SGK Vật lí 11 - McGraw-Hill Ryerson(p4) galileo và Phương pháp khảo sát khoa học Năm 1609,sử dụng mộtchiếc kính thiên văn nguyên thủy (xemHình 1.2),galileo đã quan sátthấy bề mặt củamặt trănglốm đốmnhững ngọnnúi, các miệnghố, và các thunglũng; Mộctinhthìcó bốn vệ tinhriêng; Thổ tinhthì cóvành; thiên hàcủa chúng ta (Dải Ngân hà) thì gồm nhiều ngôi sao hơncon số trước đây người ta tưởngtượng ra;và Kim tinh,giống như Mặt trăng vậy, có các pha củanó. Dựa trên những quan sát củamình, Galileo cảm thấy ôngcó thể thừa nhận mộtgiả thuyết mangtính cách mạng –một giả thuyết đã được phát triển bởi một nhà thiên văn họcngườiBa Lan tên là Nicolaus copernicus– cho rằngtrái đất, cùngcác hành tinh khác trong hệ mặt trời, thật sự quay xung quanh Mặt trời. Cái mà những người Hi Lạp không làm được là kiểm tra cácgiảng giải dựa trên các mô hìnhcủa họ.Khi Galileo quansát các vật rơi, ông để ý thấy chúng dườngnhư chẳng rơi ở nhữngtốc độ khác nhau gì nhiều.Galileo đã chế tạo ra một thiết bị dùng để đo tốc độ của các vật rơi,ông đã làm các thínghiệm,và phân tích các kết quả. Cái ông tìmthấy là mọi vật về căn bản rơi ở tốc độ như nhau hết. Tại sao nhữngngười HiLạpkhôngnhận thấyđiều này?Khá đơngiản thôi, khái niệm kiểmtra các môhình của họ bằngcách làm thực nghiệm chẳng phải là cái được họ cho là hợp lí, haycó lẽ nó không xảy ra với họ. Hình 1.2 Chiếckínhthiên văn mà quanó, Galileo lầnđầu tiên quansát các vệ tinh của saoMộc vàthiên thể kháctrong hệ mặt trờicủa chúng ta. SGK vật lý 11, McGraw-Hill Ryerso. Xem thêm hình ảnh thiên văn vũ trụ Kể từ thời kì Galileo, cácnhà khoahọc trên khắpthế giới đã nghiên cứu các vấn đề theo một kiểu cótổ chức, thôngquaquan sát,thực nghiệmcó hệ thống,và thận trọng phân tích các kết quả. Từ những phân tích này, cácnhà khoahọc đưa ra các kết luận, cái sau đó họ đem rakhảo sát lần nữa để đảm bảo tínhđúngđắn của chúng. Khi bạndõi theo khóa học này, hãy luônghi nhớ trong đầunhữngquanniệm sau đâyvề các lí thuyết,các mô hìnhvà các quan sát. Hãy sử dụng chúngđể kích thích tư duy của bạn,và nêu nghivấn về những quanniệm hiện nay. Nghĩ thử xem Một khúc gỗ nửa chìm nửa nổi trên mộthồ nước. Khúcgỗ đó hiển nhiên là bằnggỗ, một chất liệurõ ràngđã phát triểntừ nguyêntố “đất”, và là một chất rắn khá đậm đặcgiống như cácvật thể bằng đất khác. Nếu bạn là một người HiLạp cổ đại tin vào Vũ trụ quan Aristotle, làm thế nào bạn có thể giải thích vìsao khúc gỗ lại nổibồng bềnhchứ khôngchìmxuống như các hòn đá hay những vật thể bằng đất khác? THỬ SỨC Aristotle có đúng không? Có phải cácvật nặng thì rơi nhanhhơncác vật nhẹ? Hãy thả rơi đồngthời một cái tẩy chì và một tờ giấy từ mức caongang mắt xuốngsàn. Cái nàochạm đất trước? Có cái gìtrong sự chuyểnđộng củatờ giấy khiến bạnnghĩ rằng đây không phải là một thử nghiệm tốt hay không?Giờ thìhãy vo tròn tờ giấy lại thànhmột quả cầunhỏ và lặplại thí nghiệmtrên. Có sự khác biệt đáng kể nào về thời gian cần thiết để chúng chạm xuốngsàn nhàhay không? Hãy mô tả các biến cố mà bạn đã cố gắng thử nghiệm. ĐÔI NÉT LỊCH SỬ Các mô hình của Aristotleđã được sử dụng để giải thích bảnchất của sự rơi trong hàng thế kỉ. TheoAristotle,vì mộthòn đá lớn thì có nhiều chất“đất” hơnmột hònđá nhỏ, cho nênnó cókhuynh hướng quaylại đấtlớn hơn.Khuynhhướng này làm cho hòn đá to cânnặng hơnvà vì thế nó phảirơi nhanh hơn hònđá nhỏ. Đây là một ápdụng kinh điển củamộtmô hình để giải thíchmột hiện tượng. Tuynhiên, chẳng cógì bất ngờ vớibạn khi biết rằng vì mô hìnhđó là sai lầm,cho nênsự giải thích dựa trênmô hình đó cũng làsai lầm. Nghĩ về Khoa học, Công nghệ Xã hội và Môi trường Vào giữa thế kỉ thứ 20, sự tiến bộ khoa học cónhững bước tiến rất nhanhlẹ. Sự có mặt củanhững nhân vật như Albert Einsteinđã mang lại cho khoa học nói chung, vật líhọc nói riêng, một hơi hướng gầnnhư thần bí.Vậtlí học thườngxuyên chứng kiến một nghiêncứu thuần túy tách rời khỏi thế giới “thực tế”. Trái với hình ảnh đó, khoahọcngày nay đượcxem là mộtbộ phận của thế giới và có tráchnhiệm ngang ngửa, hoặc thậm chí còn lớn hơn,đối với thế giới so với bất kìdạng nỗ lực nào khác. Mọi thứ khoahọc nghiêncứu có sự tác động lâu dài đối với thế giới. Một phần củakhóa học nàylà tìm hiểu mốiquan hệ cộng sinh tồn tại giữa khoahọc, công nghệ, xã hộivà môi trường(STSE). Đối với nhiềungười, khoa học và côngnghệ hầu như là mộtvà là cái giống nhau. Chẳng gì phải nghi ngờ rằng chúng cóquan hệ rất mật thiết với nhau.Những khámphá mới trong khoahọc rấtnhanh chóng được côngnghệ đuổi kịp,và ngược lại. Thí dụ, từng được xemlà một khám phá tinh xảonhưng chẳng thực tiễncủa vật lí học,laser làmột thí dụ kinh điểncủa sự không thể tách rờicủa khoahọc, công nghệ,xã hội và môi trường. Sự liên quan củalaser trong cuộc sống của chúngta hầu như là mộtsự xuất hiện hàngngày. Công nghệ đã nhanhchóng trauchuốt và cải tiến sự hoạt động của nó.Ngày nay, laserđược sử dụng rộngkhắp. Các máy quét hàng ở siêu thị, dụngcụ trắc địa, thiếtbị truyền thông,ảnh nổi ba chiều,máy cắt kimloại, côngcụ phẫu thuật, và búttrỏ laserđơn giản chỉ là một vài thí dụ của những đổi mới mà công nghệ đã tìm ra cholaser.Rõ ràngkhông thể nào táchrời tầmquan trọngcủa khoahọc và công nghệ rakhỏi xã hội. Hình1.3 ở trang sau trìnhbày chỉ một vài trong số nhiều ứng dụng của vật lí học trong thế giới ngày nay. Thường thì nhữngphát triển giốngnhauvừa có nhữngtác động tích cực lẫn tiêu cực. Nhu cầu năng lượngkhông ngừng tăng lên của xãhội chúng ta đã thúc ép môitrường của chúngta đến những giới hạn của nó. Xãhội, trong khiđòi hỏi năng lượng ngày một nhiều hơn, cònđồng thời đòi hỏi khoahọc và công nghệ phải tìm ra các nguồn năng lượngthay thế. Điều này dẫn tới sự phát triển kĩ thuật hạt nhân, mặttrời, gió, nước, địa nhiệt, và nhiên liệu hóa thạch làm nguồnnăng lượng. Mối quan hệ của xã hộivà môi trườngvới khoahọc và công nghệ giống như là một con dao hai lưỡi. Hình 1.3 Một số ứng dụngcủa các khámphá vật lí Phẫu thuật mắt bằng laserlà mộttrong nhiều ứngdụng màcông nghệ đã tìm ra cho laser. Vật lí họcnghiên cứucác tính chất nhiệtcủa vật liệu cùng các tiếnbộ công nghệ trong lĩnhvực thiếtkế cấu trúc kết hợp nhau đã manglại nhữngngôi nhà hiệu quả nănglượng, làmgiảmđáng kể nhucầuđốt nhiên liệucủa chúng ta. “Chiếc đàn ghita” nhỏ xíu này (kích cỡ chừng bằngmột tế bào hồng cầu) được chế tạo bằng côngnghệ nano. Công nghệ này sẽ giúp các nhà khoahọc khảo sát cácquá trình mà nhờ đó các nguyên tử và phân tử có thể được sử dụng riêng lẻ làm những viên gạch cấu trúc dưới hiểnvi. Xe lai chạy bằng điệnvà xăng có thể cắt giảmđángkể sự phátthải cácchất gây ô nhiễm. Xehơi chế tạo từ vật liệu compositecarbonthì nhẹ hơn và bềnhơn xe hơi chế tạo từ vật liệutruyền thống. Hệ thống đánhlửavà hệ thống nhiênliệu do máy tính điều khiểnlàm tăng thêmhiệu suấtcủa động cơ. Toàn bộ những yếu tố này có thể hỗ trợ choviệcbảo vệ môi trường. Các cải tiến công nghệ đã manglại khả năng đưangày mộtnhiều máy vi tính và máy tínhngày một mạnhhơn vào trong một không gianngày một nhỏ hơn. Công nghệ đã chạm tới những mặttrần tục nhất trong cuộc sốngcủa chúng ta. Cáclớp Teflon TM dày cỡ micro trênlưỡi daocạo khiến chúng trượtđi nhẹ nhàng hơntrên bề mặt da. . SGK Vật lí 11 - McGraw-Hill Ryerson( p4) galileo và Phương pháp khảo sát khoa học Năm 1609,sử dụng mộtchiếc kính thiên. hợp lí, haycó lẽ nó không xảy ra với họ. Hình 1.2 Chiếckínhthiên văn mà quanó, Galileo lầnđầu tiên quansát các vệ tinh của saoMộc vàthiên thể kháctrong hệ mặt trờicủa chúng ta. SGK vật lý 11, McGraw-Hill. tiến rất nhanhlẹ. Sự có mặt củanhững nhân vật như Albert Einsteinđã mang lại cho khoa học nói chung, vật líhọc nói riêng, một hơi hướng gầnnhư thần bí.Vậtlí học thườngxuyên chứng kiến một nghiêncứu