mọi thứ đều xuất phát từ một vật chất ban đầu và từ đó mà phát triển lên, nghĩa là chúng có một nguồn gốc chung

Đồng thời với trường phái duy vật Ionia cũng xuất hiện trường phái Pythagore do Pythagore (khoảng 580 – khoảng 500 TCN) sáng lập Phái Pythagore cho rằng những con số đóng vai trò thần thánh và chúng điều khiển thế giới

Một trường phái duy tâm khác xuất hiện bấy giờ là trường phái Elea (Êlê) người tiêu biểu

là Zénon (khoảng 490 – khoảng 430TCN) Tư tưởng về vật chất ban đầu của phái Ioni được nhiều người chấp nhận, nhưng nó không giải thích được sự đa dạng và sự biến đổi không ngừng của thế giới tự nhiên Để giải quyết mâu thuẫn đó, phái Elea chủ trương rằng thế giới là tĩnh tại, những biến đổi, những chuyển động quanh ta chỉ là do ta tưởng tượng ra, do giác quan lừa dối chúng ta Tư tưởng đó hoàn toàn trái ngược với những kinh nghiệm sống hàng ngày, nhưng để phủ nhận chuyển động và biến đổi, Zenon đã đưa ra những lập luận gọi là aporia (nghĩa là lập luận dẫn đến bế tắc) Phải đến hơn hai nghìn năm sau, khi toán học đã có các đại lượng vô cùng nhỏ, về giới hạn và đã phát minh ra phép tính vi phân thì người ta mới bác bỏ được các aporia bằng sự chứng minh toán học

Như vậy, ngay từ ban đầu các nhà triết học tự nhiên cổ Hi Lạp đã tìm cách giải quyết những vấn đề cơ bản về cấu trúc của vật chất, về nguyên nhân của chuyển động, nhằm xây dựng một bức tranh khoa học tổng quát về thế giới Trong lập luận của họ không thể tránh được những cái còn ngây thơ, hoang đường, gò ép Nhưng điều kiện sản xuất, điều kiện kĩ thuật thời đó chưa cho phép họ kiểm tra các giả thuyết của mình bằng thực nghiệm và bằng toán học, vì vậy các giả thuyết của họ chỉ dừng lại ở đó mà không phát triển lên được Tuy nhiên, các nhà triết học tự nhiên cổ Hi Lạp đã thể hiện rõ tư tưởng về sự tồn tại vĩnh viễn của vật chất và chuyển động, về

sự vận động của thế giới do những nguyên nhân tự nhiên, khách quan chứ không do ý muốn tùy tiện của một thần linh nào Tư tưởng đó đã có ảnh hưởng sâu sắc đến sự phát triển sau này của vật lí học

1.3 Nguyên tử luận của Democritos và vật lí học của Aristotle

1.3.1 Nguyên tử luận của Democritos

Democritos (khoảng 460 – khoảng 370 TCN) đã kế thừa những tư tưởng đó và phát triển

chúng thành nguyên tử luận cổ đại Những luận điểm cơ bản của nguyên tử luận của Democritos

như sau:

 Không có cái gì tự sinh ra từ hư vô, không có cái gì đang tồn tại lại bị hủy diệt Mọi sự biến đổi đều do các bộ phận tách rời nhau ra hoặc hợp lại với nhau

 Không có cái gì ngẫu nhiên Mọi cái xảy ra đều có nguyên nhân và đều là tất yếu

 Chỉ có nguyên tử và chân không là có thật, mọi cái khác đều do ta tưởng tượng ra Các nguyên tử nhiều vô hạn và có vô số hình dạng Chúng chuyển động vĩnh viễn trong không gian vô tận

 Các vật khác nhau là do chúng được tạo thành từ những nguyên tử có độ lớn, hình dạng, số lượng khác nhau và sắp xếp khác nhau

 Tâm hồn được tạo thành từ các nguyên tử tinh tế, nhẵn nhụi, tròn trịa và linh hoạt nhất Chúng chuyển động và xuyên thấu vào cơ thể tạo thành mọi hiện tượng của sự sống.Trong học thuyết của Democritos, vật chất được bảo toàn và chân không là một khái niệm mới chưa từng có trong các thuyết trước đó Nguyên tử luận của Democritos đã vấp phải sự chống đối mạnh mẽ của các học thuyết duy tâm và của giới tăng lữ Mặt khác, cũng phải thừa nhận rằng học thuyết của Democritos mặc dù rất tinh tế và sâu sắc nhưng không thể có ứng dụng nào trong điều kiện xã hội cổ đại và kĩ thuật thời cổ đại cũng không cho phép kiểm tra xem nó đúng hay sai đến đâu Vì vậy nó dễ bị lãng quyên và phải hơn hai nghìn năm sau mới được hồi sinh và trở thành cơ sở của nguyên tử luận hiện đại của thế kỉ XX

1.3.2 Vật lí học của Aristotle

Cuối thế kỉ V, đầu thế kỉ IV trước công nguyên, Athens, thủ đô của Hi Lạp cổ đại, bị người Xpatơ đánh chiếm và bắt đầu suy tàn Trong xã hội và trong hệ tư tưởng cổ Hi Lạp diễn ra những biến đổi sâu sắc Hệ thống tư tưởng duy vật của phái Ionia và phái nguyên tử luận bị đẩy lùi, nhường chỗ cho hệ thống tư tưởng duy tập của Socrate (Xôcrat) (470 – 399 TCN) và học trò của ông là Platon Tới nửa sau thế kỉ IV TCN, vua xứ Maxêđônia là Alexandre chinh phục được Hi Lạp và một miền đất đai rộng lớn bao quanh Địa Trung Hải, trở thành Alexandre đại đế Một gia đoạn huy hoàng mới của Hi Lạp cổ đại đã bắt đầu

Aristotle (384 – 322 TCN) là học trò của Platon và là thầy dạy Alexandre (Alexandre) đại

đế khi còn trẻ Ông là một nhà bác học uyên thâm, đã đi theo học trò của mình trong các cuộc viễn chinh và đã nghiên cứu tỉ mỉ thiên nhiên các vùng quanh Địa Trung Hải Những công trình nghiên cứu đồ sộ nhiều mặt mà ông để lại được coi như một bộ bách khoa toàn thư đầy đủ về mọi tri thức khoa học thời bấy giờ và tạo cho ông một uy tín khoa học rất lớn Aristotle cũng là người đã sáng lập ra môn logic hình thức là khoa học về các phép chứng minh và bác bỏ Trong cuốn “Vật lí học” của ông, Aristotle đã nêu rõ quan điểm và nhận thức của ông về thế giới tự nhiên Phương pháp của ông trong cuốn “Vật lí học” khác hẳn với phương pháp ngày nay, không

có một công thức toán học và không có một nghiệm nào trong công trình này

Aristotle chủ trương rằng thế giới vật chất do bốn nguyên tố tạo thành là đất, nước, không khí và lửa, các nguyên tố có thể chuyển hóa, cái này tạo thành cái kia Bốn nguyên tố mang tính chất nguyên thủy là khô, ẩm, nóng, lạnh phân bố như sau:

- Đất thì khô và lạnh

- Nước thì lạnh và ẩm

- Không khí thì ẩm và nóng

- Lửa thì nóng và khô

Bốn tính chất nguyên thủy luôn luôn đấu tranh với nhau, tạo ra sự chuyển hóa các nguyên

tố và mọi sự biến đổi trong thiên nhiên

Hệ thống triết học tự nhiên của Aristotle dựa vào nhiều sự kiện quan sát hơn các thuyết trước đó (mặc dù vẫn là quá ít) và dẫn đến nhiều kết luận phù hợp với thực tế hơn (mặc dù vẫn còn rất khái quát, thiếu cụ thể, chưa có quan hệ định lượng) do đó nó có ảnh hưởng nhiều hơn đến các tri thức vật lí và làm cho nguyên tử luận của Democritos bị lãng quên Trong lí thuyết của Aristotle có sự pha trộn các yếu tố duy tâm và duy vật, các luận điểm kì quặc và các lập luận biện chứng có giá trị Trong thời gian về sau, giáo hội Thiên chúa giáo đã tước bỏ những yếu tố duy vật và biện chứng khoa học trong học thuyết của ông, tuyệt đối hóa chúng thành những giáo điều bất khả xâm phạm, mặc dù Aristotle không bao giờ coi những luận điểm của mình là những giáo điều và luôn chủ trương phải chứng minh, phải tranh luận để đi tới chân lí

Học thuyết Aristotle mà giáo hội cho phép lưu hành sau này ở thời Trung thế kỉ là một học thuyết đã được sửa sang, dàn dựng lại cho phù hợp với lợi ích tôn giáo Tới cuối thời Trung thế

kỉ đã có sự đấu tranh của các nhà khoa học đòi phục hồi các văn bản gốc của Aristotle, phục hồi học thuyết đích thực của Aristotle

1.4 Vật lí học thời kì Hi Lạp hoá.

Những cuộc chinh chiến của Alexandre đại đế đã tạo ra sự tiếp xúc và xâm nhập lẫn nhau giữa các nền văn minh Hi Lạp và phương Đông Alexandre đã chinh phục được một miền đất đai rộng lớn, đi từ Ai Cập qua khắp miền Trung, Cận Đông đến tận bờ sông Induxơ Alexandre đã khởi công xây dựng một đế chế hùng mạnh trong đó kẻ chiến thắng và chiến bại đều bình đẳng với nhau và cung sức xây dựng xã hội Những mối quan hệ quân sự, chính trị, kinh tế, thương mại trên một lãnh thổ lớn đã làm cho kĩ thuật chiến tranh, kĩ thuật xây dựng, thiên văn học, địa

lí, sinh học và nhiều ngành khoa học khác trở thành nhu cầu thực sự của xã hội

Cuối thế kỉ IV TCN, Alexandre qua đời mà chưa hoàn thành được ý tưởng của mình Các tướng lĩnh của ông không có được tầm tư tưởng lớn như ông, họ đem chia nhau những miền đất chiếm được và lập thành những quốc gia riêng biệt Đế quốc Hi Lạp cổ đại tan rã nhưng văn minh cổ Hi Lạp vẫn tồn tại và phát triển ở các quốc gia xung quanh Địa Trung Hải Một thời kì mới đã hình thành, gọi là thời kì Hi Lạp hóa, thời kì mà các quốc gia xung quanh Địa Trung Hải được tổ chức theo khuôn mẫu của nền văn minh Hi Lạp cổ đại

Trong thời kì Hi Lạp hóa, khoa học bắt đầu đi sâu vào từng ngành tri thức cụ thể, các ngành khoa học xã hội, khoa học tự nhiên bắt đầu hình thành Những người kế tục Alexandre đại

đế đã tạo ra những điều kiện thuận lợi cho công tác nghiên cứu khoa học Các nhà khoa học được trợ cấp hoàn toàn để tập trung vào việc nghiên cứu Khi đó, Euclide và Archimède đều là những nhà bác học nổi bật, có những đóng góp quan trọng nhất cho sự phát triển của vật lí học Euclide (thế kỉ III TCN) đã tổng kết và hệ thống hóa những tri thức toán học cổ đại Ông

đã vận dụng phương pháp logic của Aristotle và trên cơ sở một số định nghĩa và tiên đề, đã dùng các chứng minh chặt chẽ để xây dựng nên một hệ thống hình học hoàn chỉnh được mọi nhà khoa học chấp nhận suốt hơn hai nghìn năm và ngày nay được gọi là hình học Euclide Không gian của hình học Euclide là không gian trống rỗng, vô tận, đẳng hướng đồng nhất và có 3 chiều Đó chính là không gian diễn ra các hiện tượng cơ học của cơ học Newton và các hiện tượng vật lí của vật lí học cổ điển sau này Mãi tới thế kỉ XIX người ta mới hiểu được rằng hình học Euclide không phải là hệ thống hình học duy nhất phản ánh đúng hiện thực khách quan Và cũng từ đó người ta cho nó tên gọi là “hình học Euclide” để phân biệt nó với các hệ thống hình học khác gọi

là “hình học phi Euclide”

Ông đã đặt cơ sở cho quang hình học trong các công trình của ông mang tên “Quang học” (nghiên cứu sự truyền ánh sáng) và “Phản quang học” (nghiên cứu sự phản xạ ánh sáng) Ông đã xây dựng khái niệm tia sáng là một khái niệm cơ bản của quang học và dùng phép chứng minh hình học để tìm ra những định luật của sự truyền thẳng ánh sáng và sự phản xạ ánh sáng qua các gương phẳng và gương cầu.

Archimède (Acsimet) (287 – 212 TCN) sống ở Xiracuda một thành phố cảng đồng thời là một quốc gia nhỏ trên đảo Xixilia, thường xuyên bị các quốc gia láng giềng đe dọa xâm lăng Ông đã chế tạo nhiều loại máy cơ học để nâng nước sông lên tưới đồng ruộng (ốc vô tận Archimède), máy ném đá, cần cẩu và nấn chìm chiến thuyền địch…Dựa trên kinh nghiệm của thực tiễn kĩ thuật Archimède đã tìm ra quy tắc đòn bẩy, đã định nghĩa trọng tâm của một vật và xác định được trọng tâm của các vật phẳng Archimède cũng đã tìm ra định luật nổi tiếng về lực đẩy của chất lỏng mang tên định luật Archimède Không những ông đã nghiên cứu điều kiện nổi của các vật mà còn nghiên cứu điều kiện cân bằng bền của các vật nổi có hình dạng khác nhau Archimède là đỉnh cao của khoa học cổ đại, là người thường xuyên có ý thức và thực hiện thành công sự gắn liền khoa học với kĩ thuật Những nhà khoa học cổ đại sống sau ông đã không thêm được bao nhiêu vào di sản khoa học của ông

Tới thế kỉ III TCN, thiên văn học bắt đầu tách ra thành một môn khoa học riêng biệt Các nhà thiên văn đã thực hiện nhiều quan sát chính xác trong những thời gian dài làm cơ sở cho việc

mô tả chuyển động của các thiên thể Thuyết địa tâm phát triển mạnh mẽ do ảnh hưởng của Aristotle Các nhà thiên văn cổ đại cho rằng các sao bất động được gắn chặt trên một mặt cầu ở rất xa Trái Đất, mặt cầu này quay tròn đều đặn quanh một tâm điểm trùng với tâm Trái Đất Mặt Trời, mặt trăng và các hành tinh cũng quay tròn quanh Trái Đất nhưng chuyển động của các hành tinh có một điều lạ là có lúc hành tinh dừng lại trên quỹ đạo, quay ngược lại rồi lại tiếp tục quay

về phía trước Để giải thích sự không bình thường đó, có người cho rằng mỗi hành tinh quay trên một vòng tròn nhỏ và tâm của vòng tròn nhỏ đó quay trên một vòng tròn lớn có tâm là tâm Trái Đất Cũng có người cho rằn mỗi hành tinh quay đều trên một vòng tròn và tâm của các vòng tròn này không trùng nhau và không cùng với tâm của Trái Đất Hai cách giải thích khác nhau đó cũng dẫn đến những kết quả như nhau khi người ta sử dụng chúng để tính toán và xác định vị trí của các hành tinh trên bầu trời vào những thời điểm khác nhau trong một năm

Ptolemy (thế kỉ II) đã hoàn chỉnh các cách giải thích trên và xây dựng một hệ địa tâm sau này được gọi là hệ địa tâm Ptolemy Theo lí thuyết của ông thì mối hành tinh chuyển động trên một vòng tròn nhỏ gọi là vòng ngoại luân và tâm của vòng ngoại luân chuyển động trên một vòng tròn lớn gọi là vòng nội luân Chuyển động quan sát được của các hành tinh là tổng hợp của hai chuyển động đơn giản đó Ptolemy nêu lên rằng có thể mô tả chuyển động của các hành tinh bằng nhiều cách khác nhau nhưng phải tìm ra cách mô tả đơn giản nhất Tác phẩm của Ptolemy mang tên Ả Rập là “Anmagiet” được các nhà thiên văn Phương Đông cũng như Châu

Âu coi là một tài liệu chính thống cho tới khi thuyết Copernic ra đời

Khác với các nhà thiên văn, các nhà triết học lại tranh luận sôi nổi về học thuyết của Ptolemy Các nhà thiên văn cổ đại đã hiểu được rằng có nhiều cách khác nhau để phân tích chuyển động của các thiên thể (và các vật thể nói chung) thành các chuyển động thành phần Đó chính là bước đi đầu tiên dẫn đến khái niệm về tính tương đối của chuyển động cơ học mà sau này Galileo sẽ phát biểu một cách tường minh

*) Tài liệu học tập

1 Đào Văn Phúc (2002), Lịch sử vật lí học (giáo trình CĐSP), NXBGD, Hà Nội.

*) Câu hỏi, bài tập, nội dung ôn tập và thảo luận

Câu 1 Nêu sự phát triển của khoa học phương Đông cổ đại.

Câu 2 Hãy phân tích nội dung của nguyên tử luận cổ Hi lạp của Democritos, lấy ví dụ dẫn

chứng cho phân tích đó

Câu 3 Phân tích các quan điểm của vật lí học của Aristotle, mối quan hệ giữa bốn nguyên

tố tạo nên thế giới vật chất, từ đó chỉ ra những điểm mới, tiến bộ trong học thuyết của ông?

CHƯƠNG 2 Vật lí học thời trung đại

Số tiết: 2 (Lí thuyết: 02, TL, BT: 0)

*) Mục tiêu

- Kiến thức: Sinh viên phải:

+ Hiểu được tình hình lịch sử thời trung đại tại châu Âu và phương Đông

+ Phân tích được những điểm cơ bản trong sự phát triển của khoa học phương Đông trung đại và khoa học châu Âu trung đại

- Thái độ: Tích cực, chủ động trong việc thảo luận nhóm

Vài nét lịch sử thời trung đại:

Tới các thế kỉ II và I TCN, La Mã chinh phục Hi Lạp, Ai Cập và thành đế quốc La Mã Thiên chúa giáo ra đời và dần chiếm vị trí lãnh đạo trong xã hội La Mã, nền văn hóa Hi Lạp tàn lụi nhường chỗ cho nền văn hóa La Mã Ngay từ khi ra đời thiên chúa giáo đã kịch liệt chống lại khoa học và chống lại nền văn hóa Hi Lạp Tiếp sau đó, những cuộc nổi dậy của những người nô

lệ và của những dân tộc bị trị, những cuộc xâm lăng khốc liệt của các bộ tộc từ phương bắc và phương đông tràn tới đã hủy hoại nền văn minh cổ Hi Lạp và cổ La Mã Trung tâm khoa học và thư viện quý giá Alecxandria bị đốt trụi, các thành phố trù phú bị tàn phá, sách vở và các công trình văn hóa bị hủy diệt Đế quốc La Mã tan rã, xã hội chiếm hữu nô lệ châu Âu tan rã, từ thế kỉ thứ V, chế độ phong kiến châu Âu hình thành

Trong khi đó ở Trung Đông, từ thế kỉ V đã hình thành những quốc gia phồn vinh có nền văn hóa và khoa học phát triển Các nước Ả Rập đã đóng một vai trò quan trọng trong lịch sử văn hóa và lịch sử khoa học thế giới và là chiếc cầu nối giữa phương đông và phương tây, giữa thời cổ đại và thời trung đại Nếu không có vai trò của các nước Ả Rập nền văn hóa phong phú

cổ Hi Lạp có thể đã bị quét sạch không để lại dấu tích gì trên Trái Đất chúng ta

2.1 Khoa học phương Đông trung đại

Châu Âu thời phong kiến sơ kì là một quang cảnh tiêu điều Trong khi đó thì phương đông trung thế kỉ thì giàu có và văn minh hơn hẳn Thương nghiệp phát triển thúc đẩy sự phát triển của toán học, thiên văn học, địa lí Nghề thủ công phát triển kéo theo sự phát triển của kĩ thuật và nghệ thuật thực nghiệm

Dựa vào các thành tựu đã đạt được ở Ấn Độ, Trung Quốc, Hi Lạp, các nhà bác học Ả Rập

đã viết giáo trình số học và đại số Các tác phẩm của Aristotle, Ptolemy và các nhà bác học cổ Hi Lạp khác đã được dịch ra tiếng Ả Rập Người Ả Rập đã quan tâm tới khoa học thực nghiệm, đã tìm ra các cách xác định tỉ trọng của các chất rắn một cách chính xác Họ đã xây dựng được phương pháp xác định bán kính Trái Đất và tìm ra kết quả khá chính xác khoảng 6490km (con số

hiện nay là 6378km ở xích đạo với sai số nhỏ hơn 2%) Về quang học, người Ả Rập đã nghiên cứu bằng thực nghiệm sự khúc xạ của ánh sáng và đã chứng minh được rằng góc khúc xạ không

tỉ lệ với góc tới như Ptolemy đã khẳng định, nhưng chưa tìm ra được định luật khúc xạ (vì khi đó chưa ra đời lượng giác học)

Ngoài những công trình thực nghiệm của bản thân mình, người Ả Rập đã truyền tới châu

Âu những phát minh của người Trung Quốc, Ấn Độ như la bàn, thuốc súng, giấy, đồng hồ cơ học, và đã gìn giữ được những di sản văn hóa quý báu của Hi Lạp cổ đại Nền văn hóa Ả Rập đóng góp lớn vào sự phát triển văn hóa và khoa học châu Âu

2.2 Khoa học châu Âu trung đại

Ở thời phong kiến sơ kì (thế kỉ VII – XI), mỗi chúa phong kiến châu Âu cát cứ một vùng,

cố thủ trong lâu đài đồng thời là pháo đài kiên cố của mình, tự cấp tự túc bằng lao động của các nông nô Giữa các vùng cát cứ với nhau hầu như không có giao thông, thương mại Những thành phố sôi động, những thương cảng trên bến dưới thuyền thời cổ đại như Athens, Alecxandria, Roma chỉ còn là những dấu tích hoang tàn Đời sống tinh thần của xã họi hoàn toàn do giáo hội thiên chúa giáo chi phối Con người châu Âu thời phong kiến sơ kì có thế giới quan và trình độ văn hóa thua xa con người cổ Hi Lạp

Bắt đầu từ thế kỉ X đã có những quan hệ kinh tế và văn hóa giữa châu Âu và các nước phương Đông Từ thế kỉ XI các cuộc thập tự chinh liên tiếp khiến cho châu Âu phát hiện ra các quốc gia phương đông giàu có và văn minh Nối gót các đoàn thập tự chinh là các thương gia đi lại buôn bán tấp nập Quan hệ với phương đông làm cho các nghề thủ công và thương mại phát đạt, thức tỉnh đời sống kinh tế và văn hóa châu Âu

Những tác phẩm khoa học của các nhà bác học Ả Rập qua các bản dịch từ tiếng Ả Rập bắt đầu thâm nhập vào châu Âu Các tác phẩm cổ Hi Lạp cũng nhờ con đường đó mà quay về với châu Âu Các trường đại học bắt đầu xuất hiện, nhằm mục đích chủ yếu là đào tạo các tu sĩ và được đặt dưới sự kiểm soát chặt chẽ của giáo hội thiên chúa giáo Giáo hội chỉ cho phép dùng những sách về giáo lí và những tác phẩm của Aristotle, Ptolemy đã được sửa lại cho phù hợp với những yêu cầu của tôn giáo Tư tưởng của Aristotle được nêu thành những giáo điều bất khả xâm phạm Các tác phẩm của Democritos và các nhà nguyên tử luận bị cấm Những tư tưởng khác với tư tưởng chính thống của giáo hội bị coi là dị giáo và bị đàn áp thẳng tay

Hình thức truyền thụ kiến thức chủ yếu ở các trường đại học thời trung thế kỉ là bài giảng Các giáo sư đại học đều là các tu sĩ và được gọi là các nhà kinh viện

Triết học kinh viện bắt đầu xuất hiện từ thế kỉ thứ VIII nhằm mục đích chủ yếu là xây dựng những cơ sở triết học cho các giáo điều của tôn giáo Các nhà kinh viện tuyên bố “Triết học

là đày tớ của tôn giáo” Nguồn gốc tư tưởng của phái kinh viện được rút ra từ những tác phẩm của những người sáng lập ra giáo hội và của các triết gia Hi Lạp: Platon, Aristotle, Ptolemy Các nhà kinh viện không làm thí nghiệm vì mọi chân lí đều đã nằm trong sách vở và kinh thánh rồi Trong điều kiện như vậy không thể có chỗ cho khoa học chân chính ở các trường đại học trung thế kỉ Triết học kinh viện tồn tại đến tận thế kỉ XV Các nhà sử học gọi thời kì dài 10 thế kỉ này

là “thời kì trì trệ” là “đêm dài trung thế kỉ” Khoa học dậm chân tại chỗ thậm chí còn thụt lùi so với thời cổ đại Tuy nhiên sản xuất vẫn tiếp tục phát triển mặc dù chậm chạp Thủ công nghiệp

và thương nghiệp thức tỉnh đòi hỏi phải xây dựng một nền khoa học hiệu quả hơn, hỗ trợ sản xuất tốt hơn Kĩ thuật làm giấy của Trung Quốc du nhập vào châu Âu Năm 1440 Gutenberg phát minh ra cách in sách bằng chữ rời, tạo ra một phương tiện mới cho việc truyền bá kiến thức

Sách bây giờ đã rẻ hơn và nhiều hơn trước, tới tay nhiều người hơn và mang tới họ những tư tưởng mới, làm cho lịch sử văn hóa và lịch sử khoa học bước sang một giai đoạn mới.

*) Tài liệu học tập

1 Đào Văn Phúc (2002), Lịch sử vật lí học (giáo trình CĐSP), NXBGD, Hà Nội.

*) Câu hỏi, bài tập, nội dung ôn tập và thảo luận

Câu 1 Cho biết đặc điểm đời sống văn hóa, kinh tế, chính trị thời kì trung đại ở phương

Đông và Hi lạp?

Câu 2 So sánh sự phát triển khoa học giữa phương đông trung đại và châu Âu trung đại?

CHƯƠNG 3 Vật lí học thời kì phục hưng Cuộc cách mạng khoa học lần thứ nhất.

Số tiết: 4 (Lí thuyết: , BT, TL: )

*) Mục tiêu:

- Kiến thức: Sinh viên phải:

+ Hiểu được nội dung và ý nghĩa của học thuyết Copernic, hệ nhật tâm, vai trò của nó trong sự phát triển của vật lí học Biết được sự đấu tranh của các nhà khoa học để bảo vệ học thuyết đó

+ Biết được hoàn cảnh ra đời của vật lí thực nghiệm và vai trò của nó trong sự phát triển của khoa học nói chung và của vật lí học nói riêng

+ Hiểu được nội dung của phương pháp mới trong khoa học

- Kĩ năng: So sánh thuyết nhật tâm của Copernic với thuyết địa tâm của Ptolemy và chỉ ra được những điểm mới, tiến bộ hơn của thuyết Copernic

- Thái độ: Tự chủ, tích cực trong hoạt động nhận thức

Vài nét về hoàn cảnh lịch sử:

Từ giữa thế kỉ XV đã diễn ra một sự chuyển mình trong đời sống văn hóa, kinh tế, chính trị của châu Âu trung thế kỉ Sự phát triển thủ công nghiệp ở nông thôn, sự hình thành và phát triển của các thành thị, nơi sản xuất và trao đổi nhiều loại sản phẩm đã phá vỡ nền kinh tế tự cấp tự túc, đặt những nền móng ban đầu cho nền kinh tế hàng hóa Giai cấp tư sản hình thành với các thương gia, chủ xưởng, chủ ngân hàng giàu có và có thế lực ngay cả chúa phong kiến cũng phải

nể vì Chế độ phong kiến phân quyền ngăn cản lưu thông đã trở thành một sự trở ngại cho sự phát triển của nền kinh tế Các cuộc nổi dậy của nông dân và thợ thủ công chống lại uy quyền của giáo hội và các chúa phong kiến đã mở đường cho sự thành lập các quốc gia phong kiến tập quyền mạnh mẽ

Tiếp theo các cuộc thập tự chinh, các thương gia tìm những con đường mới để đi đến buôn bán với các quốc gia giàu có phương đông Trong những cuộc thám hiểm tìm đường như vậy, Colombus đã phát hiện ra châu Mĩ (1492), Magellan đi vòng quanh Trái Đất (1519 – 1522) và chứng minh bằng thực nghiệm là Trái Đất tròn

Sự phát triển kinh tế đó đòi hỏi phải xây dựng một nền khoa học mới đủ khả năng giải quyết những vấn đề do thực tiễn đề ra Nhiều nhà khoa học đã đoạn tuyệt với phương pháp kinh viện và tìm đường trở về với những tư tưởng tự do thời cổ Hi Lạp (phong trào Phục Hưng), đề cao lí trí tự do của con người, đề cao thực nghiệm trong khoa học, không thừa nhận uy quyền và

sự bảo trợ của giáo hội thiên chúa giáo

3.1 Cuộc cách mạng khoa học lần thứ nhất

3.1.1 Copernic và hệ nhật tâm

Tư tưởng về hệ nhật tâm đã được một số nhà triết học cổ đại nêu ra nhưng không được nhiều người ủng hộ Kinh thánh của đạo thiên chúa cũng nói rằng Trái Đất là trung tâm vũ trụ, Mặt Trời và các trăng sao quay quanh Trái Đất, thậm chí có lần chúa đã bắt Mặt Trời phải dừng lại một lúc trên bầu trời Trong tình hình đó phải có lòng dũng cảm rất lớn mới dám đứng lên chống lại truyền thống dân gian lâu đời và chống lại kinh thánh Hành động đó thực sự là một hành động cách mạng

Copernic (Côpecnic) (1473 – 1543) là một nhà hoạt động xã hội và khoa học hết sức sôi nổi trong nhiều lĩnh vực: toán học, thiên văn học, y học, triết học, luật học, chính trị, ngoại giao… Năm 1530 ông đã trình bày những luận điểm cơ bản của mình về thuyết nhật tâm trong một bản thảo viết tay Tiếp đó ông đã trình bày đầy đủ thuyết nhật tâm trong tác phẩm “Về sự quay của các thiên cầu” Mặc dù được một số bạn bè ủng hộ và khuyến khích, ông cũng đắn đo rất lâu trước khi cho xuất bản Cuối cùng, năm 1543 cuốn sách được in xong và tới tay ông chỉ vài ngày trước khi ông qua đời

Trong tác phẩm của mình Copernic coi Mặt Trời bất động là trung tâm vũ trụ, Trái Đất và các hành tinh quay quanh Mặt Trời, mặt trăng quay quanh Trái Đất và ở rất xa là một mặt cầu chứa các sao bất động Dựa theo Aristotle, Copernic coi rằng các thiên thể chuyển động theo các quỹ đạo tròn với tốc độ không đổi, và đó là một điều sai lầm So với thuyết Ptolemy, thuyết Copernic mô tả chuyển động của các hành tinh một cách đơn giản hơn, làm cho việc tính toán vị trí các hành tinh trên bầu trời cũng đơn giản đi rất nhiều và do đó rất thuận lợi cho các nhà hàng hải Tuy nhiên cái vĩ đại nhất của thuyết Copernic là nó chuyển tâm vũ trụ từ Trái Đất sang Mặt Trời, coi Trái Đất cũng chỉ là một hành tinh bình thường của Mặt Trời, bác bỏ những giáo điều của Aristotle và của giáo hội thiên chúa giáo về sự phân biệt thế giới trên trời và thế giới dưới đất, bác bỏ vai trò cao cả đặc biệt của Trái Đất trong vũ trụ Nó đặt cơ sở ban đầu cho một quan niệm về một vũ trụ thống nhất, trong đó những định luật vật lí do con người tìm ra trên Trái Đất cũng có giá trị đối với bất kì nơi nào khác trong vũ trụ

Đối với Copernic, ông coi chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời là chuyển động thật

Về thực chất, ông coi thuyết nhật tâm là một chân lí khoa học chứ không phải là một giả thuyết thuận tiện nhưng có thể đúng hoặc sai

3.1.2 Cuộc đấu tranh cho hệ nhật tâm

Tác phẩm của Copernic đã mở đầu một cuộc cách mạch khoa học, đã đặt ra một loạt vấn

đề quan trọng cần giải quyết Trước hết, cần thực hiện thêm những quan trắc thiên văn chính xác

để kiểm tra và hoàn chỉnh lí thuyết về hệ nhật tâm Sau nữa, thuyết Copernic mới chỉ mô tả chuyển động của các hành tinh mà chưa giải thích nó Vì vậy cần xây dựng cơ sở vật lí của hệ nhật tâm, tức là cần tìm ra những nguyên nhân vật lí gắn bó các hành tinh với Mặt Trời thành một hệ bền vững Đó là một cách tiếp cận hoàn toàn mới đối với khoa học Muốn làm như vậy cần có những dụng cụ quan sát và đo đạc chính xác và những phương pháp tính toán hữu hiệu Nhưng khi đó vật lí học chưa phát minh ra kính thiên văn, toán học chưa có các phép tính vi phân Thiên văn học đòi hỏi vật lí và toán học phải phát triển hơn nữa

Cuộc đấu tranh cho hệ nhật tâm phải kéo dài mấy chục năm liền, trong đó nổi bật lên vai trò của Bruno và Keplerr

Bruno (1548 – 1600) là nhà văn, nhà thơ, nhà bác học suốt đời không mệt mỏi truyền bá, bảo vệ và phát triển thuyết Copernic Ông tin tưởng sâu sắc vào thuyết nhật tâm, ông còn đi xa hơn nữa và chủ trương rằng hệ nhật tâm của Copernic không phải là duy nhất, rằng vũ trụ là vô tận (thêm một điểm nữa trái với Aristotle và kinh thánh) và trong vũ trụ còn có vô số Mặt Trời khác, vô số Trái Đất khác và vô số các hệ nhật tâm khác nữa giống như hệ nhật tâm của chúng

ta Ông phê phán các quan điểm của Aristotle, ủng hộ nguyên tử luận Democritos

Để tránh bị truy nã, ông đã rời bỏ quê hương Italia và hoạt động khoa học ở nước ngoài Đến năm 1592 ông bị tòa án dị giáo bắt, bị giam cầm, tra tấn nhiều năm ở nhà tù, nhưng không khất phục và cuối cùng bị kết án rồi thiêu sống vì hành động dị giáo Tòa án dị giáo hứa sẽ tha tội chết cho ông nếu ông công khai phủ nhận thuyết Copernic Ông đã từ chối và nói “Các ông là

kẻ kết tội tôi còn đang run sợ hơn tôi là kẻ bị kết tội” Ông bước lên giàn thiêu vào một ngày đầu năm 1600

Keplerr (1571 – 1630) từ bé đến lớn luôn sống trong cảnh bần hàn, nhưng suốt đời say mê học tập và nghiên cứu Khi được học bậc đại học, ông được đọc các tác phẩm của Copernic và nhiệt tình ủng hộ thuyết nhật tâm Tốt nghiệp đại học xong ông vừa đi làm vừa nghiên cứu thiên văn Keplerr đã viết một công trình nhằm ủng hộ thuyết Copernic và gửi nó tặng Tikho Brahe và Galileo Tikho Brahe là một nhà thiên văn có tài quan trắc rất chính xác Ông chẳng quan tâm gì đến thuyết Copernic nhưng khâm phục tài năng và nhiệt tình của Keplerr nên đã mời Keplerr đến làm việc ở đài thiên văn của mình Galileo thì đã trao đổi thư từ với Keplerr trong việc bảo vệ thuyết nhật tâm và thế giới quan mới

Năm năm sau Tikho Brahe qua đời, Keplerr được cử làm người thay ông ở đài thiên văn và tiếp nhận toàn bộ nhật kí quan sát thiên văn trong suốt 30 năm qua của Tikho Brahe Keplerr quyết định gia công tập số liệu đồ sộ đó để tìm quy luật chuyển động của các hành tinh Trước hết, ông thấy cần phải hiệu chỉnh lại các kết quả quan sát của Tikho Brahe do sự khúc xạ của ánh sáng trong khí quyển khi các tia sáng truyền từ thiên thể đến mắt người quan sát Tiếp đó, ông gia công những số liệu quan sát của Tikho Brahe đã hiệu chỉnh để từ đó xác định quỹ đạo của Hỏa tinh Lúc đầu, giống như các nhà khoa học lúc bấy giờ, ông coi quỹ đạo của Hỏa tinh là một đường tròn và vận tốc của nó trên quỹ đạo là không đổi Kết quả tính được so với số liệu quan sát của Tikho Brahe chênh nhau 8 phút góc trên một vòng quỹ đạo Keplerr cho rằng kết quả đó không thể chấp nhận được vì Tikho Brahe không thể nào phạm sai số nhiều như vậy Ông đã tính lại và tìm ra quỹ đạo của các hành tinh là đường elip mà Mặt Trời là một trong hai tiêu điểm Vận tốc của hành tinh trên quỹ đạo là không đều, nó lớn hơn khi hành tinh ở gần Mặt Trời hơn

Đó là nội dung của hai định luật Keplerr công bố năm 1609 Ông tiếp tục nghiên cứu và công bố định luật Keplerr thứ 3 vào năm 1619, hoàn thành kế hoạch của ông về việc nghiên cứu quỹ đạo của các hành tinh Ba định luật Keplerr là những định luật định lượng chính xác và trở thành một

cơ sở đáng tin cậy để các nhà khoa học khác tiếp tục nghiên cứu và củng cố thuyết Copernic.Mùa đông năm 1630 Keplerr qua đời sau khi bị cảm lạnh trong một chuyến đi vất vả để đòi tiền lương mà đã lâu ngày ông chưa được nhận

3.2 Sự ra đời của vật lí học thực nghiệm

3.2.1 Galileo và sự phát triển thuyết nhật tâm

Galileo (1564 – 1642 ) sinh ra tại Piza và học ở đại học Piza (Italia) Năm 25 tuổi ông được nhận làm giáo sư giảng dạy tại trường đại học Piza Ngay sau đó, ông đã tiến hành một thí nghiệm nổi tiếng đó là thả rơi các quả cầu làm bằng những vật liệu khác nhau xuống từ một độ cao trên tháp nghiêng Piza Thí nghiệm đã chứng tỏ rằng các vật có khối lượng khác nhau rơi

xuống đất hầu như cùng một lúc Điều này đã bác bỏ luận điểm của Aristot cho rằng vận tốc rơi

tỉ lệ thuận với trọng lượng của vật thí nghiệm này có ý nghĩa rất to lớn, nó cho thấy rằng muốn

có được những tri thức khoa học thì phải quan sát thiên nhiên và phải tiến hành những thí nghiệm Ông cũng bác bỏ quyền phán xét của Aristot và của kinh thánh đối với chân lý khoa họcGallileo cũng hiểu rằng muốn rút ra những kết quả khoa học từ thí nghiệm thực tế thì cần phải loại bỏ những yếu tố ngoại lai ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm Do đó, ông đã sử dụng những quả cầu có hình dạng giống hệt nhau, chỉ để tập trung vào ảnh hưởng của trọng lực, và giải thích sự khác nhau rất nhỏ về thời gian rơi có liên quan đến lực cản của không khí Thí nghiệm của ông được coi là sự mở đầu của khoa học thực nghiệm

Khi thấy công việc ở Piza không thuận lợi, ông đã nhận lời mời làm việc tại đại học Padova Tại đây ông đã tự tìm hiểu cách nấu, mài thủy tinh, tự tay làm ra thấu kính và lắp ráp thành các kính viễn vọng ngày càng chính xác và có độ phóng đại cao hơn Đêm rạng sáng ngày 7/1/1610 ông đã hướng ống kính của mình lên bầu trời và tiến hành buổi quan sát thiên văn đầu tiên của loài người bằng kính thiên văn Ông đã quan sát bề mặt của mặt trăng và thấy các chỏm núi, các miệng núi lửa và kết luận rằng bề mặt của mặt trăng lồi lõm chứ không bằng phẳng nhẵn nhụi như những gì Aristotle đã nói Ông cũng đã quan sát thấy 4 vệ tinh của sao Mộc và thấy dải ngân hà thực chất là gồm vô số các sao chứ không phải là một dải sáng liên tục Từ các quan sát thực tế đó ông đã bác bỏ sự tồn tại của thế giới trên trời và thế giới mặt đất, về vị trí đặc biệt của Trái Đất

Các quan sát thiên văn của ông có ý nghĩa rất to lớn trong việc giúp con người tìm hiểu về bản chất của vũ trụ nhưng không phải ai cũng đồng tình với ông, đặc biệt là những nhà khoa học kinh viện và giáo hội Cuối 1615 Galileo bị triệu về Roma để xét xử tội dị giáo Nhưng chính trong phiên tòa này ông đã tranh luận rất suất sắc để bác bỏ mọi lập luận chống lại học thuyết Copernic Tòa án dị giáo do đó không có lí do gì để khép tội ông Nhưng họ nhận ra “mối nguy hiểm từ thuyết Copernic” và đã ban bố lệnh cấm truyền bá học thuyết Copernic vì nó trái với kinh thánh vào đầu năm 1616

Sau đó, Galileo vẫn tiếp tục nghiên cứu và làm thí nghiệm để phát triển học thuyết Copernic và hoàn thành cuốn sách “Đối thoại về hai hệ thống thế giới: hệ Ptolemy và hệ Copernic” Cuốn sách được xuất bản năm 1632 Trong cuốn sách này ông đã xây dựng cơ sở vật

lí học, thiên văn học, triết học cho thuyết Copernic Nội dung tranh luận ngày thứ nhất đã bác bỏ luận điểm của Aristotle về sự đối lập giữa thế giới trên trời và thế giới dưới đất, ca ngợi lí trí của con người trong việc đi tìm chân lý khoa học Nội dung tranh luận ngày thứ hai , cũng là nội dung quan trọng nhất, đó là đả phá lập luận mà phái kinh viện đưa ra để bác bỏ thuyết Copernic, bác bỏ sự chuyển động của Trái Đất trong vũ trụ Xây dựng quan niệm mới của cơ học, khái niệm chuyển động quán tính là chuyển động được duy trì mãi mãi không bao giờ dừng lại Nội dung tranh luận ngày thứ ba là giới thiệu và phân tích những phát minh, phát hiện thiên văn học

mà ông đã thực hiện trong nhiều thời gian khác nhau để chứng minh cho thuyết Copernic Từ đó bác bỏ sự phân biệt của hai thế giới, về vị trí đặc biệt của Trái Đất trong vũ trụ và chỉ ra rằng Trái Đất chỉ là một hành tinh của Mặt Trời Cuối cuốn sách ông công nhận rằng phải học tập Aristotle nhưng không phải cho rằng mọi lời nói của Aristotle đều là chân lý khoa học

Tháng 2 năm 1633 tòa án dị giáo lại một lần nữa triệu ông về Roma để xét xử Lúc này ông đang mang bệnh, sau khi bị tòa tra hỏi, ông buộc phải đứng trước công chúng đọc lời sám hối do tòa án dị giáo thảo sẵn công nhận rằng ông đã sai, Trái Đất đứng yên và công khai từ bỏ thuyết Copernic Sau phiên tòa này ông đã bị tòa án cử người giám sát chặt chẽ và không cho

gặp gỡ các nhà khoa học khác và không được truyền bá thuyết Copernic Sức khỏe giảm sút và

bị mù, ông mất vào năm 1642

3.2.2 Phương pháp mới trong khoa học

Tiếp tục cuộc đấu tranh của Copernic, Galileo và Bruno là Francis Bacon (Frenxit Bêcơn) Ông đã xây dựng phương pháp mới trong khoa học và trình bày trong cuốn “Công cụ mới” được xuất bản năm 1620

Trong cuốn này ông đã nêu lên nguyên nhân của việc khoa học tại các trường đại học trì trệ không phát triển được là do cản trở của tôn giáo và chủ nghĩa kinh viện Ông cũng đã khẳng định rằng mục đích khoa học là mang lại cho đời sống những phát minh mới và những phúc lợi mới do vậy phải tìm ra cho khoa học phương pháp khoa học mới và tổ chức mới

Bacon coi thí nghiệm là cơ sở của phương pháp khoa học Dựa vào thí nghiệm, thực tiễn

và sử dụng phương pháp quy nạp, nhà khoa học phải xây dựng được những kết luận khái quát

Từ những sự kiện riêng lẻ đến sự khái quát hẹp và dần tới sự khái quát rộng hơn Phương pháp khoa học của Bacon đã phủ nhận hoàn toàn uy tín của Aristotle và tôn giáo trong khoa học.Phương pháp khoa học của Bacon đã được Descartes (Đềcác) (1596 – 1650 ) bổ sung bằng phương pháp diễn dịch và trình bày trong cuốn “Luận về phương pháp” Ông cho rằng con người khi đủ thận trọng và biết lập luận chặt chẽ thì có thể dùng phương pháp chứng minh logic đi từ những điều đơn giản và rút dần ra những kết luận chặt chẽ Bất kì một luận điểm nào chưa được chứng minh thì đều là đáng nghi ngờ mặc dù đó là lời của Aristotle hay viện dẫn trong kinh thánh Descartes tin tưởng mãnh liệt vào áp dụng phương pháp toán học để nghiên cứu vật lí học, đưa những đại lượng biến đổi vào toán học và đặt cơ sở ban đầu cho hình học giải tích

Phương pháp quy nạp và diễn dịch đã ra đời từ thời Hi Lạp cổ đại Bacon và Descartes đã phát triển và vận dụng chúng vào khoa học tự nhiên Phương pháp khoa học phải là phương pháp kết hợp một cách thích hợp giữa quy nạp và diễn dịch

3.2.3 Tổ chức mới trong khoa học

Bên cạnh phương pháp mới, khoa học muốn phát triển cao hơn cần phải có tổ chức mới Bacon đã nêu lên việc nghiên cứu khoa học phải được tổ chức như một hoạt động tập thể và được xã hội bảo trợ

Năm 1603 ở Italia đã thành lập “Viện hàn lâm mắt linh miêu” do một người quý tộc tổ chức và tài trợ Các nhà khoa học đã quy tụ lại đây và có thời kì bảo vệ các nghiên cứu của Galileo Sau đó nó bị giáo hội đàn áp phải tổ chức lại nhiều lần và đến năm 1944 trở thành “Viện hàn lâm quốc gia mắt linh miêu” Năm 1657 thành lập “Viện hàn lâm thí nghiệm Florenxia” gồm những học trò của Galileo và những người ủng hộ ông Năm 1667 do áp lực của giáo hội, viện hàn lâm tự giải tán Năm 1660 ở London thành lập “Hội hoàng gia” nhằm thúc đẩy sự phát triển của triết học thực nghiệm, nó tồn tại hoạt động và phát triển đến tận ngày nay

Các viện hàn lâm khoa học là những trung tâm khoa học mới được các nước tài trợ Các nhà khoa học tham gia nghiên cứu được tự mình tổ chức hội thảo, công bố công trình của mình thoát khỏi sự kiểm soát của giáo hội Các trường đại học khi đó vẫn nằm trong ảnh hưởng của chủ nghĩa kinh viện và không có đóng góp gì cho khoa học Nhờ có sự đấu tranh mạnh mẽ của sinh viên và giáo sư của các trường đại học mà nó đã dần thoát khỏi chủ nghĩa kinh viện và đi vào quỹ đạo khoa học cùng các viện hàn lâm

Khoa học phát triển đòi hỏi phát triển thông tin khoa học mà hình thức ban đầu chính là tiếp xúc trực tiếp hoặc trao đổi qua thư từ Sau này, vào năm 1665 bắt đầu có sự xuất bản của

“Công trình của hội hoàng gia London” và sau đó là “Công trình của viện hàn lâm khoa học

Paris” Đến 1682 tạp chí khoa học đầu tiên ra đời ở Laixich và ngày nay các tạp chí khoa học phát triển mạnh mẽ trên tất cả các nước trên thế giới.

Như vậy, cho tới thế kỉ 17, cuộc cách mạng khoa học do Copernic khởi đầu từ thế kỉ 16 làm nảy sinh vật lí học thực nghiệm với tư tưởng mới, phương pháp mới, tổ chức mới, vật lí học

đã trở thành một lực lượng xã hội có khả năng hỗ trợ cho sự phát triển của sản xuất xã hội

3.2.4 Những thành tựu ban đầu của vật lí học thực nghiệm

Stevin (1548 – 1620) đã nêu lên một cách tiếp cận mới đối với các vấn đề của tĩnh học, vừa dựa vào phương pháp toán học vừa dựa vào thí nghiệm và thực tiễn kĩ thuật Ông đã chứng minh rằng khi một vật nặng trượt theo một mặt phẳng nghiêng thì tỉ số giữa lực kéo và trọng lượng của vật bằng tỉ số giữa độ cao và độ dài của mặt phẳng nghiêng Ông là người đầu tiên tìm

ra quy tắc cộng hình học các lực (3 lực đồng quy song song với 3 cạnh của một tam giác và tỉ lệ với 3 cạnh đó thì cân bằng nhau), chứng tỏ tính chất vector của các lực Ông cũng đã nghiên cứu điều kiện nổi của các vật, và tính được áp suất của chất lỏng lên thành bên của vật nổi Phép tính này rất cần thiết cho kĩ thuật đóng tàu lúc đó để đóng những con tàu vượt đại dương

Galileo cũng đã nghiên cứu những bài toán tĩnh học và thủy tĩnh học, nhưng công lao của ông chủ yếu là xây dựng những cơ sở của động học Ông đã khảo sát sự lăn của vật nặng theo mặt phẳng nghiêng để kiểm tra lại những định luật của sự rơi tự do, và chứng minh rằng gia tốc rơi tự do là như nhau đối với mọi vật Ông cũng đã nghiên cứu chuyển động của một vật bị ném ngang và tìm ra rằng quỹ đạo của vật là đường parabol Bằng cách so sánh dao động của con lắc với sự rơi tự do và với sự chuyển động trên mặt phẳng nghiêng, ông đã chứng minh bằng lí luận

và bằng thực nghiệm rằng sau khi con lắc chuyển động qua vị trí cân bằng, nó sẽ tự nâng lên độ cao đúng bằng độ cao ban đầu mà không phụ thuộc vào hình dạng đường đi Galileo dùng con lắc để đo thời gian và thiết kế được đồng hồ con lắc, nhưng đáng tiếc công trình này chỉ được công bố sau khi ông mất, lúc đó Huygens (Huyghenxơ) đã đăng kí phát minh của mình về đồng

hồ con lắc Sự phát minh đồng hồ con lắc có tầm quan trọng rất lớn trong khoa học và kĩ thuật, đặc biệt đối với ngành hàng hải đang phát triển mạnh để xác định vị trí con tàu trên biển

Torricelli (Torixenli) (1608 – 1674) là học trò và là người kế tục Galileo Ông là người đầu tiên chứng minh bằng thực nghiệm sự tồn tại của áp suất khí quyển và của “chân không Torricelli ” Trong ống Torricelli , trái với khẳng định của Aristotle rằng trong thiên nhiên không thể có chân không Độ cao của cột thủy ngân trong ống Torricelli biểu thị áp suất của khí quyển

và biến đổi theo thời tiết Ống Torricelli là phong vũ biểu đầu tiên của nhân loại và bắt đầu từ thí nghiệm của Torricelli thì khí tượng học đã ra đời dựa vào những cái đo được trong các hiện tượng thiên nhiên

Pascal (Paxcan) (1623 – 1662) đã phát minh ra định luật truyền áp suất trong chất lỏng, định luật bình thông nhau và lí thuyết máy ép dùng nước Ông đã làm thí nghiệm Torricelli ở chân núi và đỉnh núi và chứng minh rằng áp suất khí quyển giảm theo độ cao Như vậy, ống Torricelli lại có thêm một công dụng là dùng làm dụng cụ đo độ cao

Boyle (Bôi) (1627 – 1691) dùng một ống thủy tinh hình chữ U có nhánh ngắn bịt kín và đổ thủy ngân vào nhánh dài để nghiên cứu tính đàn hồi của không khí Ông đã tìm ra rằng độ cao cột thủy ngân ở nhánh dài (biểu thị áp suất của không khí trong nhánh ngắn) tỉ lệ nghịch với thể tích không khí trong nhánh ngắn Sau đó Mariotte (Mariôt) (1620 – 1684) độc lập với Boyle , cũng làm thí nghiệm và đi đến kết quả tương tự Định luật về mối quan hệ giữa thể tích và áp suất của một chất khí sau này mang tên định luật Boyle – Mariotte

Otto guericke (Oto Gherich) (1602 – 1685) công nhận sự tồn tại của chân không và tìm cách tạo ra những lượng chân không đủ lớn để làm thí nghiệm Ông đã chế tạo và cải tiến máy bơm chân không, và đã biểu diễn thí nghiệm nổi tiếng và ngoạn mục về các bán cầu Macdobua: mười sáu con ngựa kéo về hai phía mà không làm tách rời nhau ra, chứng tỏ rằng sức mạnh của

áp suất khí quyển là rất lớn Ông cũng đã công bố một cuốn sách mô tả nhiều thí nghiệm mà ông

đã làm, cho phép thấy rõ sức mạnh của áp suất khí quyển và khả năng ứng dụng áp suất khí quyển trong kĩ thuật

Quang học cũng phát triển song song với cơ học Lúc đầu những người thợ thủ công Hà Lan đã chế tạo ra ống nhòm để xem hát mà chưa hề biết định luật khúc xạ ánh sáng Keplerr đã cải tiến ống nhòm, chế tạo các kính viễn vọng, kính thiên văn dùng cho mục đích khoa học mà cũng chưa biết định luật đó Năm 1637 Descartes đã phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng và đã chứng minh nó bằng một mô hình hạt ánh sáng Nhằm loại trừ hiện tượng cầu sai để nâng cao chất lượng ảnh qua các thấu kính và các gương cầu, Descartes đã nghiên cứu sự phản xạ và khúc

xạ ánh sáng qua các mặt cầu, mặt elip, mặt parabol Galileo, Torricelli đã tự mình chế tạo các thấu kính và gia công bề mặt của các thấu kính Để làm được việc đó, hai ông đã đi học kinh nghiệm của các thợ thủ công và cải tiến kĩ thuật làm kính của họ Leuwenhock (Lêvenhuc) đã tự chế tạo ra những kính hiển vi tuyệt hảo và trở thành người sáng lập ra vi sinh học Newton cũng

tự mình chế tạo ra kính thiên văn dùng gương phản xạ Như vậy trong kĩnh vực quang học ngay

từ đầu vật lí học đã cùng tiến bước với kĩ thuật, nhà vật lí nhiều khi đồng thời là nhà kĩ thuật, và phát minh vật lí học được tiến hành đồng thời với phát minh kĩ thuật hoặc cải tiến kĩ thuật

Huyghens (1629 – 1695) đã công bố “Giáo trình quang học” là công trình đầu tiên về quang học sóng Trong tác phẩm này, ông đã phát triển nguyên lí truyền sóng, ngày nay được gọi

là nguyên lý Huyghens Trên cơ sở nguyên lí đó, ông đã rút ra những định luật về phản xạ và khúc xạ ánh sáng, đã phát triển lí thuyết về tính lưỡng chiết của spat Aixơlen và lí thuyết về sự truyền và khúc xạ ánh sáng trong các tinh thể đơn trục Đáng tiếc là ông đã không nghiên cứu về màu sắc, về nhiễu xạ và giao thoa ánh sáng, là những hiện tượng đặc thù của sóng mà thuyết hạt không thể giải thích được Ông chỉ vận dụng thuyết sóng ánh sáng để nghiên cứu sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng, là những hiện tượng đã quen biết và đã được giải thích bằng thuyết hạt

Những cơ sở ban đầu của điện học và từ học được Gilbert (Ginbe) (1540 – 1603) trình bày lần đầu tiên năm 1600 Trước đây, người ta cho rằng kim nam châm hướng về cực của trời Gilbert cho rằng Trái Đất cũng là một nam châm lớn và kim nam châm của la bàn bị cực của Trái Đất hút giống như các cực của hai nam châm hút nhau Ông là người đầu tiên đã nghiên cứu các hiện tượng tĩnh điện một cách có hệ thống Ông cho rằng không có mối liên quan nào giữa điện và từ

Như vậy, sau khi vật lí học thực nghiệm ra đời và thoát khỏi sự kiềm chế của giáo hội và của chủ nghĩa kinh viện, chỉ trong một thời gian ngắn nó đã đạt được những thành tựu rất cụ thể

và phong phú Các nhà vật lí đi tìm chân lí khoa học bằng cách tiến hành các thí nghiệm, thực hiện các phép đo và phát biểu những định luật định lượng mà ai cũng có thể kiểm tra lại được bằng thực nghiệm Đó là con đường mới để các nhà vật lí đi đến nhận thức thiên nhiên bằng lí trí

tự do của mình Những thành tích mà vật lí học thực nghiệm đã đạt được trong một trăm năm kể

từ khi thuyết Copernic ra đời đã vượt xa những thành tích của hơn một nghìn năm trước đó Chính điều đó nói lên sức sống của vật lí học thực nghiệm

*) Tài liệu học tập

1 Đào Văn Phúc (2002), Lịch sử vật lí học (giáo trình CĐSP), NXBGD, Hà Nội.

*) Câu hỏi, bài tập, nội dung ôn tập và thảo luận

Câu 1 Nêu nội dung và ý nghĩa của học thuyết Copernic, hệ nhật tâm? Phân tích vai trò của nó

trong sự phát triển của vật lí học

Câu 2 Phân tích hoàn cảnh ra đời của vật lí thực nghiệm và vai trò của nó trong sự phát triển

của khoa học nói chung và của vật lí học nói riêng

Câu 3 So sánh thuyết nhật tâm của Copernic với thuyết địa tâm của Ptolemy và chỉ ra những

điểm mới, tiến bộ hơn của thuyết Copernic

CHƯƠNG 4

Cơ học Newton và sự hoàn thành cuộc cách mạng khoa học

Số tiết: 4 (Lí thuyết: ,BT, TL: )

*) Mục tiêu:

- Kiến thức: Sinh viên phải:

+ Hiểu được nội dung cơ bản của vũ trụ học Descartes

+ Biết được quá trình hoàn thành cuộc cách mạng khoa học lần thứ nhất

+ Biết được cuộc đời và sự nghiệp của Newton, phân tích được những đóng góp to lớn của thế giới quan của ông đối với sự phát triển của vật lí học

+ Hiểu được nội dung chính trong cơ học Newton: các khái niệm cơ bản, không gian và thời gian, các định luật Newton Từ đó đánh giá được tầm quan trọng của cơ học Newton trong

sự phát triển của vật lí học

+ Biết được nội dung của phương pháp thực nghiệm trong vật lí

- Thái độ: Tích cực, tự giác tìm hiểu bài học và các nội dung liên quan, tham gia thảo luận nhóm một cách hợp tác, có hiệu quả

Ông cũng cụ thể hóa định luật bảo toàn chuyển động bằng những định luật chuyển động, theo đó khi một hạt vật chất này va chạm vào hạt vật chất kia thì nó sẽ truyền đi bao nhiêu chuyển động cho hạt kia thì nó sẽ mất đi ngần ấy chuyển động Theo Descartes “lượng chuyển động” được đo bằng tích của vận tốc với “độ lớn” của vật Tuy nhiên Descartes chưa quan niệm được vận tốc là đại lượng vector và “độ lớn” của vật ở đây là gì

Theo Descartes vũ trụ ban đầu gồm những hạt vật chất chuyển động hỗn loạn, do va chạm chúng dần tự phân hóa thành 3 loại: các hạt Lửa (nhỏ nhất) tụ lại thành Mặt Trời, những hạt Đất (lớn nhất) tụ lại thành Trái Đất và các hành tinh và những hạt Trời (trung gian) chứa đầy vũ trụ,

va chạm với các hạt khác tạo ra chuyển động xoáy và cuốn các hành tinh chuyển động theo

chúng Descartes cũng cho rằng dựa vào 3 loại hạt trên và chuyển động của chúng có thể giải thích được mọi hiện tượng vật lí thuộc mọi lĩnh vực: cơ học, nhiệt học, quang học…

Tuy nhiên, ông và những người theo trường phái của ông không thể làm cái việc là quy mọi hiện tượng của thiên nhiên về các chuyển động cơ học

4.2 Cuộc đời và sự nghiệp khoa học của Newton

Newton (1642 – 1727) sinh ra trong một gia đình trại chủ nghèo Khi còn nhỏ ông đã bộc

lộ là một người thông minh, có khả năng khoa học Năm 1669 ông được phong giáo sư và hai năm sau đó ông được kết nạp vào “Hội hoàng gia Anh” Hội này được thành lập và hoạt động từ

sự đóng góp hội phí của các hội viên, tuy nhiên do Newton không có tiền đóng hội phí nhưng lại

có niềm say mê khoa học lớn, hội đã miễn tiền hội phí cho ông Năm 1703 ông được bầu làm chủ tịch hội hoàng gia Anh Năm 1727 ông mất trong sự vinh danh và kính trọng của những người cùng thời và sự tưởng nhớ, kính trọng của những người sau ông

Thời đại của Newton là thời đại mà cuộc cách mạng tư sản ở Anh thắng lợi, lật đổ chế độ phong kiến và xây dựng chế độ cộng hòa Tuy nhiên, ngay sau đó, một ông vua “bù nhìn” lại được dựng lên, nhưng không có quyền chính trị Tất cả quyền lực lại tập trung vào giai cấp tư sản và tầng lớp quý tộc mới Nước Anh khi này đã trở thành cường quốc hàng hải và phát triển mạnh chủ nghĩa tư bản Cuộc cách mạng tư sản Anh muốn làm dịu sự đối lập giữa khoa học và tôn giáo, muốn gắn những vấn đề của khoa học với vấn đề đức tin với chúa Tất cả những tư tưởng này và hoàn cảnh đó đã ảnh hưởng nhiều đến thế giới quan và sự sáng tạo khoa học của Newton Ông đã có đóng góp rất lớn trong 3 lĩnh vực: toán học, cơ học và quang học

4.2.1 Toán học

Ông đã thực hiện xây dựng toán học của những đại lượng biến thiên: dựng tiếp tuyến đường cong, tính diện tích giới hạn bởi đường cong, tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của một hàm…Độc lập với nhà toán học Leibniz, ông cũng tìm ra phép vi phân, tích phân, giới hạn Phân biệt các đại lượng vô cùng nhỏ và các đại lượng nhỏ hữu hạn, các nguyên tử toán học

4.2.2 Quang học.

Newton đã nghiên cứu quang học từ năm 1665, thực hiện thí nghiệm nghiên cứu sự tán sắc của ánh sáng khi đi qua lăng kính và nghiên cứu tính chất của quang phổ Từ thí nghiệm này ông cũng nhận thấy ánh sáng đơn sắc không đổi màu khi khúc xạ và phản xạ Ông nhận thấy kính thiên văn làm từ thấu kính bị mắc sai số do hiện tượng sắc sai là hiện tượng không thể loại bỏ được bằng cách mài giũa thấu kính, do đó ông đã nghiên cứu và chế tạo ra kính thiên văn phản

xạ Newton cũng là người đầu tiên phát hiện ra tính tuần hoàn trong các đại lượng quang học, một đặc trưng của sóng ánh sáng mặc dù ông vẫn phủ nhận thuyết sóng Ông giải thích rằng, phải quan niệm tia sáng là một chùm hạt có thể gây ra sóng, nhưng nó không phải là sóng vì nó truyền được trong chân không

Newton đã có những đóng góp cơ bản trong quang học và toán học nhưng thành tựu lớn nhất của ông là trong cơ học

4.3 Cơ học Newton

Newton đã bắt đầu nghiên cứu về cơ học và quang học từ khi còn là sinh viên Tuy nhiên,

do một số công trình của ông khi công bố gây ra sự tranh cãi về bản quyền phát minh nên sau đó, ông không công khai những công trình của mình nữa mà chỉ nghiên cứu trong thầm lặng

Vào thời đó, Halley (Halây), một nhà bác học có nhiều tài đã dựa vào các số liệu thiên văn

đo đạc được để tính lực hấp dẫn giữa Mặt Trời và các hành tinh Kết quả đưa ra là lực này tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa Mặt Trời và các hành tinh Tuy nhiên, ông không thể

từ định luật đó chứng minh định luật I của Kepler Với những trăn trở của mình ông tìm đến Newton Thật bất ngờ, Newton đã cho ông xem cuốn bản thảo giải quyết các vấn đề trên một cách rõ ràng và đầy đủ Với sự nhiệt tình của Halley, 1687 cuốn “những nguyên lý toán học của triết học tự nhiên” của Newton được xuất bản.

Trong cuốn này, Newton trình bày rõ ràng cơ sở của cơ học, các khái niệm cơ bản, các định nghĩa, định luật và giải các bài toán lý thuyết và xây dựng lý thuyết về chuyển động của các hành tinh Đây chính là giáo trình cơ học đầu tiên trong lịch sử được trình bày một cách rõ ràng

và đầy đủ

4.3.1 Những khái niệm cơ bản của cơ học Newton

- “Lượng vật chất”: Tỉ lệ với mật độ, thể tích của vật được gọi là khối lượng Khối lượng có thể đo bằng cân

- “Quán tính”: Là khả năng của vật chất chống lại sự thay đổi trạng thái cơ học Quán tính tỉ

lệ với khối lượng

- “Lực”: Là tác dụng vào vật để làm thay đổi trạng thái đứng yên hay chuyển động thẳng đều của vật

- Động lượng: Là đại lượng đặc trưng cho chuyển động tỉ lệ với khối lượng và vận tốc của vật, động lượng là đại lượng vector

Khối lượng có mặt trong định luật II đặc trưng cho mức quán tính và cũng có mặt trong định luật hấp dẫn đặc trưng cho tính hấp dẫn của vật, Newton chưa giải thích được điều đó

4.3.2 Không gian và thời gian trong cơ học Newton

Ông cho rằng trong thiên nhiên tồn tại một hệ quy chiếu tuyệt đối là không gian trống rỗng đứng yên của các nhà nguyên tử luận cổ đại và của Euclide

- Thời gian tuyệt đối là sự lâu dài thuần túy, là cái trống rỗng để chứa mọi biến cố Nó không phải là vật chất, nó vốn có như vậy và tiếp tục tồn tại như vậy mà không thay đổi Nó trôi đều đặn từ quá khứ đến tương lai mà không phụ thuộc vào bất kì quá trình vật chất nào

- Không gian tuyệt đối là cái trống rỗng để chứa mọi vật Nó không phải là vật chất, nó vốn

có như vậy và tiếp tục tồn tại như vậy mà không thay đổi Nó có 3 chiều liên tục, vô hạn, đẳng hướng và tuân theo hình học Euclide

- Thời gian tương đối là sự lâu dài cụ thể gắn với chuyển động mà ta có thể cảm nhận được Trong đời sống và khoa học thời gian tương đối được sử dụng thay cho thời gian tuyệt đối

- Không gian tương đối là không gian cụ thể do vật cụ thể chiếm chỗ

- Vị trí tuyệt đối là phần không gian tuyệt đối mà vật chiếm chỗ Vị trí tương đối là phần không gian tương đối mà vật chiếm chỗ

- Chuyển động tuyệt đối là sự dời từ vị trí tuyệt đối này sang vị trí tuyệt đối khác Chuyển động tương đối là sự dời từ vị trí tương đối này sang vị trí tương đối khác

Vì không gian tuyệt đối và thời gian tuyệt đối không gắn liền với vật chất nên ta không thể phát hiện được chúng Theo Newton nhiệm vụ của trết học tự nhiên là phát hiện ra chuyển động tuyệt đối và nghiên cứu những quy luật của chúng

4.3.3 Những định luật cơ bản của cơ học Newton

Phương pháp của Newton là từ khảo sát các hiện tượng suy ra các nguyên lý tổng quát và

từ nguyên lý đó suy sa các tính chất của vật chất

- Định luật 1: Bất kì vật nào cũng giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều của nó chừng nào nó còn chưa chịu lực tác dụng bắt nó phải thay đổi trạng thái đó

- Định luật 2: Sự biến thiên động lượng của vật tỉ lệ với lực gây ra chuyển động và diễn ra theo phương của lực đó.

- Định luật 3: Trong tương tác giữa hai vật thì tác dụng và phản tác dụng bao giờ cũng bằng nhau về độ lớn và có hướng ngược nhau

Chuyển động trong định luật 1, 2 là chuyển động tuyệt đối Ông không nêu ra nguyên nhân vật lí của tương tác

1 2 2

Những dự đoán chính xác về chu kì nhật, nguyệt thực, sự xuất hiện của Hải tinh là những

sự kiện khẳng định tính đúng đắn của định luật hấp dẫn Tuy nhiên ông chưa nêu ra được bản chất của lực hấp dẫn là gì

4.4 Thế giới quan khoa học của Newton và những ảnh hưởng của nó đến vật lí học

Thế giới quan của Newton phản ánh những mâu thuẫn và những thỏa hiệp của thời kì cách mạng tư sản Anh Newton chống lại chủ nghĩa kinh viện, bảo vệ nền khoa học có khả năng phát triển công nghiệp và thương mại nhưng vẫn tin rằng khoa học còn giúp ta nhận thức được Chúa Newton không đi theo con đường của các nhà triết học tự nhiên cổ đại xây dựng bức tranh tổng quát về vũ trụ, tìm kiếm nguyên nhân cuối cùng của các hiện tượng mà ông tìm cách xây dựng một số “nguyên lý tổng quát” để từ đó có thể rút ra những điều vận dụng được trong thực tiễn.Phương pháp của ông đóng một vai trò rất quan trọng trong việc phát triển vật lí học Đó là phương pháp nghiên cứu thích hợp nhất thời bấy giờ Tuy nhiên, lại có nhược điểm: Khái niệm

về không gian và thời gian tuyệt đối tách rời vật chất là tư tưởng siêu hình, phủ nhận vai trò của giả thuyết khoa học đã có phần cản trở sự phát triển của khoa học giai đoạn sau Những luận điểm mang màu sắc tôn giáo rải rác khiến nó dễ dàng được chấp nhận ở Anh nhưng ở nước Pháp cách mạng với tư tưởng vô thần chống tôn giáo nó bị chỉ trích nặng nề và không được chấp nhận

4.5 Phương pháp thực nghiệm trong vật lí học

Galileo được coi là cha đẻ của phương pháp thực nghiệm và Newton là người vận dụng phương pháp thực nghiệm rất thành công nhưng hai ông chưa tổng kết được phương pháp đó một cách đầy đủ

Các nhà khoa học đã làm thí nghiệm từ thời cổ đại với các mục đích khác nhau nhưng chỉ đến Galileo thì khoa học mới coi thực nghiệm là nguồn gốc của tri thức và thực nghiệm là phương pháp hữu hiệu để tìm chân lí khoa học Newton phát biểu 4 quy tắc của sự nghiên cứu:

- Quy tắc 1: Không được thừa nhận trong thiên nhiên những nguyên nhân khác những nguyên nhân đúng và đủ để giải thích các hiện tượng

- Quy tắc 2: Vì vậy cho đến khi nào có thể được thì phải gán cùng 1 loại nguyên nhân cho cùng một loại hiện tượng

- Quy tắc 3: những tính chất vật lí ta không thể tăng lên hoặc giảm bớt và là cố hữu của các vật đưa ra làm thí nghiệm thì phải coi là tính chất của mọi vật nói chung.

- Quy tắc 4: Trong thực nghiệm những mệnh đề suy ra bằng phép quy nạp từ các hiện tượng diễn ra phải được coi là chính xác hoặc gần đúng trong khi chưa phát hiện ra những hiện tượng làm cho mệnh đề đó được chính xác hơn hoặc phải có ngoại lệ

Bốn quy tắc này thể hiện phương pháp quy nạp thực nghiệm: Đi từ tri thức bộ phận đến những tri thức tổng quát hơn và đến những lý thuyết, định luật, học thuyết Tuy nhiên 4 quy tắc này chưa nói hết được nội dung của phương pháp thực nghiệm: phương pháp thực nghiệm phải có sự kết hợp hài hòa giữa lý thuyết và thực nghiệm , giữa quy nạp và diễn dịchNgày nay, chúng ta có thể hiểu nội dung của phương pháp thực nghiệm như sau:

- Xuất phát từ thí nghiệm, quan sát, nhà khoa học xây dựng giả thuyết

- Bằng suy luận toán học và logic từ giả thuyết các nhà khoa học rút ra một số hệ quả và tiên đoán những sự kiện chưa biết

- Kiểm tra lại bằng thực nghiệm những hệ quả và sự kiện ở trên

Nếu thực nghiệm phản ánh đúng so với giả thuyết khoa học thì phải coi giả thuyết đó là đúng hoặc là gần đúng trong khi chưa có những sự kiện mới phát sinh để xem lại lý thuyết đó.Phương pháp thực nghiệm phải được hiểu theo nghĩa rộng là nhằm mục đích nhận thức thiên nhiên Tuy nhiên trong quá trình tìm kiếm chân lý khoa học không phải nhà vật lí nào cũng

đi đủ 3 bước như trên mà học phải nối tiếp nhau trong quá trình nghiên cứu, người này tiếp nối những kết quả đã đạt được của người trước, hoàn thành quá trình chiếm lĩnh tri thức mới

*) Tài liệu học tập

1 Đào Văn Phúc (2002), Lịch sử vật lí học (giáo trình CĐSP), NXBGD, Hà Nội.

*) Câu hỏi, bài tập, nội dung ôn tập và thảo luận

Câu 1 Nêu nội dung cơ bản của vũ trụ học Descartes.

Câu 2 Nêu những điểm chính trong cuộc đời, sự nghiệp của Newton và phân tích ảnh hưởng

của thế giới quan khoa học Newton tới sự phát triển của vật lí học

Câu 3 Phân tích các khái niệm cơ bản, các định luật cơ bản trong cơ học của Newton và đánh

giá vai trò của cơ học Newton đối với sự phát triển của vật lí học

CHƯƠNG 5 Bước đầu hình thành vật lí học cổ điển

Số tiết: 4 (lí thuyết: , BT, TL: )

*) Mục tiêu:

- Kiến thức: Sinh viên phải:

+ Hiểu rõ con đường hình thành của vật lí học cổ điển

+ Biết được những công trình nghiên cứu có đóng góp to lớn cho sự hình thành của vật lí học cổ điển

+ Hiểu được những quan điểm, quan niệm của các nhà khoa học thời này

- Thái độ: Hợp tác, tự giác trong học tập và thảo luận

Vài nét về hoàn cảnh lịch sử:

Cách mạng khoa học làm nảy sinh vật lí học thực nghiệm và làm cho khoa học phục vụ sản xuất phục vụ đời sống con người Trong khi đó ở châu Âu đang có sự chuyển biến xã hội từ xã hội phong kiến lên xã hội tư bản chủ nghĩa

Ở nước Pháp đầu thế kỉ XVIII các nhà duy vật nổi lên chống lại giai cấp quý tộc và tăng

lữ, họ đề cao các quy luật khoa học và coi đó cũng chính là quy luật của sự phát triển lí trí

Với sự giúp đỡ của Voltaire (Vônte), Du Chatelet (Đuysactơ) đã dịch sang tiếng Pháp tác phẩm “Những nguyên lí” của Newton và Voltaire đã viết lời tựa đầu cho bản dịch Từ năm 1751 đến 1780 đã xuất bản cuốn “Từ điển bách khoa” giải thích các thuật ngữ khoa học, nghệ thuật và các nghề thủ công Các nhà tư tưởng Pháp đề cao vai trò của lí trí con người và do ảnh hưởng lớn của họ thế kỉ XVIII gọi là “thế kỉ của trí tuệ”

Thế kỉ XVIII cũng đã diễn ra cuộc cách mạng công nghiệp với phương thức sản xuất bằng máy móc, từ đó cho ra đời chủ nghĩa tư bản công nghiệp và đề ra trước khoa học nhiều yêu cầu mới mẻ và cấp bách

5.1 Cơ học giải tích và cơ học lí thuyết

Newton là một trong những người sáng lập ra phép tính vi phân và tích phân, nhưng ông lo ngại rằng nếu trình bày cuốn sách của mình theo những phép tính mới đó sẽ khiến cho mọi người khó hiểu, và vì vậy ông đã trình bày các chứng minh của mình trong cuốn “Những nguyên lý” bằng phép tính hình học Tuy nhiên, chính sự trình bày đó của ông lại không mang lại kết quả mong muốn Khi đọc cuốn sách của ông các nhà khoa học khác đều thấy rất phức tạp và rắc rối.Nhà bác học Euler (Ơle) (1717 – 1783) đã tìm ra phương pháp giải tích để trình bày lại cơ học Newton mà vẫn giữ nguyên những nguyên lý và luận điểm cơ bản của cơ học Newton, đó chính là cơ học giải tích Năm 1736 xuất bản cuốn “Cơ học hay khoa học về chuyển động” trình bày bằng phương pháp giải tích bổ sung cả những vấn đề mà Euler đã nghiên cứu Cuốn sách ra đời khi đang có sự đấu tranh giữa hai trường phái Newton và Descartes Lý thuyết của hai phái này nhiều khi dẫn đến những kết quả trái ngược nhau

Clairaunt (Clêrô) (1713 – 1765) là một thành viên của đoàn khảo sát đã công bố công trình

“Lí thuyết về hình dạng Trái Đất” là một sự phát triển của học thuyết Newton Công trình nổi

tiếng nhất của Clairaunt có đóng góp xuất sắc vào khẳng định học thuyết Newton là sự phân tích quỹ đạo của sao chổi Halley.

Halley(1656 – 1742) là nhà khoa học nhiều tài năng Ông bắt đầu quan sát sao chổi vào các năm 1680 và 1682 Dựa vào các kết quả nghiên cứu về sao chổi đã có và từ những tài liệu ông bỏ công sức tìm kiếm ông nhận thấy rằng quỹ đạo sao chổi vào các năm 1531, 1607, 1682 giống nhau một cách kì lạ Ông cho rằng đó là quỹ đạo của cùng một sao chổi, có chu kì rất lớn Ông

đã tính toán được chu kì đó là 76 năm và dự báo đến cuối 1758 đầu 1759 sẽ lại xuất hiện

Clairaunt lại là người đảm nhận vai trò tính toán lại quỹ đạo sao chổi năm 1682 Trong các phép tính phải tính đến sự nhiễu loạn của Mộc tinh và Thổ tinh Với những phép toán khổng lồ, một mình Clairaunt không thể giải quyết nổi vì thế ông đã yêu cầu sự giúp đỡ của 2 nhà toán học nổi tiếng lúc đó Ba nhà toán học kiệt xuất đã làm việc miệt mài và kết quả là, dự báo sao chổi sẽ xuất hiện khoảng giữa tháng 4 năm 1759 sai số 1 tháng Sự thật thì sao chổi đã xuất hiện sớm hơn 32 ngày so với dự tính , vào ngày 13/3/1759 nó đi qua điểm cận nhật, kết quả này vẫn nằm trong sai số cho phép Một lần nữa, kết quả mà các nhà thiên văn học đạt được đã khẳng định sự đúng đắn của định luật hấp dẫn và tính hiệu quả của việc đưa giải tích vào cơ học

Để phát triển cơ học Newton các nhà khoa học thế kỉ XVIII không chỉ cải tiến phương pháp trình bày của cơ học Newton mà còn tìm ra hướng đi mới cho nó, cơ học lí thuyết được ra đời vào thời kì đó Nội dung là tìm ra những nguyên lý, định luật tương đương với các định luật

cơ học của Newton hoặc tổng quát hơn và trình bày nội dung cơ học Newton với nội dung mới

và phương pháp mới

Với những nguyên lý như vậy nhằm thay thế cho các định luật Newton các nhà toán học đã xây dựng lại cơ học Newton theo một kiểu mới Năm 1768, Lagrange (1736 – 1813) cho xuất bản công trình mới về cơ học trong đó các bài toán cơ học đều được đưa về giải phương trình vi phân Ông đã nêu ra phương trình cơ bản và tổng quát mà ngày nay gọi là phương trình Lagrange và được áp dụng rộng rãi không chỉ trong cơ học, nhiệt học, mà cả điện động lực học

Fahrenheit (Farenhai) (1684 – 1736) đã chế tạo được nhiệt kế đáp ứng điều đó Năm 1709 ông chế tạo ra nhiệt kế dùng rượu, 1714 là nhiệt kế dùng thủy ngân Ông chọn nhiệt độ của hỗn hợp nước, nước đá và muối ăn làm 00 và nhiệt độ của hỗn hợp nước và nước đá làm 320, thân nhiệt là 960 Theo đó, nhiệt độ sôi của nước là 2120 F

Năm 1730 nhà động vật học kiêm nhà luyện kim Réaumur (Reo Muya) (1683 – 1757) lấy nhiệt độ nóng chảy của nước đá làm điểm 00 và nhiệt độ sôi của nước là 800 Các nhà khoa học khác cũng chọn những nhiệt độ làm mốc khác nhau Do vậy, để có sự thống nhất và đều được mọi người chấp thuận thì phải chọn được các mốc nhiệt độ cố định thực sự

Nhà thiên văn học Celsius (Xenxiut) (1701 – 1744) đã làm một loạt các thí nghiệm kiểm tra xem các điểm cố định trong thang nhiệt độ Réaumur có đúng không Kết quả ông thu được là trong mọi trường hợp, nhiệt độ của tuyết đang tan đúng là điểm cố định và nhiệt độ sôi của nước phụ thuộc áp suất khí quyển Ông đề nghị chọn điểm 1000 là nhiệt độ nóng chảy của nước đá và

00 là điểm sôi của nước ở 760mmHg Sau đó Linné (Linê) đã đảo lại và đề nghị lấy 00 là nhiệt độ nóng chảy của nước đá và 1000 là độ sôi của nước Thang nhiệt độ này gọi là nhiệt độ Celsius và còn được sử dụng cho đến ngày nay

Năm 1782, Lavoisier (Lavoadiê) và Laplace đã làm nhiều thí nghiệm chính xác sự nở vì nhiệt của nhiều chất Vật thí nghiệm được đặt vào nước đá đang tan và sau đó cho vào nước đang sôi để đo sự nở vì nhiệt khi nhiệt độ tăng 1000 C, kết quả thu được rất chính xác.

5.2.2 Nhiệt lượng và bản chất của nhiệt

Dù những phép đo nhiệt độ đã đạt đến độ chính xác cao nhưng những khái niệm cơ bản của nhiệt học vẫn chưa được xác định rõ ràng Các nhà nghiên cứu còn lẫn lộn giữa nhiệt độ và nhiệt lượng

Những phép đo nhiệt lượng đầu tiên được mô tả trong công trình của viện hàn lâm Petecbua, đặc biệt là của Richman (1711 – 1753) Năm 1750 ông đã công bố công thức tính nhiệt độ sau cùng của một hỗn hợp khi ta trộn nhiều lượng của cùng một chất lỏng có khối lượng

và nhiệt độ ban đầu khác nhau Richman quan niệm có một “chất nhiệt” nằm trong mọi vật và có thể chuyển từ vật này sang vật khác Ông cũng đã lẫn lộn giữa khái niệm nhiệt độ và nhiệt lượng nhưng ông cũng đã cảm thấy sự khác nhau nào đó giữa hai đại lượng này

Năm 1772 khi nghiên cứu về nhiệt lượng trong hỗn hợp nước và tuyết, Wilkes (Vinke) đã thấy rằng có một phần nhiệt lượng bị biến mát mà không làm giảm nhiệt độ của hỗn hợp Ông đi đến khái niệm ẩn nhiệt tan của tuyết Black cũng đã đi đến kết luận như vậy Ông là người đầu tiên đưa ra sự phân biệt rõ ràng giữa hai khái niệm nhiệt lượng và nhiệt độ, đồng thời ông đã đưa khái niệm nhiệt dung vào trong nhiệt học Ông cũng định nghĩa ẩn nhiệt nóng chảy của nước đá

và ẩn nhiệt hóa hơi của nước mà ngày nay ta gọi là nhiệt nóng chảy và nhiệt hóa hơi

Như vậy cho tới những năm 70 của thế kỉ XVIII những khái niệm cơ bản của nhiệt học đã được hình thành Nhưng phải sau 1 thế kỉ nữa người ta mới xác định được đơn vị để đo nhiệt lượng gọi là calo Cũng vào thời kì này đã hình thành những thuyết nói về bản chất của nhiệt.Bernoulli (Becnuli) coi rằng không khí gồm những hạt chuyển động rất nhanh theo mọi phương và tạo ra sự đàn hồi của nó Khi không khí nóng lên thì các hạt chuyển động nhanh hơn

và độ đàn hồi của không khí tăng lên Đây là khái niệm mở đầu cho thuyết động học phân tử Nhưng Bernoulli chỉ dừng lại ở đó mà không giải thích bản chất của nhiệt là gì Boyle và Euler (Ơle) cho rằng nhiệt bản chất là chuyển động của các phân tử Lavoisier và Laplace còn nói rằng nhiệt là tổng tất cả các hoạt lực của các phân tử

Những lí thuyết động học lúc đó không dẫn đến những phép đo định lượng, những ứng dụng thực tế nên ít được các nhà khoa học chú ý, do vậy mà chất nhiệt và các chất lỏng không trọng lượng khác dễ được chấp nhận hơn

Thế kỉ XVIII là thế kỉ của chất lỏng không trọng lượng Đây là tư tưởng siêu hình nhưng

đã góp phần thúc đẩy sự phát triển của khoa học Tuy nhiên , sau này khoa học phải đấu tranh chống lại tư tưởng đó và loại nó ra khỏi khoa học

5.3 Quang học

Quang học thế kỉ XVIII phát triển song song cùng với nhiệt học và hóa học Trong suy nghĩ thời bấy giờ lửa tạo ra nhiệt, ánh sáng và gây ra các biến đổi hóa học Vì vậy họ đã đi tìm mối quan hệ giữa các hiện tượng quang, nhiệt và hóa học

Năm 1756 Lomonosov (Lômônôxôp) (1711 – 1765) công bố công trình về nguồn gốc của ánh sáng và lí thuyết về màu sắc Ông cho rằng ánh sáng là chuyển động sóng của chất lỏng không trọng lượng có mặt ở khắp nơi gọi là ete Ete loại muối sinh ra màu đỏ, ete lưu huỳnh sinh ra màu vàng và ete thủy ngân sinh ra màu lam Các màu khác là do sự pha trộn của ba màu trên Đó là cách giải thích về màu sắc của các tia sáng, nhằm gắn màu sắc các vật với cấu tạo hóa học của chúng