Tháp nghiêng Pisa còn được gắn liền thí nghiệm rơi tự do của thiên tài Galileo Galilei. Thí nghiệm ấy đã mở ra một tri thức khoa học mới, trái ngược hoàn toàn với những quan niệm cổ xưa của một nhà bác học thời hy lạp cổ đại. Vì vậy hãy khám phá thí nghiệm này ngay dưới đây!
Thí nghiệm thả rơi tự do tại tháp nghiêng Pisa của Galileo Galilei
Khi Galileo Galilei còn trẻ, những người cùng thời với ông dùng những lời lẽ sau để tóm lược lại ý tưởng của Aristotle về hiện tượng rơi của sự vật:
“Có những đích đến mà theo tự nhiên tất cả mọi vật đều tìm tới, như là: Những thứ nặng đi xuống, lửa thì đi lên, và sông thì đi ra biển.”
Đó là bản chất của sự rơi, Aristotle nói, rằng những vật nặng tìm vị trí đến tự nhiên của mình nhanh hơn những vật nhẹ, rằng vật nặng phải rơi nhanh hơn.
Galileo có một mối quan tâm đến tốc độ rơi khi ông khoảng 26 tuổi và là giáo viên dạy toán tại trường Đại học Pisa (tháp nghiêng Pisa ở đây). Đối với ông, có vẻ như – nếu không tính đến lực cản không khí – thì một vật thể sẽ rơi theo tốc độ tỷ lệ với trọng lượng riêng của nó. Ông quyết định kiểm nghiệm quan điểm Aristotle cải tiến này bằng cách thực hiện một thí nghiệm.
Thực ra trong thời của Galileo, chưa có truyền thống tường thuật lại quá trình thí nghiệm. Và thực hành thí nghiệm trong các điều kiện được kiểm soát là chuyện chưa ai biết đến. Vì vậy bản kết luận thí nghiệm của Galileo khá là sơ sài.
Có vẻ như ông đã thả nhiều quả cầu khác nhau từ một tòa tháp nào đó. Nhưng khối lượng các quả cầu thế nào? Và ở tòa tháp nào? Chúng ta hầu như chắc chắn rằng đó là tháp nghiêng Pisa, nhưng lại chuyển sang nghi ngờ liệu Galileo có thực sự làm thí nghiệm đó không. Có lẽ nào ông ta chỉ đơn giản là viết lại những gì ông nghĩ rằng đúng ra phải xảy ra?
Một kết quả của thí nghiệm khiến Galileo ngạc nhiên, và một kết quả khác thì lại khiến chúng ta ngạc nhiên. Galileo nhận thấy rằng quả cầu nặng chạm đất trước, nhưng chỉ sớm hơn một chút thôi. Ngoại trừ một khác biệt nhỏ gây ra bởi sức cản không khí, cả hai quả cầu đạt tốc đọ gần như nhau.
Và đây là điều khiến Galileo kinh ngạc. Nó buộc ông phải từ bỏ lý thuyết về chuyển động của Aristotle. Nếu Galileo từng thực sự tiến hành thí nghiệm này, đây chắc chắn là bước ngoặt trong lịch sử khoa học.
Nhưng điều khiến chúng ta ngạc nhiên là lại là điều Galileo cho rằng đã xảy ra sau khi ông thả rơi hai quả cầu. Ông nói rằng quả cầu nhẹ luôn luôn bắt đầu nhanh hơn một chút so với quả cầu nặng, Sau đó quả cầu nặng bắt kịp quả cầu nhẹ. Nghe thật điên phải không?
Thế là Thomas Settle và Donald Miklich cho thực hiện lại thí nghiệm trên tháp của Galileo trước ống kính máy quay. Trợ lý thí nghiệm giữ thẳng trước mặt ra hai quả cầu 4 inch bằng gỗ và sắt – giống như những gì Galileo cũng phải thực hiện – ra ngoài lan can rộng phía trên tháp nghiêng Pisa. Hóa ra, khi anh cố gắng thả rơi cả hai quả câu cùng một lúc, cơ bắp đang căng cứng của cánh tay và bàn tay sẽ đánh lừa anh.
Anh sẽ luôn luôn thả rơi quả cầu nhẹ hơn – quả mà anh nắm một cách ít căng thẳng hơn – trước. Điều đó có nghĩa là Galileo đã đánh giá đúng những gì ông ta nhìn thấy đã xảy ra. Và từ đó chúng ta có thể kết luận, không còn nghi ngờ gì nữa, Galileo đã thực sự làm thí nghiệm này.
Galileo sau đó trở thành người thách thức chân chính đầu tiên đối với hệ tư tưởng của Aristotle. Thí nghiệm trên tháp của ông không phải chỉ là chuyện kể. Đó là một trong những thí nghiệm có kiểm soát đầu tiên. Và cũng như hầu hết các thí nghiệm cho tới ngày nay, nó cũng không hoàn hảo. Nhưng thí nghiệm này đã thay đổi Galilei, và thay đổi cả lịch sử.
Lật ngược lý thuyết của nhà khoa học Hy Lạp cổ đại
Vào khoảng trước khoảng thời gian cuối những năm 1500, quan điểm vật nặng sẽ rơi nhanh hơn vật nhẹ đã được đưa ra bởi nhà khoa học thời cổ đại Aristotle. Quan niệm này đã tồn tại trong gần một thế kỉ. Mãi đến năm 1600, khi Galilei tiến hành thực nghiệm tại tòa tháp nghiêng Pisa và chứng minh quan niệm trên là không chính xác. Thí nghiệm và kết luận mà Galilei đưa ra đã tạo ra một bước ngoặt trong lịch sử khoa học.
Aristotle là một nhà triết học, nhà bác học thời Hy Lạp cổ đại. Ông sinh năm 384 TCN tại Stagira thuộc Vương quốc Macedonia tức là ở phía đông Thessaloniki ngày nay. Aristotle từng là học trò của Platon và là thầy dạy của Alexandros Đại đế. Ông là một trong ba trụ cột của văn minh Hy Lạp cổ đại bao gồm cả Platon và Socrates.
Các nghiên cứu mà Aristotle để lại rất phong phú, thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong đó có thể kể đến như vật lý, kinh tế, chính trị, sinh học, siêu hình học, thi văn, âm nhạc, luận lý học, tu từ học (rhetoric), ngôn ngữ học và động vật học… Không chỉ là người đặt nền móng cho môn luận lý học mà ông còn được mệnh danh là “cha đẻ của ngành khoa học chính trị”.
Trong quá trình nghiên cứu, Aristotle đã đưa ra nhiều quan niệm khác nhau về nhiều lĩnh vực khoa học. Có thể kể đến như quan điểm “thầy đã quý, chân lý còn quý hơn”, “vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ, vật càng nặng thì sẽ rơi càng nhanh” hay “tốc độ rơi của một vật phụ thuộc vào mật độ môi trường mà vật đó rơi qua, nếu mật độ càng nhỏ thì tốc độ rơi càng lớn”, “khi lực tác dụng vào một vật thì tốc độ chuyển động của vật đó sẽ tỉ lệ thuận với lực tác dụng” …
Ngoài ra, ông còn có nhiều quan điểm ở các lĩnh vực khác nhau được công nhận và làm tiền đề cho nền khoa học hiện đại bây giờ. Ông cũng tán thành với quan điểm về 4 nguyên tố đất, lửa, khí, nước của Empedode và bổ sung thêm về các thiên thể chuyển động theo đường tròn, trong môi trường gọi là ête (ether). Tuy nhiên, một số quan niệm của Aristotle sau này đã bị bác bỏ như quan niệm “vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ, càng nặng rơi càng nhanh”.
Mặc dù vậy nhưng, những đóng góp của Aristotle dành cho ngành khoa học thế giới là không thể phủ nhận. Đặc biệt là một số lý thuyết về triết học, ngành động vật học, thần học và bộ môn luận lý.
Tổng hợp
