- Năng lượng không tự nhiên sinh ra cũng không tự nhiên mất đi mà chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác hay chuyển từ vật này sang vật khác NĂNG LƯỢNG TRUYỀN TRONG MÔI TRƯỜNG. - Giữa thế kỷ 19 Julius Robert Mayer đã tìm ra một hiện tượng vật lý phổ quát trong tự nhiên đó là Năng lượng không tự nhiên sinh ra cũng không tự nhiên mất đi mà chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác hay chuyển từ vật này sang vật khác. - Quy luật đó là định luật bảo toàn năng lượng. - Hiện tại trong vật lý công nhận 2 “phương tiện chuyền năng lượng từ vật này sang vật khác đó là thông qua sóng trong môi trường và thông qua các hạt phát ra từ nguồn, như sóng nước đem theo năng lượng trên các đầu sóng, ánh sáng đem theo năng lượng từ các hạt photon phát ra từ nguốn sáng hay động năng được chuyền từ vật nay sang vật khác thông qua vật trung gian chuyển động phát ra từ nguồn chuyển động tới điểm đến..v.v. - Trong tự nhiên còn một phương thức chuyền năng lượng nữa mà ở đó năng lượng không mang trong các đầu sóng mà cũng không mang trong các hạt phát ra từ nguồn chuyển động từ chỗ nay tới chỗ kia.. - Hình 1 Giả sử có một tập hợp (một môi trường) gồm các viên bi (như hình1), viên bi thứ 1 tại A nhận một lực tác động F nó chuyển động và va chạm với viên bí thứ 2, viên bi thứ 2 tiếp tục chuyển động va chạm với viên ví thứ 3, cứ tiếp tục như vậy tác động đã chuyền tới viên bi thứ n tại B, viên bi tại B đã nhận được năng lượng. - Trong trường hợp này không có sự chuyển động của viên bi từ A tới B. - Năng lượng đã chuyền từ A tới B không theo mô hình sóng (Không do giao động của viên bi), không theo mô hình hạt vì viên bi số 1 tại A không chuyển động từ A đến B. - Trong thế giới tự nhiên rất nhiều năng lượng chuyền theo dang này, có thể gọi nó là năng lượng chuyền trong môi trường, phương tiện để “mang” năng lượng đi trong trường hợp này là môi trường vật chất.. - Một số đặc tính khi truyền năng lượng trong môi trường:. - Năng lượng truyển trong môi trường với vận tốc luôn lớn hơn vận tốc chuyển động của hạt vật chất cấu tạo, có thể là vô cùng lớn: Với năng lượng mang theo trong các vật thể riêng lẻ, vận tốc truyền năng lượng cũng là vận tốc chuyển động của vật thể (v = s/t) là quãng đường vật thể đó đi được trong một đơn vị thời gian. - Với năng lượng chuyền theo phương thức sóng như âm thamh, ánh sáng, điện .vv…năng lượng truyền đi không đồng nghĩa với chuyển động của một hạt vật chất từ điểm đầu tới điểm cuối, khi đó vận tốc truyền năng lượng là khoảng cách năng lượng đã truyền đi được trong một đơn vị thời gian (v= λ/t – Trong đó λ là bước sóng) mà không đồng nghĩa với vận tốc chuyển động riêng lẻ của hạt vật chất mang năng lượng. - Còn năng lượng truyền trong môi trường thì sao? vận tốc truyền năng lượng có trùng với vận tốc chuyển động của hạt vật chất không. - Giả sử có một môi trường được lấp đầy bằng các viên bi, viên bi vô cùng cứng (để vận tốc truyền năng lượng trong bản thân lớn vô cùng), năng lượng truyền tức thời từ phía này tới phía đối diện của viên bi. - Để đơn giản ta xem xét trường hợp các viên bi xếp thành đường thẳng từ điểm A tới điểm B, như (hình 2):. - Đường kính của viên bi là D;. - Khoảng cách giữa hai mép viên bi giáp nhau là d. - Tổng số viên bi trong khoảng A-B là n. - Có một lực tương tác F ở ngoài chuyển động với vận tốc v va chạm vào viên bi đầu tiên ở điểm A, viên bi đầu tiên sẽ chuyển động với vận tốc v đi hết quãng đường d sau đó sẽ va chạm vào viên bi thứ 2, viên bi thứ 2 cũng tiếp tục chuyển động với vận tốc v đi hết quãng đường d lại tiếp tục va chạm với viên bi thứ 3…, quá trình này sẽ kết thúc khi viên bi cuối cùng n tại điểm B nhận được tác động từ viên bi áp chót. - Kết thúc quá trình trên động năng chứa trong viên bi đã được truyền từ A đến B. - Như vậy: Năng lượng đã truyền từ A tới B với khoảng cách S = n*D + (n-1)*d. - (Theo giả thiết ban đầu thời gian động năng truyền từ điểm bên này tới điểm đối diện của viên bi bằng 0. - Gọi Vận tốc truyền năng lượng là V ta có: V = S/T = (n*D + (n-1)*d)*v/ (n-1)*d. - (N*D/(n-1)*d +1) >1 do vậy vận tốc truyền năng lượng trong môi trường luôn lớn hơn vận tốc chuyển động của hạt vật chất trong môi trường và vận tốc tương tác ban đầu. - khi khoảng cách giữa các hạt vật chất nhỏ vô cùng (d bằng 0) thì vận tốc V cực lớn. - Nếu vân tốc tác động bằng vận tốc ánh sáng thì vận tốc truyền năng lượng sẽ lớn hơn vận tốc ánh sáng. - Đặc tính hai mặt sóng, hạt của phương thức truyền năng lượng trong môi trường:. - Năng lượng truyền đi trong môi trường chứa trong từng hạt vật chất cấu tạo nên môi trường, do va chạm của từng hạt vật chất cấu tạo nên môi trường với nơi nhận, về vi mô năng lượng truyền đi từng lượng nhỏ tách rời ( tính chất hạt). - Đặc tính sóng: Xét một môi trường truyền năng lượng ở đó các hạt vật chất lấp đầy, để đơn giản xét môi trường gồm các viên bi trên một mặt phẳng như (hình 3).. - Giả sử có một tương tác theo hướng thẳng hàng với cấu tạo môi trường như hướng a ở hình trên, khi cấu tạo môi trường hạt không sếp sít nhau ( khoảng cách giữa các hạt lớn), trong quá trình chuyển động trên quãng đường d viên bi chuyển động không va chạm với các viên khác, viên bi chuyển động giữ nguyên năng lượng khi tới viên bi tiếp theo, năng lượng mang theo trong tương tác đó tiếp tục truyền đi thẳng hướng tương tác ban đầu. - Ở trong môi trường có cấu tạo các hạt vật chất xít nhau, khi hạt vật chất đầu tiên nhận tương tác nó sẽ di chuyển thẳng hướng tương tác, khi di chuyển trên quãng đường d sẽ va chạm vào các hạt vật chất xung quanh ở mọi hướng. - Tiếp tục như vậy các hạt tiếp theo sẽ di chuyển và cũng tiếp tục va chạm truyền năng lượng chuyển động cho các hạt tiếp theo khác. - Năng lượng (Động năng) chuyển động phụ thuộc lực tác động, độ lớn của lực tác động phụ thuộc góc tác động, lực tác động thẳng hướng tương tác lớn nhất , gia tốc cũng như vận tốc chuyển động dẫn tới động năng di chuyển thẳng hướng với tương tác ban đầu lớn nhất, năng lượng được truyền đi nhiều nhất, các hướng khác lực tương tác nhỏ hơn năng lượng mang theo tương tác ít hơn, khi góc truyền năng lượng với phương tác động ban đầu càng lớn lực tương tác càng nhỏ, năng lượng truyền di theo hướng đó cũng càng nhỏ. - Năng lượng chuyền đi đã được tán xạ trong môi trường, phương thức truyền năng lượng trong môi trường có tính chất lan tỏa ra toàn bộ môi trường. - Đây là đặc tính tán xạ của truyền năng lượng trong môi trường. - Giả sử tại một thời điểm hạt vật chất đầu tiên nhận được 3 tương tác có các hướng khác nhau, hướng a. - hướng b, hướng c trong hình trên, thì sự chuyển động của hạt đầu là kết quả tổng hoà của 3 tác động trên, tức là tương tác không giữ những đặc tính như một tương tác độc lập, nó đã bị nhiễu. - Đây có thể hiểu là đặc tính Nhiễu xạ trong truyền năng lượng trong môi trường. - Khi có nhiều hơn 2 tương tác lên một vật, các tương tác này mạnh lên (cộng hưởng) khi tạo ra hợp lực với nhau, làm cho năng lượng chứa trong một hạt vật chất tăng lên, ngược lại khi hướng tác dụng các tương tác trái chiều triệt tiêu nhau sẽ làm cho hạt vật chất bị triệt tiêu chuyển động theo một hướng nào đó, đó chính là bản chất của giao thoa, cộng hưởng. - Với môi trường có hạt vật chất xít nhau, đoạn đường d có thể coi bằng 0, tức là hạt vật chất trong môi trường không chuyển dịch khi truyền năng lượng, mọi hướng tác động không làm thay đổi vị trí của hạt vật chất, do vậy các hường truyền năng lượng không bị triệt tiêu nhau khi gặp nhau, đây là một đặc tính của ánh sáng. - Như vậy một đặc điểm cơ bản khi truyền năng lượng trong môi trường đó là vừa mang tính chất sóng, vừa mang tính chất hạt, ở góc độ nhỏ “Lượng tử” tính chất hạt thể hiện rõ, ở góc độ tổng thể tính chất Sóng thể hiện rất rõ. - Truyền năng lượng dạng này có rất nhiều trong tự nhiên. - Vậy phải chăng ánh sáng là việc truyền năng lượng trong môi trường được lấp đầy các hạt “Pho ton” và năng lượng ánh sáng được truyền đi trong môi trường các hạt pho ton này. - Năng lượng truyền từ môi trường này sang môi trường khác. - Trong tự nhiên khi năng lượng được truyền từ điểm nay tới điểm kia đi qua các loại môi trường khác nhau. - Điều gì xảy ra khi năng lượng truyền từ môi trường này sang môi trường khác có cấu tạo khác nhau? Môi trường truyền năng lượng khác nhau có cấu tạo hạt vật chất trong môi trường khác nhau. - có liên kết giữa các hạt vật chất khác nhau như môi trường truyền điện cấu tạo từ các điện tích dương (Nguyên tử mất electoron) và các electoron tự do, môi trường truyền năng lượng sóng nước cấu tạo từ các phân tử nước liên kết với nhau. - có khoảng cách giữa các hạt và cách sắp xếp các hạt trong môi trường khác nhau vv… Để đơn giản giả sử có hai môi trường, một một môi trường cấu tạo bởi các hạt có khối lượng là m1 và một môi trường có cấu tạo bởi các hạt có khối lượng là m2. - năng lượng truyền từ môi trường các hạt có khối lượng m1 sang môi trường có cấu tạo bởi các hạt có khối lượng m2. - Khi hạt m1 chuyển động va chạm với hạt m2, hạt m1 tác dụng lên hạt m2 một lực F1, theo định luật trên m2 cũng tác dụng lại m1 một lực F2, giá trị F1=F2, nhưng ngược chiều nhau. - F1 theo chuều truyền năng lượng, F2 ngược lại. - U1 là vận tốc của hạt m1 sau va chạm . - U2 là vận tốc của hạt m2 sau va chạm . - v là vận tốc chuyển động của hạt m1 trước va chạm Từ. - m1 = m2 do vậy du1 = du2 gia tốc của 2 hạt m1 và m2 bằng nhau nhưng ngược chiều, trong đó u2 hướng theo chiều truyền năng lượng, u1 hướng ngược lại. - Với hạt m2 ban đầu đứng yên, sau va chạm tăng lên vận tốc v ( v là vận tốc chuyển động của hạt m1 trước va chạm) theo chiều truyền năng lượng. - Còn hạt m1 sau va chạm từ đang chuyển động với vân tốc v giảm về 0 vì gia tốc của m1 và m2 bằng nhau, lượng giảm và lượng tăng vận tốc sau va chạm bằng nhau trong cùng một thời gian. - Như vậy hạt m2 đã nhận được toàn bộ lượng năng lượng (ở đây là động năng (1/2. - Việc truyền năng lượng từ môi trường này sang môi trường kia trong trường hợp này năng lượng được bảo tồn truyền 100% (Thực chất như truyền trong một môi trường. - Trường hợp m2 nhỏ hơn m1: Vì lực tác dụng có giá trị bằng nhau do vậy gia tốc của hạt m2: du2 = F1. - dt/m2 lớn hơn gia tốc của hạt m1: du1 = F2.dt/m1. - Trong khoảng thời gian t hạt m1 giảm vận tốc từ v tới 0 thì hạt m2 đã tăng vận tốc từ 0 đến giá trị lớn hơn v. - Tức là vận tốc của hạt m2 sau va chạm lớn hơn vận tốc trước va chạm của hạt m1, đồng thời vận tốc tnăng lượng trong môi trường thứ 2 chứa hạt m2 lớn hơn vận tốc truyền năng lượng trong môi trường thứ nhất chứa hạt m1.. - Khi khối lượng hạt của môi trường thứ 2 càng nhỏ bao nhiêu thi gia tốc càng lớn bấy nhiêu và vận tốc của hạt trong môi trường càng lớn, do đó vận tốc truyền năng lượng càng lớn. - Như vậy có thể nói vận tốc truyền năng lượng tăng lên khi năng lượng được truyền từ môi trường có khối lượng các hạt vật chất lớn sang môi trường có khối lượng hạt vật chất nhỏ. - Trong trường hợp m2 = 0 thì du2 lớn vô cùng, vận tốc của m2 sau va chạm lớn vô cùng như vây vận tốc truyền năng lượng là vô cùng, thực tế không tồn tại vận tốc truyền năng lượng lớn vô cùng (không giới hạn. - đồng nghĩa các hạt vật chất trong môi trường đều có khối lượng, không tồn tại môi trường truyền năng lượng mà các hạt vật chất cấu tạo nên nó không có khối lượng (Với vận tốc vô cùng lớn sau va chạm bản thân hạt sẽ biến mất trong vũ trụ. - Trường hợp m2 lớn hơn m1: Ngược lại với trường hợp trên khi khối lượng của hạt m2 lớn hơn khối lượng của hạt m1, thi gia tốc du2 nhỏ hơn gia tốc du1. - Vận tốc của hạt m2 sau va chạm nhỏ hơn vân tốc hạt m1 sau va chạm, như vậy có thể nói vận tốc truyền năng lượng giảm đi khi năng lượng được truyền từ môi trường có khối lượng các hạt vật chất nhỏ sang môi trường có khối lượng hạt vật chất lớn hơn. - u1 ngược chiều truyền năng lượng, tức là hạt m1 chuyển động ngược lại chiều truyền năng lượng, có thể coi đó là gốc rễ của phản xạ. - Định luật bảo toàn năng lượng có nội dung: Năng lượng không tự sinh ra cũng không tự mất đi mà chỉ truyền từ dạng này sang dạng khác hay từ vật này sang vật khác. - Tổng động năng ban đầu của hai hạt m1 và m2 là m1.v2/2 (vì hạt m2 có vận tốc bằng 0), sau va chạm thì tổng động năng không thay đổi. - Tức là m1.u12/2 + m2.u22/2 = m1.v2/2 u2 nhỏ đi thì u1 lớn lên nhưng không thể vượt qua vận tốc ban đầu của m1 là v. - Khi u2 bằng 0 thì u1 bằng v, khi đó động năng của hạt m1 là m1.u12/2 bằng động năng ban đầu của hạt m1 là m1.v2/2 toàn bộ động năng bảo tồn nhưng đã đổi chiều. - Khi m2 vô cùng lớn, du2 tương đương 0, u2 mới tương đương 0, khi đó năng lượng đã được truyền theo hướng ngược lại và có độ lớn như mức năng lượng ban đầu mang trong m1, có thể coi đây là phản xạ toàn phần, trường hợp này khó có trong tự nhiên vì không có trường hợp hạt m2 có khối lượng vô cùng, phản xạ toàn phần trong truyền năng lượng không xảy ra. - Những hiện tượng vật lý như trên đã rất thông dụng trong tự nhiên, đã được khoa học vật lý phát hiện từ lâu, áp dụng mô hình năng lượng truyền trong môi trường để giải thích hiện tượng không mới để xác thực rằng: Trong tự nhiên môi trường truyền có tác dụng năng lượng từ chỗ này tới chỗ kia, từ vật này sang vật khác (một số dạng năng lượng không có môi trường không truyền được như ánh sang, điện từ, song dọc v.v. - Phương thức truyền năng này là một phương thức cơ bản của tự nhiên, duy trì tồn tại thế giới tự nhiên, có nhiều môi trường khác nhau truyền các dạng năng lượng khác nhau, có thể nghiên cứu các môi trường truyền năng lượng, các dang năng lượng để tiếp nhận và biến đổi năng lượng có ích hơn, hiệu quả hơn phục vụ cuộc sống.. - Vận tốc ánh sang trong không gian có thể chậm lại – Tác giả Brgan (VACA)- theo Science Daily.. - Giả thiết mới về môi trường truyền ánh sang và sự giải thích hợp lý về lưỡng tính sang hạt – tác giả Phùng Văn Hòa đăng ngày trên Khoahoc.vn