1901 - 1910 Bình minh của vật lý học hiện đại

19 346 1
1901 - 1910 Bình minh của vật lý học hiện đại

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

1901 – 1910 Bình minh c a v t lí h c hi n đ i Như ã lưu ý cu i ph n Gi i thi u, khám phá th p niên u tiên c a th k 20 ã làm ch n ng n n t ng c a v t lí h c Nh ng chuy n bi n l n n n khoa h c ó mang l i t cơng trình c a nhi u nhà tư tư ng cách tân, khơng có ý tư ng có s c nh hư ng nhi u ý tư ng c a m t viên ch c s c p b ng sáng ch Th y Sĩ ngư i g c c tên Albert Einstein (1879 – 1955) Năm 1905, ông ã cho công b ba báo làm thay i phương th c nhà v t lí nhìn nh n không gian th i gian, v t ch t lư ng, h t sóng Ơng gi i thích l i nh lu t Newton l n h phương trình Maxwell theo m t cách lo i tr nhu c u vi n n ê-te Ông ch r ng kh i lư ng lư ng nh ng m t khác c a m t hi n tư ng v t lí Ơng gi i thích thí nghi m ã bi t nh m ch ng minh ngun t có th t, ch khơng ơn thu n m t khái ni m h u ích dùng tìm hi u hóa h c Nh ng ý tư ng l n không h n y sinh t hư vô Cơ s cho khám phá c a u th k 20 ã thi t l p vào gi a cu i nh ng năm 1890, nhà v t lí ang nghiên c u m i liên h gi a i n h c v t ch t H bi t r ng i n t n t i dư i d ng i n tích dương âm gi ng nguyên t - nh ng lư ng i n tích nh xíu, khơng th chia c t thu c m t c nh t nh – không gi ng ch t l ng có th trích c Các nguyên t có th trung hịa i n, ho c chúng có th t n t i d ng ion tích i n Nhưng i n gì, liên quan th v i v t ch t? Nghiên c u tia catơt dư ng có kh nh t mang l i s hi u bi t sâu s c cho câu h i Tia ca-tơt nh ng chùm tia kì l xu t hi n ng th y tinh hàn kín t ó a ph n khơng khí ã c bơm Bên ng y hai i n c c – m t c c âm ca-tôt m t c c dương a-nôt – v i m t i n áp (áp su t i n) l n gi a chúng Khi ca-tơt b un nóng, phát m t chùm tia làm cho khơng khí cịn l i xung quanh lóe sáng N u chùm tia ó p vào thành ng, th y tinh lóe sáng Nh ng k t qu kì l Ngày tháng 11 năm 1895, nhà v t lí ngư i c Wilhelm Rưntgen (1845–1923) ang nghiên c u tia ca-tơt ơng phát hi n m t hi n tư ng l Ông bi t tia ca-tơt có th gây s phát sáng huỳnh quang, ơng có m t huỳnh quang phịng thí nghi m c a nghiên c u chúng Nhưng vào hôm này, ông không s d ng ó Ơng t xa ng tia ca-tơt b c gi y bìa en c ng, phịng thí nghi m t i, Rưntgen ý th y ang lóe sáng Cái có th gây hi n tư ng ó? Sau m t s thí nghi m, Rưntgen phát hi n th y tia ca-tôt ang gây m t d ng b c x chưa bi t, mà ông g i tia X, phát t a-nơt Tia X có th i xuyên qua nh ng lo i v t ch t nh t nh – ví d th y tinh c a ng tia ca-tôt – không xuyên qua nh ng ch t khác, chúng s làm en kính nh (Ngày nay, ngư i ta bi t tia X m t d ng sóng i n t lư ng cao) L ch s V t lí th k 20 ◊1 Ngay u tháng ti p sau ó, nhà v t lí ngư i Pháp Henri Becquerel (1852–1908) phát hi n m t h p ch t c a uranium t o c b c x làm en kính nh Lúc u, ơng nghĩ r ng ã tìm m t ngu n khác phát tia X, ông s m phát hi n th y “tia uranium” m t hi n tư ng hoàn toàn khác Khám phá c a Becquerel sau ó c g i s phóng x , v t lí hóa h c khác nhanh chóng nh p cu c, ó có nhà hóa h c g c Ba Lan Marie Curie (1867–1934) Pháp Gerhardt Schmidt c Làm vi c c l p v i vào năm 1898, t ng ngư i h ã phát hi n s phóng x thorium Cu i năm ó, Marie Curie ch ng c a bà, Pierre Curie (1859–1906), phát hi n hai nguyên t phóng x trư c ó chưa bi t, radium polonium, qu ng uranium S phóng x thu hút s ý c a Joseph John (“J J.”) Thomson (1856– 1940), giám c Phịng thí nghi m Cavendish n i ti ng th gi i t i trư ng i h c Cambidge Anh Ngay ông nghe nói t i khám phá c a Becquerel, ơng l p t c quy t nh nghiên c u tia bí n ó Ơng giao nhi m v cho Ernest Rutherford (1871–1937), m t sinh viên tr ng m i trư ng n t New Zealand vào mùa thu trư c ó Năm 1898, Rutherford phát hi n hai d ng phóng x khác bi t t tên cho chúng theo hai kí t u tiên b ch Hi L p Tia alpha có th ch n d ng l i b i m t vài nhơm, tia beta có tính âm xun m nh nhi u C hai u h t tích i n – tia alpha mang i n tích dương tia beta mang i n tích âm Trong ó, Thomson ang ti n hành thí nghi m th n tr ng c a riêng ông xác nh xem tia ca-tôt hi n tư ng sóng hay h t Năm 1897, ông công b k t qu c a mình: Tia ca-tơt dịng g m h t nh xíu mang i n tích âm Ơng g i h t ó ti u th , ông gi s m i ti u th mang ơn v i n tích b n c a t nhiên Các phép o c a ông gi thuy t ó ã ưa ơng n k t lu n l lùng sau ây v kích c c a h t ti u th : Kh i lư ng c a m t ti u th chưa t i m t ph n nghìn kh i lư ng c a nguyên t hydrogen, nguyên t nh nh t b ng tu n hoàn nguyên t (Các phép o ngày thi t t giá tr ó nh 1/1800) Khi nhà khoa h c tìm hi u thêm v hành tr ng c a nh ng ti u th nguyên t , chúng tr nên mang tên electron Có hai l i gi i thích kh dĩ Ho c gi thuy t c a ông v ơn v i n tích c a ti u th sai th t có 1000 ơn v i n tích âm, ho c kh i lư ng c a th t s h t s c nh M t i n tích 1000 ơn v khơng có ý nghĩa, nên Thomson v t lí khác k t lu n r ng ti u th nh ng h t nh nhi u so v i nguyên t L ch s V t lí th k 20 ◊2 Các tia bí n h t h nguyên t không ph i nh ng b t ng nh t v t lí h c th k 19 k t thúc Năm 1900, lóe sáng quen thu c c a v t b nung nóng ã ưa nhà v t lí ngư i c Max Planck (1858–1947) vào m t chi u hư ng b t ng ưa n gi i thư ng Nobel V t lí năm 1918 S d ng h c th ng kê mô t t c dao ng khác c a nguyên t c a m t v t b nung nóng, Planck ã tính c ph ánh sáng mà phát – nghĩa là, cư ng phát sáng bi n thiên th theo nh ng màu s c khác – so sánh tính tốn c a ơng v i ph o c c a g i b c x v t en c a nh ng nhi t khác Marie Curie, v i ch ng, Piere Curie, v i ngư i bà chia s gi i Nobel V t lí năm 1903 ( nh: AIP Emilio Segrè Visual Archives) L ch s V t lí th k 20 ◊3 Các phép o th t quen thu c: V t th không phát ánh sáng kh ki n ngu i tr nên m c nung nóng lên vài trăm nhi t lúc cao, phát ánh sáng chói, r i màu vàng N u có th nung nóng lên n nhi t c a M t tr i, s có màu vàng chói Các màu s c ó khơng thu n t, mà h n h p ánh sáng nh ng bư c sóng khác nhau, gi ng Isaac Newton khám phá ánh sáng m t tr i thí nghi m n i ti ng c a ơng 200 năm trư c Planck trình bày quang ph b ng th T trái sang ph i theo tr c hoành, màu s c chuy n t h ng ngo i sang , băng qua ph kh ki n chuy n n tím, ngồi ó vùng t ngo i Tr c tung bi u di n cư ng sáng Giá tr s tr c hoành t n s c a ánh sáng hay t c mà nh sóng i qua m t i m cho trư c T n s tăng t h ng ngo i sang t ngo i, i qua d i màu - n-tím kh ki n gi a M i quang ph tc c i m t t n s nh t nh i khái tương ng v i màu s c mà ngư i ta trơng th y Sau ó cư ng gi m nhanh nh ng t n s cao Ernest Rutherford J.J Thomson nhi u năm sau nghiên c u tiên phong c a h v tia ca-tơt s phóng x ( nh: AIP Emilio Segrè Visual Archive, Bainbridge Collection) Các tính tốn c a Planck mang l i tin t t l n tin x u Tin t t ph tính c phù h p v i ph o c, c bi t vùng h ng ngo i; tin x u th t b i, khơng tiên ốn c c c i Th t v y, phép tính c a ông tiên oán m t cư ng tăng mãi i v i t n s cao Cho nên Planck ã i tìm ý tư ng làm th thay i mơ hình h c th ng kê c a ơng hi u ch nh tốn t n s cao y (bài toán nh ng năm sau nhà khoa h c g i “cái ch t mi n t ngo i”) Phương pháp c a ơng có ph n i ngư c l i h phương trình Maxwell Các phương trình ó cho phép sóng n t có cư ng b t kì t r t m n r t sáng m i giá tr gi a i u ó có nghĩa lư ng ánh sáng gi ng m t ch t l ng có th o m t lư ng b t kì Thay th , Planck quy t nh xem lư ng ánh sáng gi ng nguyên t hay nh ng h t cát N u h t y nh , lư ng có th o h u L ch s V t lí th k 20 ◊4 gi ng ch t l ng, th c i u ch nh b i m t công t c sáng t i c a èn i n Nhưng nh ng h t l n t o nh ng khe tr ng k gi a m c khác c a sáng, gi ng m t bóng èn ba c c Max Planck, ngư i có nghiên c u ánh sáng phát b i v t en ưa n ý tư ng lư ng t ( nh: AIP Emilio Segrè Visual Archives) Planck ã g i m t h t lư ng m t lư ng t b o toàn s phù h p t t gi a tiên ốn c a ơng phép o vùng h ng ngo i, ông bi t c n n nh ng lư ng t nh nh ng t n s th p Nhưng lo i tr v n vư ng m c mi n t ngo i, ông c n nh ng lư ng t l n nh ng t n s cao Ông ã b t u v i cách ơn gi n nh t có th làm i u ó Ơng vi t công th c bi u di n lư ng c a m t lư ng t b ng m t b i s l n t n s c a c bi t, Planck ch n m t b i s thích h p, hình d ng ph tính c c a ơng ăn kh p v i ph o c m i t n s t h ng ngo i n t ngo i Ban u Planck nghĩ có l ơng c n m t b i s khác cho t ng nhi t , ông phát hi n th y b i s ó ho t ng t t m i nhi t Ngày nay, b i s ó c g i h ng s Planck Planck nh n th c c r ng s ó nói lên m t quan tr ng v b n ch t c a ánh sáng, ơng khơng bi t ó Ơng ã phát minh lư ng t khơng m t th thu t tính tốn khéo léo, ông v p ph i th dư ng có th t Th k 19 ã m v i thí nghi m c a Young xác l p r ng ánh sáng m t hi n tư ng sóng Gi thì, năm cu i c a th k y, lí thuy t c a Planck ang ng ý r ng sau r t ánh sáng có th m t dịng h t Hai k t qu mâu thu n v i nhau, nhà v t lí khơng th ph nh n k t qu s chúng Vi c gi i quy t mâu thu n ó s ưa v t lí h c ti n vào nh ng l trình khơng d ki n trư c c a th k 20 L ch s V t lí th k 20 ◊5 Tính tốn c a Planck v ph ánh sáng phát b i m t v t b nung nóng phù h p v i ph o c mi n h ng ngo i l i sai kh p nghiêm tr ng mi n t ngo i Ông ưa khái ni m lư ng t lo i tr s trái ngư c ó, m c dù khơng phù h p v i lí thuy t sóng c a ánh sáng Th k m i, vi n c nh m i Lúc u, vi c khám phá m t h t h nguyên t s xu t hi n tr l i c a câu h i sóng-hay-h t v b n ch t c a ánh sáng dư ng ch ng e d a b c tranh khoa h c ưa thích c a nhà v t lí u th k 20 Nó v n d a s v ng ch c c a nh lu t Newton v chuy n ng h p d n, h phương trình i n t h c Maxwell S b o toàn kh i lư ng lư ng v n hai s nguyên lí n n t ng c a Nhưng s n n t ng y s p s a lung lay N n v t lí h c ang bi n chuy n, ngư i ch u trách nhi m m t k dư ng ch ng có tên tu i vào năm 1901, Albert Einstein V a h c xong i h c t i Vi n Bách khoa Zurich m t năm trư c ó tu i 21, Einstein b t u th k m i v i vi c i tìm m t cơng vi c làm, ông ã không may m n cho l m M t s giáo sư d y c a ông nh n ông r t thông minh tài trí, ơng ngang bư ng t i m c h mi n cư ng thuê ông làm ph tá hay khun ơng i tìm vi c làm khác t t Einstein ã hai l n m ương vai trò d y h c nh t th i trư c ơng tìm c m t ch làm lâu dài, v i tư cách m t chuyên viên kĩ thu t, h ng ba, S c p b ng sáng ch Th y Sĩ, vào năm 1902 Cơng vi c ó hóa th t lí tư ng Nó khơng kh t khe cho l m, cho phép ơng có nhi u th i gian suy nghĩ v nh ng câu h i l n c a v t lí h c v a h c l y b ng ti n sĩ t trư ng i h c Zurich Năm 1905, ơng khơng nh ng hồn thành lu n án ti n sĩ c a mình, mà ơng cịn vi t ba báo công b t p san khoa h c Annalen der Physik (Biên niên V t lí h c) M i báo nói v m t tài khác nhau, m i báo m t ki t tác Lư ng t Hi u ng quang n Bài báo th nh t c a Einstein, “M t quan i m m i v s s n sinh truy n ánh sáng”, i gi i toán lư ng t Planck m t khám phá th c nghi m gây thách g i hi u ng quang i n Năm 1902, Philipp Lenard (1862–1947) phát hi n th y ánh sáng chi u lên m t i n c c kim lo i, dư i nh ng i u ki n nh t nh, có th làm cho L ch s V t lí th k 20 ◊6 electron b t M i kim lo i hành x khác nhau, t t c có m t c i m gây thách - ó m t ngư ng t n s i v i ánh sáng, dư i ngư ng ó hi u ng bi n m t Gi i h n quang i n i v i m i kim lo i khác nhau, thay i t ánh sáng lam i v i m t s kim lo i n ánh sáng t ngo i i v i m t s kim lo i khác Dư i gi i h n ó, khơng có electron phát ra, cho dù cư ng sáng m nh Trên gi i h n ó, c ánh sáng m nh t có th gi i phóng electron kh i b m t kim lo i Einstein công nh n gi i h n quang i n b ng ch ng cho lư ng t Planck, v n phát minh mang tính toán h c nhi u Chúng th t h t – bó lư ng ánh sáng – sau g i photon Ông gi i thích sau: gi i phóng m t electron kh i m t kim lo i c n m t lư ng lư ng nh t nh g i cơng H ng s Planck liên h lư ng c a m t lư ng t ánh sáng v i t n s c a i v i m t lư ng t gi i phóng m t electron kh i kim lo i, lư ng c a l n cơng thốt, nghĩa t n s c a ph i cao Trên ngư ng t n s ó, cho dù ánh sáng m bao nhiêu, m i lư ng t có lư ng gi i phóng m t electron Dư i ngư ng t n s ó, cho dù có lư ng t , v n khơng có m t lư ng t có lư ng ánh b t m t electron Albert Einstein m t viên thư kí 26 tu i t i s c p b ng phát minh Bern, Th y Sĩ, vào năm 1905, ông công b ba báo làm bi n chuy n n n v t lí h c ( nh: AIP Emilio Segrè Visual Archives) Khơng khó khăn vi c ki m tra s ph ng ốn c a Einstein Các photon có t n s ngư ng bao nhiêu, chúng có nhi u lư ng có th trao cho electron phát Khi nhà v t lí ti n hành thí nghi m xác nh s ph thu c c a lư ng vư t m c ó vào t n s , h nh n th y k t qu phù h p v i tiên oán c a Einstein Như v y, hi u ng quang i n b ng ch ng không th ch i cãi r ng ánh sáng m t dòng h t – lư ng t c a Planck Nhưng nh ng hi n tư ng khác, ví d thí nghi m giao thoa c a Young, l i ch ng minh b n ch t sóng c a ánh sáng v i s ch c ch n khơng Tình th dư ng th t khó ch u, Einstein ch n l y quan i m nh t mà m t nhà v t lí có th có: T nhiên th , m trư c khoa h c i tìm cách mơ t Th nh tho ng, nhà khoa h c c n ph i i tìm nh ng cơng c ho c t v ng m i Th nh tho ng, h ph i t nh ng câu h i khác Trong trư ng h p này, vi c L ch s V t lí th k 20 ◊7 h i m t câu ho c này, ho c v b n ch t c a ánh sáng cách khơng úng, thí nghi m cho th y c hai th Gi câu h i làm th có th v y c Einstein gi i thích m t hi n tư ng gây thách g i hi u ng quang i n b ng cách công nh n r ng ánh sáng th t g m gói lư ng Nghĩa là, lư ng t Planck ã xu t không ch ơn thu n m t s ti n l i toán h c Ngày nay, nhà v t lí g i lư ng t ánh sáng photon Chuy n đ ng Brown tính xác th c c a nguyên t Bài báo th hai c a Einstein vào năm 1905 “V chuy n ng c a h t nh lơ l ng ch t l ng cân b ng theo thuy t ng h c phân t c a nhi t”, s d ng h c th ng kê phân tích quan sát c a nh ng nhà khoa h c khác v m t hi n tư ng g i chuy n ng Brown Kho ng 80 năm trư c ó, nhà th c v t h c ngư i Scotland Robert Brown, ngư i có tên c t cho hi u ng, ã quan sát h t ph n hoa lơ l ng m t ch t l ng qua m t kính hi n vi Brown ý th y h t ph n hoa chuy n ng nhát g ng theo nh ng qu o khơng có quy t c Trong nh ng năm sau ó, nhà khoa h c khác ã ti n hành phép o xác c a chuy n ng Brown công b k t qu c a h Einstein nh n r ng nh ng l c lư khơng theo quy lu t ó k t qu c a nh ng va ch m v i phân t c a ch t l ng Ơng tính c h t chuy n ng bao xa bao nhanh gi a nh ng l n va ch m c th ng zic zăc b nh hư ng th b i L ch s V t lí th k 20 ◊8 s thay i nhi t Ông so sánh tính tốn c a v i phép o th c nghi m nh n th y chúng phù h p v i M c dù nguyên t phân t ơn l v n chưa c quan sát, nh ng tính toán c a Einstein cho th y tr c ti p r ng chúng t n t i Einstein gi i thích qu o ng u nhiên c a h t nh xíu lơ l ng ch t l ng, g i chuy n ng Brown, k t qu c a nh ng va ch m v i nguyên t hay phân t c a ch t l ng y, mang l i b ng ch ng quan sát tr c ti p u tiên c a nguyên t phân t Thuy t tương đ i đ c bi t Bài báo th ba năm 1905 c a Einstein c m i ngư i bi t t i nhi u nh t T a “V i n ng l c h c c a v t ang chuy n ng”, ã nêu lí thuy t tương i c a ông làm thay i cách th c nhà v t lí nhìn nh n khơng gian th i gian Lí thuy t y phát tri n t quan i m c a Einstein v ê-te truy n ánh sáng Ông nh n r ng ê-te, n u t n t i, khơng m t mơi trư ng ó sóng n t truy n qua Nó mang l i m t s c nh – m t h quy chi u – ó ngư i ta có th o m i chuy n ng vũ tr M t i m c bi t vũ tr có th gán cho g c t a , nơi ba tr c vng góc (nhi u tr c) g p Nh ng tr c ó có th gán x, y, z (ho c ông-tây, b c-nam, trên-dư i) M i i m b t kì vũ tr s c xác nh b i ba s , ch rõ kho ng cách c a n g c t a d c theo ba tr c y mô t ng i c a m t v t chuy n ng, ngư i ta ch c n giá tr c a ba s ó nh ng th i i m khác M i v t hay sóng b t kì có th chuy n ng so v i h quy chi u ó, ê-te t v n ng yên i u ó n cho ê-te m t h quy chi u t i Các nhà khoa h c g n li n v i qu t ch có th o chuy n ng tương i c a L ch s V t lí th k 20 ◊9 m t i v i nh ng thi t b c a h xác nh chuy n ng t i c a v t ó, h c n ph i o chuy n ng t i c a nh ng thi t b y i v i ê-te Trong nhi u năm, nhà khoa h c ã th làm th , h ln ln khơng thành cơng Ví d , h ã th phát hi n nh ng sai l ch nh gi a t c c a nh ng chùm ánh sáng truy n theo hư ng chuy n ng c a Trái t, ngư c v i hư ng ó, vng góc v i hư ng ó Nh ng thi t b r t nh y ã khơng tìm b t c s sai l ch M t s ngư i gi i thích s th t b i trư c vi c phát hi n nh ng sai l ch y b ng ch ng r ng ê-te không h t n t i Einstein ti n m t bư c xa n a Ơng nói r ng s khơng t n t i c a ê-te có nghĩa vũ tr khơng có h quy chi u t i Chuy n ng c a m t hay sóng ch có th o tương i so v i nhau, ch khơng i v i vũ tr c Quan i m v tính tương i c a Einstein m t s m r ng t nhiên c a tư tư ng khoa h c ã có trư c ó Ban u, ngư i ta ã xem Trái t trung tâm b t d ch c a m i th Sau ó, h nh n r ng Trái t m t hành tinh ang chuy n ng m t h m t tr i l n Ph n ng t nhiên c a ngư i ó t M t tr i làm trung tâm c a vũ tr Nhưng vào th i Einstein, nhà thiên văn ã có th nói c ang chuy n ng so v i H khơng cịn có lí nghĩ r ng M t tr i – hay b t kì ngơi khác – chi m gi m t v trí c bi t vũ tr T vi n c nh ó, th t ch ng khó khăn vi c t b quan ni m v m t h quy chi u t i i u ó ã ưa Einstein n phát bi u nguyên lí v t lí b n sau ây: N u hai nhà quan sát ang chuy n ng t c không i so v i nhau, khơng có h quy chi u c a nhà quan sát hai ngư i ưu tiên h quy chi u c a ngư i Khơng th th c hi n b t kì quan sát xác nh c ngư i ang chuy n ng, ngư i ng yên t i vũ tr Nguyên lí ơn gi n ó mang l i m t s h qu b t ng Như ã lưu ý ph n Gi i thi u, h phương trình Maxwell tiên oán s t n t i c a sóng n t truy n i m tt c h u h n i u ó có nghĩa hai nhà quan sát, b t ch p chuy n ng tương i c a h , ph i o c t c i v i m t chùm b c x i n t Nhưng phát bi u ó khơng phù h p v i kinh nghi m hàng ngày Gi s m t c u th ném bóng chày ang ng c a m t oàn tàu h a ang chuy n ng t c 50 d m gi (80 km/h), gi s ném m t qu bóng v i t c 100 d m gi (161 km/h) theo hư ng chuy n ng c a oàn tàu M t ngư i ng m t t s o ct c c a 100 + 50 = 150 d m gi (241 km/h) N u ném phía sau, ngư i m t t s o c t c c a 100 – 50 = 50 d m gi theo hư ng ngư c l i Nhưng m i th khác i qu bóng chày c thay th b ng m t ch p sáng Ngun lí tương i tiên ốn t c c a ánh sáng – t c c trưng b i h phương trình Maxwell – cho c ngư i quan sát m t t c u th bóng chày ồn tàu, cho dù ồn tàu ang chuy n ng bao nhanh theo hư ng l i g n hay xa hư ng ngư i c u th chi u ch p sáng ó úng k t qu mà nhà khoa h c trông th y h ã th th t b i trư c vi c phát hi n nh ng sai l ch t c ánh sáng Trái t chuy n ng 66.000 d m m i gi (106.000 km/h) qu o c a xung quanh M t tr i Thuy t tương i Einstein d n n m t s hi n tư ng x y nh ng t c tương i cao dư ng kì l ánh giá b ng kinh nghi m ngư i hàng ngày Nó bu c nhà v t lí thay i cách th c h nhìn nh n khơng gian th i gian, i u ó nh hư ng n cách hi u toán h c c a nh lu t chuy n ng c a Newton h phương trình Maxwell L ch s V t lí th k 20 ◊ 10 Thí d , vi c o chi u dài c a m t v t òi h i xác nh i m cu i c a m t cách ng th i i u ó nghĩa phép o chi u dài òi h i nhà quan sát ph i ng b hóa ng h nh ng nơi khác Các ng b có th ng b hóa b ng cách truy n m t tin nh n “bây gi m y gi ” t m t b truy n trung tâm Khi tin nh n ó, truy n i t c ánh sáng, i n m t ng h ng h t ng t l i gi theo kho ng cách c a n b truy n Nhưng có m t s r c r i: Các nhà quan sát chuy n ng nh ng h quy chi u so v i không th ng nh t c v i v s ng b hóa L y ch p sáng tàu h a làm m t thí d Gi s ngư i quan sát m t t c u th ném bóng chày có nh ng thư c o mét ng h c c kì xác, gi ng h t Trư c thí nghi m b t u, ngư i quan sát c u th ném bóng chày ng b hóa ng h c a h b ng cách bát m t ch p sáng t i gi a ồn tàu Do chuy n ng c a oàn tàu, nên ngư i quan sát ý th y ch p sáng i t i ng h phía sau xe trư c i t i ng h phía trư c Vì h quy chi u c a ngư i quan sát, ánh sáng truy n i chưa c phân n a chi u dài c a oàn tàu trư c ph n sau oàn tàu b t g p ch p sáng ã truy n i phân n a oàn tàu trư c ch p sáng g p ph n trư c oàn tàu i v i c u th ném bóng chày, ánh sáng truy n i kho ng cách b ng n hai u c a ồn tàu th i t i ó m t lúc Trong h quy chi u c a anh ta, hai ng h ng b hóa xác v i nhau, h quy chi u c a ngư i quan sát, chi c ng h phía sau ch y ch m, cịn chi c ng h phía trư c ch y nhanh Xét tình hu ng tương t t h quy chi u c a c u th ném bóng chày, th y ngư i quan sát ang chuy n ng theo hư ng ngư c l i, ng h c a ngư i quan sát không ng b i v i theo ki u gi ng h t ng h c a không ng b i v i ngư i quan sát Vì ngun lí tương i phát bi u r ng khơng có h quy chi u t t h kia, c hai ngư i u úng nh ng quan sát c a h Nói cách khác, k t lu n c a c u th ném bóng chày c a ngư i quan sát v s ng th i khác nhau, tùy thu c vào chuy n ng tương i c a h T gi s ơn gi n r ng khơng có h quy chi u t i d n n k t qu b t ng s ng th i có tính tương i! Phân tích tương t d n n nh ng k t lu n b t ng v chi u dài c a thư c mét t c ng h gõ nh p Các v t ang chuy n ng m t h quy chi u b co ng n l i theo chi u chuy n ng so v i nh ng v t gi ng v y ang ng yên Các ng h ang chuy n ng m t h quy chi u ch y nhanh nh ng ng h gi ng v y ang ng yên Ngư i quan sát c u th ném bóng chày nhìn nhau, m i ngư i ý th y ngư i có thư c o mét co ng n l i ng h ch y ch m so v i chúng ng yên Nhưng hai ngư i quan sát m t thí nghi m v i nh ng thư c o mét chi u dài khác ó nh ng ng h ng b khác ó ang ch y nh ng t c khác nhau, h ng ý v i v nh lu t c a t nhiên N u khơng m t h quy chi u s ưu tiên so v i h M t “thí nghi m tư ng tư ng”, m t nh ng kĩ thu t ưa thích c a Einstein, có th làm sáng t i u Gi s c u th ném bóng chày ng phía sau m t toa tàu chi u ánh sáng v phía trư c t i m t detector t phía trư c tàu h a, ph i o chi u dài theo micro giây ánh sáng (lms), ho c 1000 nano giây ánh sáng (lns) (Micro giây ánh sáng kho ng cách ánh sáng truy n i m t micro giây, kho ng 984 feet, hay 300 mét, tính theo ơn v hàng ngày M t nano giây ánh sáng b ng 1/1000 kho ng cách ó) Tàu h a ang chuy n ng t c b ng n a t c ánh sáng i v i m t t C c u th ném bóng chày l n ngư i quan sát u ghi th i i m v trí ánh sáng lóe lên (s ki n A) th i i m v trí ánh sáng i t i detector (s ki n B) Sau ó, h so sánh lưu ý có c L ch s V t lí th k 20 ◊ 11 C u th ném bóng chày nói ánh sáng m t m t micro giây ch m t i phía trư c ồn tàu Như gi n trang sau th hi n rõ, ngư i quan sát th y m i th r t khác Ngư i quan sát o chi u dài oàn tàu ang chuy n ng th y ng n hơn, x p x 86,6% chi u dài mà c u th ném bóng chày o c, hay 866 lns C u th ném bóng chày, t t nhiên, ý th y ch ng có b t thư ng xung quanh Theo ngư i quan sát, ó thư c o mét c a c u th ném bóng chày b co ng n l i Hai gi thuy t ơn gi n c a Einstein cho thuy t tương i c bi t (t c ánh sáng i v i m i nhà quan sát khơng có h quy chi u ưu tiên so v i h chúng chuy n ng t c không i tương i so v i nhau) ưa n m t s hi n tư ng t c cao có v kì c c phán xét b ng kinh nghi m ngư i hàng ngày ây, nhìn b i ngư i quan sát tr m xe l a ng yên so v i quy n sách này, m t oàn tàu i qua tr m t trái sang ph i n a t c ánh sáng Nó mang m t b c tư ng c a Albert Einstein c v y h t b c tư ng úng dư i tr m Ph n A th hi n m t ch p sáng ph n sau c a oàn tàu i qua rìa bên trái c a sân ga, kích ho t ng h sân ga tàu t i i m ó b t u ch s khơng Ph n B th hi n ánh sáng i t i u bên ph i c a sân ga lúc ph n trư c c a oàn tàu i t i i m ó S ki n ó kích ho t m t c p ng h khác b t u ch y v i nh ng thi t t th i gian khác Vì ngư i quan sát oàn tàu sân ga ph i o c t c ánh sáng b ng b t k chuy n ng tương i c a h , nên h không th ng ý v i v s ng b c a ng h c a h , t c ngư i chi c ng h ó gõ nh p, ho c chi u dài c a v t o theo hư ng c a chuy n ng tương i M i ngư i quan sát ý th y ng h c a ngư i ch y ch m chi u dài b co ng n l i ( ó lí b c tư ng ồn tàu c v g y hơn) Vì khơng có h quy chi u ưu tiên hơn, nên c hai ngư i u úng quan sát ó! i u c gi i thích ph n trình bày ch c a chương Chùm ánh sáng truy n i t c ánh sáng, h quy chi u c a ngư i quan sát, ph n trư c c a oàn tàu ang di chuy n v phía trư c n a t c ó Ánh sáng t s ki n A b t k p phía trư c c a ồn tàu (s ki n B) sau 1732 nano giây, th i gian ó ánh sáng ã truy n i hai l n chi u dài oàn tàu, hay 1732 lns Do s khác bi t v t c ng h , ngư i quan sát phán oán r ng ng h c a c u th ném bóng chày gõ nh p 1,5 micro giây th i gian ó, c u th ném bóng ch o c m t micro L ch s V t lí th k 20 ◊ 12 giây hai ng h ng b hóa l ch 0,5 micro giây (micro giây c a c u th ném bóng, khơng ph i c a ngư i quan sát) Khơng có s b t ng c a ngư i quan sát v i c u th ném bóng chày vi ph m nh lu t c a t nhiên Chúng ch xung t v i nh ng quan ni m c a ngư i v không gian th i gian ã phát tri n t kinh nghi m nh ng t c tương i nh nhi u so v i t c ánh sáng N u ngư i quan sát c u th ném bóng chày s ng m t th gi i ó t c tương i thư ng m t ph n k c a t c ánh sáng, kinh nghi m hàng ngày c a h s có nh ng thư c o mét có chi u dài ph thu c vào cách th c h chuy n ng, ng h ch y nh ng t c khác chuy n ng nh ng t c khác nhau, khơng có s ng th i t i Ngư i quan sát c u th ném bóng chày ng ý r ng s ki n A x y t i nơi ch p sáng lóe lên phía sau ồn tàu – m c dù hai b thi t b c a h cho nh ng giá tr o khác cho v trí th i gian Tương t , h ng ý r ng s ki n B x y t i nơi ánh sáng ch m t i detector phía trư c ồn tàu, m c dù m t l n n a v i nh ng s xác nh v trí th i gian không gi ng B t k s khác bi t gi a nh ng s o c, h ng ý v i v i u này: Chùm ánh sáng truy n i t c c tiên ốn b i h phương trình Maxwell ó m t quy lu t c a t nhiên, ph i c hai h quy chi u Tính tương i mang l i s b t ng ngư i quan sát c u th ném bóng chày gi i thích m t thí nghi m i n ơn gi n Gi s m i ngư i ang th c hi n m t thí nghi m nh ng s b trí phịng thí nghi m y h t nhau, h o l c i n gi a hai qu c u tích i n Vì m t i n tích ang chuy n ng m t dòng i n, dịng i n t o t trư ng, nên m i ngư i nhìn vào thí nghi m c a ngư i quan sát không ch l c i n, mà cịn có l c t n a Khi áp d ng nguyên lí tương i cho h phương trình Maxwell, i n trư ng t trư ng khơng cịn nh ng th c th tách bi t mà thay vào ó m t trư ng i n t có th bi u hi n tính ch t i n hay tính ch t t nhi u tùy thu c vào chuy n ng tương i gi a thi t b quan sát ngư i ang th c hi n phép o B t ng lí thú nh t c a thuy t tương i không ph i n m báo th nh t c a Einstein v tài ó, mà n m m t b n th o mang t a “Quán tính c a m t v t có phj thu c vào lư ng c a khơng?” cơng b mu n năm 1905 B n th o y ã m r ng phân tích c a báo th nh t v ý nghĩa c a kh i lư ng, i lư ng s o m c quán tính c a m t v t Năng lư ng i n t ph i truy n i t c ánh sáng, m i th có kh i lư ng khơng bao gi t ct c ó, cho dù l c tác d ng lên m nh i n a cho l c tác d ng ó t n t i T c c a v t cao h quy chi u c a m t ngư i quan sát, l c tác d ng lên ph i l n làm tăng t c ó lên thêm m t lư ng cho trư c Công th c hi n lên làm cho qn tính – hay kh i lư ng - c a tăng lên Khi Einstein nhìn vào phiên b n m i c a ông v nh lu t c a chuy n ng so sánh chúng v i nh lu t Newton, ông nh n r ng s b o tồn ng lư ng v n úng tính n s tăng kh i lư ng Nhưng s b o tồn kh i lư ng ph i s a i, i u tương t v i s b o toàn lư ng i m m u ch t c a b n th o c bi u di n b i phương trình n i ti ng E = mc2, phát bi u r ng kh i lư ng lư ng hai m t c a m t hi n tư ng Kh i lư ng lư ng có th chuy n hóa l n nhau, th khơng c n thi t ph i b o tồn c l p Tuy nhiên, chúng v n c b o toàn xét chung v i Như v y, thuy t tương i ã k t h p hai nh lu t b o tồn ó thành m t n ây, c gi có th h i v t c bi t tiêu c a ph n Lí thuy t tương i trình bày ây cho trư ng h p c bi t c a hai h quy chi u ang chuy n ng m t t c tương i không i M t lí thuy t tương i t ng quát ph i tính n s L ch s V t lí th k 20 ◊ 13 gia t c hay v n t c tương i bi n thiên Vi c ó t khó khăn, Einstein cu i ã th c hi n thành công, s trình bày chương Ngun t có th phân chia đư c Einstein không ph i nhà v t lí nh t th c hi n nh ng khám phá quan tr ng th p niên u tiên c a th k 20 D a khám phá electron năm 1897, J.J Thomson nh ng ngư i khác ang b n r n kh o sát th gi i h nguyên t Thomson ti p t c s d ng thu t ng ti u th mô t electron nhi u năm Nhưng cho dù ơng g i gì, ơng bi t r ng vi c khám phá ã m nhi u l trình nghiên c u m i v t lí h c i v i th k m i M t s nhà nghiên c u ã nghiên c u b n thân electron, nh ng ngư i khác quan tâm n vai trò c a electron v t ch t Ch ng h n, n u electron, tích i n âm, b ph n c a nguyên t trung hịa i n, ngun t ph i ch a i n tích dương Vì electron nh , v t ch t tích i n dương l i ph i mang ph n l n kh i lư ng c a nguyên t V n s m tr nên rõ ràng s nguyên t c a m t nguyên t , i lư ng c trưng cho v trí c a b ng tu n hồn, tương ng v i s electron nguyên t c a – hay tương ương, tương ng v i i n tích dương ph n mang i n dương c a nguyên t (m c n lúc y h khơng bi t b ph n tích i n dương ó trơng th nào) Kh i lư ng nguyên t c a nguyên t khác liên h v i s nguyên t , không theo m t s t l ơn gi n Hydrogen nguyên t nh nh t có s nguyên t b ng m t, m t nguyên t helium, v i s nguyên t b ng hai, có kh i lư ng g p b n l n hydrogen Các ngun t n ng, ví d chì v i s nguyên t 82 kh i lư ng nguyên t kho ng 207 l n hydrogen, vư t kh i s t l ó Khơng bi t t i l i th Các nhà khoa h c nh n r ng electron nguyên cho hành tr ng hóa h c c a nguyên t Hóa tr c a m t nguyên t m t tính ch t mơ t cách ph n ng v i nguyên t khác Hóa tr liên h v i s electron mà óng góp cho ph n ng hóa h c chi ph i nh ng k t h p nh t nh c a nguyên t hình thành nên phân t Các nguyên t m t c t c a b ng tu n hồn có hóa tr b ng M c n y h không hi u c t i sao, nhà v t lí hóa h c cơng nh n r ng a s ngun t khơng ch có electron hóa tr mà cịn có nh ng electron khác khơng tham gia vào ph n ng hóa h c Ngư i ta s m bi t rõ dòng i n ch y dây kim lo i dòng electron T i m t s ch t, thí d kim lo i, d n i n nh ng ch t khác khơng d n i n chưa c hi u rõ, rõ ràng m t s electron không liên k t ch t ch v i nguyên t hay phân t c a chúng so v i nh ng electron khác Trong s nh ng nhà v t lí vào bu i chuy n giao c a th k 20, Ernest Rutherford nhanh chóng n i lên m t nhân v t hàng u vi c tìm hi u s phóng x l n c u trúc bên c a nguyên t Năm 1898, ông tr thành giáo sư t i trư ng i h c McGill Montreal, Canada, nơi ông ti p t c nghiên c u ông ã b t u v i Thomson Anh Ơng s m tìm m t d ng phóng x th ba, cịn âm xuyên c tia beta, mà ông g i m t cách t nhiên tia gamma, v i nh ng tính ch t tương t tính ch t c a tia X Cu i năm 1900, ông h p tác v i nhà hóa h c McGill, Frederick Soddy (1877 – 1956), h ã b t u th k m i th tìm hi u m t s s hóa h c r t kì l i v i s phóng x Ch ng h n, Rutherford Soddy ã chi t tách hóa h c nguyên t phóng x thu c m t nguyên t khác kh i m t m u ch y u thorium Ch t li u cịn l i ban u phóng x nhi u, sau ó lo i nguyên t phóng x mà h ã lo i xu t hi n tr l i, c th ch ng có chuy n x y Nh ng thí nghi m khác v i nh ng ch t phóng x khác mang l i nh ng k t qu gây thách tương t L ch s V t lí th k 20 ◊ 14 Khi h phân tích m u phóng x c a mình, h thư ng tìm th y nh ng ngun t hóa h c nh ng ch t khác nhau, v i kh i lư ng nguyên t khác Ph i m t vài năm nghiên c u th n tr ng, ngư i ta m i hi u c chuy n ang x y S phóng x ã mang l i cho nhà khoa h c nh ng g i ý v c u trúc bên c a nguyên t Rutherford Soddy nh n r ng s phóng x x y ph n tích i n dương c a nguyên t - cho dù – phát th ó Các k t qu c a h xác nh n r ng m t nguyên t “b m ” phát m t h t alpha, s nguyên t c a gi m i hai; nghĩa là, bi n i, hay bi n t , thành m t nguyên t “con” n m dư i hai s nguyên t b ng tu n hoàn Ngoài ra, kh i lư ng nguyên t c a gi m i b n, ưa h n ch nghi ng r ng m t h t alpha m t ngun t helium khơng có electron c a Nghiên c u ban u c a Rutherford cho th y tia beta electron Khi ph n tích i n dương c a m t nguyên t phóng x phát m t h t beta, nguyên t thu c có nhi u i n tích dương nguyên t b m Cho nên s bi n t phát x beta mang l i m t nguyên t cao m t s nguyên t b ng tu n hoàn Kh i lư ng electron nh nên nguyên t nguyên t b m có kh i lư ng nguyên t m c dù chúng khác bi t v m t hóa h c i v i b c x alpha l n beta, nguyên t thư ng có ho t tính phóng x b m i u ó gi i thích s tăng tính phóng x mà Rutherford Soddy quan sát th y nghiên c u c a h v i thorium nh ng nguyên t phóng x khác Các k t qu c a Rutherford Soddy gi i thích nh ng kh i lư ng khác ã c ý th y v i nh ng nguyên t gi ng h t v m t hóa tính Hai nguyên t có hành tr ng hóa h c nhau, ó m t nguyên t , n u chúng có i n tích Nhưng chúng v n có th có kh i lư ng khác (Sau này, Soddy g i nh ng nguyên t ng v Năm 1913, ông nh n r ng nh ng ng v khác t n t i i v i nguyên t phi phóng x , i u ó gi i thích ph n l m t s kh i lư ng nguyên t o c, ví d chlorine 35,5 Ngày nay, bi t chlorine xu t hi n t nhiên, s nguyên t 17, có hai ng v : m t ng v ph bi n v i 35 ơn v kh i lư ng m t ng v ph bi n v i 37 ơn v kh i lư ng) Năm 1908, Rutherford c trao gi i Nobel hóa h c cho cơng trình c a ơng v s bi n t (Soddy nh n gi i mu n hơn, năm 1921, cho gi i thích c a ơng v ng v ) Trong ó, nhà v t lí ang th o lu n sôi n i v c u trúc bên c a nguyên t Ph n v t ch t tích i n dương trơng electron hịa tr n v i th t o thành nguyên t ? M t ý tư ng ph bi n mơ hình “bánh bơng lan r c nho” c a J.J Thomson, hình dung nguyên t gi ng bánh ng t yêu thích c a ngư i Anh (N u Thomson ngư i Mĩ, ơng có th g i m u bánh mì nhân nho khơ) Mơ hình y hình dung nguyên t m t bánh bơng lan v i i n tích dương c a r i u kh p, electron nh xíu, tích i n âm g n vào bên gi ng nhân m t ho c nho khơ Các nhà v t lí khác có nh ng ý tư ng khác, hình dung nguyên t nh ng qu c u nh , c ng ch c, ch ng hi u b ng cách l i ch a electron tích i n âm, tr ng lư ng nh , m t s lư ng b ng v y h t h nguyên t tích i n dương, n ng Cho dù nghĩ mơ hình t t hơn, khơng có nhà v t lí hài lịng v i mơ hình u thích c a h Vì th , h hăm h ch ón m t ó tìm m t phương th c nhìn vào bên nguyên t Rutherford, năm 1907 ã tr l i Anh làm giáo sư t i trư ng i h c Manchester, có m t ý tư ng ti n hành công vi c th K ho ch c a ông s d ng h t alpha làm n, ông s b n chúng vào nh ng kim lo i m ng B ng cách o ng i c a chúng thay i th chúng i qua, ông có th suy lo i c u trúc mà chúng ã g p ph i M u bánh bơng lan m m s có tác ng lên viên n, hư ng c a chúng s thay i Nhưng n u h t alpha g p L ch s V t lí th k 20 ◊ 15 ph i nh ng qu c u c ng, nh , ông trông hư ng ban u c a chúng i h t alpha b l ch – hay tán x - kh i Ưu tiên hàng u c a công vi c Manchester xác nh n nh ng m i ng c a ông v b n ch t c a b c x alpha Ngư i ph tá c a ông, Hans Geiger (1882 – 1945) ã phát tri n m t thi t b dị tìm s i qua c a h t tích i n lư ng cao m chúng D ng c ó, ti n thân c a máy m Geiger hi n i, dùng o cư ng phóng x , t quan tr ng i v i vi c ch ng t r ng h t alpha th t nguyên t helium khơng có electron Ernest Rutherford Frederick Soddy ã t o sơ c a nh ng chu i phân rã phóng x khác Ngày nay, nguyên t “con” c bi t nh ng nguyên t khác b ng tu n hồn hóa h c Thí d , “x khí” phóng x ch t khí radon Sau ó, năm 1909, Rutherford Geiger b t u thí nghi m tán x c a h H nhanh chóng nh n r ng h u m i h t alpha u i qua kim lo i v i góc l ch nh ho c không i hư ng chuy n ng Ki u chuy n ng ó phù h p v i mơ hình bánh bơng lan r c nho c a Thomson, h ã th n tr ng khơng i t i k t lu n ó v i Các máy dò c a Geiger r t xác, nên h có th so sánh t ng s h t alpha ch m trúng bia c ah phía s lư ng h phát hi n phía bên M t ph n r t nh h t alpha b l ch hư ng sau ch m trúng kim lo i, h c n ph i hi u ã x y v i chúng Rutherford xét m t vài kh có th x y Có l th nh tho ng m t h t alpha ch m trúng máy dị khơng c ghi l i i u ó dư ng h p lí, máy dị hồn tồn tin c y nh ng phép th khác M t kh n a m t vài h t alpha ang tán x nhi u so v i Rutherford Geiger lư ng trư c Các h t ó có l ã l ch xa L ch s V t lí th k 20 ◊ 16 kh i phía khơng có máy dị Vì s tán x góc l n v y dư ng r t khơng có kh năng, Rutherford Geiger t p trung n l c c a h vào kĩ thu t dò tìm ng th i, ơng quy t nh tìm ki m s tán x góc l n, m c dù không thành công, s th c ti n t t cho Ernest Marsden (1889–1970), m t sinh viên tr v a m i tham gia vào kĩ thu t nghiên c u c a phịng thí nghi m Trư c s ng c nhiên c a m i ngư i, Marsden không nh ng phát hi n h t alpha tán x xa kh i phía, mà th m chí cịn phát hi n m t s h t tán x ngư c v phía ngu n Rutherford sau ã mơ t k t qu ó “h u khơng th tin c, c th b n ném m t v c v phía m t t gi y m ng r i d i ngư c tr l i va trúng b n” Sau khám phá c a Marsden, th p k u tiên c a th k m i ã k t thúc v i Rutherford i nghiên c u c a ông cu c săn u i náo nhi t trư c m t bí n l n ã có ó khơng trơng i bên nh ng h t nh xíu g i nguyên t ó, h không rõ cho l m nh ng k t qu c a h ang nói lên cho h bi t i u Nh ng kĩ thu t, công ngh quan sát m i Nh ng vi n c nh m i c a th p niên u tiên c a th k 20 m th t r ng l n nhà v t lí ang thiên v m r ng gi i h n c a nh ng quan sát c a h i u ó úng i v i nh ng ngư i ng d ng khám phá khoa h c vào công ngh N n khoa h c n i b t ã lưu ý chương xu t hi n song song v i nh ng thành t u công ngh ngo n m c không S truy n thông vô n xuyên i dương u tiên xu t hi n năm 1901, năm 1903, b sông B c Carolina, hai anh em nhà ch t o xe p mang tên Wright ã trình di n chuy n bay có ngư i lái Planck khơng ph i nhà khoa h c nh t nghiên c u quang ph th k m i Khi ánh sáng c a ch t khí phát sáng tr i thành quang ph , m i ch t t o m t b v ch sáng c trưng riêng c a nh ng bư c sóng nh t nh (ph v ch ngư c l i v i ph liên t c b c x v t en) M t s nhà khoa h c ang phát hi n khuôn m u s nh ng bư c sóng ó, h khơng có tay lí thuy t gi i thích t i m u vân ó t n t i H trơng i nh ng lí thuy t ó i t s hi u bi t t t v th gi i h nguyên t h có lí trơng i s hi u bi t th xu t hi n th p niên ti p theo Hà Lan, phịng thí nghi m c a Heike Kamerlingh Onnes (1853–1926) ang d n u th gi i v nghiên c u nh ng hi n tư ng nhi t r t th p Các nhà khoa h c ó ã hóa l ng t t c ch t khí có m t khơng khí Helium có nhi t sơi th p nh t h t th y, x p x - 452°F (-269°C) hay ch 7.7°F (4.3°C) không t i, m t nhi t gi i h n mà nhi t ng l c h c nói r ng có ti n t i chưa bao gi t c Trong th p niên ti p theo, thành t u khoa h c công ngh s d n n m t khám phá b t ng : hi n tư ng siêu d n Trong ó, vào năm 1910, m t linh m c dòng Tên tên Theodor Wulf (1868– 1946) ã nghiên c u b c x khơng khí t nh tháp Eiffel tìm th y có nhi u b c x mong i Ông cho r ng s th a m c b c x không phát sinh t Trái t mà t âu ó vũ tr Ông xu t nghiên c u nh ng tia vũ tr b ng cách th nh ng qu khí c u lên nh ng cao trư c chưa t t i gác công vi c y l i cho nh ng ngư i khác th p niên ti p theo th c hi n Th p niên u tiên c a th k m i ã n k t thúc v i nh ng vi n c nh m i b t ng Nó b t u v i s mong mu n trói bu c nh ng m i n i l ng l o Nhưng gi nhà v t lí bi t r ng h s ph i tháo g m t s quan ni m cũ d t nên m t t m th m ki n th c m i c a vũ tr L ch s V t lí th k 20 ◊ 17 Nhà khoa h c c a th p niên 1900: Albert Einstein (1879–1955) “Ngư i ó m t Einstein!” Câu nói ó, dùng mơ t m t thiên tài sáng t o, m t ch ng c cho s nh hư ng lâu dài c a Albert Einstein, nhà v t lí, ngư i ã làm thay i n n khoa h c c a ông qua kh c a ơng tìm m t vi n c nh m i t ó xem xét quan sát cũ Nhưng su t th k 20 c th i nay, nh ng hình nh ph bi n miêu t Einstein k l p d Ông v giáo sư v n áo vét, i xe p, nói gi ng c, ln ám nh b i phương trình khơng thèm ph i b i ph n qu n áo c a mình, mái tóc hoa râm t nhiên c a ơng c th i lên gió Nhưng câu chuy n cu c i c a Einstein ph c t p hơn, ơng khơng ch s ng qua nh ng bi n i d d i n n văn hóa tr th gi i, mà ơng cịn có t m nh hư ng lâu dài lên chúng n a Chào i Ulm, c, vào ngày 14/03/1879, cách nhìn nh n th gi i khác thư ng c a Einstein gây r c r i cho ông trư ng h c Vì tư tư ng c a ông thư ng âu âu, nên m t s th y giáo nghĩ ông ch m ti n Trong th i niên thi u c a mình, ông ã h c m t trư ng Gymnasium (gim-NAH-zium, ti ng c nghĩa trư ng trung h c) Munich, ông ã n i lo n ch ng l i phương pháp c oán c a nhà trư ng Thái b t kính c a ơng n m t s th y giáo phát bi u r ng ơng s ch ng làm nên cơm cháo sau Khi công vi c làm ăn thua l n cha c a ông ph i d i c gia ình n Milan, Italy, chàng trai tr Albert v n l i hồn t t chương trình h c t i trư ng Gymnasium, r i ông s m i oàn t v i gia ình Ơng có th t t nghi p b ng cách ti p t c h c Italy, năm 1896, b c b i v i n n văn hóa c, ơng ã kí gi y t b tư cách cơng dân c c a v i b t c th quy n h c l y b ng c p L ch s V t lí th k 20 Di n m o khác thư ng c a Albert Einstein gương m t gây n tư ng n ông tr thành nhân v t yêu thích c a th nhi p nh su t cu c i ông ( nh: AIP Emilio Segrè Visual Archives) Tuy v y, ông ã tham gia kì thi ki m tra u vào c a Vi n Bách khoa Zurich Th y Sĩ, ơng khơng Ơng c nh n vào m t trư ng trung h c Th y Sĩ Aarau th s c tung tăng mơi trư ng tho i mái c a V i s chu n b t t hơn, ông ã i thi l i vào Vi n Bách khoa Zurich l n thi th hai Ông nh n th y khóa h c t i vi n th t h p d n, gi gi ng khơng hay chút Vì th , ơng b qua a s bu i lên l p c a t tìm c nh ng quy n sách quan tr ng Ơng vư t qua kì thi c n thi t c p b ng vào mùa thu năm 1900 Sau t t nghi p, ông mu n c thuê làm tr lí cho m t giáo sư v t lí c a ơng, cơng vi c ó khơng bao gi n v i ơng i u ó khơng có b t ng M t giáo sư v t lí ã có l n nói v i ơng, “C u m t chàng trai thông minh, Einstein, m t chàng trai r t thông minh Nhưng c u có m t khuy t i m r t l n: c u khơng cho b n thân nói lên b t c i u c ” Einstein m nh n hai công vi c gi ng d y t m th i trư c tìm c ch làm lâu dài m t chuyên viên kĩ thu t, h ng ba, Văn phòng C p b ng sáng ch Th y Sĩ, vào năm 1902 Cơng vi c y cho phép ơng có nhi u th i gian suy nghĩ v nh ng câu h i l n c a v t lí h c nghiên c u lu n án ti n sĩ c a ◊ 18 ông t i trư ng i h c Zurich Năm 1905, ơng hồn thành lu n án ti n sĩ c a cơng b ba báo n i ti ng t p san khoa h c Annalen der Physik (Biên niên V t lí h c) làm thay i t n g c r n n v t lí h c, chương ã mô t 1919, hai i nhà v t lí hai b c a i Tây Dương (ngoài khơi Tây Phi Brazil) ã quan sát m t s ngơi kì nh t th c o xác s b cong mà Einstein ã tiên oán Nh ng t báo l n ã ưa tin v khám phá ó ưa tên tu i Einstein i kh p th gi i Nh ng báo ó, c ng v i lu n án ti n sĩ c a ông c công b năm 1906, ã mang Einstein giành gi i Nobel V t lí năm 1921, n cho Einstein ti ng tăm th gi i v t khơng ph i cho lí thuy t tương i ã mang lí Ơng nh n m t lo t danh hi u giáo sư, b t tên tu i ông i kh p th gi i, mà cho cách u t i trư ng i h c Zurich năm 1909, gi i thích c a ông v hi n tư ng quang i n sau ó t i trư ng i h c Karl-Ferdinand Danh ti ng c a ông tr nên r t quan tr ng th ô Prague c a Czech, r i tr l i Vi n sau cu c i ơng Ơng sinh Bách khoa Zurich Năm 1913, Max Planck m t ngư i Do Thái, m c dù ơng thích t g i Walter Nernst (1864–1941), m t nhà v t “ngư i khơng có c tin tơn giáo” lí c hàng u khác, ã mang n cho nói khơng h có m t c Chúa cá nhân Einstein h i thi t l p lãnh o m t “h t s c khâm ph c cho c u trúc vi n v t lí Berlin Ơng b t c dĩ tr l i c a th gi i trư c khoa h c có th nư c c, v trí ó q quan tr ng tin vào nó” Vào nh ng năm 1930, nh ng nên không th t ch i c Berlin, ông ngư i thu c dòng dõi Do Thái ph i i m t s m ti n hành công trình nghiên c u mang trư c s kh ng b dư i quy n phát xít l i ti ng tăm cho ơng tồn th gi i Ông c a Adolf Hitler c, nên Einstein bi t ã m r ng lí thuy t tương i c a r ng ã n lúc ơng ph i r i b quê hương bao g m c s h p d n, ã n k t c a l n n a Ti ng tăm c a ông ã m lu n r ng tia sáng b b cong m t r ng c a cho ông lưu trú ng n h n B , trư ng h p d n Anh, California trư c ông t chân n Vi n Nghiên c u Cao c p t i trư ng Theo lí thuy t ó, m t chùm ánh sáng i i h c Princeton New Jersey qua g n M t tr i s không i th ng mà b l ch v phía M t tr i m t lư ng l n o c Trái t Nó m t tiên ốn l lùng khó ki m tra ánh sáng m nh t s không trông th y c ánh chói c a M t tr i – ngo i tr nh ng lúc nh t th c toàn ph n hi m x y Năm L ch s V t lí th k 20 Trong Th chi n th hai, Einstein ngư i ng u s nhà khoa h c thuy t ph c t ng th ng Mĩ Franklin D Roosevelt phát tri n bom nguyên t trư c phe Qu c xã có th ch t o Nhưng thiên hư ng tr c a ơng ln nghiêng v xu hư ng hịa bình Sau chi n tranh, ơng ã s d ng vinh d cá nhân c a ông tr thành m t ti ng nói y s c m nh ch ng l i s phát tri n vư t m c vũ khí h t nhân ng h cho hịa bình th gi i Ông v n Princeton cho n qua i vào hôm 17/04/1955 ◊ 19 ... g c t a , nơi ba tr c vng góc (nhi u tr c) g p Nh ng tr c ó có th gán x, y, z (ho c ông-tây, b c-nam, trên-dư i) M i i m b t kì vũ tr s c xác nh b i ba s , ch rõ kho ng cách c a n g c t a d c... hay t c mà nh sóng i qua m t i m cho trư c T n s tăng t h ng ngo i sang t ngo i, i qua d i màu - n-tím kh ki n gi a M i quang ph tc c i m t t n s nh t nh i khái tương ng v i màu s c mà ngư i ta... m i, vi n c nh m i Lúc u, vi c khám phá m t h t h nguyên t s xu t hi n tr l i c a câu h i sóng-hay-h t v b n ch t c a ánh sáng dư ng ch ng e d a b c tranh khoa h c ưa thích c a nhà v t lí u th

Ngày đăng: 22/10/2013, 10:20

Hình ảnh liên quan

Đặc biệt, khi Planck chọn một bội số thích hợp, hình dạng phổ tính được của ông ăn khớp với phổ đo được ở mọi tần số từ hồng ngoại đến tử ngoại - 1901 - 1910 Bình minh của vật lý học hiện đại

c.

biệt, khi Planck chọn một bội số thích hợp, hình dạng phổ tính được của ông ăn khớp với phổ đo được ở mọi tần số từ hồng ngoại đến tử ngoại Xem tại trang 5 của tài liệu.

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan