Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 19)

CÁC PHÁT MINH QUÂN SỰ CỦA LEONARDO

Các thị thành thường gây chiến với nhau, và điều quan trọng là họ luôn muốn chiếm ưu thế khi có thể, cho nên nhu cầu về kĩ sư và nhà phát minh quân sự là rất lớn. Hơn nữa, luôn luôn có nguy cơ xâm lăng từ các nước khác.

Vì Leonardo thường xuyên làm việc với vai trò kĩ sư quân sự, cho nên phần lớn phát minh của ông là máy móc chiến tranh. Ta hãy xem xét cụ thể từng phát minh của ông.2

Xe bọc sắt

Leonardo đề xuất một thiết kế cho xe bọc sắt trong khi ông đang làm việc cho Ludovico Sforza. Đó là một lớp vỏ bọc kiểu mai rùa hoạt động bởi một hệ thống bánh răng và được đẩy bởi một trục làm quay các bánh xe. Nó dựa trên sức mạnh cơ bắp của sáu người đàn ông. Các khẩu súng bắn ra từ mạn bên theo mọi hướng, cho nên người ta có thể lái nó ra chiến trường, ở đó nó có tác dụng hủy diệt đối với kẻ thù. Nó được thiết kế chống đạn để những người ở bên trong không bị cháy. Tuy nhiên, bản vẽ của Leonardo có một chỗ hở, nhưng có người nghi ngờ ông thêm chỗ hở đó là có mục đích.

Súng máy

Súng máy của Leonardo không giống với súng máy hiện đại của chúng ta, súng ngày nay bắn đạn ở tốc độ cao qua một nòng súng. Trong mô hình của Leonaro có mười một nòng súng gắn vào ba bảng gỗ theo cấu hình tam giác. Toàn bộ khẩu súng có thể quay để lớp thứ nhất bắn ra rồi chuyển sang bên nguội đi. Kế tiếp lớp thứ hai bắn ra và chuyển sang nguội đi trong khi lớp thứ nhất đã được nạp đạn lại, và cứ thế.

Súng máy của Leonardo

Súng máy của Leonardo (một vài khẩu súng gắn bên cạnh nhau).

Máy bay

Tầm nhìn của Leonardo về một chiếc máy biết bay cuối cùng được sử dụng trong chiến tranh, nhưng vào lúc ông hình dung ra nó, ông không nghĩ nó là một vũ khí chiến tranh. Như đã lưu ý ở phần trước, trong phần lớn cuộc đời mình Leonardo bị mê hoặc bởi khả năng bay có người điều khiển, và ông đã dành rất nhiều thời gian nghiên cứu chim chóc bay lượn. Từ đó, cuối cùng ông đã phát minh ra một dụng cụ mà ông hi vọng sẽ cho phép con người sải cánh trong không trung giống như chim. Nét nổi bật chính của nó là hai cánh được điều khiển bởi một trục quay. Có một số bằng chứng cho thấy ông đã thật sự kiểm tra một mô hình máy bay.

Leonardo không chỉ quan tâm đến chuyển động bay trên không trung; ông còn quan tâm đến sự lơ lửng trong không khí cho đến lúc tiếp đất an toàn sau khi nhảy ra từ một độ cao lớn. Mặc dù chắc chắn ông không hiểu trọng trường như chúng ta hiểu ngày nay, nhưng ông có một nhận thức về nó, và ông đã có một hiểu biết căn bản về khí động lực học. Ngày nay chúng ta biết rằng khi bạn nhảy ra từ một độ cao lớn, có hai lực tác dụng lên bạn: trọng lực hút xuống ở tốc độ 9,8 m/s2, và còn có một lực hướng lên do không khí cản chuyển động rơi của bạn. Như vậy, vận tốc của bạn không tăng lên vô hạn, như bạn có thể nghĩ. Lực hướng lên do không khí tác dụng làm bạn chậm dần cho đến cuối cùng bạn đạt tới cái gọi là “vận tốc tới hạn” của bạn. Nó phụ thuộc vào trọng lượng của bạn, hình dáng của bạn, và áp suất không khí. Đối với người nhảy dù (người nhảy lúc dù chưa bung ra), vận tốc tới hạn xấp xỉ 120 dặm trên giờ. Nếu bạn tiếp đất ở tốc độ này thì sẽ chẳng còn lại gì nhiều của bạn nữa đâu. Thứ bạn muốn là cái gì đó làm bạn chậm lại trước khi bạn tiếp đất để bạn còn sống sót, và, tất nhiên, đây là nơi cái dù xuất hiện. Leonardo đã vẽ một bộ khung hình kim tự tháp bọc vải trông khá giống với dù nhảy hiện đại của chúng ta, và theo các thử nghiệm thì có khả năng nó đã hoạt động suôn sẻ.

Từ dù nhảy của mình, ông còn thiết kế một tàu lượn cũng có khả năng hoạt động được. Một lần nữa, những tàu lượn đầu tiên mãi một trăm năm sau mới xuất hiện.

Trực thăng

Gắn chặt với những phát minh ở trên là một trực thăng đơn giản. Leonardo lấy ý tưởng từ một món đồ chơi Trung Quốc mà ông có được. Dụng cụ ông hình dung là một chong chóng xoáy tít khổng lồ có hình đai ốc. Ông biết đủ về khí động lực học để biết rằng khi cánh quạt quay, nó có thể tạo ra một lực hướng lên, và vì lực này hình thành bên dưới cánh quạt, nên nó có thể nâng con tàu lên không trung do áp suất mà nó tạo ra. Trong mô hình của ông, cần một vài người đàn ông trên tay quay để làm quay cánh quạt. Thật đáng tiếc, ông không biết về định luật Newton thứ ba (với mỗi tác dụng có một phản tác dụng bằng về độ lớn và ngược chiều), nên ý tưởng của ông sẽ không hoạt động được. Tuy vậy, nó là một ý tưởng tài tình vào thời ấy.

Đồ lặn

Một trong những nguy cơ lớn nhất đối với các cảng biển hay thị thành ven sông lớn là sự xâm lăng đến từ nước. Bạn có thể chiến đấu với tàu thuyền bằng cách dùng đại pháo bắn phá chúng từ trên bờ biển, nhưng cách này thường không hiệu nghiệm lắm. Leonardo đi tới một ý tưởng khác để phá hủy chúng. Ông phác thảo những bộ đồ lặn để người ta có thể dùng dưới nước. Theo ý tưởng của ông, họ sẽ khoan các lỗ thủng dưới đáy thuyền và đánh chìm chúng. Thợ lặn sẽ mang những ống thở nối với một cái chuông chứa không khí để họ thở được. Ông còn thiết kế một mặt nạ có kính mắt sẽ cho phép thợ lặn nhìn thấy dưới nước. Tất nhiên, đây chính là ý tưởng được sử dụng phổ biến ngày nay.

Đại nỏ chữ thập

Mặc dù nỏ chữ thập đã được sử dụng trong nhiều năm, và súng hỏa mai và đại bác đang bắt đầu thay thế chúng, nhưng nỏ chữ thập vẫn là một vũ khí đe dọa đem lại sự uy hiếp đáng kể. Đại nỏ chữ thập của Leonardo có vẻ được thiết kế để hù dọa, đe nẹt, và khủng bố tinh thần kẻ thù. Nó có bề ngang hai mươi bảy yard và được mang trên sáu bánh xe. Nó được thiết kế để bắn ra những viên đá lớn hoặc có lẽ bom lửa chứ không phải mũi tên. Người ta dùng một tay quay kéo ngược dây cung để nạp đạn cho dụng cụ.

Đại nỏ chữ thập của Leonardo

Đại nỏ chữ thập của Leonardo

Các phát minh nước và thủy lực

Nước và thủy lực giữ một vai trò to lớn trong các phát minh của Leonardo. Như đã đề cập ở phần trước, ông đã dành nhiều năm nghiên cứu chuyển động của nước khi nó chạm phải những loại bề mặt khác nhau. Nghiên cứu này đưa ông đến thiết kế một số máy móc sử dụng sức nước. Bánh xe quạt nước, chẳng hạn, đã được sử dụng trong một vài dụng cụ của ông. Ngoài ra, ông còn thiết kế các cầu nhẹ, di động, có thể lắp ghép nhanh chóng để binh lính qua sông.

Vòng bi

Một phát minh nữa có lẽ không quan trọng như một số phát minh khác, đó là vòng bi. Vòng bi là những quả cầu lăn trơn tru giữa những bề mặt đang chuyển động và giúp làm giảm ma sát. Leonardo sử dụng chúng khá hiệu quả trong nhiều máy móc của ông theo cách trong đó chúng chưa từng được sử dụng trước đây. Và chẳng ai nghi ngờ chuyện chúng được sử dụng rộng khắp ngày nay. Trục càng xe, chẳng hạn, sẽ không thể hoạt động nếu không có chúng.

Ô tô đầu tiên và máy vi tính

Ông còn thiết kế một xe không người lái có thể lập trình mà ông không hề xem là đồ chơi. Về cơ bản nó chẳng hơn gì một xe đẩy nhỏ, nhưng nó được cấp lực bởi một lò xo giống với kiểu được dùng trong các đồng hồ ngày xưa, và nó có thể tự chuyển động khi lò xo xả xoắn. Có tầm quan trọng đặc biệt là một nhóm bánh răng được sử dụng để buộc nó chuyển động theo một lộ trình nhất định.

Máy mài thấu kính lồi

Không chỉ dấu nào cho biết Leonardo đã phát minh ra kính thiên văn hay kính hiển vi, nhưng ông thật sự đã chế tạo thấu kính lồi, và ông không mài chúng bằng tay. Ông có một máy mài thấu kính làm công việc ấy thay ông, và ông để lại những kế hoạch chi tiết để xây dựng nó.

Trong máy mài thấu kính của ông, ông sử dụng một tay cầm làm quay một bánh xe, đến lượt bánh xe điều khiển một bánh răng làm quay trục truyền động sang đĩa bánh răng. Thấu kính muốn mài được đặt trong đĩa.

Đạn súng cối và đại bác

Một trong những trục trặc lớn với đạn súng cối là mức ổn định của chúng trong khi bay. Leonardo chứng minh rằng việc lắp thêm vảy cho đạn làm tăng mức ổn định của nó, và ông còn thực hiện những cải tiến khác trong công nghệ súng cối. Trong một lá thư gửi Ludovico Sforza, ông viết “Tôi còn có những loại súng cối rất tiện lợi và dễ dàng vận chuyển... Khi một nơi không thể hạ được bởi các kiểu bắn phá, do độ cao hoặc vị trí của nó, tôi có các phương pháp phá hủy bất kì pháo đài hoặc thành trì nào, cho dù nó được xây dựng trên đá đi nữa.”3

Sổ tay của Leonardo cũng cho thấy những khẩu pháo ném ra số lượng lớn những viên đá nhỏ và tạo ra sự hỗn loạn đáng kể đối với mục tiêu của chúng. Và ông còn phác thảo những khẩu pháo ba nòng và còn có một khẩu pháo hơi nước.

Những phát minh hữu ích khác

Các thang cân dùng để vượt tường thành còn khá thô sơ vào thời ấy. Leonardo đã thiết kế những cái thang có thể điều chỉnh độ cao và đặc biệt nhẹ.

Ngoài ra, trong các bản vẽ của ông còn có kế hoạch cho những chiếc tàu hai vỏ, giúp chúng được bảo vệ đáng kể khỏi bị chìm. Và cuối cùng, một trong những xây dựng bất ngờ nhất và tân tiến nhất của ông là một người máy. Thú vị làm sao, người máy ấy có thể đứng, ngồi, cử động đầu, giơ tay lên và hạ tay xuống, mở và khép miệng. Nó được xây dựng dựa trên ròng rọc, gia trọng, và bánh răng. Nó được xây dựng chủ yếu phục vụ cho thú tiêu khiển của Ludovico Sforza.

THÁI ĐỘ CỦA LEONARDO ĐỐI VỚI CHIẾN TRANH

Vì ông dành quá nhiều thời gian thiết kế động cơ và máy móc sẽ được dùng để giết người, cho nên có thể người ta nghĩ rằng Leonardo bị thu hút bởi chiến tranh, và có lẽ ông thích chiến tranh. Nhưng sự thật có lẽ ngược lại. Thật ra ông phản đối chiến tranh và giết chóc – không chỉ riêng giết người, mà cả giết động vật nữa. Thật vậy, ông không cho phép mình ăn thịt động vật. Ông là người ăn chay trường cả đời, và ông thường mua chim chóc vốn sắp bị giết mổ ở chợ để ông có thể phóng sinh cho chúng. Mặc dù ông thường nói rằng ông chán ghét và cảm thấy tội lỗi về những cái ông đang làm, nhưng việc thiết kế máy móc chiến tranh là một trong những cách tốt nhất để ông sống nhàn hạ.

Chắc hẳn ông đã may mắn vì phần lớn máy móc giết người của ông thật ra chưa từng được chế tạo lúc ông còn sống. Thật vậy, ông thậm chí không hề công bố chúng, và chúng vẫn được giữ kín cho đến 165 năm sau ngày ông qua đời.

Vật lí học và chiến tranh
Barry Parker - Trần Nghiêm dịch
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Tạo bảng điểm online

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Lỗ đen thật ra có thể là lỗ sâu đục đang va chạm
14/07/2018
Khi hai lỗ sâu đục va chạm nhau, chúng tạo ra những gợn lăn tăn trong không-thời gian lan tỏa ra mọi phía. Theo một nghiên cứu
Phải chăng các nhà thiên văn đã tìm thấy khối lượng mất tích của vũ trụ?
10/07/2018
Vào thập niên 1960, các nhà thiên văn bắt đầu để ý thấy Vũ trụ dường như thiếu mất một phần khối lượng. Giữa các quan
Vì sao một số vết nứt đẩy nhau ra?
22/06/2018
Một nghiên cứu lí thuyết về sự lan truyền vết nứt đem lại một lời giải thích cho sự đẩy nhau mà người ta quan sát thấy
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 14)
22/06/2018
Các số lượng tử Số lượng tử chính mô tả mức năng lượng của các lớp vỏ electron không phải là cách duy nhất để chúng
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 13)
21/06/2018
Cấu trúc nguyên tử Mô hình nguyên tử mà Bohr và Rutherford mô tả là khá đơn giản, với một hạt nhân nguyên tử tại trung tâm,
Các va chạm hạt bên trong LHC trông như thế nào?
20/06/2018
Nếu hai proton va chạm ở tốc độ bằng 99,9999991% tốc độ ánh sáng thì chúng có tạo ra âm thanh hay không? Máy Va chạm Hadron
Những bài học thiên văn ngắn (Phần 3)
18/06/2018
Trái Đất quay tròn xung quanh Mặt Trời theo một vòng trònMô hình nhật tâm sơ khai Là nhà thiên văn học và nhà toán học xứ
Những bài học thiên văn ngắn (Phần 2)
18/06/2018
Rõ ràng Trái Đất không chuyển độngMô hình địa tâm Là một trong những nhà triết học có sức ảnh hưởng nhất ở phương

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com