Vật Lý Vui – Q.1 – Ch. I – Kính Lúp Của Thời Gian (Nguyên tác: Ia. I. PÊRENMAN)

Kính Lúp Của Thời Gian

Lúc Oenxơ viết cuốn « Liều thuốc gia tốc mới nhất», ông khó mà nghĩ được rằng đến một ngày nào đó, trong thực tế người ta sẽ thực hiện được một cái gì tương tự như thế. Nhưng thật may cho ông, ông đã sống đến ngày đó: chính mắt ông được nhìn thấy — tuy chỉ nhìn trên màn ảnh — những hình ảnh mà xưa kia ông đã tưởng tượng ra. « Kính lúp của thời gian» sẽ cho chúng ta nhìn thấy trên màn ảnh diễn ra một cách chậm chạp nhiều hiện tượng mà bình thường thì xảy ra rất nhanh.

«Kính lúp của thời gian», đó là một chiếc máy quay phim trong một giây không phải chỉ chụp được 24 hình như những chiếc máy quay phim thông thường mà có thể chụp được nhiều hình hơn gấp bội. Nếu chiếu hiện tượng vừa chụp lên màn ảnh mà cho phim chạy với vận tốc 24 hình trong một giây thì người xem sẽ thấy hiện tượng kéo dài ra, diễn ra chậm hơn binh thường một số lần tương ứng». Chắc hẳn, bạn đọc đã có dịp nhìn thấy trên màn ảnh những cái nhảy cao hoặc nhảy xa từ tốn một cách gượng gạo và nhiều hiện tượng chậm đi khác. Nhờ những bộ máy phức tạp hơn thuộc loại này người ta còn làm chậm đi hơn thế nhiều nữa, gần như làm được những điều đã tả trong câu chuyện của Oenxơ.

Ban ngày hay ban đêm, khi nào chúng ta  chuyển động quanh Mặt trời nhanh hơn?

Một lần, trên các tờ báo ở Pari có đăng một bản quảng cáo tuyên bố là mỗi người chỉ cần bỏ ra 25 xu sẽ được mách một cách du lịch rẻ tiền mà lại không vất vả chút nào, Có những người nhẹ dạ đã gửi 25 xu cho tác già bản quảng cáo đó. Và mỗi người đều nhận được một bức thư gửi qua bưu điện nội dung như sau:

«Thưa ngài, xin ngài hãy nằm yên trên giường và nhớ rằng Trái đất của chúng ta đang quay. Ở vĩ tuyến Pari là vĩ tuyến 49 mỗi ngày đêm ngài đã đi được hơn 25000 km. Còn nếu ngài ưa thích những phong cảnh thú vị thì xin ngài hãy vén rèm cửa sổ lên để thưởng thức cảnh đẹp của trời sao».

Khi bị gọi ra tòa vì tội lừa đảo, người đề xưởng ra cải ý kiến đó đã nghe tòa buộc tội, nộp phạt rồi đứng với điệu bộ như diễn kịch mà trịnh trọng nhắc lại lời tuyên bố nổi tiếng của Galilê:

– Nhưng dù sao thì Trái đất cùng vẫn đang quay!

Kẽ ra thì hắn ta cũng có phần đúng, vì rằng người sống trên Trái đất đều không những đang «đi du lịch» quay quanh trục Trải đất, mà còn cùng với Trái đất chuyển động quanh Mặt trời với một vận tốc lớn. Mỗi giây Trái đất cùng với dân cư của nó chuyển dời trong không gian được 30 km, trong khi nó vẫn quay quanh trục của nó.

Nhân vấn đề này, có thể đặt một câu hỏi lý thú: ban ngày và ban đêm khi nào thi chúng ta chuyển động quanh Mặt trời nhanh hơn?

Câu hỏi có thể làm chúng ta phân vân bởi vì bao giờ mà chẳng có một phía của Trái đất là ngày và phía kia là đêm; thế thì câu hỏi trên còn có nghĩa gì nữa? Chắc là chẳng có một tí ý nghĩa nào cả.

Song vấn đề không phải như vậy. Người ta không hỏi khi nào Trái đất di chuyển nhanh hơn, mà muốn hỏi khi nào thì chúng ta, những dân cư trên Trái đất, chuyển động nhanh hơn ở gịữa đám các ngôi sao. Và nếu thế thi hẳn câu hỏi không phải là vô nghĩa rồi. Trong hệ Mặt trời chúng ta thực hiện hai chuyển động quay tùy theo ta ở phía ban ngày hay phía ban đêm của Trái đất. Mời ban hãy xem hình 6, và hạn sẽ nhận thấy là, vào nửa đèm thì vận tốc quay cộng thêm vào vận tốc tịnh tiến của Trái đất, còn vào giữa trưa thì ngược lại hai vận tốc đó trừ lẫn nhau. Vậy vào nửa đêm chúng ta chuyển động trong hệ Mặt trời nhanh hơn lúc giữa trưa.

Vì các điểm của xích đạo mỗi giây đi được chừng nửa cây số, nên đối với đới xích đạo thì sự khác nhau giữa vận tốc ban đêm và vận tốc ban ngày vị chi là một cây số trong một giây. Những người biết hình học có thể tính ngay được là, đối với Lêningrát (ở vĩ tuyến 60) thì sự khác nhau đỏ giảm đi một nửa: lúc nửa đêm những người Lêningrát mỗi giây đi trong hệ Mặt trời nhanh hơn lúc giữ trưa được nửa kilômét.

(Xem tiếp kỳ sau:  Sự Bí Ẩn Của Cái Bánh Xe Bò)

Vật Lý Vui – Q.1 – Ch. I – Một Phần Ngàn Giây (Nguyên tác: Ia. I. PÊRENMAN)

Một Phần Ngàn Giây

Đối với chúng ta là những người đã quen đo thời gian theo tầm độ của loài người thì một phần ngàn giây cũng chẳng khác gì số không. Những khoảng thời gian ngắn như thế, mãi tới gần đây mới gặp trong thực tế. Thời xưa khi loài người còn xác định thời gian theo độ cao của Mặt trời hay theo chiều dài của bóng nắng thi không thể nói gi đến độ chính xác dù chỉ tới một phút (h. 4)- bấy giờ người ta coi phút là một khoảng thời gian quá nhỏ bé không đáng phải đo. Người thời cổ sống rất nhàn hạ, họ chẳng cần chia các đồng hồ của họ (đồng hồ Mặt trời, đồng hồ nước, đồng hồ cát) đến phút làm gì (h. 5). Mãi đến đầu thế kỷ XVIII trên mặt đồng hồ mới thấy có kim phút. Và từ đầu thế kỷ XIX mới thấy có kim giây.

Hình 4 — Xác định thời gian ban ngày theo vị trí của Mặt trời trên bầu trời (bên trái) và theo chiều dài của bóng nắng (bên phải).

Vậy thì chúng ta có thể làm được gì trong một phần ngàn giây. Xin trả lời: cỏ thể làm được nhiều lắm. Thực vậy. trong khoảng thời gian ấy xe lửa có thể dời đi được vài ba centimét âm thanh thi đã đi được tới 33cm, máy bay bay được gần nửa mét, Trái đất đi được 30 m trong chuyển động quanh Mặt trời còn ánh sáng thì đi được 300 km.

Những sinh vật nhỏ bé ở xung quanh ta, nếu chúng biết suy nghĩ thì chắc chắn chúng sẽ không coi một phần ngàn giây là một khoảng thời gian không đáng kể. Đối với loài côn trùng, khoảng thời gian đó chúng có thể hoàn toàn cảm giác được. Con muỗi trong một giây đập cánh được từ 500 đến 600 lần cả lên xuống, vậy trong một phần ngàn giây nó vừa đủ nâng cánh lên hoặc hạ cánh xuống một lần.

Hình 5 — Bên trái là một chiếc đồng hồ nước dùng thời cổ. Bên phải là chiếc đồng hồ quả quít thời cổ. cả hai đều không có kim phút.

Con người không thế cử động chân tay nhanh như côn trùng. Chuyển động nhanh nhất của chúng ta là cái chớp mắt. hay nháy mắt. theo nghĩa đen của nó. Mắt chớp nhanh đến nỗi ta không kịp nhận ra hiện tượng mắt bị che đi trong khoảnh khắc. Tuy nhiên, chắc không mấy người biết rằng cái chuyển động « nháy mắt » mà người ta quen dùng để ví một sự nhanh không tường tượng được ấy lại xẩy ra khá chậm, nếu đo nó bằng phần ngàn giây. Những phép đo chính xác cho biết một cái chớp mắt có ba giai đoạn: mi mắt cụp xuống (từ 75 đến 90 phần ngàn giây), mi mắt đã cụp xuống đứng yên không động đậy (từ 130 đến 170 phần ngàn giây) và mi mắt nâng lên (khoảng 170 phần ngàn giây). Đấy, các bạn xem, một cái « nháy mắt» hiểu theo nghĩa đen của nó lại là một khoảng thời gian khá lớn đủ để mi mắt nghỉ ngơi một chút. Và giá như chung ta có thể cảm giác một cách phân biệt những ấn tượng kéo dài trong một phần ngàn giây, thì trong « một nháy mắt » ta sẽ nhận ra được hai chuyển động chậm chạp của mí mắt xen giữa là một khoảng thời gian « giải lao » của nó.

Nếu như hệ thần kinh của ta có cấu tạo như thế thì ta sẽ thấy thế giới bao quanh ta biến đổi đi đến thành kỳ dị. Những hình ảnh kỳ lạ mà bấy giờ mắt ta sẽ nhìn thấy đã được nhà văn người Anh là Oenxơ mô tả trong câu chuyện « Một chất thuốc gia tốc mới nhất». Nhân vật chính của câu chuyện đã uống một liều thuốc hoang đường tác dụng đến hệ thần kinh làm cho các giác quan tri giác được các hiện tượng xảy ra nhanh. Dưới đây là một vài thí dụ trong chuyện đó:

« — Từ bé đến giờ đã khi nào anh trông thấy chiếc rèm cửa khép vào cửa sổ theo kiểu như thế chưa?

Tôi nhìn vào chiếc rèm cửa và thấy nó như đứng ngay đờ ra và một góc của nó bị gió gập lại cũng vẫn nguyên thế.

—           Tôi chưa bao giờ trông thấy như thế cả, — tôi nói — Thật kỳ lạ!

—   Còn cái này nữa? — anh ta vừa nói vừa xòe bàn tay đang cầm cái cốc ra.

Tòi chắc mẩm cái cốc sẽ vỡ tan tành, nhưng nó vẫn không nhúc nhích: nó treo lơ lửng trong không khi.

Chắc anh biết chứ — Ghípbéc nói — một vật rơi thì trong giây đầu tiên nó đi xuống được 5m. Và cái cốc hiện đang đi trên đoạn đường 5m ấy, — nhưng, anh biết đấy, mới chưa hết một phần trăm giây (Phải hiểu rằng trong 1/100 giây đầu tiên rơi, vật không đi được 1/100 của 5m mà chi đi được 1 /10 000 của 5m (theo công thức S = 1/2gt²) nghĩa là một nửa milimét, còn trong 1/1 000 giây đầu tiên thi chỉ đi được cả thảy l/100mm.). Sự việc này có thể làm cho anh hiểu rõ « thuốc gia tốc » của tôi công hiệu biết là nhường nào.

Cái cốc từ từ rơi xuống. Ghípbéc khoa tay xung quanh cái cốc, đưa tay lên phía trên rồi lại đưa xuống phía dưới.

Tôi nhìn qua cửa sổ. Một người đi xe đạp không nhúc nhích đã đuổi kịp một cái xe cũng chẳng chuyển động được lấy một đốt (Một đốt (pouce) là một đơn vị chiều dài bằng 1/12 của chân (pied). Một chân bằng 0, 324m (N.D.).). Đằng sau xe đạp, một đám bụi đường cũng đứng yên.

… Chúng tôi chú ý tới một chiếc xe ngựa đứng trơ ra như đá. Vành bánh xe, chân ngựa, ngọn roi và hàm dưới của anh đảnh xe ngựa (anh ta vừa bắt đàu ngáp) — tất cả những cái đó đều có chuyển động tuy rất chậm, còn tất cả các bộ phận khác trong đoàn người vụng về ấy đều ngay ra như phỗng. Những người ngồi trong xe tuyệt nhiên không nhúc nhích chẳng khác gi những pho tượng.

… Một hành khách đang loay hoay gấp một tờ báo trước gió cũng ngay đờ ra. Nhưng đối với chúng tôi thì làm gì có cơn gió ấy cơ chứ.

… Tất cả những điều tôi vừa nói, vừa nghĩ vừa làm từ lúc “liều thuốc gia tốc” ngấm vào cơ thể tôi, chỉ là một nháy mắt đối với tất cả những người khác và đối với toàn vũ trụ».

Chắc chắn rằng bạn đọc rất thích biết khoảng thời gian nhỏ nhất mà các phương tiện khoa học hiện nay đo được là bao nhiêu? Ngay từ đầu thế kỷ này, khoảng thời gian ấy đã là một phần vạn giây; còn bây giờ nhà vật lý trong phòng thí nghiệm có thể đo được một phần trăm triệu giây. Khoảng thời gian ấy so với một giây cũng ví như một giây so với 3000 năm vậy.

(Xem tiếp kỳ sau: Kính Lúp Thời Gian)

Vật Lý Vui – Q.1 – Ch. I – Đuổi Theo Thời Gian (Nguyên tác: Ia. I. PÊRENMAN)

Đuổi Theo Thời Gian

Có thể bay từ Vơladivôxtốc lúc 8 giờ sáng và lại đến Mátxcơva cũng đúng 8 giờ sáng ngày hôm ấy được không? Câu hỏi đó hoàn toàn không phải là vô nghĩa. Có thể bay như thế được lắm. Muốn biết câu trả lời, chỉ cần nhớ rằng giờ tính theo múi của Vơladivôxtốc và của Mátxcơva cách nhau 9 tiếng đồng hồ. Nếu máy bay có thể đi hết khoảng cách giữa Vơladivôxtốc và Mátxcơva trong khoảng thời gian đó, thì nó sẽ tới Mátxcơva vào đúng giờ đã khởi hành ở Vơladivôxtốc.

Khoảng cách Vơladivôxtốc — Mátxcơva là 9000 km. Vậy vận tốc cùa máy bay phải bằng 9000 : 9 = 1000 km/h. Vận tốc này hiện nay chúng ta hoàn toàn có thể đạt được.

Muốn « đuổi kịp Mặt trời» (hay nói chính xác hơn, đuổi kịp Trái đất) ở những vĩ độ gần địa cực, chỉ cần một vận tốc rất nhỏ. Ở vĩ tuyến thứ 77 (Đất Mới), một máy bay có vận tốc vào khoảng 450 km/h cũng đi nhanh ngang với một điểm cùa mặt đất trong chuyển động quay của Trái đất quanh trục. Đối với hành khách trên chiếc máy bay ấy thì Mặt trời không di chuyển, nó đứng yên trên bầu trời mà không lặn (đĩ nhiên lúc ấy máy bay phải chuyển động theo hướng thích hợp).

« Đuổi kịp Mặt trăng » trong khi nó chuyển động quanh Trái đất còn dễ hơn nữa, Mặt trăng chuyển động quanh Trái đất chậm hơn trái đất quay quanh trục nó 29 lần (dĩ nhiên ở đây ta so sánh vận tốc « góc » chứ không so sánh vận tốc dài). Vì vậy, ở những vĩ độ trung bình, một chiếc tàu thủy bình thường chạy từ 25 đến 30 km một giờ đã có thể « đuổi kịp Mặt trăng».

Về hiện tượng này, Mác Toainơ có nhắc đến trong tác phẩm « Những kẻ khờ dại ở nước ngoài » của ông như sau: Trong thời gian vượt Đại tây dương từ Nữu ước tới quần đảo Axorơ «Trời mùa hè tuyệt đẹp, và đêm lại càng đẹp hơn ngày. Chúng tôi đã thấy một hiện tượng kỳ lạ: tối nào Mặt trăng cũng mọc đúng giờ và ở đúng một điểm trên bầu trời. Đầu tiên chúng tôi không hiểu nguyên nhân của cái hiện tượng độc đáo đó của Mặt trăng, nhưng rồi về sau, chúng tôi đã nghĩ ra là: mỗi giờ chúng tôi đi được 20 phút kinh độ về phía đông, tức là đi với vận tốc vừa vặn đuổi kịp Mặt trăng » !.

(Xem tiếp kỳ sau:Một Phần Ngàn Giây)

Vật Lý Vui – Q.1 – Ch. I – Chúng Ta Chuyển Động Nhanh Chậm Thế Nào? (Nguyên tác: Ia. I. PÊRENMAN)

Nguồn: Nhà xuất bản Giáo dục năm 1977 (in lần thứ 5);

Người dịch: Phan Tất Đắc – Lê Nguyên Long – Thế Trường;

LỜI NHÀ XUẤT BẢN

“Vật lý vui” của Ia. I. Pêrenman xuất bản lần này là lần thứ mười sáu. Lần xuất bản trước ra mắt bạn đọc cách đây mười năm và đã bán hết từ lâu.

Sở dĩ quyển sách đạt được kết quả rực rỡ là nhờ ở tài năng hiếm có của tác giả, đã biết nhận xét và chọn trong đời sống những sự kiện và hiện tượng thông thường, quen thuộc nhưng đồng thời có ý nghĩa vật lý sâu sắc. Hình thức dễ hiểu và cách trình bày hấp dẫn đã làm cho quyền sách được hoan nghênh rộng rãi và lôi kéo người đọc.

Khi viết, tác giả đã xác định rất rõ nhiệm vụ và mục đích của sách. Trong khi kể chuyện về những khái niệm và định luật chắc chắn đã biết từ lâu, tác giả đã đả động đến những điều cơ sở làm nền tảng cho môn vật lý hiện đại, và đã cố gắng tập cho bạn đọc quen với lối “suy nghĩ theo tinh thăn của khoa vật lý học” Quan điểm đã như thế, thì cũng dễ hiểu vì sao quyển sách không dành chỗ cho những thành tựu mới mẻ nhất của ngành vô tuyến điện từ, của vật lý nguyên tử và những vấn đề hiện đại khác.   

Viết ra từ gần nửa thế kỷ nay, quyển sách đã thường xuyên được tác giả sửa đổi và bổ sung cho mãi tới lần xuất bản thứ mười ba (1936).

Lần xuất bản thứ mười bốn và mười lăm (1947 và 1949) được chuẩn bị ra đời lúc tác giả không còn nữa và được giáo sư A. B. Môlôđêepxki hiệu đính. Lần xuất bản này, cuốn sách được phó giáo sư V. B. Ugarôp hiệu đính.

Tái bản lại quyền « Vật lý vui», nhà xuất bản không có ý định sửa đổi căn bản các bài cùa quyền sách đã nổi tiếng này. Trong lúc hiệu đính bản thảo của tác giả, chúng tôi chỉ thay những con số và những luận đề không hợp thời nữa, tước bỏ những đề án không còn đúng nữa, vẽ lại và sửa chữa một phần những hình vẽ, bổ sung một vài chỗ trong bản thảo và viết những lời ghi chú, đồng thời đã sửa chữa lại các đơn vị đo theo bảng đơn vị đo lường hợp pháp của nước Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Việt Nam.

TRÍCH LỜI NÓI ĐẦU CỦA TÁC GIẢ

TRONG LẦN XUẤT BẢN THỨ MƯỜI BA

Trong cuốn sách này tác giả cố ý không thiên về cung cấp cho bạn đọc những kiến thức mới bằng giúp đỡ bạn đọc « hiểu rõ những điều mà họ đã biết », tức là đào sâu và sinh động hóa những kiến thức cơ bản về vật lý mà họ đã có, bày cho họ biết vận dụng những kiến thức ấy một cách có ý thức và khuyến khích họ áp dụng những kiến thức ấy vào nhiều mặt khác nhau. Để đạt mục đích đó, tác giả đã đưa ra nhiều loại đề tài « hóc búa », những câu hỏi ngoắt ngoéo, những mẩu chuyện thú vị, những bài toán vui, những nghịch lý và những sự so sánh bất ngờ rút ra từ lĩnh vực vật lý học, thuộc phạm vi những hiện tượng gặp hàng ngày hoặc trích từ những tác phẩm phổ biến của các nhà phổ biến khoa học viễn tưởng. Loại tài liệu trích tác phẩm khoa học, tác giả đã sử dụng đặc biệt rộng rãi, coi nó là mục đích thích hợp nhất của tập sách : trong sách đã có những đoạn trích trong các tiểu thuyết và truyện ngắn của Giuyn Vécnơ, Oenxơ, Mác Toainơ, v.v… Những thí nghiệm mô tà trong các tiểu thuyết đó không những hấp dẫn người đọc mà còn có thể đóng vai trò không kém quan trọng trong khi giảng dạy đề dùng làm những thí dụ minh họa sinh động.

Tác giả đã cố gắng, đến hết mức có thể, trình bày tài liệu dưới hình thức vui, hấp đẫn. Tác giả đã theo phương châm của một tiên đề tâm lý học, nói rằng hứng thú đối với một môn học sẽ nâng cao sức chú ý, làm cho sự nhận thức được dễ đàng, và do đó giúp , cho sự lĩnh hội được vững chắc và có ý thức hơn.

Trái với những tập sách khác thuộc loại khoa học vui, quyền « Vật lý vui » này rất ít mô tả những thí nghiệm vật lý gây ấn tượng và vui. Nó có mục tiêu khác hẳn những tuyển tập trình bày tài liệu để làm thí nghiệm. Mục đích của «Vật lý vui» là kích thích sự hoạt động của trí tưởng tượng khoa học, tập cho bạn đọc quen suy nghĩ theo tinh thần của khoa học vật lý và gây ra trong ý thức của họ vô số những sự liên tưởng giữa các kiến thức vật lý với các hiện tượng muôn hình muôn vẻ nhất trong đời sống, với tất cả những điều mà họ thường tiếp xúc. Phương châm mà tác giả đã cố gắng noi theo sau khi sửa lại quyển sách, đã được Lênin nêu lên trong những lời nói sau đây : “Nhà văn đại chúng phải biết xuất phát từ những dữ kiện đơn giản và phổ biến nhất, rồi dùng những lập luận không phức tạp hoặc những thí dụ khéo lựa chọn để nêu lên những kết luận chủ yếu rút ra từ những dữ kiện ấy, và thúc đẩy người đọc trong lúc suy nghĩ tiến tới những vấn đề ngày càng xa hơn, để dẫn người đọc tới những ý nghĩ sâu sắc, những lý thuyết sâu sắc. Nhà văn đại chúng không nhằm những người đọc hồ đồ, không muốn hay không biết suy nghĩ, mà ngược lại, nhà văn đó phải đòi hòi những người đọc còn ít hiểu biết một sự quyết tâm nghiêm chỉnh động não và giúp đỡ họ thực hiện cái công việc khó khăn và nghiêm túc đổ, dắt dìu họ bằng cách giúp đỡ họ đi những bước’ đầu và bày cho họ tự mình tiếp tục tiến lên”. (Lênin tuyển tập, xuất bản lần thứ tư, tập 5, trang 283—286)

Do lòng mong mỏi của các bạn đọc muốn biết lịch sử của cuốn sách này, chúng tỏi xin kề qua vài nét về tiểu sử của nó.

« Vật lý vui » ra đời cách đây đã gần một phần tư thế kỷ và là «đứa con đầu lòng» trong cái gia đình sách đông đúc của tác giả, tính cho tới nay có tới vài chục quyển.

Hiện nay, con số tổng cộng các bàn «Vật lý vui» gồm cà hai tập xuất bản bằng tiếng Nga đã xấp xỉ 200 000. Vì phần lớn sách in ra đều được sử đụng tại các thư viện, mỗi bản qua tay hàng chục người, nên số người đọc của quyển sách chắc chắn phải tới hàng triệu rồi. Qua thư từ của bạn đọc thì thấy «Vật lý vui» đã được may mắn thâm nhập vào những miền hẻo lảnh nhất của Liên xô.

Nấm 1925 bàn dịch « Vật lý vui » ra tiếng Ucren đã được xuất bản, năm 1931 đến lượt bản dịch ra tiếng Đức và tiếng Tân Do thái ; rồi một bản địch lược ngắn ra tiếng Đức cũng đã được xuất bản ở Đức. Những bản trích dịch bằng tiếng Pháp đã được xuất bản ở Thụy sĩ và ở Bỉ, và bản địch ra tiếng Cổ Do thái ra mắt ở Palestin.

Cuốn sách được phổ biến rộng rãi như thế, điều đó chứng tỏ đông đảo quần chúng rất ham hiểu biết về vật lý và đã đặt cho tác giả một trách nhiệm nặng nề đối với chất lượng của tài liệu. Tác giả đã thể hiện tinh thần trách nhiệm đó qua nhiều lần sửa đổi và bổ sung các bài của «Vật lý vui» ở mỗi kỳ tái bản. Có thể nói, cuốn sách đã được viết trong suốt 25 năm từ khi nó ra đời. Ở lần xuất bản này, chúng tôi chỉ còn giữ lại không đến một nửa số bài đầu tiên, còn những hình vẽ minh họa thì hầu như không còn cái nào là cũ.

Có một số bạn đọc đã yêu cầu tác giả đừng đặt vấn đề sửa đổi nội dung cuốn sách đề khỏi bắt họ « vì vài chục trang mới mà phải mua một cuốn mới khi tái bàn ». Song những ý kiến tương tự như thế khó có thể làm cho tác giả coi nhẹ yêu cầu phải cải tiến đến hết mức có thể tác phẩm của mình. «Vật lý vui» không phải là một tác phẩm nghệ thuật, mà là một văn tập khoa học, tuy có tính chất phổ thông. Đối tượng của nó — môn vật lý học — ngay trong những cơ sở đầu tiên cũng luôn luôn được những tài liệu sốt dẻo làm cho phong phú thèm lên, và cuốn sách phải thường kỳ đưa những tài liệu ấy vào.

Mặt khác, lại có những người trách rằng «Vật lý vui» không dành chỗ cho những đề tài như những thành tựu mới nhất của ngành kỹ thuật vô tuyến điện, của việc phân chia hạt nhân nguyên tử, các thuyết vật lý hiện đại, v.v… Những lời trách cứ đó là kết quả của một sự hiểu lầm. «Vật lý vui» có mục đích hoàn toàn xác định, còn việc khảo sát những vấn đề đổ lại là nhiệm vụ của những văn tập khác.

Gắn bó với « Vật lý vui », ngoài quyển hai của nó ra, còn có mấy văn tập khác nữa cũng do tác giả viết. Một quyển viết cho những bạn đọc trình độ tương đối thấp, còn chưa có dịp nghiên cứu hệ thống môn vật lý, nhan đề là « Vật lý học trên mỗi bước đi » (Nhà xuất bản thiếu niên). Hai quyển khác thì ngược lại, viết cho những người đã học xong giáo trình vật lý ở trường trung học. Đó là « Cơ học vui »và « Bạn có hiểu vật lý không ? ». Quyển dưới có thể coi là tập kết thúc của « Vật lý vui ».

Năm 1936

Ia. I. PÊRENMAN

CHƯƠNG I

VẬN TỐC TỔNG HỢP CHUYỂN ĐỘNG

Chúng ta chuyển động nhanh chậm thế nào ?

Một người chạy thi giỏi chạy 1,5 km mất chừng 3 phút 50 giày (kỷ lục thế giới năm 1958 là 3 phút 30,8 giây). Muốn so sánh với vận tốc bình thường cùa một người đi bộ là 1,5m trong một giây thi phải làm một con tính nhỏ; và ta sẽ thấy là trong một giây nhà thể thao chạy được 7 m. Kể ra so sánh như thế cũng không được hợp lý cho lắm, bởi vì người đi bộ có thể đi lâu hàng mấy giờ liền, mỗi giờ đi được 5 km ; còn nhà thể thao chỉ có thể chạy nhanh như thế trong một thời gian ngắn. Một đơn vị bộ binh hành quân nhanh đi cũng chỉ bằng một phần ba người chạy; họ đi được 2m trong một giây hay hơn 7 km trong một giờ, nhưng có ưu điểm hơn nhà thể thao là có thể đi được như vậy trên một quãng đường dài hơn nhiều.

Đem so sánh vận tốc binh thường của người với vận tốc của những con vật chậm chạp thường được nói đến trong ngạn ngữ, như con sên hay con rùa, thiết tưởng cũng là một điều lý thú. Con sên quả đã xứng đáng với danh tiếng cùa nó trong ngạn ngữ: nó đi được 1,5mm trong một giây, hav 5,4m trong một giờ, nghĩa là chậm hơn người đúng một ngàn lần. Một con vật chạp điển hình khác lã con rùa cũng chẳng nhanh nhẹn gì hơn con sên lắm : vận tốc binh thường của nó là 70 m trong một giờ.

Bên cạnh con sên và con rùa thì người nhanh nhẹn hơn. nhưng khi đem so sánh chuyển động của người với những chuyển động khác dù chỉ là những chuyển động không nhanh lắm, trong giới tự nhiên xung quanh, thì người sẽ hiện dưới một bộ mặt khác hẳn. Thực ra, người có thể đuổi kịp dễ dàng dòng nước chảy trong đa số những con sông ở đồng bằng và không chậm hơn luồng gió nhẹ là mấy. Nhưng nếu thi với một con ruồi bay 5 m trong một giây thì người phải chạy nhanh như trượt tuyết mới bì kịp. So với thỏ hoặc chó săn, thi dù có cưỡi ngựa phi nước đại, người cũng không đuổi kịp. Đua nhanh với chim ưng thì người phải ngồi máy bay mới sánh nổi.

Những bộ máy do con người phát minh ra đã làm cho người trở thành sinh vật nhanh nhất thế giới.

Gần đây ở Liên xô, ngưởi ta đã chế ra được loại tàu thủy chở khánh có cánh ngầm dưới nước (h. 1) chạy với vận tốc từ 60 đẽn 70 km/h. Trên đất liền, người có thể chuyển động nhanh hơn trên mặt nước. Ở một số đoạn đường vận tốc của xe lửa chờ khách ở Liên xô lên tới 100 km/h. Người ta đang chuẩn bị để sản xuất hàng loạt loại ô-tô hạng nhẹ kiểu mới DIL — 111 (h. 2) có thể chạy với vận tốc 170km/h, xe ô-tô bảy chỗ ngồi hạng nhẹ «Tsaica » có vận tốc tới 160 km/h.

Nhưng máy bay hiện đại còn có vận tốc vượt xa những vận tốc ấy. Trên nhiều đường hàng không dân dụng của Liên xô đang có những chiếc máy bay nhiều chỗ ngồi TU – 104 và TU – 114 (h. 3) hoạt dộng. Vận tốc trung bình của chúng là vào khoảng 900 km/h. Trước đây không lâu, các nhà chế tạo máy bay còn đặt ra nhiệm vụ vuợt qua « hàng rào âm » tức là vượt vận tốc của âm (330 m/s, tức 1200 km/h). Nhưng bây giờ vấn đề đó đã được giải quyết. Vận tốc của những máy bay nhỏ lắp động cơ phản lực mạnh, đã gần tới 2000 km/h.

Những bộ máy do người chế tạo ra còn cỏ thê đạt được những vận tốc lớn hơn nữa. Vệ tinh nhân tạo Xô viết đầu tiên cùa Trái đất đà được phóng lên với vận tốc ban đầu vào khoảng 8 km/s. Cuối cùng những tên lửa vũ trụ Xô viết đà vượt qua cái gọi là vân tốc vũ trụ cấp 2, tính ở bề mặt Trái đất là 11,2 km/s; nhờ đó mà chúng ta đã vượt ra khỏi giới hạn trường hấp dẫn của Trái đất.

Bạn đọc có thể xem xét bảng vận tốc sau đây:

(Xem tiếp kỳ sau: Đuổi theo thời gian)