Chính phủ Mỹ dành ra khoảng 60 tỷ đô trong ngân sách mỗi năm để đầu tư vào các dự án nghiên cứu và phát triển khoa học. Giáo dục trong các trường đại học tốt đến mức, đây là điểm đến mơ ước cho rất nhiều bạn trẻ trên thế giới, đồng thời cũng là nơi quy tụ những tài năng lỗi lạc bậc nhất. Đứng đầu về cả cơ sở hạ tầng lẫn nguồn nhân lực, hẳn bạn sẽ nghĩ rằng dân Mỹ ai cũng nắm rõ khoa học như lòng bàn tay?
Bạn đã sai. Những hiểu biết về khoa học cơ bản của người dân Mỹ là một sự xấu hổ cho khoản tiền khổng lồ mà họ bỏ ra hàng năm. Đây là kết quả của một đánh giá sơ bộ được tiến hành vào năm 2009: Chỉ 53% số người tham gia biết rằng Trái đất cần 1 năm để quay xung quanh mặt trời, 59% biết được khủng long và con người không hề sống cùng thời đại như trong phim hoạt hình “Flintstone”. Chỉ 47% khẳng định rằng 70% bề mặt trái đất bao phủ bởi nước, và chỉ 20% trả lời đúng cả 3 câu hỏi trên.
Chưa rõ những thống kê trên sẽ thay đổi như thế nào nếu tiến hành ở Việt Nam. Khoa học là một con đường dài bất tận với hàng nghìn lối rẽ, rõ ràng, bạn không thể trở thành một nhà khoa học chỉ trong một vài ngày. Nhưng nếu bạn cảm thấy vô cùng chán nản mỗi khi nhìn thấy những lỗ đen, hạt Higgs, thuyết tiến hóa, những hidro, oxy xuất hiện trên chương trình “Ai là triệu phú” hay trong cuộc chuyện phiếm thường nhật ở quán trà đá trước cổng trường – hãy đọc tiếp. Chúng tôi sẽ giúp bạn có được cái nhìn khái quát thông qua 10 câu hỏi cơ bản mà ai cũng phải biết cách trả lời.
10. Tại sao bầu trời có màu xanh?
Câu hỏi được lặp đi lặp lại quá thường xuyên từ những đứa trẻ, nhưng không phải ai cũng biết câu trả lời. Nếu bạn cũng không biết, xin đừng vội trút giận lên đầu chúng.
Bầu trời có màu xanh bởi một hiệu ứng vật lý rất quen thuộc - sự tán xạ. Ánh sáng mặt trời phải đi qua bầu khí quyển của Trái đất, nơi có rất nhiều tầng khí và vật chất, đóng vai trò như một bộ lọc và giúp “rải” ánh sáng đi nhiều nơi.
Nếu đã từng nhìn thấy một viên kim cương lấp lánh nhiều màu, hẳn bạn cũng sẽ biết rằng ánh sáng, thực chất được tạo nên từ rất nhiều màu khác nhau, mỗi màu có một bước sóng khác nhau. Trong khi đó, ánh sáng xanh có bước sóng ngắn hơn, do đó, nó có thể đi qua “bộ lọc” dễ dàng hơn, và từ đó được tán xạ rộng hơn mỗi khi đi qua bầu khí quyển.
Mỗi khi hoàng hôn và bình minh, ánh sáng mặt trời sẽ phải chu du qua một chặng đường dài hơn để đến được mắt bạn – điều này đã loại bỏ hoàn toàn lợi thế của ánh sáng xanh, và cho phép chúng ta nhìn thấy những màu khác, đây là lý do tại sao bạn nhìn thấy những màu đỏ, vàng, cam.
9. Trái đất bao nhiêu tuổi?
Sự tồn tại của Trái đất đã được đem ra tranh cãi từ rất lâu. Từ năm 1654, một học giả có tên John Lightfoot, dựa trên Kinh Cựu ước, đã cho rằng, Trái đất ra đời chính xác vào thời điểm 9h sáng ngày 26 tháng 10 năm 4004 trước Công nguyên (theo múi giờ vùng Lưỡng Hà). Sau đó khoảng nửa thế kỷ, một nhà khoa học có tên Comte de Buffon, dựa vào thí nghiệm đun nóng một bản sao nhỏ của Trái đất (một mô hình do ông tự thiết kế), từ những tính toán về tốc độ tự làm mát, ông đã ước tính tuổi thọ Trái đất là vào khoảng 75.000 năm. Đến thế kỷ 19, nhà vật lý học Lord Kelvin sử dụng các phương pháp tính toán khác để cho ra con số từ 20 đến 40 triệu năm.
Chỉ đến cuối những năm cuối thế kỷ 19, khi vật lý phóng xạ ra đời, những giả thuyết trên mới hoàn toàn bị bác bỏ. Bằng những kiến thức mới về tốc độ phân rã của vật chất, bằng cách phân tích những mẫu đá trên Trái đất và so sánh với những mẫu đá trên mặt trăng, cuối cùng, giới khoa học đã tìm ra phương thức xác định tuổi thọ Trái đất. Dựa vào tình trạng phân rã của các đồng vị phóng xạ trên các mẫu đá, họ so sánh chúng với một thang chuẩn cho phép xác định sự thay đổi của đồng phân đó trong từng khoảng thời gian. Từ đó, họ khẳng định chắc chắn rằng Trái đất đã được hình thành vào khoảng 4.54 tỷ năm trước đây, với sai lệch nhỏ hơn 1%.
8. Chọn lọc tự nhiên là gì?
Sự ra đời của thuyết tiến hóa của Darwin vào khoảng giữa thế kỷ 19 thực sự là một cơn địa chấn mạnh, không chỉ tác động lên khoa học. Không nhiều người vào thời điểm đó, đặc biệt là các tín đồ của nhà thờ chịu chấp nhận 1 giả thuyết cho rằng, loài người chẳng qua chỉ là hậu duệ của những loài vật thấp kém.
Trung tâm của thuyết tiến hóa chính là quan điểm chọn lọc tự nhiên. Thực sự nó không hề khó hiểu như bạn nghĩ (nếu chẳng may bạn có những ký ức tệ hại về môn Sinh học thời phổ thông). Trong tự nhiên, đột biến, một thay đổi trong bộ máy di truyền, chính là điểm làm loài vật có những đặc điểm khác với tổ tiên của chúng. Con người không nằm ngoài quy luật này. Những đột biến này chính là nguyên nhân làm mọi sinh vật biến đổi qua một quãng thời gian dài vô tận.
Thức ăn, bạn tình, chỗ ở - đây chính là những yếu tố “chọn lọc” ra những loài vật thích hợp. Chỉ khi nào bạn khỏe hơn, nhanh hơn, sinh sản tốt hơn, bạn mới có cơ may vượt lên trên những đối thủ khác để sống sót và duy trì nòi giống của mình.
Lấy ví dụ, một con sâu vốn có màu xanh, nhưng một đột biến làm nó thay đổi thành màu nâu. Màu này, ngẫu nhiên, lại làm nó ẩn mình tốt hơn so với những đồng loại màu xanh, do đó, giúp nó tránh khỏi tai họa từ các loài chim. Loài sâu đột biến này, cùng với những hậu duệ của nó, sẽ có khả năng tồn tại tốt hơn, và qua nhiều thế hệ, chúng sẽ trở nên phổ biến.
Đây chỉ đơn thuần là một ví dụ. Trên thực tế, chọn lọc tự nhiên được tiến hành trên cả một quần thể rộng chứ không đơn thuần là chỉ một cá thể hay một loài sinh vật nào đó. Và nó cũng không hề đơn giản, êm đềm và trật tự như ví dụ nêu trên.
7. Mặt trời có bao giờ ngừng chiếu sáng?
Trong single ra đời vào năm 1962, ca sỹ Skeeter Davis đã luôn thắc mắc rằng, tại sao mặt trời luôn chiếu sáng sau khi bị người tình đá bay một cách không thương tiếc. Câu trả lời có lẽ không được lãng mạn như vậy.
Mặt trời, giống như bất kỳ một lò nung nào khác, sẽ tắt lịm khi “hết xăng”. Nguồn năng lượng chính của nó là lượng hydro khổng lồ tồn tại ở tâm mặt trời, và khi nguồn năng lượng này cạn kiệt, nó sẽ sử dụng đến lượng hydro ở lớp bề mặt. Đó cũng chính là lúc mặt trời không còn đáng yêu như bài hát ở trên nữa. Nó sẽ mau chóng nở ra và trở thành một khối khổng lồ luôn chực chờ phát nổ. Vụ nổ này sẽ mau chóng thổi bay dải thiên hà thành cát bụi, và tất nhiên, Trái đất cũng không phải là ngoại lệ.
Chúng ta cũng không cần quá lo lắng về vụ nổ trên. Thực tế là, mặt trời đang nóng dần lên, và khi quá trình nêu trên mới đi hết một nửa con đường, lượng nhiệt tỏa ra từ mặt trời sẽ tăng lên ước tính khoảng 10%. Các bức xạ từ mặt trời xuyên qua bầu khí quyển của Trái đất sẽ dễ dàng làm bốc hơi toàn bộ lượng nước trên bề mặt các đại dương. Trừ khi loài người tìm được sự sống ở một dải ngân hà khác, bằng không, đây chính là thời điểm chúng ta nói lời chào vĩnh biệt.
6. Nam châm hoạt động như thế nào?
Thêm một câu hỏi mà rất nhiều bạn đọc hẳn đã từng thắc mắc khi còn là một đứa trẻ. Bạn vô tình nhặt được một cục nam châm, hoặc bạn từng chứng kiến cảnh giáo sư Magneto bộc lộ quyền năng vô tận của mình trong bộ phim X-men, nhưng liệu bạn đã tìm thấy câu trả lời?
Đó chính là từ trường, một khái niệm quen thuộc trong vật lý. Nó thực chất là một đám electron quay theo cùng một hướng. Electron luôn thích đi cùng nhau thành một cặp, do đó, hãy hình dung từ trường như một tập hợp những gã FA luôn khao khát có ngày thoát ế, trong khi đó, sắt lại chứa rất nhiều các em gái electron còn đang cô độc. Dễ hiểu tại sao chúng lại có sức hút với nhau đến vậy.
Nam châm có đã tồn tại từ rất lâu trong lịch sử loài người. Bạn cũng đã vài lần chứng kiến sự có mặt của chúng thông qua chiếc la bàn trên tay những tên hải tặc khét tiếng trong series “Pirates of Caribean”. Và bạn cũng có thể tự tạo ra cho mình một chiếc nam châm, đơn giản chỉ bằng cách cuộn 1 cuộn dây dẫn xung quanh một mảnh thép, sau đó nối 2 đầu dây vào 2 điện cực của một chiếc ắc-quy.
(Còn tiếp)
