Vật lí trên tem

[kuro_shiro]

Copernicus và Mô hình Nhật tâm của Hệ Mặt trời

Nicolas Copernicus (1473-1543) sinh ở Torun, Ba Lan. Tên tiếng Ba Lan của ông là Mikolaj Kopernik. Là con trai của một thương gia giàu có, nhưng năm ông lên 10 tuổi thì cha của ông qua đời. Ông được người chú Lucas của mình dạy bảo, năm 1489 thì ông này thăng chức đến Bishop. Với sự hỗ trợ của ông, Copernicus đã được nhận vào làm thầy tu tại Giáo hội Frauenburg.

Chúng ta không biết nhiều lắm về buổi đầu đi học của ông, nhưng năm 1491 ông đã vào trường đại học Cracow, ở đó ông học toán và thiên văn học.
Với vai trò là thầy tu, ông được hưởng nhiều bổng lộc và ông đã đi Italy. Năm 1496, ông tự ghi danh vào trường Đại học Bologna để học luật, nhưng sau đó Copernicus trở nên hứng thú với thiên văn học.

Ông còn học tại các trường đại học Padua và Ferrara, nơi ông lấy bằng tiến sĩ về luật giáo hội. Copernicus trở về Varnia ở Ba Lan cho đến khi ông qua đời.

Rõ ràng là Copernicus, khi trở về quê nhà của ông, không tìm thấy nhiều người để trao đổi về những ý tưởng mới của ông du nhập từ các trường đại học Italy. Các nhà thiên văn đã thành lập một trong những nhóm đầu tiên, sử dụng kĩ thuật mới này.

Do phát minh ra kĩ thuật in ấn báo chí, những ý tưởng của ông đã chạm tới thế giới của các nhà khoa học.

Một số nhà sử học giữ quan điểm cho rằng vị thầy tu người Ba Lan đã ẩn cư này sẽ không nổi tiếng trong giới thiên văn học và được biết đến trên khắp thế giới nếu như không có kĩ thuật in ấn!

Các kết quả nghiên cứu của Copernicus trở nên nổi tiếng sau khi ông qua đời, vì cuốn sách ai cũng biết tới của ông "Chuyển động của các hành tinh".
Trong quyển sách đó, ông cho rằng "Trái đất chuyển động, Mặt trời vẫn đứng yên".
Bạn có thể đọc dòng chữ đó bằng tiếng Ba Lan trong con tem phía trên.

Trong lĩnh vực vật lí, Copernicus không có đóng góp gì nổi bật, nhưng bất chấp điều đó, ông vẫn có một số quyển sách về lịch sử khoa học có tầm quan trọng không kém.
Tài trí của ông nằm ở chỗ niềm tin vào quan niệm nhật tâm, được truyền tay tiếp sức bởi những người kế tục của ông, sau này sẽ trở thành chìa khóa bước vào vũ trụ học hiện đại.

Mặc dù các phép toán trong mô tả của ông chẳng đơn giản hơn cơ sở toán học của Ptolemy, nhưng nó yêu cầu ít giả thuyết cơ bản hơn. Với định đề rằng Trái đất quay xung quanh Mặt trời, Copernicus đã có thể giải thích được chuyển động quan sát thấy của bầu trời.

Chúng ta nghĩ Copernicus là nhà vật lí, người có chân dung xuất hiện trên những con tem thường xuyên hơn bất kì nhà vật lí nào khác.

1973 là một năm quan trọng. Kỉ niệm 500 năm ngày sinh của ông (1473-1973) là dịp cho nhiều nước in hình Copernicus lên tem bưu chính.

Ở Warsaw, bạn có thể thấy tượng của Copernicus, và của Marie Curie.
Chẳng nghi ngờ gì nữa, hai người là những nhà vật lí nổi tiếng nhất của đất nước Ba Lan.

Copernicus còn nổi tiếng về hội họa. Trong thời đại của ông, ông là một trong những con người lỗi lạc nhất trên Trái đất. Thỉnh thoảng, công việc ấy cũng là đề tài của một vài con tem, như các bạn thấy dưới đây.

(theo : thư viện vật lí.)

[kuro_shiro]

Tycho Brahe

Tycho Brahe (1546 – 1610) sinh ra ở Schonen (Đan Mạch), là một trong mười người con của Otto Brahe, một ủy viên trong hội đồng thành phố, và sau này là thống đốc thành Helsingborg.

Lúc nhỏ, ông ở với chú của mình, và học hành tại nhà. Một lần tình cờ quan sát nhật thực một phần năm 1560 đã kích thích niềm hứng khởi của ông với thiên văn học, và là khởi đầu của việc quan sát bầu trời mà không hề có thiết bị nào. Ông là nhà thiên văn học đã thực hiện những quan trắc chính xác để có thể xác định xem hệ Ptolemy và hệ Copernicus, hệ nào đúng hơn.

Brahe đã quan sát ngôi sao chổi năm 1577 và, bằng những phép đo thị sai, xác định được nó nằm ở xa hơn mặt trăng và không phải là một hiện tượng thuộc về khí quyển như Aristotle đã khẳng định. Kết quả này làm tiêu tan quan niệm của Aristotle về những quả cầu pha lê, vì ngôi sao chổi sẽ phải đi qua những quả cầu đó trong hành trình của nó trên bầu trời.
Năm 1562, gia đình của ông gửi ông đến trường đại học Leipzig để học luật. Ông bị kềm cặp bởi một gia sư do gia đình ông thuê, ngăn không cho ông hấp thụ quá nhiều về thiên văn học.

Sau khi học xong ở Leipzig, Tycho Brahe trở lại Copenhagen, nhưng sau một thời gian ngắn thì ông quyết định rời khỏi Đan Mạch. Ông đã học tại trường đại học Basel trong một năm và sau đó học tại Augsburg. Đây là lúc ông bắt đầu nghiên cứu thiên văn học một cách chi tiết. Ông đã sử dụng những phương thức mà ông phát minh ra, ví dụ như cái quadrant (cái một phần tư vòng tròn) chế tạo bằng gỗ cứng, với đường kính 6 m, một cái sextant (cái một phần sáu vòng tròn) di động và một quả cầu quay tròn, đường kính 1,5 m, để lập bản đồ các ngôi sao và chòm sao.
Ông đã phát hiện và còn quan trắc sao siêu mới 1572, chòm sao Cassiopeia, những thứ truyền cảm hứng cho ông viết cuốn “De Nova Stella”, quyển sách mang danh tiếng đến cho ông.

Con tem này được phát hành để kỉ niệm 400 năm ngày xuất bản cuốn sách đó.
Tycho Brahe đã thiết lập cho sự tiến bộ của ngành thiên văn học rằng nhất thiết phải có sự quan trắc liên tục các sao và hành tinh. Ông có cái may mắn là được hoàng đế Frederick II của Đan Mạch đỡ đầu cho, và đã xây cho ông một lâu đài trên hòn đảo Hveen (nay là Ven) nằm giữa Đan Mạch và Thụy Điển, gọi tên là Uraniborg. Đây là đài thiên văn thật sự đầu tiên trong lịch sử, với những thiết bị tốt nhất có mặt vào thời ấy, dùng cho quan sát với mắt trần. Ông đã biên soạn một bảng lớn ghi lại vị trí sao và một danh mục sao và đã thực hiện những phép đo thiên văn bằng mắt trần chính xác nhất vào thời của ông. Nhưng hoàng đế Frederick II qua đời năm 1597 và Brahe buộc phải tìm một nhà bảo trợ khác.

Tycho Brahe nghĩ tới việc di cư sang Hà Lan, nhưng bạn bè của ông thuyết phục ông sang Prague và đã có cuộc trao đổi với hoàng đế Rudolf II. Ông nhận được sự tài trợ chi phí và quyền sử dụng lâu đài Benatky, gần Prague, nơi một phòng thí nghiệm mới và một đài thiên văn cũng đã được lắp đặt. Toàn bộ những công việc này được hoàng đế bảo trợ.

Năm 1599, Tycho Brahe mời nhà thiên văn học trẻ người Đức Johann Kepler đến làm phụ tá cho ông. Kepler là một giáo đồ nhiệt huyết của học thuyết Copernicus và xét thấy những ý tưởng cơ bản của Brahe là cái ông cần để chứng minh về mặt toán học, một lần và cho tất cả, sự thật về học thuyết Copernicus. Kepler đã thừa hưởng những ý tưởng của Tycho Brahe, đồng thời đảm nhận vai trò của ông ở Prague (1601) và bắt đầu công trình nghiên cứu quan trọng của ông về quỹ đạo của các hành tinh.

[kuro_shiro]

Các định luật Kepler

Kepler Johannes (1571 – 1630) sinh ở Weil der Stadt (Đức), và không được định trước để trở thành một nhà khoa học huyền thoại. Ông bị cận thị, bị rối loạn thần kinh, luôn bị ảo tưởng, nghĩ rằng ông là hiện thân của một con chó và vợ của ông bị thống trị bởi những khó khăn riêng gì đó và những mối lo về tiền bạc.

Cha của ông là lính đánh thuê, thường bỏ rơi vợ con và chuyển chỗ ở nhiều lần nên Johannes, mặc dù có trí thông minh, nhưng không thể đi học mỗi ngày được.
Năm 13 tuổi, ông giành được học bổng và học tại Học viện Luther. Năm 1589, Johannes theo học Nghệ thuật và Thần học tại trường đại học Tübingen, nhưng dù ở đó ông vẫn thể hiện được trí tuệ lớn của mình về toán học và chiêm tinh thuật. Trước khi tốt nghiệp, ông đã được mời làm giáo sư tại trường đại học Graz (Áo), dạy toán học và thiên văn học. Ông từ chối, và quyết định trở thành một linh mục.

Tác phẩm vũ trụ học đầu tiên của Kepler “Bí ẩn của Vũ trụ” được công bố năm 1597. Ông đã tìm thấy sự dung hòa toán học giữa quỹ đạo của các hành tinh trong hệ Copernicus và phát hiện ra những vật rắn 5 cạnh có thể đặt giữa các quả cầu quỹ đạo hành tinh.

Lúc nằm trên giường bệnh, Tycho Brahe đã yêu cầu Johannes Kepler sử dụng các quan trắc của ông và các bảng số liệu hành tinh để chứng minh lí thuyết của ông về những quỹ đạo tròn. Lúc đầu, ông đã xác định được hình dạng của các quỹ đạo hành tinh là dạng ôvan, nhưng ông từ chối kết quả này vì những lí do thẩm mĩ. Sau rất nhiều cố gắng với các quỹ đạo tròn, phản hồi trên những tính toán của ông, thật chẳng có cách nào tái dựng lại chuyển động cho khớp với các số liệu của Brahe. Ông đã tìm thấy và hiệu chỉnh một sai sót. Hình dạng mới hóa ra là hình elip, cái trở thành quan điểm của Kepler về tự nhiên.

Các định luật Kepler về chuyển động hành tinh:
1. Mọi hành tinh đều chuyển động trên những quỹ đạo elip có mặt trời là một tiêu điểm (định luật về quỹ đạo).
2. Đường nối hành tinh và mặt trời quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau (định luật về diện tích).
3. Bình phương chu kì của hành tinh quay xung quanh mặt trời tỉ lệ với lập phương khoảng cách trung bình của hành tinh đến mặt trời (định luật về chu kì).

Sau này, người ta phát hiện thấy vệ tinh của các hành tinh và cả các vệ tinh nhân tạo cũng có quỹ đạo elip và tuân theo các định luật Kepler.
Năm 1627, Kepler đã soạn các bảng số liệu hành tinh mới (gọi là “Bảng Rudolphine”). Trong công trình kếch sù này, mất tới 30 năm cuộc đời của ông, bạn có thể tìm gặp các số liệu quan trắc của Tycho Brahe, tích hợp với nghiên cứu riêng của ông về chuyển động hành tinh.

Johannes Kepler còn nghiên cứu quang học và đã thiết kế một chiếc kính thiên văn, có lẽ ông đã chế tạo nó, nhưng chưa bao giờ dùng tới.
Ông đã phát hiện ra “định luật nghịch đảo bình phương” về sự giảm độ sáng của một nguồn sáng.
Kepler còn tiến hành nghiên cứu về sự khúc xạ ánh sáng và phát hiện thấy chỉ với những góc tới nhỏ thì tỉ lệ giữa góc tới và góc khúc xạ là hằng số, tức là “công thức gần đúng Kepler”.

[kuro_shiro]

Galileo Galile: người ủng hộ học thuyết Copernicus, kẻ chống đối Giáo hội

GALILEO GALILEI (1564-1642) chào đời ở Pisa. Cha của ông, Vincenzo Galilei là một nhà soạn nhạc. Galileo là con cả trong 6 người con. Gia đình ông thuộc giới quý tộc, nhưng không giàu có gì.

Đầu những năm 1570, ông cùng với gia đình chuyển đến Florence. Năm 1581, Galileo bắt đầu nghiên cứu toán học tại trường đại học Pisa, nơi cha của ông hi vọng ông sẽ học y khoa. Ban đầu, ông là giáo sư tại Viện hàn lâm Florence. Về sau, năm 1592, ông là giáo sư toán học tại đại học Pisa.

Galileo đã phát minh ra nhiều dụng cụ cơ giới ngoài máy bơm ra, ví dụ như cân thủy tĩnh. Nhưng có lẽ phát minh nổi tiếng nhất của ông là chiếc kính thiên văn.
Galileo chế tạo chiếc kính thiên văn đầu tiên của ông vào năm 1609, phỏng theo những chiếc kính đã được chế tạo ở nhiều nơi khác thuộc châu Âu, có thể phóng đại các vật lên gấp hai mươi lần. Với chiếc kính thiên văn này, ông đã có thể nhìn lên mặt trăng, phát hiện ra 4 vệ tinh của Mộc tinh, quan sát một sao siêu mới, xác nhận các pha của Kim tinh và phát hiện ra vết đen mặt trời.
Những khám phá của ông chứng minh cho hệ thống Copernicus, học thuyết phát biểu rằng trái đất và những hành tinh khác quay xung quanh mặt trời. Trước khi có hệ Copernicus, người ta cho rằng vũ trụ là địa tâm, nghĩa là mặt trời quay xung quanh trái đất.

Niềm tin của Galileo vào hệ Copernicus cuối cùng đã đưa ông đến chỗ gặp rắc rối với Nhà thờ Thiên chúa giáo. Tòa án Dị giáo là một cơ quan thường trực trong Giáo hội Thiên chúa giáo có nhiệm vụ trừ tiệt những kẻ dị giáo. Một ủy ban cố vấn đã công khai trước Tòa Dị giáo rằng đề xuất của Copernicus rằng Mặt trời là trung tâm của vũ trụ là một dị giáo. Vì Galileo ủng hộ hệ Copernicus, nên ông đã được cảnh bảo bởi Cardinal Bellarmine, theo lệnh Giáo hoàng Paul V, rằng ông không nên thảo luận hay bảo vệ cho học thuyết Copernicus.

Năm 1624, Galileo được Giáo hoàng Urban VIII bảo hộ rằng ông có thể viết về học thuyết Copernicus miễn ông xem nó là một đề xuất toán học mà thôi. Tuy nhiên, với việc xuất bản cuốn sách của Galileo “Đối thoại về Hai Hệ thống Thế giới Chủ yếu”, Galileo đã bị triệu hồi đến Rome vào năm 1633 đối mặt với Tòa án Dị giáo một lần nữa.
Có truyền thuyết kể rằng sau khi từ bỏ quan điểm ông đã lẩm bẩm "Eppur si muove" ("Dù sao thì nó vẫn quay”), nhưng điều này không chắc đã xảy ra.
Galileo bị khép tội dị giáo vì quyển “Đối thoại” của ông, và bị gửi về nhà của ông ở gần Florence, nơi ông bị quản thúc tại gia cho đến cuối đời mình.
Năm 1638, Tòa án Dị giáo cho phép Galileo dời đến nhà của ông, ở đó ông có thể ở gần các bác sĩ của mình. Khi ấy, ông gần như đã mù lòa. Năm 1642, Galileo qua đời tại nhà riêng của ông ở ngoại ô Florence.

Năm 1592, Galileo được bổ nhiệm chức giáo sư toán học tại trường đại học Padua. Trong khi giảng dạy ở đó, ông thường đến thăm một nơi gọi là Arsenal, nơi những con tàu xứ Venice đến đậu và nhận hàng. Galileo luôn luôn yêu thích các thiết bị cơ giới. Thật tự nhiên, trong những chuyến viếng thăm của ông đến Arsenal, ông trở nên bị quyến rũ bởi các công nghệ hàng hải, ví dụ như cái sector và việc đóng tàu. Năm 1593, ông đã giải bài toán sắp xếp các mái chèo thành ga lê. Ông xem mái chèo là một đòn bẩy và lấy nước làm điểm tựa bản lề. Một năm sau, ông đã đăng kí bằng phát minh máy bơm. Máy bơm của ông là một dụng cụ mang nước lên cao chỉ sử dụng một dây chão.
Tại đại học Pisa, Galileo đã học vật lí của nhà khoa học Hi Lạp cổ đại Aristotle. Tuy nhiên, Galileo nghi vấn cách tiếp cận Aristotle đối với vật lí học. Những người theo chủ nghĩa Aristotle tin rằng trong một môi trường thì các vật nặng rơi nhanh hơn các vật nhẹ. Galileo cuối cùng đã bác bỏ quan điểm này bởi việc xác nhận rằng tất cả các vật, bất kể tỉ trọng của chúng, rơi ở cùng một tốc độ trong chân không. Để xác định điều này, Galileo đã tiến hành rất nhiều thí nghiệm trong đó ông đã thả rơi các vật từ một độ cao nhất định. Trong một trong những thí nghiệm ban đầu của ông, ông đã thả lăn những quả cầu xuống một mặt phẳng nghiêng và sau đó xác định vị trí của chúng sau những khoảng thời gian bằng nhau. Ông đã trình bày những khám phá của ông về chuyển động trong quyển sách của ông "Discorsi ... a due nuove scienze" ("Thuyết trình về Hai Nền khoa học mới").

Galileo bắt đầu nghiên cứu của ông về con lắc trong khi, theo truyền thuyết, ông quan sát một ngọn đèn treo lơ lửng đong đưa tới lui trong thánh đường Pisa. Tuy nhiên, mãi cho đến năm 1602 thì Galileo mới thực hiện được khám phá đáng kể nhất của ông về con lắc – chu kì (thời gian con lắc đong đưa tới lui) không phụ thuộc vào cung tròn đong đưa (tính đẳng thời). Cuối cùng, khám phá này đã đưa Galileo đến nghiên cứu thêm về khoảng thời gian và phát triển quan điểm của ông về con lắc đồng hồ.

Galileo Galilei không chỉ nghiên cứu cơ học.
Cái nhiệt nghiệm được Galileo nghĩ ra vào năm 1597. Ông đã phát minh ra thiết bị đó, gồm một chai thủy tinh có kích cỡ chừng bằng một quả trứng, với một cái cổ thủy tinh dài. Cái chai này được làm nóng bằng những cái tay và sau đó dìm một phần trong một cái bình chứa chất lỏng. Khi những cái tay được lấy ra khỏi chai, thì chất lỏng dâng lên một độ cao nhất định trong cổ chai, vẫn ở phía trên mực chất lỏng bên trong bình.
Phát minh nổi tiếng nhất của ông là chiếc kính thiên văn.
Đây là vật kính gốc mà với nó Galileo đã phát hiện ra các vệ tinh của Mộc tinh. Khung kính chế tạo bằng ngà voi gắn trên gỗ mun. Galileo đã tiến hành hàng loạt quan trắc thiên thể trong năm 1609 và 1610. Khám phá to lớn này được loan báo trên "Sidereus Nuncius".

(theo http://www.hogent.be)

[kuro_shiro]

Những người nổi tiếng đương thời với Galileo

Mercator (1512-1594) sinh ra ở Rupelmonde (Bỉ). Tốt nghiệp ngành nhân học và triết học năm 1532, ông muốn học toán và địa lí vũ trụ và bắt đầu nghiên cứu tại nhà.

Năm 1552, ông trở thành giáo sư địa lí vũ trụ và tại Duisburg và được bổ nhiệm làm nhà địa lí vũ trụ học cho công tước Wilhelm xứ Clever. Ông sống ở Duisburg cho đến khi qua đời.

“Phép chiếu Mercator”, một phương pháp mới và chính xác hơn nhiều để vẽ bản đồ, đã lưu danh thiên sử nhà địa lí và nhà chế tạo thiết bị xứ Flemish. Một cách tân lớn khác của ông là một thuật ngữ đơn giản: từ “Atlas”, biên tập năm 1595.

Simon Stevin (1548-1620) chào đời ở Bruges (Bỉ). Ông di cư sang Leiden (Hà Lan).
Stevin đã phát minh ra một phương pháp làm ngập lụt những vùng đất thấp trong hành trình của quân xâm lược bằng cách mở những cửa cống có chọn lọc trong những con đê. Ông là một kĩ sư lỗi lạc đã chế tạo cối xay gió, ổ khóa và những bến cảng.

Steven có những đóng góp quan trọng cho lượng giác học, địa lí, kĩ thuật xây dựng công sự và hàng hải.
Ông ủng hộ hệ nhật tâm của Copernicus. Được truyền cảm hướng bởi Archimedes, Stevin đã viết những công trình quan trọng về cơ học.

Van Helmont Jean-Baptiste (1577-1644), còn gọi là " Leonardo da Vinci" xứ Brussels. Ông là một bác sĩ, người đã hệ thống hóa các thí nghiệm, và tự tách mình ra khỏi chủ nghĩa Hi Lạp.

Định lí của ông là: đất (trái đất) không thể là một nguyên tố (tế bào) vì bạn có thể trích ra nước. Đồng thời lửa không thể là một nguyên tố vì đây là chất khí đang cháy. Sau nhiều kiểm nghiệm, kết luận của ông là: không khí và nước là hai thành phần của chất, vì ông không thể phân tách chúng ra.
Marci Johannes Marcus (1595-1667), sinh ra ở Landskrün (Bohemia). Sử dụng các bản tự Latin, các luận án và các kí tự tương ứng, ông cho rằng ngành triết học giả kim cấu thành một phần nổi bật của nền khoa học thế kỉ thứ 17. Triết học giả kim của Marci đã giúp định hình những cuộc tranh cãi cục bộ về lí thuyết hạt vật chất, bản chất vật lí của ánh sáng, và các lí thuyết hóa hợp và phân li, những thứ trọng tâm cho sự phát triển của ngành triết học tự nhiên Bohemia buổi đầu hiện đại.

Ông đã thiết lập một lí thuyết về va chạm (1636: "De proportione motus") và còn nghiên cứu quang học (1648: "Thaumantias liber de arcu celesti").

[kuro_shiro]

Isaac Newton

Isaac Newton (1642-1727) sinh ra ở Woolsthorpe, Lincolnshire, trong một gia đình nông dân nghèo. Trước năm ông lên 2 tuổi, mẹ của ông đã tái giá với một vị mục sư giàu có với 3 người con riêng, và vì thế Newton bị phó thác về nhà bà ngoại dạy bảo.

Năm 18 tuổi, ông được nhận vào trường Trinity College Cambridge để trở thành một nhà thuyết giáo. Newton học toán kĩ lưỡng, đặc biệt bị ảnh hưởng mạnh bởi Euclid và nhà triết học người Pháp Descartes, mặc dù ông còn bị ảnh hưởng bởi triết lí Bacon và Cartes. Nhưng đa số bài học trong nhà trường là triết lí của Aristotele và Plato, và không dạy gì nhiều về hệ nhật tâm Copernicus và cơ học của Galileo.

Newton buộc phải rời Cambridge khi nhà trường đóng cửa vì bệnh dịch. Ông trở lại Woolsthorpe, và trong suốt thời kì này ông đã thực hiện một số khám phá quan trọng nhất của ông, ví như toán học vi phân và tích phân, quang phổ của ánh sáng trắng và sự hấp dẫn. Tuy nhiên, vốn kín đáo, Newton đã không công bố các kết quả của ông.
Sau trận dịch, ông trở lại Cambridge và ông được đề cử làm trợ giảng tại trường Trinity College, hai năm sau ông trở thành giáo sư và giảng dạy quang học.

Cũng trong thời kì này, ông đã chế tạo chiếc kính thiên văn gương phản xạ đầu tiên của mình. Ông trở thành hội viên Hội Hoàng gia năm 1672 và đây là lúc bắt đầu một cuộc tranh luận với Hooke và Huygens về ánh sáng.

Năm 1704, Newton công bố các phép tính vi phân, nhưng Gottfried Wilhelm von Leibniz đã công bố thành quả này hồi năm 1684. Người bạn của ông, Edmond Halley, buộc ông xuất bản cuốn "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" vào năm 1687. Đây là công trình khoa học quan trọng nhất và có sức ảnh hưởng lớn nhất trong lịch sử khoa học.

Chỉ đến năm 1704, cuốn “Optics” mới được xuất bản, 20 năm sau khi ông hoàn thành những ý tưởng của mình, vì ông từ chối biên tập những bài luận của ông về ánh sáng mãi cho đến khi đối thủ của ông, Hooke, qua đời.

Các định luật về chuyển động

Galileo đã nghiên cứu các chuyển động, cái chúng ta gọi là động học, nhưng Newton thì thích tìm hiểu nguyên nhân của chuyển động (lực) và bản chất của chuyển động (hệ quả), cái gọi là động lực học.

Newton đã nêu ra các định nghĩa và ba định luật về chuyển động, ngày nay gọi là các định luật Newton:

1. Định luật quán tính cho chúng ta biết cái xảy ra nếu như không có lực nào tác dụng: một vật nằm yên vẫn tiếp tục nằm yên; một vật đang chuyển động vẫn chuyển động đều và theo đường thẳng.
2. Định luật nhân quả cho chúng ta biết cái xảy ra nếu như có một lực tác dụng: vật nhận được một gia tốc tỉ lệ với lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng (F = ma).
3. Định luật tác dụng và phản tác dụng: khi vật thứ nhất tác dụng một lực lên vật thứ hai, thì vật thứ hai tác dụng một lực bằng như vậy (nhưng ngược chiều) lên vật thứ nhất.

“Newton” (N) là đơn vị của lực trong hệ SI.
“Ống Newton” là một thiết bị giáo khoa rất nổi tiếng dùng trong nghiên cứu sự rơi tự do.

Newton còn giải thích được lí thuyết va chạm. “Độ biến thiên động lượng bằng với xung lực”. Bạn có thể tìm thấy công thức này trên con tem ở trên.

1687 (xem con tem phía trên) là “năm khởi đầu của lí thuyết toán học của Newton. Lí thuyết này là cơ sở của nền vật lí hiện đại”.
Năm 1687 thật ra là năm xuất bản cuốn sách nổi tiếng của Newton: Principia Mathematica".

Định luật hấp dẫn

Truyền thuyết kể rằng Newton nhìn thấy một quả táo rơi khỏi cây và nghĩ: các vật rơi và Mặt trăng quay xung quanh Trái đất là đối tượng của cùng một nguyên nhân: lực hấp dẫn của Trái đất tác dụng lên mọi vật.

Nhưng Trái đất và những hành tinh khác còn quay xung quanh Mặt trời, và các chòm sao với các ngôi sao vẫn ở lại với nhau trong vũ trụ.

Vì thế, kết luận của Newton là: chỉ có quy luật tự nhiên duy nhất thống trị hành trạng của các thiên thể.

Định luật vạn vật hấp dẫn: “Tương tác hấp dẫn giữa hai vật có thể biểu diễn bởi một lực hút liên tâm tỉ lệ với khối lượng của hai vật và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng”.

Bạn có thể đọc công thức của định luật này trên con tem phía trên.
Quang học Newton
Newton đã tiến bước đầu tiên với cách giải thích của ông cho bản chất của ánh sáng. Ông đã chứng minh được rằng một chùm ánh sáng, truyền qua một lăng kính tam giác, tách thành một ngưỡng màu sắc từ đỏ tới tím (quang phổ).

Ông còn chứng minh được nguyên lí thuận nghịch của ánh sáng. Khi ánh sáng đi từ điểm A sang điểm B, thì hành trình ngược lại bắt đầu từ điểm B, chắc chắn nó sẽ đến đúng điểm A.

Bằng kinh nghiệm, Newton biết được tiện lợi của các gương phản xạ so với thấu kính dùng trong các thiết bị quang học: sự vắng mặt của sắc sai (các vòng màu) mang lại hình ảnh rõ nét hơn.

Ông cũng là người đầu tiên thiết lập một lí thuyết chính xác về sự truyền ánh sáng. Ánh sáng là gồm những hạt rất nhỏ, truyền đi bởi các vật. Đây là “lí thuyết hạt” hay “thuyết tiểu thể” của ánh sáng.
“Đĩa Newton” được sử dụng trong tất cả các trường phổ thông, để chứng minh rằng toàn bộ các màu gộp lại với nhau sẽ mang lại ánh sáng trắng.

[kuro_shiro]

Edmond Halley và Sao chổi Halley

Edmond Halley (1656-1742) học tại trường St. Paul ở London và trường Cao đẳng Hoàng gia ở Oxford.

Ông đặc biệt được biết tới là nhà thiên văn học đầu tiên tiên đoán sự trở lại của một sao chổi. Halley đã tính ra quỹ đạo của ngôi sao chổi lớn từ năm 1682 gọi là sao chổi Halley và tiên đoán sự trở lại của nó vào năm 1758, bằng cách sử dụng các định luật Kepler.

Halley cuối cùng đã thuyết phục được Newton triển khai và công bố các tính toán của ông, và kết quả đó trở thành một trong những công trình quan trọng nhất và có sức ảnh hưởng nhất trong ngành vật lí học mọi thời đại: “Những nguyên lí toán học của triết học tự nhiên”.

Sự trở lại của sao chổi Halley là một trong những sự kiện được quan tâm nhất trong năm 1986. Sao chổi Halley là ngôi sao chổi nổi tiếng nhất trong lịch sử khoa học và là sao chổi được ‘lên tem’ nhiều nhất.

[kuro_shiro]

Cơ học thời kì hậu Newton

Torricelli Evangelista (1608-1647), sinh ra ở Modigliana (Italy). Ông là thư kí của Galileo (1641–42) và là người kế tục ông là giáo sư triết học và toán học tại Florence. Ông đã phát minh ra phong vũ biểu (1643), gọi là ống Torricelli. Một ống thủy tinh, dài một mét, chứa đầy toàn thủy ngân, nhúng lộn ngược trong một chậu thủy ngân. Thủy ngân ở trong ống tụt xuống còn khoảng 76cm trên mực thủy ngân trong chậu. Ông cũng đã cải tiến kính hiển vi và kính thiên văn.

Johannes Hevelius (1611-1687), hay Hewelcke, sinh ở Danzig, nhưng học ở Leiden. Ở quê của ông, ông là chủ một hãng rượu lớn. Từ một đài thiên văn được trang hoàng đẹp đẽ ở nhà riêng của ông tại Danzig, ông đã có những quan sát có giá trị về bề mặt của mặt trăng, phát hiện ra bốn sao chổi, và thu thập số liệu cho danh mục của ông gồm 1564 ngôi sao. Ông đã ghi lại nghiên cứu tiên phong của ông về địa hình mặt trăng, được chú ý vì những bản đồ mặt trăng tuyệt vời, và là một trong những người đầu tiên quan sát sự đi qua của Thủy tinh (1661).
Ông đã cải tiến các thiết bị thiên văn.

Blaise Pascal (1623-1662) chào đời ở Clermont và chuyển đến Paris lúc lên 8 tuổi. Pascal biểu hiện sự phát triển trí tuệ từ rất sớm. Năm 11 tuổi, ông đã viết cuốn "Traité des sons" (một nghiên cứu về âm thanh).
Trước năm 16 tuổi, ông đã viết một bài báo về các đường conic. Được tôn vinh với việc sáng lập ra lí thuyết xác suất hiện đại, Pascal còn phát hiện ra những tính chất của cycloid và đóng góp cho giải tích vi phân.
Năm 19 tuổi, ông phát minh ra máy tính.
Về vật lí học, những thí nghiệm của ông đã tăng thêm kiến thức về áp suất khí quyển qua các phép đo phong vũ biểu và sự cân bằng của các chất lỏng.
“Pascal” là đơn vị SI của áp suất.

Robert Boyle (1627-1691) là con thứ bảy của vị bá tước đệ nhất xứ Cork, và được giáo dục tại Eton và Geneva. Ông đã tiến hành phần lớn các nghiên cứu của mình tại phòng thí nghiệm riêng của ông ở Oxford (1654–68) và London (1668–91). Ông đã phát minh ra bơm chân không và sử dụng nó trong khám phá (1662) ra cái ngày nay gọi là định luật Boyle (định luật chất khí).
Boyle thường được xem là cha đẻ của ngành hóa học hiện đại; ông đã tách hóa học ra khỏi giả kim thuật và đưa ra những định nghĩa chính xác đầu tiên của nguyên tố hóa học, phản ứng hóa học, và phép phân tích hóa học.
Ông còn nghiên cứu sự vôi hóa của các kim loại.
Robert Boyle còn công bố cơ chế của màu sắc và sự truyền âm thanh trong không khí.

Christiaan Huygens (1629–1695), nhà toán học và vật lí học người Hà Lan; sinh ra ở Hague, là con của Constantijn Huygens, một nhà nhân chủng học và nhà thơ người Hà Lan.
Ông đã cải tiến thấu kính của kính thiên văn và phát hiện ra (1665) một vệ tinh của sao Thổ và nghiên cứu các vành của sao Thổ và vệ tinh thứ sáu của nó.
Ông là người đầu tiên sử dụng con lắc làm đồng hồ.
Công trình nghiên cứu chính của ông là Horologium oscillatorium (1673).
Ông đã phát triển một lí thuyết sóng của ánh sáng và thiết lập ra nguyên lí Huygens, phát biểu rằng, đối với sóng ánh sáng, mỗi điểm trên mặt đầu sóng tự nó là một nguồn phát sóng mới.

Năm 1678, ông phát hiện ra sự phân cực của ánh sáng bởi sự khúc xạ kép trong calcite.
Năm 1690, ông công bố quyển "Traité de la lumière".

[kuro_shiro]

Cơ học thời kì hậu Newton (tiếp theo)

Antoon Van Leeuwenhoek (1632-1723) sinh ở Delft (Hà Lan). Ông là sinh viên ngành lịch sử tự nhiên và là nhà chế tạo ra kính hiển vi. Việc ông sử dụng các thấu kính để khảo sát vải vóc với vai trò người học việc của nhà buôn vải có lẽ đã dẫn đến niềm yêu thích của ông trong việc chế tạo thấu kính. Ông đã lắp ghép hơn 247 chiếc kính hiển vi, một số trong đó phóng đại vật lên 270 lần. Trong quá trình khảo sát hằng hà sa số vi sinh vật và các mẫu mô, ông đã đưa ra những mô tả đầy đủ đầu tiên về vi khuẩn, động vật nguyên sinh (cái ông gọi là động vật cực nhỏ), tinh trùng, và cơ vằn. Ông còn quan sát hồng cầu trong nghiên cứu chi tiết của ông về sự lưu thông mao dẫn.

Ông được bầu vào Hội Hoàng gia Anh để ghi nhận công trình nghiên cứu của ông.

Ole Romer (1644-1710), con trai của một chủ tàu Đan Mạch, học thiên văn học tại trường đại học Copenhagen. Năm 1681, ông nhà vua Christian V tấn phong là Nhà thiên văn học Hoàng gia của Đan mạch, và là giáo sư thiên văn học tại trường Đại học Copenhagen. Năm 1705, ông trở thành thị trưởng thành phố và với sự hỗ trợ của ông, hệ thống đo lường và cân nặng của Đan Mạch đã được cải cách.
Đóng góp lớn của Romer cho vật lí học là phép đo vận tốc ánh sáng hết sức khéo léo của ông, bằng cách đo khoảng thời gian giữa những lần che khuất liên tiếp của một trong những vệ tinh của Mộc tinh.

Gottfried Wilhelm Von Leibniz (1646-1716), sinh ra ở Leipzig, là một sinh viên rất tài trí. Mặc dù được biết tới là nhà triết học, nhà toán học, nhưng ông còn biết nhiều về khoa học vật lí, lịch sử, luật học, ngoại giao, và lôgic học.

Khi ở Paris (1672–76), ông đã tiếp xúc với một số trong những trí tuệ lỗi lạc nhất ở châu Âu. Khoảng chừng lúc ấy, ông đã phát triển, độc lập với Newton, giải tích vi phân. Giải tích của Leibniz được công bố năm 1684, ba năm trước Newton, và hệ thống kí hiệu của ông được chấp nhận rộng rãi.
Việc ghi nhận công trình của ông về lôgic học xuất hiện khá muộn; các bản thảo xuất bản vào thế kỉ 20, ghi nhận ông là nhà sáng lập ra lôgic học trừu tượng.

Denis Papin (1647-1714) sinh ra ở Blois (Pháp). Ông là trợ lí của Christian Huygens và Robert Boyle.
Ông đã phát minh ra nồi hơi nước và máy bơm ngưng tụ.
Được biết nhiều nhất là “bình Papin”, trong đó điểm sôi của nước được làm tăng lên bằng cách tăng áp suất nước.

( theo http://webs.hogent.be/~fjac284/en/newton/)

[kuro_shiro]

Cơ học thời kì hậu Newton (tiếp theo)

Một số phát hành chung của Pháp và Phần Lan kỉ niệm những chuyến thám hiểm đồng thời của người Pháp năm 1736 đến xích đạo ở Nam Phi và các vùng cực thuộc Lapland để xác định hình dạng của trái đất, thường được biết là có dạng cầu.

Charles LaCondamine (1701-1774) ở Peru và Pierre Maupertuis (1698-1759) ở Lapland đã khảo sát độ cong của các đường kính tuyến và nhận thấy trái đất hơi bị dẹt tại địa cực, và cong nhiều hơn ở xích đạo, khiến nó có hình phỏng cầu dẹt. Kết quả này xác nhận lí thuyết của Newton đã đưa ra trong cuốn Principia rằng lực li tâm của trái đất đang quay làm cho nó bị phình ra ở xích đạo, nơi tốc độ quay là lớn nhất, và bị dẹt đi ở các cực, nơi tốc độ quay bằng không – như chỉ rõ trên con tem Phần Lan ở trên.

Leonard Euler (1707-1783) sinh ra và học tập tại Basel, ông đến St. Petersburg từ năm 1730 cho đến năm 1741, trở thành giáo sư toán học. Ông được mời tới Berlin (1741) và ở lại đó cho đến năm 1766, khi ông quay trở về St. Petersburg
Mặc dù nửa như mù trong phần nhiều cuộc đời của ông và mù hoàn toàn trong 17 năm còn lại, ông vẫn liên tục cho xuất bản nhiều quyển sách.
Trong số những thành tựu của ông là phát triển vi phân mang tên ông, công thức liên hệ số mặt, số cạnh, và số đỉnh của một khối đa diện. Ông vẫn giữ được cho đến cuối đời một kĩ năng tính toán gần như huyền thoại và là một trong những người đầu tiên phát triển các phương pháp giải tích trên phạm vi rộng.

Jean Baptiste Lerond d'ALEMBERT (1717-1783) là nhà toán học, nhà triết học người Pháp, sinh ở Paris.
Công trình nghiên cứu của ông trong lĩnh vực cơ học rất quan trọng: "Traité de dynamique" và "Traité de l'équilibre et du mouvement des fluides".

Joseph Louis Lagrange (1736-1813), sinh ở Turin, thuộc dòng dõi Pháp và Italy, xuất thân trong một gia đình người Pháp giàu có, ông có quan hệ với giới quý tộc Italy.

Lagrange nổi tiếng là nhà toán học vĩ đại nhất của châu Âu. Theo kiến nghị của Euler và D’Alembert, nhà vua Frederick đệ nhất đã mời ông (năm 1766) đến kế tục Euler. 20 năm sau, 1786, khi Frederick qua đời, ông rời khởi Prussia vì ông được vua Louis XVI mời đến Paris. Năm 1788, ông xuất bản cuốn "Mécanique analytique", một công trình cơ bản về cơ học.
Lagrange còn là người đầu tiên ủng hộ quan điểm “bằng cấp tự do”.