Bạn có bao giờ làm thí nghiệm về việc đốt một mảnh giấy bằng cách tập trung ánh sáng Mặt Trời vào một vị trí cố định qua một kính lúp? Cảm giác nhìn thấy một đốm đen và làn khói xuất hiện trên tờ giấy thật kỳ quái, nhưng rất thỏa mãn!
Sau khi thành công trong việc đốt một mảnh giấy nhỏ, nhiều người thậm chí đã cố gắng đốt những thứ tương đối lớn hơn bằng cách sử dụng nguyên lý tương tự, nhưng rất nhiều (không phải toàn bộ) thử nghiệm đã thất bại.
Trên thực tế, truyền thuyết kể rằng Archimedes, nhà khoa học và nhà toán học Hy Lạp nổi tiếng, cũng đã nghĩ đến việc gây ra sự hủy diệt bằng cách sử dụng nguyên tắc tương tự, chỉ khác là ở quy mô lớn hơn hàng nghìn lần.
Người ta nói rằng ông đã tạo ra một “tia tử thần” bằng cách tập trung ánh sáng Mặt Trời bằng rất nhiều gương (hoặc một tấm gương khổng lồ) vào các tàu La Mã đang cố gắng xâm chiếm Hy Lạp. Và theo truyền thuyết, thì ông đã thành công và đưa quân đội địch vào tình trạng hỗn loạn hoàn toàn.
Tuy nhiên, đối với bài đăng này, chúng mình không đặc biệt quan tâm đến phần sau của truyền thuyết, thay vào đó, chúng mình muốn biết liệu Archimedes có thực sự đã tạo ra một “tia tử thần” ghê gớm đến như vậy hay không? Quan trọng hơn, “tia tử thần” này có thực sự khả thi như truyền thuyết đã kể hay không?
1. Khả năng đốt cháy của một thấu kính (hoặc gương):
Hãy trở lại thí nghiệm “đốt giấy quy mô nhỏ” của chúng ta. Ánh sáng Mặt Trời mang theo một mức năng lượng cụ thể. Trong điều kiện bình thường, ánh sáng Mặt Trời không làm cho giấy bị cháy vì các tia sáng bị khuếch tán hoặc ở quá xa nhau để có thể tạo ra bất kỳ một tác động đáng kể nào lên tờ giấy.
Tuy nhiên, khi bạn đặt một chiếc kính lúp giữa mảnh giấy và các tia sáng chiếu về phía nó, về cơ bản, bạn sẽ khiến các tia đó “xích lại gần nhau hơn” và hội tụ vào một điểm cụ thể (gọi là “tiêu điểm”). Điều này sẽ khiến cho nhiệt từ các tia sáng sẽ tập trung vào một điểm, khiến điểm đó nóng lên, hóa đen rồi bùng cháy! Khá kịch tính.
2. Nhưng liệu điều này có hợp lý đối với một thứ lớn hơn, hay thậm chí là một con tàu khổng lồ?
Về mặt lý thuyết thì ĐÚNG, BẠN CÓ THỂ! Điều đó có nghĩa là truyền thuyết về “tia tử thần” của Archimedes là hoàn toàn có cơ sở.
Tuy nhiên, trên thực tế, thật khó để đốt cháy một mảnh gỗ, chứ đừng nói đến việc làm cho một con tàu khổng lồ bị bốc cháy! Có những trở ngại “to đùng” để đốt cháy một con tàu theo cách này mà chúng ta khó có thể vượt qua được, hãy xem qua:
Kích thước kính:
Điều đầu tiên khiến Archimedes đau đầu là phải có một tấm gương rất lớn! Bạn thấy đấy, thật dễ dàng để đốt một lỗ nhỏ trên một tờ giấy mỏng manh bằng một chiếc kính lúp nhỏ, nhưng khi nói đến việc đốt cháy một con tàu có kích thước siêu to khổng lồ từ một khoảng cách rất xa, hay thậm chí là chỉ cần tạo ra một vết cháy nhỏ, thì cũng phải cần đến một cái gương siêu to khổng lồ không kém!
Giả sử Archimedes đã thực sự có một tấm gương lớn như vậy. Nhưng ông vẫn phải tìm ra cách để vận chuyển, căn chỉnh chính xác, di chuyển gương bám theo mục tiêu (bám động) và rất rất nhiều vấn đề khác nữa! Và tất nhiên, ông cũng không muốn cái gương bị vỡ hay bị mờ trong quá trình vận hành đúng không?
Sử dụng hệ kính (cụm gương)?
Giả sử Archimedes không sử dụng một gương mà là nhiều gương cùng một lúc thì sao? Có gì không ổn với ý tưởng này cơ chứ?
Hai nhà khoa học A.A. Mills và R. Clift đã nghiên cứu về huyền thoại này và công bố một nghiên cứu có tên “Reflection of the Burning Mirrors of Archimedes” trên Tạp chí Vật lý Châu Âu (European Journal of Physics).
Họ cần đến 440 người, mỗi người cầm một chiếc gương có diện tích 1m^2 , chỉ để đốt cháy một khu vực nhỏ bé (0.5 m^2) của thân tàu bằng gỗ được đặt ở khoảng cách 50 mét. Và thật khó để nhắm chính xác vào một mục tiêu ĐỨNG YÊN, chứ đừng nói đến một mục tiêu đang chuyển động, đó là chưa kể vào các vấn đề thời tiết!
Ngay cả khi giả sử 440 người đó nhắm vào một vị trí chính xác tuyệt đối, ta vẫn chỉ có thể tạo ra một tia lửa nhỏ, và dễ dàng bị dặp tắt bằng nước mặn (luôn có sẵn trên tàu). Và tàu địch cũng chẳng dại gì mà đứng yên một chỗ cho bạn đốt cả!
Mythbusters , một chương trình nổi tiếng của Discovery Channel, cũng đã kiểm tra xem một con tàu có thể bị cháy chỉ bằng cách thức này hay không, và đi đến kết luận trước tiên rằng, đó là một nhiệm vụ rất khó khăn! Mặc dù bạn có thể đạt được nhiệt độ vài trăm độ, nhưng nó vẫn không mạnh đến mức có thể đốt cháy toàn bộ con tàu!
Nói chung, việc đốt cháy một con tàu bằng “tia tử thần” trong thời đại ngày nay còn khó khăn chứ đừng nói đến thời của Archimedes! Và truyền thuyết này vẫn là một dấu hỏi lớn trong lịch sử. Nhưng dù sao nó vẫn có một cơ sở khoa học nhất định ở quy mô “nhỏ bé” hơn, đó chính là thí nghiệm đốt giấy của chúng ta!
P/s: Hóa ra truyền thuyết về “tia tử thần” của Archimedes hiện không tồn tại ở rất nhiều quốc gia, và trên hết: Lịch sử được viết nên bởi những kẻ chiến thắng!
Nguồn: Science Realm, Wikipedia, MIT, Math.nyu, DiscoverMagazine và Unmuseum.
Để lại bình luận