Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 20)

TARTAGLIA

Đại bác liên tục được cải tiến, và tầm bắn của chúng đang tăng dần, nhưng vẫn còn một trục trặc nghiêm trọng: độ chuẩn xác. Phần lớn đạn pháo bay lướt trên đầu quân giặc hoặc rơi ở phía trước chúng. Người ta hiểu rằng tầm bắn của đại bác phụ thuộc thế nào đó vào góc bắn, nhưng người ta chẳng hiểu gì thêm nữa. Người giải quyết được vấn đề đó – ít nhất là một phần vấn đề – là Niccolò Tartaglia.4

Tartaglia chào đời tại thị trấn Brescia ở miền bắc Italy vào năm 1500. Bố ông là một người đưa thư bị sát hại khi Niccolò mới lên sáu. Vì thế, gia đình ông, bao gồm mẹ ông và một bà chị, rơi vào cảnh bần hàn. Tệ hơn nữa, Brescia bị quân Pháp xâm lược vài năm sau đó, khi Niccolò lên mười hai. Trước sự mất tinh thần và bực dọc của quân Pháp hùng mạnh, quân đội Brescia cầm cự được bảy ngày. Và khi lực lượng Brescia cuối cùng thua trận, viên chỉ huy người Pháp bực bội trước sự phản kháng kịch liệt của họ nên ông ra lệnh giết sạch mọi người trong thị trấn để trả thù. Tartaglia, mẹ ông, và chị ông trốn trong một nhà thờ địa phương, nhưng không thoát. Một người lính Pháp phát hiện ra họ và dùng gươm chém sớt qua mặt và vai Niccolò. Tưởng rằng mình đã hạ đứa trẻ, nên hắn ta bỏ đi. Khi quân Pháp rời thị trấn, mẹ Niccolò đưa ông về nhà họ và chữa trị cho ông, nhưng vết thương để lại trên mặt ông một vết sẹo lớn và ông bị nói lắp. Vì thế, Niccolò mang tên mới là Tartaglia, nghĩa là cà lăm.5

Niccolò nhận được một chút giáo dục từ sớm, nhưng chủ yếu là ông tự học. Ông sớm nhận ra mình xuất sắc về toán học, và tập trung vào nó trong vài năm. Cuối cùng, ông học đủ toán học để trở thành thầy giáo, và ông nhận công việc dạy học ở Verona, nhưng ông được trả lương rất thấp cho công việc này. Năm 1534, ông chuyển đến Venice, ở đó ông tiếp tục dạy toán. Về sau ông trở thành giáo sư toán học và cuối cùng trở nên nổi tiếng vì tài năng và kiến thức toán học của ông.

Chính vào khoảng thời gian này ông tiếp xúc với một trong những pháo thủ của quân đội Venice. Viên pháo thủ nói với Tartaglia về sự không chuẩn xác của đại bác của ông ta, và nhờ Tartaglia cho lời khuyên. Tartaglia lập tức bị thu hút bởi vấn đề ấy. Cái đầu tiên ông xác định được là người ta có thể thu được tầm xa cực đại khi nòng đại bác được ngắm ở góc bốn mươi lăm độ so với phương ngang (bỏ qua sức cản của không khí). Sau đó ông bắt đầu nhìn vào những vấn đề khác. Đạn pháo bắn ra đi theo quỹ đạo như thế nào? Cái gì giữ cho nó chuyển động sau khi nó rời khỏi nòng pháo? Lúc ấy các viên pháo thủ không thể trả lời những câu hỏi này. Tartaglia vừa mới dịch xong các tác phẩm xưa của Aristotle và Euclid sang tiếng Italy, và ông đã quen thuộc với các ý tưởng của Aristotle liên quan đến chuyển động ném. Theo Aristotle, toàn bộ chuyển động thuộc loại này đều là chuyển động thẳng; nói cách khác, đạn pháo sẽ bay ra khỏi đại bác theo đường thẳng và tiếp tục đi theo đường này cho đến khi nó xài hết cái gọi là “sức đẩy” rồi thì nó rơi thẳng xuống đất.

Tartaglia thỏa thuận với viên pháo thủ quan sát một thử nghiệm bắn đạn pháo ở một số góc bắn khác nhau. Các pháo thủ cho rằng vấn đề có thể liên quan đến bản thân khẩu pháo, hoặc có lẽ với thuốc súng. Nhưng Tartaglia lập tức nhận thấy chúng không phải là nguyên nhân; vấn đề mang tính căn bản hơn, và nó phát sinh do người ta hiểu sai về cách thức và nguyên do đạn pháo hành xử sau khi nó rời khỏi nòng pháo.

Dựa theo Aristotle, Tartaglia định nghĩa hai loại chuyển động: chuyển động tự nhiên và chuyển động cưỡng bức. Chuyển động tự nhiên là chuyển động của một vật rơi tự do, ví dụ như một hòn đá. Ông nói rằng tất cả những vật “nặng đồng đều” – nói cách khác, những vật được làm bằng vật liệu rắn đặc, ví dụ như Trái Đất, và nói chung có dạng tròn nhẵn, nên chúng không có sức cản đáng kể đối với không khí – có chuyển động tự nhiên. Ông nói rằng những vật như thế rơi trực tiếp xuống Trái Đất theo đường thẳng ở một tốc độ tăng dần, nhưng ông không chắc về độ lớn của gia tốc ấy, và ông chẳng biết cái gì gây ra nó.

Các vật bị ném, mặt khác, chịu chuyển động cưỡng bức. Quan điểm vào thời ấy cho rằng đạn pháo tăng tốc khi nó rời khỏi nòng. Chẳng ai biết chắc chắn có đúng như vậy không, tuy nhiên, vì tốc độ cao của đạn pháo khiến người ta không thể nhìn thấy nó vào lúc này. Nhưng nó có vẻ như hợp lí. Tartaglia đi đến kết luận rằng điều này không đúng. Ông cam đoan rằng đạn pháo bắt đầu mất tốc độ vào thời khắc nó rời khỏi nòng pháo vì nó không còn chịu ảnh hưởng của lực đẩy do chất khí đang giãn nở trong nòng pháo gây ra.

Đại nỏ chữ thập của Leonardo

Đại nỏ chữ thập của Leonardo

Ý tưởng ban đầu của ông là rằng đạn pháo trải qua ba giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên là một đường thẳng kéo dài từ hướng của nòng súng. Tuy nhiên, tại một điểm nào đó, đạn pháo sẽ bắt đầu mất “lực”, và quỹ đạo của nó trở thành đường cong. Cuối cùng, khi nó mất hết toàn bộ “lực” của nó, nó sẽ rơi thẳng đứng xuống đất. Ông công bố các ý tưởng của mình trong quyển sách mới của ông Khoa học Mới vào năm 1537. Nhưng khi ông nghĩ nhiều về nó, ông nhận thấy các ý tưởng của mình có thể không đúng, và cuối cùng ông quả quyết rằng giai đoạn đầu của chuyển động bay của viên đạn thật ra là một đường hơi cong. Ngoài ra, lúc này ông bắt đầu bị thuyết phục rằng có một lượng lực nhất định được truyền sang vật khi nó bị bắn vào không khí, và khi lực này cạn kiệt thì chuyển động cưỡng bức của vật trở thành chuyển động tự nhiên. Ông bổ sung những hiệu chỉnh này trong quyển sách thứ hai của ông về cùng đề tài vào năm 1546. Ông cho rằng quỹ đạo ấy là kết quả của sự giằng co giữa tốc độ của viên đạn và lực đang hút nó về phía mặt đất. Ông còn cho rằng trong những trường hợp nhất định, một vật có thể vừa đồng thời có chuyển động tự nhiên vừa có chuyển động cưỡng bức.

Dựa trên công trình này, Tartaglia đã phát triển một “giác kế pháo thủ” để hỗ trợ lính pháo binh trong việc ngắm bắn đại pháo của họ. Một chân của dụng cụ được chèn vào nòng súng, và một vật nặng cho biết góc nâng của nòng súng. Khi ấy người pháo thủ có thể tra cứu các bảng do Tartaglia lập ra để biết tầm xa của súng ứng với những góc bắn khác nhau. Những bảng này được sử dụng trong nhiều năm. Chúng không chính xác lắm, nhưng chúng là cái tốt nhất có sẵn vào thời ấy. Tuy nhiên, một nền khoa học đã được phát triển, đó là đạn đạo học, và theo năm tháng nó sẽ ngày càng quan trọng trong chinh chiến.

Cái thú vị là về sau Tartaglia rất đau đớn và hối hận về những đóng góp của ông cho sự giết chóc đồng loại của mình. Ông đã trực tiếp trải nghiệm chiến tranh lúc còn nhỏ, và ông căm ghét chiến tranh. Ông lo ngại Chúa sẽ nghĩ như thế nào về công trình của ông. Nó khiến ông ray rứt đến mức trong một phút ăn năn ông đã quyết định tiêu hủy toàn bộ những bài viết và ghi chép của ông về đạn đạo học.

Tuy nhiên, chẳng bao lâu sau thì người Pháp thiết lập liên minh với người Turks Ottoman, và họ cùng nhau xâm lược Italy. Với nguy cơ chiến tranh tiến đến ngưỡng cửa nhà ông một lần nữa, Tartaglia đã bớt ray rứt và ông xây dựng lại toàn bộ công trình trước đây của ông, cung cấp nó cho lực lượng phòng thủ của Italy.

Sự đóng góp của Tartaglia là đáng kể, nhưng vẫn còn nhiều câu hỏi chưa được trả lời. Ông không biết loại “lực” nào hút đạn pháo về phía Trái Đất, hoặc nó mạnh bao nhiêu, và ông chẳng biết gì về cái ngày nay chúng ta gọi là quán tính. Nhiệm vụ phát triển một nhận thức về những khái niệm này để lại cho Galileo.

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
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

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