Aristotle Đã Sai—Rất Sai—Nhưng Mọi Người Vẫn Yêu Thích Anh Ấy

Chắc chắn người Hy Lạp không phải là những người đầu tiên suy ngẫm về bản chất của vũ trụ. Hãy nghĩ về điều đó. Aristotle và bạn bè đang thảo luận về vật lý vào khoảng năm 350 trước Công nguyên. Nhưng bia và rượu đã được tạo ra hàng nghìn năm trước đó. Hàng nghìn năm. Có vẻ có lẽ rằng đã có một số con người khác ngồi xung quanh, uống lúa mạch đã lên men của họ và nói về tại sao mọi thứ xảy ra. Đúng không?

Tôi nghi ngờ rằng chúng ta gán những cuộc thảo luận vật lý đầu tiên này cho Aristotle vì một số ý tưởng của ông đã sống sót với các người kế nhiệm và được truyền đến đến đời hiện đại. Ý tưởng của Aristotle đã ảnh hưởng lớn đến các nhà triết học và nhà khoa học đầu tiên trong thời kỳ Phục hưng. Trên thực tế, ý tưởng của ông về vật lý đã tồn tại trong một khoảng thời gian cực kỳ dài—mặc dù chúng về cơ bản là sai lầm. Ngay cả ngày nay, nhiều người vẫn tự nhiên nghĩ về lực và chuyển động theo cùng cách như Aristotle, vì chúng có vẻ hợp lý. Tôi đoán chúng ta nên xem xét những ý tưởng này.

Tất nhiên tôi nên bắt đầu bằng việc lưu ý rằng tôi chưa bao giờ gặp Aristotle cá nhân. Tôi không phải là chuyên gia về lời dạy của Aristotle, tôi chỉ có một số bình luận chung. Nếu bạn muốn phàn nàn, tôi chấp nhận.

Điều quan trọng đầu tiên cần xem xét về các nhà triết học Hy Lạp là họ là những nhà triết học chứ không phải những nhà khoa học. Sự khác biệt là gì? Người Hy Lạp tiếp cận ý tưởng với một số sự thật chung và giả định, sau đó suy luận ra chi tiết từ đó. Ví dụ, hãy lấy một vật nặng và một vật nhẹ (như một tảo và một chiếc lông vịt) và thả chúng. Cái nào sẽ chạm đất trước? Tôi nghĩ chúng ta đều đồng ý rằng tảo sẽ rơi nhanh hơn lông vịt. Vì vậy, điều này là điều chúng ta giả định là đúng và phần còn lại của chi tiết có thể được suy luận từ đó.

Với khung cơ bản đó, Aristotle có những ý tưởng sau về lực và chuyển động.

Ý tưởng đầu tiên là có hai loại tương tác trong tự nhiên. Có tương tác tự nhiên và tương tác bạo lực. Tương tác tự nhiên liên quan đến bốn yếu tố: đất, gió, nước và lửa. Một đối tượng được tạo ra từ một trong những yếu tố này muốn trở lại vị trí tự nhiên của nó. Đá được tạo ra từ đất, vì vậy nó muốn quay về Đất. Nếu bạn buông một viên đá, nó "rơi" khi di chuyển đến nơi nó thuộc về. Lửa muốn đến nơi của lửa—mà theo tôi là lên, vì vậy lửa đi lên. Oh, còn một ý tưởng quan trọng khác về trạng thái tự nhiên của các đối tượng. Một đối tượng ở trong vị trí tự nhiên của nó cũng đang nghỉ và không di chuyển. Đối tượng "muốn" được yên bình.

Tương tác khác là tương tác bạo lực. Đây là khi bạn làm cho một đối tượng làm điều gì đó mà nó không muốn làm. Nếu bạn đẩy lửa xuống, đó là bạo lực và cũng không thông minh lắm (bạn sẽ bị cháy). Nếu bạn nâng một viên đá, bạn đang di chuyển nó khỏi Đất. Cuối cùng, nếu bạn đẩy một viên đá sang một bên và di chuyển nó—đó là bạo lực. Bạn đang làm cho đối tượng di chuyển khi trạng thái tự nhiên của nó là yên bình.

Điều này có nghĩa là theo vật lý của Aristotle, bạn cần một lực tác động liên tục để di chuyển một đối tượng với tốc độ không đổi.

Bây giờ hãy bỏ qua thời gian từ Aristotle đến Galileo. Vâng, chính anh chàng Galileo đó, người đã sử dụng kính thiên văn để ủng hộ ý tưởng rằng Trái Đất quay quanh Mặt Trời thay vì ngược lại. Nhưng anh ấy cũng thực hiện một số thí nghiệm về lực và chuyển động. Đúng, thực nghiệm thực tế. Galileo không bắt đầu từ một sự thật giả định nào đó rồi suy luận ra chi tiết. Thay vào đó, anh ấy thiết lập một thí nghiệm để có được kết quả và sau đó xây dựng ý tưởng từ đó.

Được rồi, nên là rõ ràng thí nghiệm là khó khăn. Làm thế nào bạn nhìn vào chuyển động của một đối tượng rơi? Nó có rơi với tốc độ không đổi hay tăng tốc? Nếu bạn nâng một cây bút ra xa và buông nó, cây bút thực sự rơi. Nó rơi nhanh đến mức mất dưới 1 giây để chạm đất. Trong khoảng thời gian ngắn siêu ngắn này, nó gần như không thể nhìn thấy liệu nó có tăng tốc hay chỉ đơn giản rơi nhanh không.

Ồ, tôi có thể nghe thấy bạn nói ngay. "Nó khó đến mức nào? Chỉ cần sử dụng camera siêu tốc trên điện thoại thông minh của bạn—chấm. Dễ thôi." Nhưng Galileo không chỉ không có điện thoại thông minh, anh ấy thậm chí còn không có một chiếc đồng hồ đẹp. Anh ấy phải làm việc với những công cụ mà anh ấy có. Vật lý có thể là thách thức.

Nhưng có một cách sáng tạo để nhìn vào chuyển động của một đối tượng đang rơi. Mánh là không để nó rơi mà thay vào đó để nó lăn xuống một đoạn dốc. Làm thế nào một đoạn dốc giúp đỡ? Hãy xem xét hai trường hợp cực kỳ của quả cầu trên một đoạn dốc. Nếu bạn có một đoạn dốc ngang, trong trường hợp này, quả cầu sẽ chỉ đứng đó và không di chuyển (nếu bạn thả nó từ trạng thái nghỉ). Điều này thực sự chậm đủ để ngay cả người quan sát thoải mái đo lường. Trường hợp khác là một đoạn dốc hoàn toàn thẳng đứng. Quả cầu lăn xuống một đoạn dốc thẳng đứng sẽ giống như quả cầu rơi. Vì vậy, chúng ta có thể chỉ cần nghiêng đoạn dốc một chút từ hướng thẳng đứng và nó gần như giống như việc rơi. Hoặc chúng ta có thể nghiêng đoạn dốc một cách rất nhẹ để nó vẫn di chuyển giống như quả cầu rơi, nhưng chậm hơn nhiều.

Đó chính xác là điều mà Galileo đã làm. Anh ta lăn một quả cầu xuống một đoạn dốc. Dưới đây là cái nhìn về điều đó.

Lưu ý rằng tôi đánh dấu đoạn dốc theo đơn vị khoảng cách là 20 centimet. Điều này sẽ cho phép chúng ta xem xét xem quả cầu có lăn với tốc độ không đổi hay tăng tốc (mặc dù trong trường hợp này, chỉ cần nhìn thấy bằng mắt thường cũng khá dễ). Nếu quả cầu di chuyển với tốc độ không đổi, nó sẽ mất cùng một thời gian để đi qua cùng một khoảng cách. Được rồi, hãy làm điều này. Đây là thời gian mà nó mất cho mỗi khoảng cách.

Rõ ràng nó không di chuyển với tốc độ không đổi. Thời gian cho mỗi khoảng cách liên tục giảm, cho thấy tăng tốc. Nhưng nếu chúng ta đưa điều này đến trường hợp cực đoan? Nếu đoạn dốc dựng đứng một chút? Đó không phải là một thí nghiệm không thể thực hiện—nhưng bạn sẽ thấy rằng thời gian vẫn giảm đi ở mỗi khoảng cách liên tiếp. Nhưng còn đoạn dốc thẳng đứng? Đúng, nó chỉ dường như hợp lý rằng một đối tượng rơi sẽ tăng tốc.

Điều này quan trọng lắm. Nếu một đối tượng rơi không di chuyển với tốc độ không đổi, nói rằng lực hấp dẫn phải làm cho đối tượng THAY ĐỔI tốc độ của nó. Lưu ý: thay đổi là từ quan trọng ở đây. Nhưng có phải điều này đặt ra một vấn đề lớn khác không? Nếu lực thay đổi chuyển động của một đối tượng, vậy tại sao một đối tượng lại giảm tốc độ và dừng lại sau khi bạn đẩy nó?

Hãy quay lại với đoạn dốc và quả cầu. Nếu bạn có một đoạn dốc hoàn toàn ngang—vậy thì, quả cầu giảm tốc độ khi nó lăn. Nhưng nếu đoạn dốc chỉ là gần ngang? Nếu có một độ nghiêng siêu nhỏ trên đoạn dốc và bạn đẩy một quả cầu? Hãy xem nó.

Lưu ý rằng sau khi quả cầu được đẩy, nó dường như di chuyển với một vận tốc không đổi. Điều này dường như cho thấy nếu chúng ta có thể tạo ra một đoạn dốc hoàn toàn mượt và ngang, quả cầu sẽ di chuyển với một vận tốc không đổi. Điều này quan trọng—đặc biệt là khi Aristotle nói rằng trạng thái tự nhiên của chuyển động là ở trạng thái nghỉ.

Được rồi, nhiều thông tin quá. Hãy đi qua những điểm quan trọng.

• Aristotle nói (không có bằng chứng) rằng trạng thái tự nhiên của một đối tượng là ở trạng thái nghỉ. Nếu bạn đẩy một đối tượng bằng một lực, nó di chuyển với tốc độ không đổi. Nếu bạn ngừng đẩy, nó sẽ dừng lại.
• Galileo quyết định thực hiện một số thí nghiệm. Anh ấy lăn một quả cầu xuống một đoạn dốc và chỉ ra rằng nó tăng tốc.
• Nếu bạn có một đoạn dốc hầu như nghiêng và đẩy mạnh một quả cầu, nó sẽ tiếp tục di chuyển với tốc độ không đổi.
• Aristotle đã sai. Nếu bạn để một đối tượng ở yên, nó sẽ di chuyển với tốc độ không đổi.

Hóa ra không chỉ ý tưởng của Aristotle về lực và chuyển động có ý nghĩa, mà chúng là những ý tưởng rất phổ biến được nắm giữ bởi những người bình thường. Có lẽ vấn đề lớn nhất là sự xuất hiện của một lực vô hình—lực ma sát. Khi bạn đẩy một khối đặt trên một bàn, khá dễ nhìn thấy rằng tay bạn đang tạo ra một lực. Khi bạn rút tay ra, bạn loại bỏ lực và khối dừng lại. Tuy nhiên, không phải là thiếu lực đẩy làm cho nó dừng lại nhiều mà là lực ma sát đẩy ngược lại chuyển động. Bởi vì lực ma sát luôn luôn tồn tại, chúng ta thường quên điều đó. Có lẽ đó là lý do tại sao mất rất nhiều thời gian cho ai đó như Galileo (và những người sau anh ấy) để thay đổi ý kiến của chúng ta về lực và chuyển động.

Các bài viết tuyệt vời khác từ MYTOUR

• Chìa khóa của cuộc sống dài có ít liên quan đến "gen tốt"
• Bitcoin sẽ đốt cháy hành tinh. Câu hỏi là: nhanh chóng như thế nào?
• Apple sẽ tiếp tục giảm tốc iPhone. Đây là cách ngăn chặn nó
• Sự quyến rũ thực sự về tội ác ngày nay có liên quan đến tội ác thực sự không?
• Một vận động viên marathon già cố gắng chạy nhanh sau 40
• Muốn tìm thêm? Đăng ký nhận bản tin hàng ngày của chúng tôi và không bao giờ bỏ lỡ những câu chuyện mới và tuyệt vời nhất của chúng tôi