- NEWTON – MỘT BỘ ÓC VĨ ĐẠI. - Đối với chúng tôi, sự đam mê khoa học và sự khát khao tìm hiểu thế giới của Newton là một tấm gương sáng để chúng tôi noi theo. - Và chúng tôi cũng hi vọng rằng thế hệ trẻ, những con người yêu khoa học cũng sẽ noi theo cái đam mê, cái khát khao ấy của nhà bác học Newton, trở thành những nhà khoa học mới của thế giới, những Newton “mới” cho nền khoa học của nhân loại.. - Newton – cuộc đời và sự nghiệp. - Cuộc đời của Newton. - Các tác phẩm vĩ đại của Newton. - Những công trình làm nên tên tuổi của Newton. - Ba định luật Newton. - Định luật vạn vật hấp dẫn – Khám phá vĩ đại của Newton. - Kính thiên văn của Newton. - Sự đãng trí của Newton. - Newton – cuộc đời và sự nghiệp:. - Mục đích ban đầu của Newton là một tấm bằng luật sư.. - Sự nghiệp vĩ đại của Newton. - Các công trình nổi tiếng của Newton. - Tìm ra khai triển nhị thức Newton, ứng dụng vào đại số - Ba định luật cơ bản cho cơ học – ba định luật Newton. - Định luật vạn vật hấp dẫn. - Khám phá ra vân tròn Newton – một cơ sở cho thuyết sóng ánh sáng sau này ( Một học thuyết đối ngược với thuyết hạt của chính ông). - Cuốn 1: viết về chuyển động trong môi trường không có sức cản Cuốn 2: viết về chuyển động trong môi trường có sức cản. - Ba định luật Newton:. - Nền tảng của cơ học cổ điển chính là 3 định luật chuyển động và định luật vạn vật hấp dẫn.. - Trong nguyên bản, ba định luật chuyển động được phát biểu như sau:. - Định luật 1: Bất kỳ vật nào cũng giữ nguyên trạng thái đứng yên hay chuyển động thẳng đều chừng nào nó còn chưa bị các lực tác dụng bắt buộc phải thay đổi trạng thái đó.. - Định luật 2: Sự biển đổi của động lượng tỉ lệ với lực tác dụng và xảy ra theo chiều của đường thẳng mà lực tác dụng. - Định luật 3: Tác dụng bao giờ cũng kèm theo phản tác dụng bằng nó và ngược chiều với nó, nói cách khác, tương tác giữa hai vật với nhau thì bằng nhau và ngược chiều nhau.. - Trước khi đưa ra ba định luật này, Newton đã đưa ra các khái niệm về động lượng, lực, quán tính. - Định nghĩa của Newton khác rất nhiều so với định nghĩa của Descartes. - Trong khi Descartes cho rằng vũ trụ này ngập trong vật chất, không có không gian trống rỗng, thể tích của vật xác định khối lượng của vật đó thì Newton cho rằng vũ trụ gồm các nguyên tử chuyển động trong không gian trống rỗng, thì lượng vật chất là số lượng nguyên tử, thể tích càng lớn, mật độ phân bố các nguyên tử càng lớn thì lượng vật chất càng lớn.. - Khi khám phá ra định luật vạn vật hấp dẫn ( sẽ đề cập ở phần sau), Newton đã đi đến xác định một đặc trưng khác, đặc trưng nội tại của một vật, đó là quán tính. - Ông đã định nghĩa quán tính là khả năng vốn có của vật chất chống lại sự thay đổi trạng thái của chuyển động. - làm đại lượng đo chuyển động. - Một năm sau, trong cuốn Principia, Newton đã chọn động lượng – được định nghĩa như đã nêu – làm đại lượng đo chuyển động.. - Chính vì thế, định nghĩa một cách đúng đắn về lực là một công lao vô cùng to lớn của Newton. - Newton định nghĩa lực như sau: lực là tác dụng thực hiện lên một vật để thay đổi trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều của nó. - Ba yếu tố - theo Newton – dùng để xác định lực hướng tâm lần lượt là: cường độ của tâm lực, gia tốc vật thu được dưới tác dụng của lực, và độ biến thiên động lượng trong một đơn vị thời gian. - Khái niệm hệ quy chiếu vô cùng quan trọng, bởi vì không nêu được hệ quy chiếu, những gì Newton xây dựng về chuyển động coi như là vô nghĩa. - Cơ sở xây dựng hệ quy chiếu của Newton chính là nguyên lý tương đối của Galile. - Chuyển động tương đối của vật này so với vật khác trong bất kỳ không gian nào cũng là như nhau, dù không gian đó đứng yên hay chuyển động thẳng đều mà không quay”. - Ông cho rằng mọi hệ quy chiếu quan sát đêu là tương đối, vậy làm gì có hệ quy chiếu để nghiên cứu chuyển động tuyệt. - Nó có ba chiều, liên tục, đồng nhất, đẳng hướng, không chuyển động. - Chuyển động tuyệt đối là sự rời chỗ của một vật từ vị trí tuyệt đối này đến vị trí tuyệt đối khác. - Chuyển động tương đối là sự rời chỗ của một vật từ vị trí tương đối này đến vị trí tương đối khác.. - Mặc dù con người không nhận thức được chuyển động tuyệt đối nhưng Chúa lại nhận thức được nó. - Đó cũng chính là nhược điểm lớn nhất trong quá trình xây dựng nền cơ học của Newton – xây dựng chuyển động trên cơ sở hình học Euclid.. - Định luật vạn vật hấp dẫn – Khám phá vĩ đại của Newton:. - Newton đã vận dụng động lực học của mình với những lực tác dụng từ xa, để nghiên cứu chuyển động của các hành tinh và do đó đã đặt nền móng vật lí học cho hệ nhật tâm của Copernicus.. - Kepler đã tìm ra các định luật về sự chuyển động của các hành tinh xung quanh Mặt Trời – ba định luật Kepler. - Nội dung của ba định luật đó như sau:. - Định luật về quỹ đạo các hành tinh: các hành tinh chuyển động xung quanh Mặt Trời theo hình Elip.. - Định luật về diện tích quét: đường nối Mặt Trời với một hành tinh quét các diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau.. - Định luật về các chu kỳ chuyển động: bình phương chu kỳ của một hành tinh tỉ lệ với lập phương bán trục lớn của quỹ đạo Elip của hành tinh đó.. - Newton đã vận dụng 3 định luật Kepler và khám phá ra định luật vạn vật hấp dẫn.. - Từ chuyển động cong của các hành tinh quanh Mặt Trời, Newton lập luận rằng nếu không có tác dụng của lực hấp dẫn hay bất kỳ lực nào thì theo định luật 1 Newton, các hành tinh bay thẳng ra xa. - Tuy nhiên, nhờ có một lực tác dụng xa nào đó giữ các hành tinh chuyển động cong nên quỹ đạo của các hành tinh là hình Elip.. - Từ định luật Kepler về diện tích quét, Newton đã sử dụng kiến thức hình học để chứng tỏ định luật trên là hệ quả của việc lực tác dụng là lực xuyên tâm.. - Đó chính là nội dung của định luật Kepler. - Cũng qua đó, Newton đã chứng tỏ được, cái lực tác dụng từ xa giữ cho chuyển động của các hành tinh là một lực xuyên tâm, nối từ Mặt Trời tới các hành tinh.. - Sau các kết luận trên, Newton đi xây dựng biểu thức toán học cho lực hấp dẫn. - Cụ thể là từ 2 định luật đầu tiên của Kepler, chúng tương đương với các biểu thức sau:. - Như vậy, những gì có thể rút ra từ 3 định luật Kepler đã được trình bày như trên. - Tuy nhiên, để khám phá ra ý nghĩa của hằng số K lại là một sự sáng tạo của Newton – áp dụng định luật 3 của chính ông. - Mặt Trời tác dụng lên hành tinh một lực F K m 2. - r thì hành tinh tác dụng lên Mặt Trời một lực. - Theo định luật 3 thì F và F’ có độ lớn như nhau. - Từ đó, ông rút ra định luật vạn vật hấp dẫn như sau:. - Ngày này chúng ta đều biết, hằng số hấp dẫn 6,67 Nm 2 2. - Quan điểm về lực tác dụng xa của Newton còn được gọi là thuyết tác dụng xa. - Và trong buổi đầu ra đời, tác dụng xa của lực hấp dẫn đã bị phái Descartes công kích dữ dội, tuy nhiên, thực tế cho. - thấy Newton đã đúng. - Các “vị thần” ấy chính là lực hấp dẫn – đóng vai trò là lực hướng tâm giữ cho các hành tinh ở trên quỹ đạo của nỏ.. - Một trong những ứng dụng của định luật vạn vật hấp dẫn đã được Newton đưa vào quyển Principia của mình – giải thích hiện tượng thủy triều:. - Hiện tượng này chính là hiệu ứng do lực hấp dẫn của Mặt trăng và Mặt trời gây ra trên Trái Đất và khối nước.. - Ứng dụng tiếp theo của định luật vĩ đại này cũng vô cùng vĩ đại – phép cân Trái Đất.. - Thông qua mômen xoắn của dây, ta có thể xác dịnh hằng số hấp dẫn G. - Đây là một khám phá nhỏ của Newton. - Trong quyển Principia, Newton trình bày một phương pháp tính mới để giải quyết những bài toán cơ bản: biết chuyển động tìm lực tác dụng và biết tác dụng lực tìm chuyển động. - Phép tính vi tích phân ngày nay được công nhận là đồng phát minh của Newton và Leibniz sau một thời gian dài tranh cãi về quyền phát minh ( sẽ nói ở phần sau. - điển hình là cách giải thích định luật về diện tích quét của Newton đã được trình bày).. - Ngày nay, các nhà vật lý vẫn sử dụng các kí hiệu đạo hàm của Newton.. - Kể từ khi Newton công bố định luật vạn vật hấp dẫn, giới khoa học vẫn lưu truyền câu chuyện quả táo rơi trúng đầu, khơi dậy sự tò mò về mối liên hệ giữa khối lượng và khoảng cách của vật thể trong nhà vật lý vĩ đại này. - Với bản thảo viết tay có từ năm 1752, nhà khoa học William Stukeley kể lại chi tiết về khoảng khắc khi Newton tìm ra thuyết vạn vật hấp dẫn.. - Bài viết của Stukeley kể về những suy nghĩ của Newton về thuyết lực hấp dẫn khi hai người ngồi dưới bóng râm cây táo trong vườn của nhà khoa học.. - Một trích đoạn trong hồi ký của Stukeley về cuộc đời của Newton viết: “Ông nói với tôi, chính ở vị trí này, vào thuở trước khái niệm về lực hấp dẫn đã đến trong tâm trí. - Tuy rằng đây là một phát hiện tình cờ cũng Newton nhưng cũng phải nói rằng quá trình tìm ra định luật vạn vật hấp dẫn mất gần chục năm, qua bao thế hệ các nhà vật lý và Newton cũng không phải chỉ ngày một ngày hai tìm ra định luật này sau khi bị trái táo định mệnh ấy rơi trúng đầu.. - Và do chính sự tập trung cao độ đó mà nhiều khi Newton “quên hết sự đời”.Chính từ đây dẫn ra nhưng giai thoại ngây ngô về sự đãng trí của ông.. - Newton.Sau đó, họ lại thấy cái vật quái đản ấy sa vào vườn của Newton. - Thì ra, khi chạy trong cối xay, chuột đã đánh quay một bánh xa, làm các cánh quạt chuyển động. - Về nhà, cậu đã cặm cụi đến quên ăn quên ngủ chế tạo ra một đồng hồ nước, chiều cao khoảng trên một mét, có kim chỉ giờ chuyển động được trên một mặt có nhiều hình vẽ. - Công lao của Newton và Einstein là xây dựng nên nền tảng cho vật lý cổ điển và vật lý hiện đại.. - Newton là người đặt nền móng cho Cơ học cổ điển.Kế thừa những kết quả thực nghiệm của Galilei và Kepler, Newton cho ra đời 3 định luật cơ bản mang tên mình và định luật vạn vật hấp dẫn.Bộ ba định luật Newton chính là nền tảng cho Cơ học cổ điển cũng như Vật lý cổ điển. - Ảnh hưởng của ba định luật này vô cùng to lớn. - Mọi hiện tượng vật lý trong thế giới xung quanh đều dựa trên 3 định luật ấy.Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton còn vĩ đại hơn. - Qua công thức về lực hấp dẫn của Newton, Cavendish tìm ra phép cân trái đất, Halley tìm ra quỹ đạo của sao chổi Halley, những khám phá về sao đôi, về các hành tinh, về hiện tưởng thủy triều v.v.v.Newton còn có những khám phá trong quang học: hiện tượng tán sắc – thông qua đó giải thích hiện tượng cầu vồng, đưa ra thuyết hạt ánh sáng – nhìn ra được một nửa bản chất của ánh sáng và ông còn khám phá ra vân tròn Newton – một ví dụ điển hình cho tính chất sóng của ánh sáng ( mà Newton không biết).. - Qua khái niệm lượng tử ánh sáng, ông giải thích được 3 định luật quang điện – một trong hai đám mây đen tối của vật lý – theo lời J.J.. - Còn Einstein thì cho rằng, vận tốc ánh sáng c là không đổi dù cho máy phát có chuyển động với vận tốc bao nhiêu đi chằng nữa.. - Newton cho rằng Thượng đế đã tạo ra cú hích đầu tiên cho chuyển động của vũ trụ. - Từ đó các thiên thể tác dụng hấp dẫn với nhau theo Định luật vạn vật hấp dẫn. - Những đóng góp của Newton vào thời của ông thật là vĩ đại. - http://www.maths.tcd.ie/pub/HistMath/People/Newton/RouseBall/R B_Newton.html.. - http://www.lucasianchair.org/17/newton.html.