Friday, Dec 15th

Last update03:43:24 PM GMT

Vật Lý và Toán Học – Hai Người Bạn Đồng Hành

Ngày 29/05/1919, nhà vật lý học lỗi lạc của thế kỷ XX Albert Einstein dậy sớm hơn thường lệ. Ông để đầu trần bước ra khu vườn yên tĩnh phía trước nhà. Ông đi bách bộ khá lâu, chốc chốc lại đưa mắt nhìn lên trời và lẩm nhẩm điều gì.

Năm ấy Einstein bốn mươi tuổi, danh tiếng của ông đã vang dội khắp thế giới. Ông là người đầu tiên xây dựng những cơ sở cho thuyết tương đối. Trước đó 06 năm, Einstein viết về một công trình nhan đề “Về ảnh hưởng của trọng trường đối với ánh sáng.” Từ một vài giả thuyết ban đầu, bằng phương pháp tư duy toán học chặt chẽ, ông đã đi đến kết luận rằng, khi ánh sáng đi ngang qua một thiên thể nào đó thì do sức hút của thiên thể đó, tia sáng sẽ bị cong đi. Đối với mặt trời, Einstein cũng đã tính trước được góc lệch của tia sáng là 1.75 giây. Nhưng tất cả những cái đó mới chỉ là lý thuyết, còn phải kiểm tra bằng thực nghiệm nữa. Việc kiểm tra giả thuyết này sẽ xác minh tính đúng đắn của những luận điểm cơ bản nhất của Einstein trong thuyết tương đối – một lý thuyết đang là trung tâm của các cuộc tranh luận trong giới khoa học thời đó. Muốn kiểm tra được điều trên, người ta phải chờ đến lúc có nhật thực toàn phần, tức là lúc mà mặt trăng hoàn toàn che lấp mặt trời. Và hôm nay, 25/09/1919 sẽ có nhật thực toàn phần. Hội khoa học Hoàng Gia Anh đã cử hai đoàn khảo sát đi xác minh vấn đề này. Một đoàn đi về Brazil và đoàn thứ hai sẽ tiến hành đo góc lệch của ánh sáng trên một đảo thuộc Tây Phi.

Và cuối cùng, kết quả thu được đã làm giới khoa học toàn thế giới phải sửng sốt. Những bức ảnh chụp được trong thời gian nhật thực toàn phần đã cho thấy rằng khi đi qua trọng trường, ánh sáng đã bị lệch đi một góc 1.64 giây, chỉ sai chút ít so với kết quả tính toán theo lý thuyết của Einstein.

Chưa hết. Năm 1952, các nhà bác học Liên Xô đã tiến hành đo đạc lại với các dụng cụ tinh vi hơn, kết quả thu được lại càng gần với tính toán lý thuyết : 1.7 giây.

………

Câu chuyện trên cho chúng ta thấy rằng toán học và vật lý học là hai người bạn đường. Vật lý học nêu ra những bài toán cho các nhà toán học giải quyết. Và sau đó, những đáp số của các bài toán này lại được các nhà vật lý kiểm nghiệm qua thực tế, qua các thí nghiệm. Nhiều khi toán học lại cống hiến cho vật lý những kết quả rất bất ngờ, mở ra cả một hướng nghiên cứu mới cho ngành vật lý học.

Năm 1928, nhà vật lý học người Anh, Paul Dirac đã giải một phương trình toán lý và tìm ra những “điện tử mang năng lượng âm” mà xưa nay các nhà vật lý cho rằng không thể có được. Dirac cũng cảm thấy băn khoăn. Ông giải phương trình sai chăng ? Không, ông đã kiểm tra lại nhiều lần rồi. Lời giải của ông hoàn toàn đúng. Chỉ còn một cách thừa nhận rằng có tồn tại những điện tử mang năng lượng âm mà thôi. Bảy năm sau, các nhà vật lý đã tìm ra được điện tử mang năng lượng âm này qua thực nghiệm – đó chính là những hạt positron. Kết quả này đã giúp các nhà vật lý đi đến quan niệm phản vật chất – một quan niệm mới mẻ trong vật lý học hiện đại.

Như vậy, muốn giỏi vật lý phải giỏi toán, thật giỏi là đằng khác. Những nhà vật lý học lừng danh đều để lại những trang vẻ vang trong lịch sử toán học. Nếu chúng ta nói rằng Archimede, Pascal, Newton, Einstein … là những nhà vật lý học vĩ đại thì mới đúng có một nửa, họ còn là những nhà toán học xuất sắc nữa. Pascal đã có những đóng góp quan trọng trong việc phát triển lý thuyết tính toán, ông là ông tổ của các máy tính số học. Newton được coi là một trong hai người đầu tiên xây dựng các phép tính vi tích phân – một công cụ toán học có giá trị hết sức đặc biệt đối với các ngành khoa học.

Nếu các bạn yêu mến môn vật lý thì bạn hãy gắn bó với toán học. Còn nếu như toán học là sở thích, là niềm say mê của bạn thì hãy cùng tham gia với các nhà vật lý, giải quyết các bài toán hóc búa của ngành đó nhé.


Oxford University

Harvard University

Cambridge University

Stanford University

Princeton University