Làm sao Trái Đất có thể quay quanh Mặt Trời mà không bị mất năng lượng vậy?

Trả lời bởi Richard Muller, Giáo sư vật lý, UCBerkeley, tác giả cuốn “Now—The Physics of Time” (2016)

—————————————

Vật lý khó hiểu vì nó khác với những quan sát, nhận thức và trực giác thường nhật.

Hãy lấy Định Luật I Newton làm ví dụ. Nó nói rằng một vật chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động trừ khi nó bị ngoại lực tác động. Điều này vi phạm những trải nghiệm thường nhật: các vật chuyển động sẽ có xu hướng dừng lại! Hãy đẩy một vật nhỏ (đồng xu, bút chì…) chạy ngang qua mặt bàn: nó không hề có xu hướng tiếp tục chuyển động mà sẽ dừng lại. Ném một quả bóng cũng vậy. Mọi thứ đều sẽ dừng lại. Người ta đã phải nghiên cứu rất nhiều để thực sự hiểu được Định Luật I Newton vì nó không giống với những gì quan sát được trong cuộc sống hằng ngày. Tất nhiên là nó không thực sự mâu thuẫn: ngoại lực trong trường hợp này chính là ma sát. Nhưng lực ma sát rất khó để tính toán, và đó là điều khiến vật lý trở nên khó nhằn.

Trên thực tế, vật lý được khám phá khi ta quan sát vạn vật trong điều kiện ma sát nhỏ hoặc có thể bỏ qua, như quỹ đạo của các hành tinh và các vật nặng hình cầu đang rơi. Newton nhận ra rằng Mặt Trăng đang rơi, rơi vòng quanh Trái Đất bởi cùng một lực khiến quả táo rơi.

Khi biểu diễn các bài học vật lý trên lớp, chúng ta thường dùng những thiết bị đắt tiền để lực ma sát gần như bằng không, như vòng đệm khí chẳng hạn. Chúng ta cần phải làm vậy những phương trình vật lý chỉ nghiệm đúng trong những trường hợp đó thôi.

Các nhà vật lý không ưa gì lực ma sát. Nếu có một chiếc máy gặp vấn đề do lực ma sát thì bạn nên tới gặp một kỹ sư, chứ không phải nhà vật lý. Các kỹ sư ăn nằm với lực ma sát cả ngày lẫn đêm. Các nhà vật lý thì tránh nó như tránh tà. Cứ nhìn vào chương nói về lực ma sát trong sách vật lý thì biết: thường thì nó chỉ được giới thiệu ngắn cho người mới nhập môn thôi, còn sau đó thì chỉ là một đoạn ngắn choằn.

Vật lý tối ưu khi không có lực ma sát. Hai trường hợp kinh điển và quan trọng nhất là trong vũ trụ và nguyên tử. Ngoài ra thì vật lý chỉ là những mô hình gần đúng mà thôi.

Sau tất cả những màn giới thiệu bên trên thì giờ là đáp án cho câu hỏi của bạn: ở trong môi trường chân không ngoài vũ trụ, lực ma sát có thể bỏ qua được. Đó là lý do tại sao Trái Đất có thể quay quanh Mặt Trời mà không bị mất năng lượng, vì ngoài vũ trụ không có gì lấy mất năng lượng của nó cả.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *