Bí ẩn ánh sáng – Phần 1

Newton cho rằng ánh sáng là hạt. Lý thuyết của ông sau đó bị bác bỏ bởi ý kiến cho rằng ánh sáng thật ra là sóng. Lý thuyết ánh sáng sóng được cũng cố vào thế kỷ 19 khi khoa học gia Scotland James Clerk Maxwell khẳng định rằng ánh sáng là “sóng điện từ”
Các nhà khoa học từng cắt vụn hay chia nhỏ nhiều hình thái vật chất trong thiên nhiên nhưng với ánh sáng. Nó là một loại sóng hay một loại hạt? Cả hai – theo kết luận của các khoa học gia. Chúng ta hãy thử tìm hiểu thế giới bí mật của ánh sáng…
Ánh sáng cầu vồng, tia hoàng hôn, cú chớp lòe của sét, ánh lấp lánh phản chiếu trên mặt biển lúc chiều tà, vệt lốm đốm sáng từ mắt những động vật trong rừng, vết đỏ từ điểm sáng laser trong phòng thí nghiệm, tia sáng nhảy múa từ ngọn nến trong không gian lãng mạn…, tất cả đó là ánh sáng. Tồn tại từ thuở hồng hoang, ánh sáng đi theo con người đến phút cuối của cuộc đời. Tất cả hình thái của nó – thấy được hay không thấy được bằng mắt thường – đều tràn ngập vũ trụ. Ánh sáng – như không khí – là tạo vật thiên nhiên. Nó quan trọng với người như nước đối với cá. Ánh sáng ẩn chứa nhiều bí mật.
Những hình thái của ánh sáng
Ánh sáng được ứng dụng trong mọi lĩnh vực, từ thiết bị laser phẫu thuật cho đến kỹ thuật điện thoại. Ánh sáng còn có thể là nguồn năng lượng cho các con tàu du hành không gian trong tương lai. Đó là con tàu có những cánh buồm siêu mỏng để bắt “gió” ánh sáng phóng ra từ luồng laser dưới mặt đất. Trên lý thuyết, con tàu như vậy có thể lướt nhanh bằng vận tốc ánh sáng mà không cần nhiên liệu. Ánh sáng hiện hữu khắp nơi trong cuộc sống. Vậy ánh sáng, nói một cách chính xác, là gì? Thế kỷ thứ 5, triết gia – thi sĩ Empedocles nói đơn giản rằng ánh sáng là luồng vật chất thoát ra từ mặt trời và người ta không ý thức được chuyển động của nó do ánh sáng đi quá nhanh. Nhiều học giả Hy Lạp – từ Plato đến Eulid – đều tin rằng mắt sản sinh ra một tia sáng, nhằm giải thích hiện tượng kỳ lạ trong nhiều trường hợp khi chúng ta nhìn thẳng một vật nhưng không nhận ra nó ngay tức thì. Tia sáng – thoát từ mắt – hẳn phải phóng ra, đập vào vật thể và dội ngược lại để có thể thấy. Cách đây hơn 1.000 năm, khoa học gia Ả Rập Alhazen tin rằng cảm giác đau khi chúng ta nhìn thẳng lên mặt trời là bằng chứng cho thấy ánh sáng đi thẳng vào mắt chứ không phải đi vòng quang (!). Nhiều thế kỷ sau, Rene Descartes khảo sát mặt một con bò. Lột phần sau của mắt bò và nhìn qua đó, Descartes nhận thấy mọi hình ảnh đều lộn ngược. Tại sao bình thường chúng ta không thấy hình ảnh lộn ngược đầu? Do mắt tự điều chỉnh. Thị giác là yếu tố không chỉ liên quan đến vật lý mà còn cả tâm lý.
Khi lướt vào phòng thí nghiệm của Isaac Newton, ánh sáng không bao giờ còn được quan niệm như những lý thuyết trước đó. Thập niên 1660, Newton đã chứng minh rằng ánh sáng trắng là kết hợp của tất cả màu thuộc quang phổ. Dùng lăng kính, Newton đã biến ánh sáng mặt trời thành cầu vồng và một lăng kính thứ hai lại biến tất cả màu của luồng ánh sáng này thành ánh sáng trắng. “Dù ánh sáng là gì” – Newton trình bày tại Hội khoa học Hoàng gia năm 1675 – “tôi tin rằng nó chứa nhiều tia sáng liên tục khác biệt, tù dạng thể đến độ lớn”. Newton cho rằng ánh sáng là hạt. Lý thuyết của ông sau đó bị bác bỏ bởi ý kiến cho rằng ánh sáng thật ra là sóng. Lý thuyết ánh sáng sóng được cũng cố vào thế kỷ 19 khi khoa học gia Scotland James Clerk Maxwell khẳng định rằng ánh sáng là “sóng điện từ”. Tuy nhiên, trường phái “ánh sáng hạt” không sụp đổ. Người ta tin rằng ánh sáng được sản sinh từ những thay đổi trong mức độ năng lượng của hạt điện tử. Ánh sáng di chuyển trong không gian như một loại sóng nhưng khi va chạm các vật chất thì nó lại hành xử như hạt.
Khi các tranh luận chưa ngã ngũ, Albert Eistein xuất hiện. Khoa học gia này tung ra một câu hỏi: Điều gì sẽ xảy ra khi chúng ta “cỡi” trên một tia sáng và nhìn tia sáng “bất động” xuất hiện song song đường chạy? Liệu tia sáng kia có bất động, hay cũng chuyển dịch theo “con tàu ánh sáng” chúng ta đang cỡi? Và ông đã tự trả lời: Vận tốc ánh sáng là bất biến đối với tất cả người quan sát bất chấp tốc độ di chuyển của họ như thế nào.
23/06/2016 , Mạnh Kim – Kiến thức ngày nay – Năm 2006
Bí ẩn ánh sáng – Phần 1

Gửi bình luận

Tên của bạn *
Email *
Cảm nhận *

Tin mới nhất