Lược sử thời gian, Stephen Hawking/5
Các hạt cơ bản và các lực trong tự nhiên[sửa]
Aristotle tin rằng toàn bộ vật chất trong vũ trụ được tạo thành từ bốn yếu tố cơ bản: đất, không khí, nước và lửa. Các yếu tố này được tác động bởi hai lực: lực hấp dẫn có xu hướng làm chìm xuống đối với đất và nước và lực nâng có xu hướng làm nâng lên đối với không khí và lửa. Sự phân chia nội dung của vũ trụ thành vật chất và các lực như thế vẫn còn được dùng cho đến ngày nay.
Aristotle cũng tin rằng vật chất là liên tục, tức là người ta có thể phân chia một mẩu vật chất ngày càng nhỏ mà không có một giới hạn nào: người ta không bao giờ đi tới một hạt vật chất mà không thể phân chia được nữa. Tuy nhiên một số ít người Hy Lạp, chẳng hạn như Democritus, lại cho rằng vật chất vốn có dạng hạt và vạn vật được tạo thành từ một số lớn các loại nguyên tử (atom) khác nhau (atom theo tiếng Hy Lạp có nghĩa là “không thể phân chia được nữa”). Cuộc tranh cãi kéo dài hàng thế kỷ mà không bên nào có một bằng chứng thực tế nào. Mãi tới năm 1830, John Dalton - nhà vật lý và hóa học người Anh - đã chỉ ra rằng việc các hợp chất hóa học luôn luôn được hóa hợp theo những tỷ lệ nhất định có thể được giải thích là do các nguyên tử đã cụm lại với nhau tạo nên những đơn nguyên gọi là phân tử. Tuy nhiên, cho tới tận những năm đầu thế kỷ này, cuộc tranh luận giữa hai trường phái tư tưởng mới ngã ngũ với phần thắng thuộc về những người theo nguyên tử luận. Einstein là người đã đưa ra được một bằng chứng vật lý quan trọng. Trong một bài báo viết năm 1905, chỉ ít tuần trước bài báo nổi tiếng về thuyết tương đối hẹp, Einstein đã chỉ ra rằng cái được gọi là chuyển động Brown - tức là chuyển động không đều đặn, ngẫu nhiên của các hạt bụi lơ lửng trong một chất lỏng - có thể được giải thích như là kết quả của sự va chạm của các nguyên tử chất lỏng với các hạt bụi.
Vào thời gian đó cũng đã có những nghi ngờ đối với giả thuyết cho rằng các nguyên tử là không thể phân chia được. Vài năm trước đó, một nghiên cứu sinh của trường Trinity College, Cambridge, là J.J. Thomson đã chứng minh được sự tồn tại của một hạt vật chất mà ông gọi là electron. Đó là một hạt có khối lượng nhỏ hơn khối lượng của nguyên tử nhẹ nhất khoảng một ngàn lần. Ông đã dùng một dụng cụ khá giống với chiếc đèn hình của một máy thu hình hiện đại: một sợi kim loại nóng đỏ phát ra các hạt electron và bởi vì các hạt này mang điện âm nên có thể dùng một điện trường để gia tốc của chúng hướng tới một màn phủ photpho. Khi các hạt này đập vào màn, chúng sẽ gây ra những chớp sáng. Chẳng bao lâu sau, người ta thấy rằng các hạt electron đó bắn ra từ chính bên trong các nguyên tử và vào năm 1911, nhà vật lý người Anh Ernest Rutherford cuối cùng đã chứng tỏ được rằng các nguyên tử vật chất có cấu trúc bên trong: chúng tạo bởi một hạt nhân cực kỳ nhỏ mang điện dương và các electron quay quanh hạt nhân đó. Ông rút ra điều này từ việc phân tích sự lệch hướng của các hạt alpha - hạt mang điện dương do các nguyên tử phóng xạ phát ra - khi va chạm với các nguyên tử
Thoạt
đầu
người
ta
nghĩ
rằng
hạt
nhân
nguyên
tử
được
tạo
bởi
electron
và
một
số
hạt
mang
điện
dương
gọi
là
proton
(theo
tiếng
Hy
Lạp
proton
có
nghĩa
là
“đầu
tiên”,
vì
người
ta
nghĩ
rằng
nó
là
đơn
nguyên
cơ
bản
tạo
nên
vật
chất).
Tuy
nhiên,
vào
năm
1932
một
đồng
nghiệp
của
Rutherford
ở
Cambridge
là
James
Chadwick
đã
phát
hiện
ra
rằng
hạt
nhân
còn
chứa
một
hạt
khác
gọi
là
neutron.
Đó
là
hạt
có
khối
lượng
gần
như
proton
nhưng
không
mang
điện.
Chadwick
đã
được
trao
giải
thưởng
Nobel
vì
phát
minh
này
và
được
bầu
làm
hiệu
trưởng
của
trường
Gonville
và
Caius
College,
Cambridge
(trường
mà
hiện
tôi
là
thành
viên
của
ban
giám
hiệu).
Sau
này
ông
đã
phải
từ
chức
hiệu
trưởng
vì
bất
đồng
với
các
thành
viên
trong
ban
giám
hiệu.
Sự
bất
đồng
trong
trường
còn
gay
gắt
hơn
khi
nhóm
các
thành
viên
lãnh
đạo
trẻ
trở
về
sau
chiến
tranh
đã
bỏ
phiếu
loại
các
thành
viên
già
ra
khỏi
các
chức
vụ
của
nhà
trường
mà
họ
đã
giữ
quá
lâu.
Chuyện
này
xảy
ra
trước
thời
của
tôi.
Mục lục[sửa]
- Lời giới thiệu của nhà xuất bản Bantam Books
- Lời cảm ơn của Stephen Hawking
-
Phần
I
- Chương 1: Bức tranh của chúng ta về vũ trụ
- Chương 2: Không gian và thời gian
- Chương 3: Vũ trụ giãn nở
- Chương 4: Nguyên lý bất định
- Chương 5: Các hạt cơ bản và các lực trong tự nhiên
- Chương 6: Lỗ đen
- Chương 7: Lỗ đen không quá đen
- Chương 8: Nguồn gốc và số phận của vũ trụ
- Chương 9: Mũi tên thời gian
- Chương 10: Lý thuyết thống nhất của vũ trụ học
- Chương 11: Kết luận
- Albert Einstein
- Galileo Galilei
- Isaac Newton
- Thuật ngữ
- Lược sử về "Một lược sử"
- Phần II
Bài liên quan
Liên kết đến đây
- Lược sử thời gian, Stephen Hawking
- Lược sử thời gian, Stephen Hawking/Giới thiệu
- Lược sử thời gian, Stephen Hawking/1
- Lược sử thời gian, Stephen Hawking/2
- Lược sử thời gian, Stephen Hawking/3
- Lược sử thời gian, Stephen Hawking/4
- Lược sử thời gian, Stephen Hawking/6
- Lược sử thời gian, Stephen Hawking/7
- Lược sử thời gian, Stephen Hawking/8
- Lược sử thời gian, Stephen Hawking/9
- Xem thêm liên kết đến trang này.