Các phát minh của Galileo

0
54

Các phát minh của Galileo

Galileo được xem như là một trong những nhà thiên văn vĩ đại nhất của mọi niên đại. Tìm tòi của ông về các vệ tinh chính của Mộc tinh (Io, Europa, Ganymede & Callisto) đã làm cách mạng hóa ngành nghề thiên văn học & giúp đẩy nhanh tiến độ chấp thuận Mô hình Copernicus của vũ trụ. Ngoài ra, Galileo còn nổi tiếng với vô số phát minh khoa học mà ông đã thực hiện trong đời mình.

Trong số này ngoài chiếc kính thiên văn nổi tiếng của ông còn tồn tại một loạt công cụ đã có ảnh hưởng thấy rõ trong trắc đạc, sử dụng pháo binh, tiến triển đồng hồ, & khí tượng học. Galileo đã chế tác nhiều công cụ trong số này để kiếm thêm doanh thu cho gia đình ông. Nhưng cuối cùng, chúng còn hỗ trợ củng cố uy tín của ông với nhân cách là người đã làm thách thức giá trị ý kiến mà người ta đã duy trì trong hàng thế kỉ & làm cách mạng hóa các ngành nghề khoa học.

Chân dung Galileo Galilei do Giusto Sustermans vẽ năm 1636. Ảnh: Bảo tàng Hoàng tộc Greenwich

Cân thủy tĩnh

Lấy xúc cảm từ mẩu chuyện Archimedes & thời khắc “Eureka” của ông, Galileo khởi đầu quan tâm chuyện các nhà kim hoàn cân đong các kim loại quý trong không khí, rồi sau đó bằng cách thay chỗ, xác nhận trọng lượng riêng của chúng. Vào năm 1586, ở tuổi 22, ông đã lập lí thuyết của một phương thức tốt hơn mà ông miêu tả trong một chuyên luận đưa tiêu đề La Bilancetta (Cân Tiểu).

Trong ngành nghề này, ông miêu tả một cách cân đúng đắn các vật trong không khí & trong nước, trong đó một phần cánh tay đòn phía treo đối trọng được quấn dây kim loại. Lượng đối trọng phải mang đi khi cân trong nước khi đó có cơ thể định rất đúng đắn bằng cách đếm số vòng dây. Bằng cách cân như thế, tỉ lệ kim loại như vàng đối với bạc ở trong vật có thể được đọc ra trực tiếp.

Chuyên luận “La Billancetta” của Galileo, trong đó ông miêu tả một phương thức mới đo trọng lượng riêng của các kim loại quý. Ảnh: Bảo tàng Galileo

Máy bơm Galileo

Năm 1592, Galileo được bổ nhiệm chức danh giáo sư toán học tại Đại học Padua & có những chuyến viếng thăm thường xuyên đến Arsenal – cảng nội địa nơi tàu bè Venice hay lui tới. Arsenal từng là một nơi sôi động phát minh & cải tạo thực tiễn trong hàng thế kỉ, & Galileo đã tận dụng thời dịp đó để tìm hiểu cặn kẽ các máy cơ học.

Năm 1593, ông chăm chú nghĩ về việc sắp xếp các tay chèo trên thuyền ga lê & trình bày một giải trình trong đó ông xem tay chèo là đòn bẩy & xem nước là chỗ dựa. Một năm sau, Hội đồng Tp Venice trao cho ông bằng sáng chế cho một công cụ mang nước lên cao qua một con ngựa điều khiển. Bằng sáng chế này đã biến đổi thành nền tảng của các máy bơm hiện đại.

XEM THÊM  Tên lửa chống tăng: Javelin vs Kornet

So với một số người, Máy bơm Galileo chỉ đơn thuần là một cải tạo trên Đai ốc Archimedes, cái được tiến triển lần trước hết vào thế kỉ thứ ba trước Công nguyên & đăng kí sáng chế ở Cộng hòa Venice vào năm 1567. Ngoài ra, có bằng cớ cho thấy rõ phát minh của Galileo có liên hệ với kiến trúc sớm hơn & ít cầu kỳ hơn của Archimedes.

Đồng hồ quả lắc

Vào thế kỉ 16, nền vật lí học Aristotle vẫn là suy nghĩ bá chủ lí giải hành trạng của các vật ở gần mặt đất. Ví dụ, người ta tin rằng vật nặng phải tìm trở lại địa điểm tự nhiên của chúng hay nằm yên – tức là tại trọng tâm của vạn vật. Vì thế, người ta chẳng có cách nào giải thích hành trạng của con lắc, trong đó một vật nặng treo bên dưới một sợi dây lại đung đưa tới lui & không chịu nằm yên ở tại giữa.

Đồng hồ quả lắc điều khiển bằng lò xo, do Huygens kiến trúc, được chế tác bởi Salomon Coster (1657), & bản sao quyển Horologium Oscillatorium, Bảo tàng Boerhaave, Leiden

Galileo đã tiến hành các thực nghiệm minh chứng rằng vật nặng không rơi mau hơn vật nhẹ – một ý kiến thâm căn cố đế từ thời Aristotle. Không những thế, ông còn minh chứng rằng các vật bị ném trong không khí chuyển động theo cung parabol. Dựa theo kết quả này & hứng thú của ông với chuyển động tuần hoàn của vật nặng treo dưới sợi dây, ông khởi đầu tìm hiểu con lắc vào năm 1588.

Năm 1602, ông giải thích các xem xét này trong một lá thư gửi cho một người bạn, trong đó ông miêu tả nguyên lí đẳng thời. Theo Galileo, nguyên lí này cam kết rằng thời gian để con lắc dao động không liên hệ với cung quỹ đạo của con lắc, mà với độ dài của con lắc. So sánh hai con lắc có độ dài bằng nhau, Galileo minh chứng được rằng chúng sẽ dao động với vận tốc như nhau, cho dù bị kéo ra những khoảng biên độ khác nhau.

Theo Vincenzo Vivian, một trong những người đương thời của Galileo, vào năm 1641, trong lúc đang chịu quản thúc tận nơi, Galileo đã ý tưởng một kiến trúc cho đồng hồ quả lắc. Thật không may, lúc ấy mắt ông đã mù, nên ông chẳng thể hoàn thành nó trước khi tạ thế vào năm 1642. Chính vì như thế mà tác phẩm Horologrium Oscillatorium năm 1657của Christiaan Huygens được thừa nhận là đề nghị trước hết được ghi lại cho đồng hồ quả lắc.

XEM THÊM  Nhật thực (Eclipse) có giúp khơi dậy trí tò mò của chúng ta không?

Cái sector

Súng đại bác, lần trước hết có mặt ở châu Âu vào năm 1325, đã biến đổi thành phương tiện đấu tranh chủ lực vào thời Galileo. Cỗ máy đấu tranh trở nên cầu kỳ hơn & linh hoạt hơn, các chiến binh cần công cụ giúp họ chỉnh sửa & tính toán đường đạn của súng. Chính vì như thế, khoảng năm 1595 đến 1598, Galileo đã nghĩ ra & cải tạo & một compa hình học & quân sự dùng cho pháo binh & thợ trắc đạc.

Cái sector, một compa quân sự/hình học do Galileo Galilei kiến trúc. Ảnh: chsi.harvard.edu

Compa khi ấy của các chiến binh gồm hai cánh tay đòn vuông góc với nhau & một thang chia tròn với một đường dọi để xác nhận độ cao. Trong lúc đó, các compa toán học, hay bộ chia góc, được tiến triển trong thời gian này được kiến trúc với các thang đo hữu dụng khác nhau trên chân của chúng. Galileo phối hợp tác dụng của hai thiết bị lại, kiến trúc một compa hay sector có nhiều thang đo hữu dụng khắc trên chân của chúng có thể dùng cho nhiều mục đích khác nhau.

Ngoài việc đem lại một cách mới & an toàn hơn cho các pháo binh hướng nòng đại bác của họ sao cho đúng đắn, nó còn sót lại đem lại một cách mau hơn tính lượng thuốc súng thiết yếu dựa theo kích thước & Nguyên liệu của đạn đại bác. Là một công cụ hình học, nó cho phép dựng bất cứ đa giác đều nào, tính diện tích của mọi đa giác hoặc hình quạt, & nhiều tính toán khác nữa.

Nhiệt nghiệm Galileo

Vào cuối thế kỉ 16, chẳng có phương tiện thực tế nào cho các nhà khoa học đo nhiệt lượng & nhiệt độ. Các cố gắng giải quyết hiện trạng này ở giới trí thức thành Venice đã đem lại nhiệt nghiệm, một công cụ hoạt động dựa theo sự dãn nở của không khí do sự có mặt của nhiệt.

Vào khoảng năm 1593, Galileo đã xây dựng phiên bản nhiệt nghiệm của riêng ông hoạt động dựa theo sự đàn hồi của không khí trong một bầu thủy tinh làm chuyển dịch nước trong một ống nối liền với nó. Theo thời gian, ông & các đồng sự đã bỏ công tiến triển một thang đo số đo nhiệt lượng dựa theo sự dãn nở của nước bên trong ống.

& trong lúc chờ một thế kỉ sau các nhà khoa học – như Daniel G. Fahrenheit & Anders Celsius – mới khởi đầu tiến triển các thang đo nhiệt độ phổ thông, thì nhiệt nghiệm Galileo là một bước bột phát lớn. Ngoài việc có thể đo nhiệt trong không khí, nó còn phân phối thông tin khí tượng định lượng trước hết trong lịch sử.

Kính thiên văn Galileo cùng bản chú thích viết tay của ông về độ thổi phồng của thấu kính, triển lẵm tại triễn lãm ở Viện Franklin, Philidelphia. Ảnh: AP Photo/Matt Rourke

XEM THÊM  Đón chờ nhật thực một phần ngày hạ chí (21/6)

Kính thiên văn Galileo

Galileo thật sự không phát minh ra kính thiên văn, nhưng ông thực hiện cải tạo lớn so với chúng. Trong nhiều tháng năm 1609, ông đã thông báo các kiến trúc kính thiên văn mà ngày nay được gọi chung là Kính thiên văn Galileo. Cái đầu tiên, do ông chế tác từ tháng 6 đến tháng 7 năm 1609, là một kính thiên văn nhỏ thổi phồng ba lần, sau đó trong thời điểm tháng 8 ông cho thay bằng một thiết bị thổi phồng 8 lần mà ông biểu diễn trước Hội đồng Tp Venice.

Vào thời điểm tháng 10 hay 11 sau đó, ông tiếp tục cải tạo thêm & cho sinh ra một chiếc kính thiên văn thổi phồng 20 lần – chiếc kính thiên văn ông đã dùng để xem xét Mặt trăng, tìm hiểu các vệ tinh của Mộc tinh (sau này được gọi là các vệ tinh Galileo), nhận biết các pha của Kim tinh, & phân giải các vệt sáng tinh vân là các người nổi tiếng dày đặc.

Những tìm hiểu này đã hỗ trợ Galileo thúc đẩy Mô hình Copernicus, mô hình về căn bản phát biểu rằng Mặt trời (chứ không phải Địa cầu) là trọng tâm của vũ trụ (tức là hệ mặt trời). Ông còn nữa tục cải tạo thêm các kiến trúc của ông, cuối cùng chế tác được một chiếc kính thiên văn có thể thổi phồng các vật lên 30 lần.

Mặc dầu những kính thiên văn đó là quá tầm thường đối với các tiêu chí hiện đại, nhưng chúng là một cải tạo rất lớn lao cho các mô hình tồn tại vào thời Galileo. Thực tiễn ông đã tự tay chế tác chúng là một lí do nữa khiến chúng được xem như là những phát minh ấn tượng nhất của ông.

Do những thiết bị mà ông chế tác cùng những tìm hiểu mà chúng đem lại, Galileo được nhìn nhận là một trong những nhân vật trọng yếu nhất của Cách mạng Khoa học. Nhiều đóng góp lí thuyết của ông cho các ngành nghề toán học, kĩ năng & vật lí học cũng từng thách thức các lí thuyết Aristotle vốn được người ta chấp thuận trong hàng thế kỉ.

Tóm lại, Galileo là một trong số ít các nhà khoa học – qua sự theo đuổi không căng thẳng của ông so với chân lí khoa học – đã làm biến đổi mãi mãi nhận thức của các bạn về vũ trụ các định luật căn bản chi phối nó.

Nguồn: Matt Williams – Universe Today

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

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận nội dung mới qua tin nhắn hộp thư online

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Khoa học vũ trụ