Những phát minh chấn động thế giới của trai tân 84 năm Isaac Newton

[june04]

Mồ côi cha, suýt thất học, Isaac Newton đã trở thành một trong những nhà khoa học có ảnh hưởng nhất lịch sử nhân loại, tuy nhiên ông không lấy vợ và sinh con.

Isaac Newton sinh ngày 4/1/1643 tại Woolsthorpe, Lincolnshire (Anh), là con trai duy nhất của một nông dân địa phương, tên Isaac. Cha của Isaac Newton mất trước khi ông chào đời ba tháng.

Newton sinh non, nhẹ cân và rất yếu nên ban đầu tưởng chừng sẽ không qua khỏi. Ba năm sau khi cha mất, mẹ của Newton, bà Hannah Ayscough đi bước nữa, để ông sống cùng bà ngoại.

Newton về ở cùng mẹ và 3 người em cùng mẹ khác cha năm ông 12 tuổi, sau khi người cha dượng qua đời.

Những ký ức về "tuổi thơ dữ dội" đã ảnh hưởng và để lại dấu ấn không thể phai mờ đối khiến Newton nhiều năm sau đó biểu hiện như một cảm giác bất an cấp tính. Ông luôn lo lắng, ám ảnh về tác phẩm đã xuất bản của mình và bảo vệ nó bằng hành vi phi lý.

Isaac Newton (1643-1727). Ảnh: Issuu

Cậu bé sáng tạo những trò chơi kì lạ, suýt thất học

Những người làm trong nông trại của nhà Isaac Newton đã vô cùng sợ hãi khi nhìn thấy vật gì đó trông kỳ quái, hắt ra thứ ánh sáng đỏ như máu bay chao đảo trên bầu trời. Họ nghĩ rằng, đó có thể là điềm báo trước một tai ương hay một điều gì đó chẳng lành trong trang trại.

Duy chỉ có cậu bé Newton vẫn thản nhiên đứng trong sân nhà, dưới gốc cây táo, chốc chốc lại giật sợi dây cầm trong tay làm cho con "quái vật" càng hung hăng nhảy nhót, hăm dọa.

Cuối cùng, chắc đã chán cái trò chơi ấy cậu liền từ từ cuộn dây lại. Con "quái vật" có con ngươi đỏ như tiết, ve vẩy đuôi, chao đi chao lại rồi lao thẳng xuống trang trại, sa vào khu vườn nhà Newton. Mọi người đổ xô tới, hoá ra cậu bé Newton đang thu con diều về và tắt chiếc đèn lồng bằng giấy bóng kính đỏ buộc lủng lẳng ở đuôi. Họ mắng cậu bé nghịch ngợm và đoán tương lai thằng bé rồi cũng chẳng ra gì!.

Lần khác, mọi người kinh hãi vì trời lặng mà chiếc cối xay gió tự tạo của cậu bé Newton vẫn quay tít. Họ ngờ thằng bé tinh nghịch ấy có phép ma. Thực ra, Newton đã để một con chuột trong cối xay gió, chuột đã đánh quay một bánh xe, làm các cánh quạt chuyển động.

Ngay từ bé, Newton đã mê mẩn chế tạo mô hình đến quên ăn quên ngủ. Một trong số đó là mô hình đồng hồ nước, xe phản lực chạy bằng hơi nước, đồng hồ mặt trời và nhiều thứ khác. Chẳng ngờ, những trò chơi thời thơ ấu ấy lại là bước chuẩn bị cho một cậu bé đẻ non, ốm yếu, mồ côi cha ngay từ trước lúc lọt lòng trở thành "nhà bác học vĩ đại trong các nhà bác học vĩ đại".

Đang theo học chương trình "Thế giới hoá học hấp dẫn" tại trường King ở thị trấn Grantham, cậu bé Isaac Newton bị mẹ bắt phải nghỉ học để về làm nông dân, tiến tới quản lý nông trại. Do không hứng thú với nông nghiệp, nên sau đó Newton được mẹ cho trở lại tiếp tục theo học ở trường King.

Sau khi học xong phổ thông, lúc 18 tuổi, Isaac Newton ghi danh theo học hệ vừa học vừa làm tại trường Đại học Cambridge. Ba năm đầu đại học, Newton được dạy theo chương trình tiêu chuẩn nhưng ông lại đặc biệt say mê với các môn khoa học tiên tiến. Thời gian rảnh, ông đều đọc sách của các triết gia hiện đại, dẫn tới kết quả học tập kém.

Sau cùng, Isaac Newton cũng tốt nghiệp Đại học Cambridge mà không có sự khác biệt nào, nếu không muốn nói còn kém hơn các bạn đồng trang lứa.

Nổi danh nhờ... dịch bệnh

Bệnh dịch hạch hoành hành khắp châu Âu vào năm 1665, buộc Isaac Newton trở về quê nhà ở Woolsthorpe. Chính thời gian 2 năm cách ly vì dịch bệnh đã bắt đầu mở ra sự nghiệp của thiên tài Newton.

Ông cho ra đời loạt những phát kiến quan trọng cho toán học như vi phân, tích phân và đơn giản hoá nhiều phương pháp tính khác nhau, bao gồm cả phương pháp tính toán vô cực, cơ sở cho lý thuyết về ánh sáng và màu sắc, các quy luật chuyển động của hành tinh.

Sau đó, ông cho xuất bản cuốn sách vật lý Principia và lý thuyết về lực hấp dẫn. Kể từ đó, cái tên Isaac Newton được người đời biết đến.

84 năm cuộc đời vẫn là trai tân

Không kết hôn và không có con cái, nên cuối đời Isaac Newton sống cùng gia đình cô cháu gái ở Cranbury Park. Dù giàu có, nhưng ông luôn sống trong sự bất an và điều đó có lẽ bởi những ám ảnh của "tuổi thơ dữ dội".

Ông qua đời vào vào ngày 31/3/1727. Từ các bài viết về Isaac Newton của các nhà toán học Charles Hutton, nhà kinh tế học John Mavnard Kevnes hay nhà vật lý học Carl Segan. Sau đó, người ta quyết định khám nghiệm tử thi của Newton và đi đến kết luận "nhà bác học vẫn là trai tân" trong suốt cuộc đời 84 năm.

Để ghi nhớ công lao đối với nhà bác học vĩ đại của nhân loại, trên bức tượng tưởng niệm Isaac Newton, đã được khắc câu "Người đã vượt lên trên tất cả những thiên tài". Isaac Newton cũng được Nữ hoàng Anh phong tước hiệp sĩ.

Những phát minh để đời

Vận dụng lý thuyết vào cuộc sống, Isaac Newton có nhiều phát minh vĩ đại làm thay đổi thế giới, đặc biệt phải kể đến kính thiên văn phản xạ.

Bản sao chiếc kính viễn vọng phản xạ do Newton chế tạo. Ảnh: Wiki-Science

Trước Newton, kính thiên văn tiêu chuẩn cũng cho phép khả năng phóng đại, nhưng có nhược điểm là sự khúc xạ khi sử dụng thấu kính thủy tinh có thể thay đổi hướng của các màu sắc khác nhau ở các góc độ khác nhau. Điều này gây ra "màu sắc sai", mờ, hoặc mất nét xung quanh các vật thể được quan sát qua kính thiên văn.

Sau nhiều lần mày mò và thử nghiệm, bao gồm cả việc mài các thấu kính của chính mình, Newton đã tìm ra giải pháp. Ông đã thay thế thấu kính khúc xạ bằng kính phản xạ, bao gồm một gương lớn, lõm để hiển thị hình ảnh chính và một kính phản xạ nhỏ hơn, phẳng hơn, để hiển thị hình ảnh cho mắt.

"Kính thiên văn phản xạ" mới của Newton có độ phóng đại, rõ nét hơn các phiên bản trước. Vì sử dụng gương nhỏ để đưa hình ảnh đến mắt, Newton chế tạo một kính thiên văn nhỏ hơn, thực tế hơn nhiều. Mô hình đầu tiên được chế tạo vào năm 1668, kích thước chỉ 6 inch, nhỏ hơn 10 lần so với các kính thiên văn khác cùng thời nhưng có thể phóng đại vật thể lên 40 lần. Kính thiên văn phản xạ này được Isaac Newton đem tặng cho Hiệp hội Hoàng gia Anh.

Thông qua phân tích quang phổ của ánh sáng Isaac Newton là người đầu tiên giúp chúng ta hiểu và xác định được, cầu vồng trên bầu trời có 7 màu sắc khác nhau. Thực tế, ông bắt đầu nghiên cứu về ánh sáng và màu sắc từ khi chưa tạo ra kính thiên văn phản xạ.

Các nhà khoa học trước Newton, chủ yếu tuân theo các lý thuyết cổ xưa về màu sắc. Họ cho rằng, tất cả các màu đều bắt nguồn từ ánh sáng (trắng) và bóng tối (đen). Một số người thậm chí còn tin rằng, màu sắc của cầu vồng được hình thành bởi nước mưa với các tia sáng trên bầu trời.

Newton đã thực hiện loạt các thí nghiệm để phản bác lại các quan điểm đó. Trong căn phòng tối, ông hướng ánh sáng trắng qua lăng kính pha lê trên tường. Kết quả, phân tách thành 7 màu mà ngày nay chúng ta gọi là quang phổ màu (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm và tím).

Giải thích cặn kẽ hơn được Newton trình bày trong cuốn sách Opticks, xuất bản vào năm 1704.

Ông cũng là người đầu tiên đặt ra Định luật chuyển động đặt nền tảng cho cơ học cổ điển. Năm 1687, Newton xuất bản một trong những cuốn sách khoa học quan trọng nhất trong lịch sử, cuốn Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, thường được gọi là Nguyên tắc. Công trình của ông lần đầu tiên đặt ra ba định luật của chuyển động, gồm: Định luật quán tính, định luật về gia tốc, lực và phản lực. Các định luật của Newton giúp giải thích nhiều hiện tượng xảy ra trong cuộc sống và đặt nền tảng cho cơ học cổ điển.

Định luật vạn vật hấp dẫn và phép tính vi phân, tích phân cũng ghi công của Newton. Chuyện kể rằng, khi Newton đang ngồi dưới gốc cây táo trong trang trại thì bị quả táo rơi xuống trúng đầu. Từ đây, định luật vạn vận hấp dẫn của Newton ra đời và nó là cơ sở của cơ học cổ điển cho đến khi có thuyết tương đối của Albert Einstein.

Để giải thích các lý thuyết về lực hấp dẫn và chuyển động, Newton tiếp tục tạo ra một dạng toán chuyên biệt mới, gọi là vi phân, tích phân. Điều này có ý nghĩa to lớn đối với các nhà toán học, kỹ sư và nhà khoa học suốt nhiều thế kỷ.