Vật lí học và phương pháp khoa học vật lí

Nếu bạn thả rơi chiếc giày của bạn và một đồng tiền sát bên nhau, chúng sẽ chạm đất cùng một lúc. Tại sao chiếc giày không rơi xuống trước, vì lực hấp dẫn hút nó mạnh hơn mà ?
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật lí học và phương pháp khoa học vật lí Vật lí học và phương pháp khoa học vật lí Nếu bạn thả rơi chiếc giày của bạn và một đồng tiền sát bên nhau, chúng sẽchạm đất cùng một lúc. Tại sao chiếc giày không rơi xuống trước, vì lực hấp dẫnhút nó mạnh hơn mà ? Làm thế nào thủy tinh thể của mắt bạn hoạt động được, vàtác dụng cơ mắt của bạn phải nén thủy tinh thể của nó thành những hình dạngkhác nhau để hội tụ các vật ở gần hay ở xa ? Đây là những loại câu hỏi mà các nhàvật lí đã cố gắng trả lời về hành vi của ánh sáng và vật chất, hai thứ cấu thành nênvũ trụ. Phi thuyền Mars Climate Orbiter chuẩn bị cho sứ mệnh của nó. Các định luật vật lí là như nhau ở mọi nơi, kể cả trên Hỏa tinh, nên con tàu có thể được thiết kế trên các định luật vật lí đã phát hiện trên trái đất. Có một lí do đáng tiếc nữa lí giải vì sao phi thuyền này lại có liên quan tới chủ đề của chương này: nó bị phá hủy khi cố đi vào bầu khí quyển của Hỏa tinh vì các kĩ thuật viên tại Lockheed Martin đã quên đổi số liệu về động cơ đẩy từ pound sang đơn vị hệ mét của lực (newton) trước khi cung cấp thông tin cho NASA. Việc đổi đơn vị thật quan trọng ! 1. Phương pháp khoa học Mãi cho đến rất gần đây trong lịch sử, không có tiến bộ nào được thực hiệntrong việc trả lời những câu hỏi như thế này. Tệ hại hơn nữa, những câu trả lời saiviết ra bởi các nhà tư tưởng như nhà vật lí người Hi Lạp cổ đại Aristotle đã đượcchấp nhận mà không hề nghi ngờ trong hàng nghìn năm. Tại sao kiến thức khoahọc tiến triển kể từ thời Phục hưng lại tiến bộ hơn toàn bộ thiên niên kỉ trước đókể từ khi có lịch sử ghi lại ? Rõ ràng cuộc cách mạng công nghiệp là một phần củacâu trả lời. Việc phát triển các khẩu pháo, động cơ hơi nước, đòi hỏi những kĩ thuậtcải tiến cho xây dựng và đo lường chính xác. (Ngay từ sớm, nó đã được xem là mộttiến bộ lớn khi các cửa hàng máy móc ở Anh học được cách chế tạo piston vàxilanh và lắp vào nhau với một khe hẹp hơn bề dày của đồng penny) Nhưng trướccả cách mạng công nghiệp, đã có các bước khám phá, chủ yếu vì đưa ra phươngpháp khoa học hiện đại. Mặc dù nó tiến triển theo thời gian, nhưng đa số nhà khoahọc ngày nay thống nhất với nhau về một số điều như liệt kê dưới đây về cácnguyên tắc cơ bản của phương pháp khoa học: (1) Khoa học là một chu trình của lí thuyết và thực nghiệm. Các lí thuyết khoahọc được đưa ra để giải thích kết quả thí nghiệm tạo ra dưới những điều kiện nhấtđịnh. Một lí thuyết thành công cũng sẽ đưa ra những tiên đoán mới về những thínghiệm mới dưới những điều kiện mới. Tuy vậy, cuối cùng, điều luôn xảy ra là mộtthí nghiệm mới xuất hiện, cho thấy dưới những điều kiện nhất định, lí thuyết đókhông hẳn là một sự gần đúng tốt hay thậm chí không còn giá trị nữa. Quả bóng khiđó được đá trở lại sân của các nhà lí thuyết. Nếu một thí nghiệm không ăn khớpvới lí thuyết hiện tại, thì lí thuyết đó phải thay đổi, chứ không phải thí nghiệm. a/ Khoa học là một chu trình của lí thuyết và thực nghiệm (2) Lí thuyết phải vừa có tính tiên đoán vừa có tính giải thích. Yêu cầu của sứcmạnh dự đoán có nghĩa là một lí thuyết sẽ chỉ có đầy đủ ý nghĩa nếu như nó có khảnăng tiên đoán cái gì đó có thể kiểm tra trên cơ sở các phép đo thực nghiệm mà líthuyết đó không với tới ngay. Nghĩa là, một lí thuyết phải có thể kiểm tra được. Giátrị giải thích có nghĩa là nhiều hiện tượng phải được xem xét đối với vài nguy ên lícơ bản. Nếu bạn trả lời mỗi câu hỏi “tại sao” rằng “bởi vì nó là như thế” thì lí thuyếtcủa bạn không có giá trị giải thích. Sưu tập nhiều số liệu mà không có khả năng tìmra bất kì nguyên lí nền tảng cơ sở nào thì không phải là khoa học. (3) Các thí nghiệm phải có thể lặp lại được. Một thí nghiệm sẽ bị xem xét vớisự hoài nghi nếu như nó chỉ hoạt động đối với một người, hoặc chỉ hoạt động trongmột bộ phận của thế giới. Bất kì ai có kĩ năng và trang thiết bị cần thiết đều có thểthu được kết quả như nhau từ những thí nghiệm như nhau. Điều này ngụ ý rằngnền khoa học vượt qua ranh giới quốc gia và tôn giáo; bạn có thể chắc chắn rằngchẳng có ai đang làm khoa học thật sự khi họ khẳng định công việc của họ là“Aryan, không phải Do Thái,” “mác-xít, không phải tư bản,” hay “Công giáo, khôngphải vô thần”. Một thí nghiệm không thể tái dựng lại được nếu như nó là bí mật,cho nên khoa học nhất thiết phải là một sự nghiệp chung. b/ Hình vẽ châm biếm phòng làm việc của một nhà giả kim thuật. H. Cock, vẽ lại theo Peter Brueghel (thế kỉ 16) Một thí dụ của chu trình lí thuyết và thực nghiệm, một bước tiến cần thiếtđến nền hóa học hiện đại là quan sát thực nghiệm cho thấy các nguyên tố hóa họckhông thể chuyển hóa lẫn nhau, chẳng hạn như chì không thể biến thành vàng.Điều này dẫn tới lí thuyết cho rằng các phản ứng hóa học bao gồm sự sắp xếp lạicủa các nguyên tố theo những kết hợp khác nhau, không có bất kì sự thay đổi nào ởnhân dạng của bản thân các nguyên tố. Lí thuyết đó hoạt động trong hàng trămnăm, và được xác nhận bằng thực nghiệm trên một phạm vi rộng của áp suất vànhiệt độ và với nhiều kết hợp của các nguyên tố. Chỉ trong thế kỉ 20, chúng ta mớibiết rằng một nguyên tố có thể chuyển hóa thành một nguyên tố khác dưới nhữngđiều kiện áp suất và nhi ệt độ cực cao tồn tại trong quả bom hạt nhân hoặc bêntrong một ngôi sao. Quan sát đó không hoàn toàn vô hiệu hóa lí thuyết ban đầu vềsự bất biến của các nguyên tố, nhưng nó cho thấy nó chỉ là một sự gần đúng, hợp líở điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường. Một pháp sư lên đồng tham gia nói chuyện với linh hồn người đã mất. Ông nóiông có sức mạnh ma thuật đặc biệt mà người khác không có, nó cho phép ông “liênlạc” thông tin với các linh hồn. Ở đây, phần nào của nguyên tắc khoa học đã bị viphạm ? Phương pháp khoa học mô tả ở đây là một ...