Bốn lực cấu tạo vũ trụ

Màn đêm buông, Những ngọn đèn bật sáng. Rồi cơn giông tới. Những tia chớp chiếu sáng bấu trời. Gió giật mạnh. Những chiếc lá bị gíó bứt khỏi cành lượn lờ trên không theo những đường cong ngoạn mục trước khi đậu xuống đất. Trong cái cảnh tượng quen thuộc đó của cuộc sống thường nhật đã bộc lộ những lực tự nhiên. Toàn bộ những biến đổi diễn ra trong thế giới xung quanh chúng ta đều được thực hiện thông qua các lực. Chỉ có bốn lực cơ bản đã tạo ra sự cực kỳ phong phú...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bốn lực cấu tạo vũ trụ Bốn lực cấu tạo vũ trụPhạm Văn Thiều chuyển ngữMàn đêm buông, Những ngọn đèn bật sáng. Rồi cơn giôngtới. Những tia chớp chiếu sáng bấu trời. Gió giật mạnh.Những chiếc lá bị gíó bứt khỏi cành lượn lờ trên khôngtheo những đường cong ngoạn mục trước khi đậu xuốngđất. Trong cái cảnh tượng quen thuộc đó của cuộc sốngthường nhật đã bộc lộ những lực tự nhiên. Toàn bộ nhữngbiến đổi diễn ra trong thế giới xung quanh chúng ta đềuđược thực hiện thông qua các lực. Chỉ có bốn lực cơ bản đãtạo ra sự cực kỳ phong phú và đa dạng của những biến đổivà chuyển động trong tự nhiên. Lực hấp dẫn của trái đấtlàm cho những chiếc lá úa tàn rơi xuống đất sau khi đã lượnlờ theo gió. Lực điện từ tạo ra ánh sáng trong các ngôi nhàvà các tia chớp trên bầu trời . Lực hạt nhân gọi là yếu gâyra sự phân rã của các nguyên tử và sự phóng xạ, nó chophép các nhà máy điện hạt nhân hoạt động bình thường,cung cấp điện năng đến từng nhà cho chúng ta. Lực hạtnhân gọi là mạnh cho phép sự tồn tại của hạt nhân cácnguyên tử tạo nên nhà cửa, hoa lá, cây cối và đất đai.Lực hấp dẫnChất keo dính của vũ trụLực hấp dẫn ngự trị trong thế giới vĩ mô. Vai trò của nótrên trái đất đã đuợc nhận ra ngay từ những tiếng bập bẹđầu tiên của loài nguời: tất ca các vật đều rơi từ cao xuốngthấp. Trong vũ trụ của Aristote vào thế kỷ thứ 4 trước Côngnguyên, chuyển động thẳng đứng này chỉ đặc trưng cho thếgiới không hoàn hảo của trái đất và mặt trăng.Thế giới hoànhảo của các hành tinh khác, của mặt Trời và các ngôi saocó chuyển động tròn lý tưởng và không bị lực hấp dẫn chiphối. Khái niệm hấp dẫn của vũ trụ , tức là hấp dẫn tácđộng đến toàn bộ vũ trụ, chỉ xuất hiện cùng với Newtonvào thế kỷ 17. Lực hấp dẫn chinh là chất keo dính của vũtrụ. Nó hút các vật này về phía các vật khác. Nó giữ chochúng ta ở trên mặt đất, giữ cho mặt Trăng quay quanh tráiĐất và các hành tinh quay xung quanh mặt Trời, giữ chocác ngôi sao ở trong thiên hà và các thiên hà trong các đámthiên hà. Nếu loại bỏ lực hấp dẫn đi, chúng ta sẽ trở nêntrôi nổi trong không gian. Mặt Trăng và các hành tinh cùngcác ngôi sao sẽ tan tác trong khoảng bao la của vũ trụ.Không có gì có thể thoát được ành hưởng của hấp dẫn. Tấtcả những gì là khối lượng hay năng lượng đều phải tuântheo luật lệ của nó. Nhưng có điều nghịch lý là, mặc dù cóảnh hưởng rộng khắp như vậy, nhưng lực hấp dẫn lại cựckỳ yếu. Nó là lực yếu nhất trong số bốn lực của tự nhiên. Ởmức độ của hạt sơ cấp, lực này nhỏ không đáng kể. Nguyêntử hydrogen, nguyên tử đơn giản nhất và cũng là nguyên tửnhẹ nhất trong số tất cả các nguyên tố của vũ trụ, gồm cómột electron liên kết với một proton. Lưc hấp dẫn giữaelectron và proton nhỏ hơn lực điện giữa hai hạt đó cỡ 1040(1 và 40 con số 0 tiếp theo) lần. Nguyên tử hydrogen cũngrất nhỏ (cỡ 10-8 cm = 0,00000001 cm) vì lực điện đủ mạnhđể kéo electron lại gần proton. Nếu loại bỏ lực điện đi, vàchỉ để lại lực hấp dẫn, thì nguyên tử hydrogen sẽ phồng tocho tới khi chiếm toàn bộ vũ trụ. Lực hấp dẫn yếu tới mứckhông thể hút giữ cho electron ở cách proton một khoảngnhỏ hơn vài chục tỉ năm ánh sángCường độ của lực hấp dẫn phụ thuộc vào khối lượng củahai vật liên quan. Sở dĩ lực hấp dẫn giữa proton và electronyếu cũng là do khối lượng cực kỳ nhỏ của electron (10-17g, con số khác không đầu tiên đứng sau 27 con số 0) và củaproton, mặc dù proton lớn gấp 2000 lần electron. Do sự cựckỳ yếu và ít quan trọng của lực hấp dẫn ở thang nguyên tử,nên chỉ còn cách áp dụng cho nó câu ngạn ngữ: đoàn kếttạo sức mạnh. Vì chỉ một hạt không đủ nặng để thể hiệnđược ảnh hưởng của mình nên nó phải thể hiện thông quacác vật lớn hơn và có khối lượng lớn hơn, chứa một số rấtlớn các hạt đó. Con số này lớn tới mức khó tưởng tượng nổikhi người ta biết rằng 1 gam nước chứa tới khoảng 1024hạt. Thậm chí ở thang các vật trong cuộc sống hàng ngàycủa chúng ta lực hấp dẫn vẫn chưa đáng kể. Bạn (giả sửnặng 70 ký) không hề cảm nhận được lực hấp dẫn màngười đối thoại với bạn (giả sử người đó nặng 50 ký) tácdụng lên cảm thấy bị hút về phía người đó thì hoàn toànkhông phải là do lực hấp dẫn mà là do một cái gì đó khác..Khi bạn đi qua một tòa nhà lớn nặng hàng tấn bạn cũngkhông hề nhận thấy nó bị hút áp vào những bức tường củanó. Cần phải có những dụng cụ cực kỳ tinh xảo mới có thểđo được ảnh hưởng hấp dẫn của một tòa nhà lớn. Chỉ ởthang thiên văn lực hấp dẫn mới thực sự cảm nhận được vàmới có tiếng nói của nình. Khối lượng lớn của trái Đất (cỡ6 x 1027 g) đã giữ cho chúng ta khỏi phải nổi trôi trongkhông gian, như các nhà du hành trong khoang con tàu vũtrụ và giữ cho mặt Trăng không trôi dạt ra xa trái đất. MặtTrời (nặng 1033 g), các ngôi sao (nặng cỡ 1033 g), cácthiên hà (1045 g), các cụm thiên hà (1046 g), các đám thiênhà 1048 g) và cuối cùng, vũ trụ (?) tạo nên các nấc thangtăng dần về khối lượng và một vương quốc mở rộng mãimãi trong đó lực hấp dẫn ngự trị với tư cách một ông chủđộc tài.[Isaac Newton ...