Vật lý không chỉ diễn ra ở phòng thí nghiệm – nó diễn ra khi bạn đẩy miếng bánh mì nướng rớt xuống bàn, thả nho khô vào sô-đa chanh, hay quan sát giọt cà phê khô lại. Hãy trở thành một thực khách thú vị hơn khi nhà vật lý Helen Czerski trình bày các khái niệm vật lý khác nhau mà ứng dụng quen thuộc của chúng trong cuộc sống hàng ngày quanh ta.
Như các bạn biết, tôi là nhà vật lý. Và tôi nghĩ chúng ta cần có chút thay đổi khi nói về vật lý. Tôi đã từng sống rất gần nơi này. Nhưng tôi vẫn còn người thân định cư ở đây, là bà ngoại tôi. Bà ngoại rất giỏi. Mặc dù bà không được học hành nhiều, nhưng bà rất nhạy bén. Khi tôi đang là sinh viên năm hai khoa Vật lý đại học Cambridge. Tôi nhớ là tôi đã dành cả buổi chiều ở nhà bà ở Urmston, để học vật lý lượng tử. Tôi mở ba tập sách trước mặt mình. Thành thật mà nói, trong sách toàn các kí hiệu và công thức. Bà ngoại tới, nhìn vào cuốn sách, hỏi tôi: “Cái gì đây?” Tôi nói: “Đó là vật lý lượng tử ạ.” Và tôi cố gắng giải thích cho bà những thứ trong quyển sách, như là hạt nhân, các hệ số trong phương trình Einstein. Bà tôi có vẻ rất hứng thú. Rồi bà nói: ” Vậy thì, con biết những cái đó để làm gì?”
“Con cũng không biết nữa bà ơi.”
Tôi nghĩ tôi hay nói về máy tính vì lúc nào tôi cũng nghĩ đến nó. Nhưng chúng ta có thể hiểu câu hỏi của bà tôi theo cách khác – “Chúng ta làm được gì khi ta hiểu về vật lý?” Và tôi bắt đầu nhận ra điều đó khi ta nói về vật lý và cách xã hội nhìn nhận nó, ta không nghĩ tới những thứ ta có thể làm nếu hiểu vật lý. Quan điểm chúng ta về vật lý cần phải thay đổi một chút. Không chỉ là thay đổi một chút, mà chúng ta cần phải chia sẻ cách nhìn khác này cho mọi người. Tôi nói vậy không phải vì tôi là nhà vật lý nên tôi thiên vị đâu. Tôi nghĩ chúng ta là những người quan trọng nhất trên thế giới. Thật đấy.
Vì vậy, những tưởng tượng lệch lạc về vật lí không hề thay đổi nhiều. Đây là bức ảnh rất nổi tiếng tại hội nghị Solvay năm 1927. Lúc này những bộ óc vĩ đại đang cố gắng tìm hiểu bản chất của thuyết tất định, là liệu có khả năng một nguyên tử sẽ cố định tại một vị trí nào đó, và liệu nó có thật hay không. Đây là một việc rất khó khăn. Bạn thấy đấy tất cả họ đều nghiêm nghị trong bộ vest đen. Marie Curie – tôi vẫn hay gọi bà là “Marie Antoinette” – là một điểm nhấn trong bức ảnh này. Marie Curie, đứng thứ 3 hàng dưới tính từ bên trái qua. Bà có mặt trong hình, nhưng mặc đồ như những người đàn ông khác.
Vật lý cũng giống như vậy – toàn công thức và kí hiệu, Sóng và các nguyên tử đều rất khó hiểu. Đây là hình ảnh về sự va chạm của hai lỗ đen, thật đáng để xem! Tôi mừng vì không phải viết bài đánh giá nguy cơ về chuyện gì sẽ diễn ra ở đó. Vấn đề là: đây là một hình ảnh vật lý. Nó kì lạ và khó hiểu, và chỉ được nghiên cứu bởi những người kì lạ mặc đồ kì lạ. Không nhiểu người hiểu được vật lý, vậy sao tôi lại quan tâm đến vật lý?
Vấn đề là tôi là một nhà vật lý, và tôi nghiên cứu về nó. Đây là công việc của tôi. Tôi nghiên cứu mặt phân giới giữa khí quyển và đại dương. Khí quyển bao la và đại dương cũng thế, và mặt phân giới mỏng manh kết hợp chúng lại rất quan trọng. Bởi vì đó là nơi mọi thứ đi từ khí quyển qua đại dương và ngược lại. Video về bề mặt đại dương các bạn đang xem do tôi quay lại – độ cao trung bình của những con sóng này là 10m. Có gì đó liên quan đến vật lý diễn ta ở đây. Rất nhiều nữa là đằng khác. Nhưng trong nhiều hiện tượng, ta không mô tả vật lý cụ thể, điều đó làm tôi rất băn khoăn.
Vậy làm sao để mô tả vật lý một cách sống động được? Tôi là một nhà vật lý, tôi cần một biểu đồ. Hãy xem, chúng ta có trục hoành để diễn tả thời gian. Trục tung diễn tả kích thước. Hình ảnh cụ thể về vật lý của chúng ta sẽ như thế này. Phía gốc của biểu đồ là vật lý lượng tử. Nó cực kì nhỏ và rất kỳ lạ. Sau đó chúng biến chuyển chớp nhoáng trong khoảng thời gian dài đằng đẵng trong phạm vi vật chất quanh chúng ta. Và chúng tiến tới một vũ trụ như bên trên, rất rộng và rất xa, cũng khá kì dị. Và nếu bạn đi tới những nơi như lỗ đen – nơi bắt đầu của vũ trụ, chúng ta biết rằng chúng là chướng ngại của vật lý. Nhiều công trình được thực hiện tìm ra tính chất vật lý tại những nơi này.
Nhưng bạn hãy chú ý vấn đề ở đây là có một khoảng trống rất lớn ở giữa. Trong khoảng trống đó có rất nhiều thứ. Các hành tinh, bánh mì nướng, núi lửa, mây, kèn clarinet, bọt biển và cá heo. Tất tần tật mọi thứ tạo nên cuộc sống của chúng ta. Và chúng cũng vận hành theo vật lý. Khoảng giữa đó có mặt vật lý nhưng chẳng có ai nói về nó. Tất cả mọi thứ tôi vừa đề cập đến đều được vận hành theo một số lượng không nhiều các định luật vật lý, chẳng hạn ba định luật Newton, nhiệt động lực học, động học quay. Các định luật vật lí này áp dụng cho phạm vi rộng từ những thứ rất nhỏ cho đến những thứ rất lớn. Bạn khó có thể nằm ngoài các quy luật này. Cũng có những giới hạn khi nghiên cứu chúng, nhưng chẳng ai nói về điều đó cả. Đây là một thế giới phức tạp, nơi các định luật gắn kết, giúp vận hành thế giới xinh đẹp, hỗn độn và phức tạp mà chúng ta đang sống.
Chúng là những điều khiến tôi bận tâm khi đi làm mỗi ngày. Và đây là những điều chúng ta không hay nói ra. Rất nhiều người đang nghiên cứu về chúng, nhưng nó không liên quan đến những điều to tát, nên người ta không nghĩ nhiều về nó. Điều thú vị chính là việc có rất nhiều thứ cần nghiên cứu trong khoảng giữa đó, chúng tuân theo các quy luật vật lý. Chúng ta thấy các quy luật này luôn vận hành xung quanh chúng ta.
Các bạn hãy sau video sau. Câu hỏi là: Có một quả trứng sống và một quả trứng chín. Bạn hãy nói tôi biết cái nào sống, cái nào chín?
Cái bên trái – đúng vậy. Bạn không cần thử chúng bạn cũng biết. Lý do là khi bạn quay chúng, lúc bạn dừng quả chín, cả quả trứng sẽ dừng lại ngay, vì bên trong nó đặc. Nhưng khi bạn ngừng quả sống, bạn chỉ tác động lên vỏ, chất lỏng bên trong vẫn quay vì đâu có cái gì khiến chúng ngừng quay. Chất lỏng này đẩy cho vỏ trứng tiếp tục quay. Hay quá phải không? Đó là minh hoạ cho một định luật vật lý cho Định luật bảo toàn mô-men động lượng trong chuyển động quay. Định luật này như sau: Nếu bạn quay một vật xung quanh một trục cố định, nó sẽ quay mãi cho đến khi có tác động làm nó ngừng quay. Đây cũng là nguyên lý căn bản về cách vũ trụ này hoạt động. Nguyên lí này không chỉ áp dụng cho quả trứng. Mặc dù nó rất hữu ích cho một số người — có thể bạn cũng sẽ làm vậy — những người luộc chín trứng rồi cho vào tủ lạnh. Có ai làm vậy không? Cứ nhận đi. Không ai đánh giá bạn đâu. Nguyên lí này có ứng dụng rộng hơn thế rất nhiều.
Đây là Kính thiên văn Hubble, và ảnh chụp Vùng sâu Hubble, một phần rất nhỏ của vũ trụ. Nó đã trôi trong không gian 25 năm, không đụng phải bất cứ vật nào. Nó có thể chụp ảnh một vùng rất nhỏ trên bầu trời. Chỉ trong 11 ngày rưỡi, Hubble đã làm tốt nhiệm vụ của mình, và chụp những bức hình tuyệt vời thế này. Câu hỏi ở đây là: Làm sao chiếc kính đó biết nó ở đâu nếu nó không đụng phải bất cứ thứ gì? Câu trả lời nằm ngay trong chính nó, dù không phải là một quả trứng sống, nhưng nó cũng hoạt động tương tự. Nó có một con quay hồi chuyển bên trong, và vì tuân theo Định luật bảo toàn mô-men động lượng, nên chúng tiếp tục quay trên cùng một trục. Đó là lý do nó có thể tự định hướng. Với cùng định luật vật lý, chúng ta có thể vận dụng trong nhà bếp, và cũng giải thích được những công nghệ hiện đại trong thời đại chúng ta. Điều thú vị của vật lý là chúng ta biết được các nguyên lí, và có thể ứng dụng chúng nhiều lần. Rất đáng để ứng dụng một nguyên lý theo nhiều cách khác nhau. Vật lý quả thật rất thú vị.
Tôi đã đưa video về quả trứng cho buổi hội thảo toàn các doanh nghiệp, họ ăn mặc bảnh bao và cố gây ấn tượng với sếp của họ. Khi sắp hết thời gian, tôi chiếu đoạn video đó và nói: “Các bạn có thể suy nghĩ và hỏi tôi sau để kiểm chứng.” Sau đó tôi rời sân khấu. Sau đó, một người đàn ông trung niên tới kéo áo tôi và hỏi: “Có phải thế này không?” Khi tôi nói “Đúng vậy!”, anh ta tỏ ra rất vui.
Niềm vui khi bạn phát hiện ra những điều như thế này không mất đi cho dù bạn đã trưởng thành. Điều đó rất quan trọng, bởi vì vật lý là như vậy, thậm chí chỉ từ những hiện tượng nhỏ, ta cũng có thể hiểu được hầu hết thế giới vật lý quanh mình, nhất là từ những trò chúng ta hay chơi. Những thứ như quả trứng tưởng như chỉ là món đồ chơi lặt vặt cho trẻ con chơi vào những chiều thứ bảy, để chúng không làm ồn. Những điều nhỏ nhặt đó lại vô cùng quan trọng, vì chúng thể hiện một phần quy luật của vũ trụ trên mình. Hay như mặt trét bơ của bánh mì nướng luôn chạm đất trước khi chúng rơi, và nhiều thứ nữa, cả công nghệ hiện đại, hay bất cứ thứ gì khác trên quả đất này. Chúng ta thử xem vài ví dụ nhé.
Về căn bản, có một số các ý tưởng có lẽ bạn đã quen khi áp dụng trong nhà bếp và cũng hữu dụng khi ra ngoài. Nếu bạn muốn tìm hiểu về Nhiệt động lực, hãy nhìn con vịt xem, tại sao chân chúng không bao giờ lạnh? Khi đã biết đôi chút về Nhiệt động lực học qua con vịt, bạn sẽ hiểu cơ chế tủ lạnh. Nam châm bạn sử dụng trong nhà bếp lại có liên quan đến cối xay gió và các máy phát điện hiện đại. Bỏ nho khô vào sô đa chanh rất thú vị. Nếu bạn đang chán bữa tiệc, hãy lấy một ít nho khô bỏ vào sô đa chanh. Bạn sẽ có được ba thứ. Thứ nhất, xem nó rất vui, bạn hãy thử đi. Thứ hai, nó làm cho những người nhàm chán đi khỏi. Thứ ba, nó làm những người thú vị đến với bạn. Đằng nào bạn cũng được lợi. Chúng ta còn có chuyển động quay, các khí, các chất kết dính. Những thứ này đều có mặt xung quanh chúng ta. Thật là công bằng vì tất cả mọi người đều áp dụng được vật lý mà không cần phải có phòng thí nghiệm.
Khi viết sách, tôi dành một chương cho chuyển động quay. Tôi viết về mặt trét bơ trên bánh mì chạm đất trước khi rơi. Tôi tặng quyển sách cho một người bạn. Cậu ấy không phải nhà khoa học. Tôi muốn xem cậu ấy nghĩ như thế nào. Cậu ấy mang quyển sách theo khi làm việc ở nước ngoài. Vài tuần trước, tôi nhận được tin nhắn của cậu ấy. Cậu ấy nói, “Mình đang ăn sáng trong một khách sạn sang trọng ở Thụy Sĩ, và mình muốn thả cái bánh mì phết bơ xuống đất, vì mình không tin những gì cậu viết.” Thật tốt vì cậu ấy không cần tin sách. Cậu ấy có thể thử bằng cách thả bánh mì xuống đất.
Có hai điều quan trọng phải biết về khoa học: Các định luật chúng ta học được qua kinh nghiệm, và qua thí nghiệm. Nếu ta thả quả táo và nó bay ngược lên, ta sẽ phải tranh luận về trọng trường. Còn hiện tại, trọng trường vẫn như ta đang biết và chúng ta có thể tận dụng nó. Quá trình thử nghiệm thường là: nhận thức mọi thứ, thử nghiệm chúng, suy luận logic – đó là cách khoa học tiến bộ. Bạn dễ dàng vận dụng được hai điều trên qua các trò chơi xung quanh chúng ta.
Điều này rất quan trọng, bởi vì chúng ta đang nói về công nghệ. Chúng ta nghe nhiều về máy tính lượng tử, nó thật khó hiểu và xa vời. Nhưng thật ra cơ thể chúng ta, cách chúng ta đứng ngồi đều liên quan đến vật lý. Việc hiểu được những khái niệm về vật lý giúp chúng ta kiểm soát cuộc sống quanh ta. Điều này rất quan trọng. Mọi người đều cảm thấy họ hiểu được mọi thứ, đây không đơn giản chỉ để biết câu trả lời, mà còn để chúng ta có cơ sở đặt ra câu hỏi phù hợp. Và khi chơi những trò chơi hàng ngày, chúng ta biết được chúng ta nên thắc mắc điều gì.
Còn một vấn đề quan trọng hơn, để trả lời câu hỏi của bà tôi về việc biết để làm gì? Câu trả lời là, có rất nhiều thứ chúng ta có thể làm khi chúng ta biết. Nhất là khi nhắc đến những quả trứng trong tủ lạnh – câu trả lời về nó rất sâu xa. Có đủ trò vui và điều kì lạ khi bạn chơi nghịch các thứ. Tiện đây, tại sao trẻ con lúc nào cũng đùa nghịch, tất cả chúng ta đều có thể nghịch ngợm, và chúng ta thấy thoải mái khi nghịch ngợm thứ này thứ kia.
Khi nhắc đến lý do tại sao lại học vật lý, tôi nghĩ lí do quan trọng nhất là: Mỗi người chúng ta có ba hệ thống duy trì sự sống: cơ thể chúng ta, hành tinh chúng ta, và nền văn minh của chúng ta. Mỗi hệ thống này hoạt động độc lập để suy trì sự sống cho chúng ta. Chúng vận hành theo các nguyên lí vật lý, mà chúng ta đều biết qua quả trứng, tách trà, sô đa chanh, hay mọi thứ mà bạn có thể chơi. Đây là lý do tại sao những thứ như thay đổi khí hậu lại là vấn đề nghiêm trọng. Bởi vì nó liên quan đến hai hệ thống duy trì sự sống, hành tinh và nền văn minh ta sống. Khá là mâu thuẫn phải không, vì vậy chúng ta cần thảo luận vấn đề này.
Các định luật vật lý căn bản giúp vận hành thế giới chúng ta sống là các công cụ căn bản cho mọi thứ, chúng là nền tảng. Có nhiều thứ chúng ta phải biết, nhưng biết được cái căn bản sẽ giúp ta tiến xa. Tôi nghĩ nếu bạn không thích các trò chơi liên quan đến vật lý, có rất nhiều người như bạn, nhưng bạn chắc chắn sẽ quan tâm đến cuộc sống của bạn, và các hệ thống duy trì sự sống. Nền tảng của vật lý hầu như bất biến, chúng là như nhau đối với các vật thể khác nhau. Chúng sẽ không sớm thay đổi. Người ta có thể tìm ra thuyết lượng tử mới, nhưng trái táo thì luôn rơi xuống.
Vậy thì câu hỏi ở đây là: Bạn nên bắt đầu như thế nào, bắt đầu ở đâu? Nếu bạn không thích vật lý, cũng không muốn chơi những thứ liên quan đến vật lý? Vậy thì đề nghị của tôi là: Bạn hãy bắt đầu ngay bây giờ bằng cách đi tới nơi nào đó tìm một thứ mà bạn thấy kì lạ. Sau đó bạn nghĩ: “Mình sẽ tiếp tục tìm hiểu.” Và cứ tiếp tục suy nghĩ như vậy. Tâm trí bạn mách bảo: “Thật là li kì.” Có điều gì đó để tìm hiểu, rất đáng để tìm hiểu. Đó chính là lúc bạn bắt đầu.
Nhưng từ đây về nhà, bạn lại không hứng thú với cái gì, vậy thì bạn hãy bắt đầu như sau. Bỏ ít nho khô vào sô đa chanh, rất vui đó. Quan sát giọt cà phê khô lại. Tôi biết là nghe có vẻ chán như quan sát quần áo khô, nhưng mà nó rất đáng xem, khá kì lạ đấy. Tôi sẽ có hứng khi tham gia các bữa tiệc nếu có nhiều tách trà xung quanh. Bạn có nhiều trò hay để làm với tách trà. Chẳng hạn như lấy một tách trà và một cái muỗng, gõ muỗng quanh mép tách trà và lắng nghe. Bạn sẽ nghe thấy âm thanh lạ lạ. Hoặc bạn cũng có thể đẩy miếng bánh mì trét bơ xuống bàn, bạn sẽ có thứ để học đấy. Nếu hiếu kì hơn, bạn có thể cố thử xem có cách nào bánh mì rớt xuống mà mặt trét bơ không chạm xuống sàn trước. Có thể làm được đấy.
Vấn đề ở chỗ, ban đầu chúng ta chỉ nghịch phá thôi. Chúng ta không ngại tìm hiểu vật lý thông qua các đồ dùng xung quanh ta, bởi vì chúng ta dễ có chúng. Nhưng nếu chúng ta muốn tìm hiểu xã hội, muốn trở thành công dân tốt, chúng ta phải biết được cách mọi thứ vận hành.
Nghịch ngợm đồ vật thật vui. Hiểu được các hệ thống duy trì sự sống là điều tốt. Nhưng căn bản là điều chúng ta muốn thay đổi chính là cách chúng ta nói về vật lý. Chúng ta cần hiểu vật lý không phải chỉ dành cho những người kì dị hay nó toàn các kí hiệu kì dị chỉ dành cho những nhà nghiên cứu. Vật lý ở ngay đây, cho chúng ta, tất cả chúng ta đều vận dụng nó. Cảm ơn rất nhiều.
Theo ted.com
