Giới thiệu
Quyển sách này nói về điều gì?
“Vũ Trụ” (xuất bản năm 1980) được xem là cuốn sách đánh dấu một cột mốc quan trọng trong ngành khoa học không gian nhân loại. Thông qua 13 câu chuyện tuyệt đẹp về vũ trụ, cuốn sách mang đến cho chúng ta những khái niệm cơ bản về vũ trụ, những hành tinh và các ngôi sao cùng với sự thay đổi và phát triển của chúng. Đây là cuốn sách thường thức khoa học nằm trong danh mục sách bán chạy nhất của tờ New York Times suốt 70 tuần và cho đến nay đã đạt con số bán ra 5 triệu bản trên toàn thế giới, cuốn sách này đã lập nên một kỷ lục tuyệt vời mà phải đến khi cuốn sách “Lược sử thời gian” của Stephen Hawking ra mắt thì kỷ lục đó mới bị vượt qua.
Quyển sách này dành cho ai?
- Sinh viên ngành xã hội mong muốn tìm hiểu về công việc của các nhà khoa học
- Những người đam mê, yêu thích khoa học viễn tưởng
- Bất cứ ai mong muốn tìm hiểu thêm về bầu trời
Về tác giả
Carl Sagan (1934 – 1996) là một nhà thiên văn học và nhà vật lý thiên văn xuất sắc. Ông là người đi tiên phong trong lĩnh vực sinh học ngoài Trái Đất, xúc tiến công cuộc tìm kiếm trí tuệ trong vũ trụ (dự án SETI) và đóng vai trò chủ chốt trong các dự án thám hiểm hành tinh Mariner, Viking và Voyage. Đặc biệt, ông là đồng tác giả và người dẫn chuyện cho chuỗi chương trình truyền hình rất thành công trong năm 1980 có tên là “Vũ trụ: Một cuộc phiêu lưu cá nhân”. Tác phẩm “Vũ Trụ” cũng giành giải Emmy dành cho thành tích cá nhân xuất sắc nhất.
1
Cuốn sách này có gì dành cho bạn? Tiến một bước nhỏ để hiểu được sự vĩ đại của Vũ trụ
Đôi khi cuộc sống của bạn tràn đầy sự khó khăn. Bạn quên đón em gái từ sân bay? Bạn lại bị đánh trượt một kỳ thi khác? Vào những lúc như vậy, có vẻ như cuộc sống của bạn bị bủa vây bởi hầu hết sự xui rủi của Trái Đất. Nhưng tất nhiên, có hàng tỷ người khác trên thế giới cũng như vậy. Và đối với chính Trái Đất, nó cũng chỉ là một phần nhỏ nhất trong một vũ trụ không ngừng mở rộng. Vì vậy, có gì phải quá lo lắng?
Carl Sagan có tài năng làm cho mọi thứ khó khăn trở nên dễ dàng. Qua lời kể trữ tình của Carl Sagan, người đọc sẽ có dịp du hành trong vũ trụ, khám phá thế giới từ vĩ mô của những thiên hà to lớn đến thế giới vi mô của những con vi khuẩn nhỏ bé trên Trái Đất, đi từ những nền văn minh xa xưa đến tương lai của thế giới, cho ta thấy mối gắn bó hữu cơ của từng sự việc nhỏ nhặt với vũ trụ bao la. Vũ trụ không chỉ là vũ trụ vô tri, hỗn độn, mà còn là một thế giới có trật tự, có tri giác, đầy nhân văn và xúc cảm.
Tiếp nối sự dẫn dắt của Sagan, cuốn sách này sẽ đưa bạn vào cuộc hành trình xuyên qua sự quan tâm của loài người đối với vũ trụ và không gian từ thời tiền sử cho đến những chuyến thám hiểm không gian vĩ đại nhất trong thế kỷ 20.
Trong cuốn sách này, bạn sẽ học được:
- Những dạng thực thể sống ngoài hành tinh sẽ tìm thấy người Trái Đất như thế nào;
- Làm thế nào để xác định được Trái Đất là một hình cầu;
- Một trong những thí nghiệm nổi tiếng của Einstein.
2
Trái Đất thực sự là một thực thể rất nhỏ bé
Lịch sử của loài người từ lâu đã bị giới hạn trong phạm vi Trái Đất. Đối với chúng ta, Trái Đất là tất cả mọi thứ, là một thế giới rộng lớn, bao la. Nhưng so với toàn bộ vũ trụ, Trái Đất thực sự chỉ là một hạt bụi trong vô số hạt bụi của không gian. Kích thước của vũ trụ, gần như vượt quá tầm hiểu biết của con người.
Trên thực tế, kích thước của vũ trụ rất lớn đến nỗi chúng ta phải tạo ra một đơn vị đo lường đặc biệt dựa trên tốc độ ánh sáng.
Ánh sáng là thứ di chuyển nhanh nhất trong vũ trụ, nó đi với tốc độ 300.000 cây số mỗi giây – rất nhanh. Nếu bạn có thể đi được với vận tốc ánh sáng, thì bạn chỉ mất 1 giây để có thể đi vòng quanh xích đạo Trái Đất đến 7,5 lần.
Khi nói đến khoảng cách của những ngôi sao khác Mặt Trời trên bầu trời của chúng ta, người ta không dùng đơn vị dặm hay kilomet, mà dùng một đơn vị đo gọi là Năm ánh sáng. Năm ánh sáng là quãng đường ánh sáng đi được trong thời gian 1 năm. Một năm ánh sáng xấp xỉ 9,5 ngàn tỷ km hoặc hoặc 6 nghìn tỉ dặm! Ngôi sao gần Trái Đất là Alpha Centauri, cách hành tinh của chúng ta 4,4 năm ánh sáng, tức là khoảng 41,8 nghìn tỷ km – một con số quá lớn cho chúng ta thấy vũ trụ rộng lớn đến thế nào.
Đường kính của vũ trụ có thể quan sát được là 93 tỷ năm ánh sáng. Để hiểu hơn về sự vĩ đại của vũ trụ, bạn có thể tưởng tượng rằng nếu một người đi với vận tốc 1 năm ánh sáng/giây thì người đó sẽ mất 3.000 năm để từ đầu này tới đầu kia của vũ trụ.
Nếu điều đó chưa khiến bạn choáng ngợp, hãy xem xét những phát hiện mới của các nhà khoa học khi họ chỉ ra rằng có khoảng hàng trăm tỷ thiên hà trong vũ trụ. Trong mỗi thiên hà sẽ có chứa khoảng 1011 ngôi sao.
Các tính chất vật lý cơ bản của Trái Đất từ lâu đã được con người biết đến. Khoảng 2.000 năm trước, các nhà khoa học đã nghiên cứu bản chất của Trái Đất.
Vào khoảng năm 500 trước Công nguyên, hầu hết người cổ đại tin rằng Trái Đất tròn chứ không phẳng. Nhưng họ không biết hành tinh này lớn đến mức nào cho đến năm 240 trước Công nguyên, khi Eratosthenes, thủ thư của thư viện Alexandria nổi tiếng ở Ai Cập, đã nghĩ ra một phương pháp thông minh để ước tính chu vi của nó.
Eratosthenes từng được nghe khách du lịch kể về một cái giếng ở thành phố Syene (nay là thành phố Aswan, Ai Cập) có những đặc điểm thú vị: vào buổi trưa ngày hạ chí (ngày 21 tháng 6 hằng năm), ngay lúc Mặt Trời trên đỉnh đầu, ánh sáng chiếu thẳng xuống đáy giếng mà không để lại bất kì cái bóng nào.
Để kiểm tra xem điều tương tự có xảy ra tại thành phố Alexandria (nằm ở phía Bắc thành phố Syene) hay không, Eratosthenes cắm một cây gậy thẳng đứng xuống mặt đất vào lúc giữa trưa trong ngày hạ chí. Ông phát hiện cây gậy tạo ra bóng dưới mặt đất do ánh sáng Mặt Trời không chiếu vuông góc xuống Alexandria. Bằng cách đo độ dài của bóng cây gậy và độ dài thực tế của nó, ông tính được góc tạo bởi cây gậy và tia sáng Mặt Trời khoảng 7,2 độ, hoặc bằng 1/50 của một đường tròn hoàn chỉnh. Theo kiến thức hình học, đây cũng chính là góc tạo bởi tâm Trái Đất và vị trí của hai thành phố Alexandria và Syene.
Từ điều này, ông kết luận rằng Trái Đất không phải là mặt phẳng mà là mặt cong. Mặt Trời ở rất xa chúng ta nên các tia sáng của nó chiếu đến Trái Đất về cơ bản là song song với nhau. Nếu Trái Đất là một mặt phẳng, cả hai cây gậy sẽ không có bóng, hoặc chúng sẽ tạo cùng một góc với Mặt Trời và do đó sẽ có độ dài của bóng bằng nhau.
Từ đó Eratosthenes nhận ra rằng nếu biết khoảng cách từ Alexandria đến Syene, ông có thể dễ dàng tính được chu vi của Trái Đất thông qua một vài phép toán đơn giản. Eratosthenes đã thuê những người được đào tạo để đi bộ với các bước dài bằng nhau để đo khoảng cách này. Họ tính khoảng cách bằng cách đếm số bước chân. Kết quả cho thấy, Syene nằm cách Alexandria khoảng từ 38.000 km đến 45.700 km. Sau đó, ông sử dụng các tỷ lệ đơn giản để tìm chu vi của Trái Đất là 40.000 km.
Khám phá này của ông được xem là một thành tựu rất quan trọng. Dựa trên kiến thức này, các nhà thám hiểm tham vọng tin rằng kích thước Trái Đất đủ nhỏ để đi thuyền vòng quanh. Và chúng ta bắt đầu phóng các vệ tinh vào không gian trong thế kỷ 20 để đo đạc chính xác chu vi của Trái Đất.
3
Các ngôi sao và hành tinh luôn cố gắng ra dấu chúng ta về Trái Đất và vị trí của nó trong vũ trụ
Từ buổi đầu bình minh của lịch sử loài người, con người đã luôn cố gắng tìm hiểu ý nghĩa của những chấm nhỏ lấp lánh trên bầu trời đêm.
Nhưng họ không chỉ quan sát chúng mà còn có thể sử dụng chúng.
Khoảng 40.000 năm trước, bằng cách nhìn vào vị trí của những ngôi sao, tổ tiên du mục của chúng ta đã có thể ấn định ngày diễn ra cuộc họp hàng năm giữa các bộ lạc. Họ cũng sử dụng các ngôi sao để tính toán nhịp điệu của 4 mùa, thời gian thu hoạch của một số loại trái cây và thời gian di cư của linh dương, trâu rừng.
Hay từ 4.000 năm trước, các nhà thiên văn học người Babylon cổ đại đã có thể dự đoán sự chuyển động biểu kiến của Mặt Trăng, các hành tinh, các ngôi sao và Mặt Trời trên bầu trời (chuyển động biểu kiến là chuyển động nhìn thấy bằng mắt nhưng có thể không hoàn toàn đúng như trong thực tế).
Bằng quan sát này, Ptolemy – một nhà toán học, nhà địa lí và nhà thiên văn học xuất sắc của thế kỉ thứ 2 đã cho rằng chuyển động hoàn hảo phải là chuyển động trên một quỹ đạo tròn. Do đó, các ngôi sao và các hành tinh đều di chuyển trên quỹ đạo tròn. Tuy nhiên, để giải thích cho sự chuyển động phức tạp của các hành tinh với tính chu kỳ (là chuyển động được lặp lại sau mỗi khoảng thời gian như nhau), Ptolemy cho rằng mỗi hành tinh di chuyển theo một vòng tròn cố định quanh Trái Đất.
Lý thuyết của Ptolemy đã có ý nghĩa vô cùng to lớn và tồn tại trong nhiều thế kỷ. Chỉ đến năm 1543, Nicolaus Copernicus đã phá vỡ quan niệm Trái Đất nằm ở trung tâm của vũ trụ tồn tại suốt nhiều thế kỷ. Bằng những lập luận sắc bén trong Thuyết nhật tâm, ông đề xuất rằng Trái Đất và các hành tinh khác quay xung quanh Mặt Trời.
Mô hình này của ông được tiếp tục hoàn thiện khoảng 60 năm sau. Nhà thiên văn học và toán học người Đức, ông Johannes Kepler, vào thế kỷ 17, đã tạo ra các định luật về sự chuyển động của các hành tinh trong quỹ đạo của chúng quanh Mặt Trời. Sau khi nghiên cứu hầu hết các lý thuyết hiện có, từ Pythagoras đến Copernicus, bởi chủ nghĩa Địa tâm của Ptolemy, Kepler đã phát triển với các nguyên tắc vật lý hiện đại về các quỹ đạo hành tinh.
Ông hợp tác chặt chẽ với nhà thiên văn học chính thức của đế chế Đức Tycho Brahe, người sở hữu một trong những trung tâm quan sát thiên văn tốt nhất thời bấy giờ. Sau cái chết của Brahe, Kepler được bổ nhiệm làm người kế nhiệm ở vị trí nhà toán học hoàng gia với trách nhiệm hoàn thành những công trình dang dở của Tycho.
Sau đó, từ dữ liệu do Brahe thu thập, Kepler đã bỏ qua việc tuân thủ các lý thuyết về các thiên thể và thử nghiệm các kết hợp hình học mới để giải thích các chuyển động của các hành tinh.
Ông kết luận rằng mỗi hành tinh di chuyển xung quanh Mặt Trời theo quỹ đạo là hình elip, trong đó Mặt Trời là một trong những trọng tâm của nó. Cuối cùng điều này đã khiến ông hoàn thiện thêm 3 định luật nổi tiếng của mình.
Kepler cũng phát hiện một lý thuyết rất thú vị về lực hấp dẫn hay còn gọi là từ tính. Từ lí thuyết này của ông, hàng trăm năm sau, Newton đã hình thành nên Định luật hấp dẫn vẫn còn có giá trị to lớn đến ngày nay. Định luật này cho rằng:
– Mỗi hành tinh bị hút về phía Mặt Trời.
– Lực hấp dẫn tác động lên hành tinh tỷ lệ thuận với khối lượng của nó và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách đến Mặt Trời.
Không chỉ đối với Mặt Trời, ông cũng nêu ra định luật hấp dẫn cho các vật thể khác:
– Mọi vật thể đều hút lẫn nhau.
– Lực hấp dẫn tác dụng giữa 2 vật tỷ lệ thuận với tích khối lượng của chúng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
4
Con người có thể mơ ước về một tương lai định cư ở Sao Hoả nhưng chắc chắn không phải là Sao Kim
Ngạn ngữ xưa có câu: “Đàn ông đến từ sao Hỏa và đàn bà đến từ sao Kim”. Điển tích cổ này dựa trên quan niệm của người La Mã cho rằng Sao Kim là nữ thần tình yêu, trong khi Sao Hỏa là thần của chiến tranh. Tuy nhiên về cơ bản, bản chất của 2 hành tinh lại là một vấn đề khác.
Người phương Tây gọi hành tinh này là Venus, xuất phát từ tên La Mã của vị thần sắc đẹp Aphrodite trong thần thoại Hy Lạp. Sao Kim là hành tinh gần Mặt Trời thứ 2 sau Sao Thủy và thường được coi là chị em sinh đôi của Trái Đất nhờ sự tương đồng về kích thước và khối lượng. Tuy vậy, trên thực tế hành tinh xanh của chúng ta khác rất xa so với Sao Kim.
Điều kiện tự nhiên tại Sao Kim có thể tóm tắt trong mấy chữ “cực kỳ khắc nghiệt”. Nó chính là hành tinh nóng nhất trong hệ Mặt Trời với nhiệt độ trung bình ở bề mặt lên tới 900 ° F hoặc 480 ° C.
Bầu khí quyển của Sao Kim cực kỳ đậm đặc và thành phần chính trong đó không phải là dưỡng khí mà là khí cacbon dioxit. Áp suất của bầu khí quyển đó gấp 90 lần áp suất khí quyển trên bề mặt Trái Đất, đủ sức bóp nát cả những chiếc xe bọc thép. Đây là hành tinh “hàng xóm” gần Trái Đất nhất, khoảng 42 triệu km tính từ điểm gần nhất.
Do sao Kim gần với Mặt Trời hơn, nên khí quyển nóng hơn và những đám mây axit có nhiệt độ rất cao. Sao Kim hấp thụ nhiệt mà không bức xạ được nhiệt ra ngoài không gian vì bầu khí quyển có quá nhiều khí cacbon dioxit – một loại khí gây hiệu ứng nhà kính, điều này đồng nghĩa với việc hơi nóng Mặt Trời sẽ bị “nhốt” lại nhiều hơn, khiến cho hành tinh này càng trở nên nóng hơn.
Càng tồi tệ hơn, bầu trời của sao Kim được bao phủ hoàn toàn bởi những đám mây axit sunfuric dày nằm ở độ cao 45 – 70 km, khiến cho việc quan sát bề mặt hành tinh từ các kính viễn vọng và quỹ đạo quay quanh Sao Kim rất khó. Trong khi trên Trái Đất, khí CO2 bị nén chặt trong đất, đá và đại dương, thì trên sao Kim, sức nóng mãnh liệt đẩy CO2 hòa với không khí. Khoa học gọi tiến trình này là hiện tượng hiệu ứng nhà kính, xảy ra giống như trên Trái Đất.
Sao Kim chắc chắn không giống phải là nơi để chúng ta trải qua một kỳ nghỉ lãng mạn phải không nào?
Tuy nhiên sao Hoả lại không quá khắc nghiệt như vậy. Sao Hỏa (tiếng Anh: Mars) còn được gọi là Hỏa tinh, hành tinh Đỏ, là một hành tinh đất đá giống với Trái Đất nhất trong hệ Mặt Trời của chúng ta. Sao Hỏa có 4 mùa giống Trái Đất và từng sở hữu nhiều dạng địa hình như sông, hồ và cả đại dương, trong khi 2 bán cầu của hành tinh Đỏ có đặc điểm trái ngược nhau. Ngay cả ngày của nó cũng dài 24 giờ.
Với các đặc điểm giống với Trái Đất như vậy, liệu có thể có một cuộc sống trên Hành tinh Đỏ? Và rằng, trên hành tinh ấy cũng có một chủng tộc dân cư sinh sống như Trái Đất? Đó vẫn luôn là những câu hỏi khiến các nhà khoa học trên toàn thế giới phải đau đầu.
Từ hàng thế kỷ qua, loài người đã có những giả thuyết và phỏng đoán về sự sống trên Sao Hỏa. Vào cuối năm 1800, nhà thiên văn học Percival Lowell, chủ nhân của đài thiên văn Lowell ở Flagstaff Arizona đã đưa ra quan điểm về một sự sống “thông minh” cùng những lý thuyết về các đường rãnh ở Sao Hỏa.
Các nhà thiên văn học quan sát sau đó tiết lộ rằng, những “kênh đào” này chẳng qua là ảo giác quang học. Tuy nhiên, vì sự ảo giác của Percival Lowell đã ăn sâu vào ý nghĩ mọi người nên khoảng năm 1895 – 1935 đã tạo ra niềm tin rằng, rất có thể tồn tại một sự sống trên hành tinh láng giềng và tồn tại một nền văn minh.
Tuy nhiên, việc con người chúng ta sống được trên sao Hoả không phải là một ý tưởng điên rồ. Hành tinh này lạnh hơn Trái Đất; nhiệt độ trung bình trên sao Hỏa vào khoảng -60° C, mùa đông có thể dao động từ -125° C gần 2 cực, khoảng 20° C vào giữa trưa tại khu vực xích đạo. Khí quyển giàu CO2 trên bề mặt hành tinh này cũng loãng hơn Trái Đất khoảng 100 lần, khiến bức xạ từ Mặt Trời dội thẳng xuống mặt đất. Nhưng, điều đó thực sự không quá khác biệt so với Nam Cực, nơi con người có thể tồn tại.
Thách thức lớn nhất đối với con người khi sống trên Sao Hỏa là tìm được nguồn nước. Không giống như Trái Đất, nước có ở mọi nơi, ở sao Hoả rất khó tìm thấy hơi nước trong bầu khí quyển của nó. Mọi thứ càng trở nên phức tạp hơn vì áp suất khí quyển ở đây quá thấp, nước sẽ sôi và bốc hơi nhanh hơn rất nhiều so với trên Trái Đất.
Điều đó chứng minh rằng nếu chúng ta có thể làm tan chảy những tảng băng cực của sao Hỏa để lấp đầy những kênh nước được xây dựng như những gì Lowell đã nghĩ ra thì có thể một ngày nào đó con người chúng ta có thể tự gọi mình là người sao Hỏa.
5
Có thể tồn tại một sự sống trên các hành tinh khác, nhưng rất hiếm khả năng họ đến Trái Đất bằng tàu vũ trụ
Việc con người vẫn có thể định cư ở Sao Hoả trong một tương lai không xa đã khiến cho tất cả chúng ta luôn đặt một câu đặt câu hỏi liên quan: liệu có tồn tại sự sống nào trên các hành tinh khác hoặc trong các thiên hà khác không?
Không có bằng chứng khoa học chứng minh chắc chắn có một sự sống ở hành tinh khác nhưng có một thứ chúng ta có thể chắc rằng: Người ngoài hành tinh sẽ trông rất khác với chúng ta.
Hãy nghĩ về sự đa dạng của cuộc sống trên Trái Đất mà xem. Từ vi khuẩn đơn bào đến cá voi, côn trùng và con người, quá trình tiến hóa đã tạo ra một quần thể sinh vật phong phú. Tuy nhiên đây là một quá trình rất dài và chậm chạp, đầy những đột biến ngẫu nhiên và hoàn toàn phụ thuộc vào các điều kiện trên Trái Đất.
Điều này có nghĩa là không có lý do gì để nghĩ rằng các dạng sống trên hành tinh khác sẽ trông giống như trên Trái Đất. Mỗi hành tinh sẽ có những điều kiện hoàn toàn khác nhau và có một lịch sử tiến hóa hoàn toàn khác nhau.
Phát hiện mới nhất dựa trên dữ liệu của NASA cho thấy Sao Mộc có những đám mây nước khổng lồ, trữ lượng oxy khá lớn và có khả năng tồn tại một dạng sự sống đặc biệt. Trước đây, NASA từng tuyên bố rằng trong một độ cao nhất định của bầu khí quyển Sao Mộc có tồn tại những hóa chất cần thiết cho một dạng sống kỳ lạ nào đó.
Tuy nhiên điều kiện sống của sao Mộc cực kì khó khăn. Tầng khí quyển cao của sao Mộc chủ yếu gồm các đám mây được tạo thành từ hydro sulfua và amoniac. Điều đó tức là nếu bạn có thể ngửi nó, bạn sẽ thấy mùi hôi thối rất khó chịu. Bên dưới những đám mây này, bầu không khí của sao Mộc chủ yếu là hydro và heli.
Nếu ở đây tồn tại mầm sống, sự sống có thể tồn tại dưới dạng những quả bóng khí khổng lồ, thậm chí có thể dài hàng kilomet. Chúng có thể di chuyển bằng cách điều khiển các luồng khí và có thể tự tạo thức ăn thông qua một quá trình tương tự như quang hợp của thực vật trên Trái Đất.
Tất cả những gì đã nói ở trên chứng minh sự thật rằng nếu chúng ta cố gắng liên lạc với người ngoài hành tinh, không chắc rằng chúng ta đang liên lạc với một thực thể dưới dạng con người. Nhiều khả năng họ đã liên lạc với chúng ta trước qua sóng radio. Radio là một công cụ rẻ tiền, nhanh chóng và đơn giản để liên lạc qua các khoảng cách lớn.
Các nhà khoa học Mỹ có thể đã tìm ra bằng chứng về việc người ngoài hành tinh đang liên lạc dưới dạng các tín hiệu sóng radio lặp đi lặp lại tại cùng một vị trí trong vũ trụ.
Nhưng họ đang cố gắng gửi cho chúng ta thông điệp gì? Một thông điệp gì đó giống như một chuỗi các số nguyên tố?
Còn chúng ta thì sao? Chúng ta có thể liên lạc với sự sống trên các hành tinh khác không? Chà, về mặt lý thuyết thì có thể, nhưng chính trị đã làm cho nó khó xảy ra. Năm 1958, Dự án Orion chính thức được khởi xướng. Dự án Orion có ý tưởng phóng một con tàu vũ trụ có khả năng vươn tới những nơi xa xôi như sao Mộc bằng cách thả những quả bom nguyên tử xuống phía dưới đuôi tàu và kích nổ chúng, cả con tàu vũ trụ sẽ “cưỡi lên” trên các đợt sóng xung kích phát ra từ vụ nổ để tiến về phía trước với gia tốc cực lớn và xung đẩy kéo dài tới 6.000 giây, gấp 14 lần so với tên lửa hóa học.
Nhưng điều này đã không thể xảy ra. Năm 1963, Hiệp ước Cấm thử vũ khí hạt nhân từng phần đã được ký kết giữa Anh, Mỹ và Liên Xô để cấm thử hạt nhân trên mặt đất, trên không và ngoài không gian. Các nhà đàm phán của Mỹ đã nỗ lực để có được một ngoại lệ cho việc thử nghiệm trên tàu vũ trụ nhưng phía Liên Xô từ chối do lo ngại một lỗ hổng phát triển vũ khí quân sự.
Dự án Orion giờ đây rơi vào cảnh tuyệt vọng. Không có các thử nghiệm bằng vũ khí nguyên tử, sẽ không thể phát triển tàu vũ trụ nữa. Orion không còn người ủng hộ, không có nhiệm vụ và cũng chẳng có tiền. Đến ngày 30 tháng Sáu năm 1965, Không Quân chính thức đóng cửa dự án và công trình nghiên cứu kéo dài trong 7 năm trời bị xếp xó. Công chúng thậm chí còn không biết đến sự tồn tại của nó.
6
Người Ionia cổ đại được xem là cha đẻ của ngành khoa học hiện đại
Đối với hầu hết mọi người, khoa học hiện đại có một số mối liên hệ chặt chẽ với thời kì Khai sáng hoặc với những nhân vật nổi tiếng như Copernicus và da Vinci, những người được xem là những nhà tư tưởng vĩ đại nhất của thời kì Phục hưng thế kỷ 16.
Nhưng trên thực tế, khoa học hiện đại đã có nguồn gốc từ thời Hy Lạp cổ đại và bộ lạc người lonia được xem là tổ tiên của khoa học hiện đại.
Nằm rải rác ngoài khơi bờ biển phía tây của miền trung Hy Lạp và về phía nam của Peloponnese, quần đảo Ionia là một nhóm đảo bao gồm các đảo lớn và nhỏ là những điểm đến thu hút nhiều du khách mỗi năm vì có khí hậu Địa Trung Hải tươi đẹp, thảm thực vật tươi tốt, và bãi biển trong xanh có nước màu ngọc lục bảo mát mẻ hoàn hảo cho kỳ nghỉ của bạn.
Vào thời cổ đại, vùng đất lonia là cửa ngõ giao nhau của các nền văn minh. Ionia không chỉ là một trung tâm thương mại vô cùng phát triển mà khu vực này còn chịu ảnh hưởng của người Ai Cập, người Babylon và các nền văn minh hùng mạnh khác.
Mỗi nền văn minh đều thờ tự riêng cho mình một vị thần trị vì lãnh thổ. Ở ngã giao nhau giữa các nền văn hóa, điều này khiến họ khá bối rối. Liệu họ sẽ chọn thần Zeus của người Hi Lạp hay thần Marduk của Babylon? Nhưng những người dân ở quần đảo này có một tư duy rất khác biệt: họ cho rằng chính những nguyên tắc vật lý và quy luật tự nhiên sẽ “trị vì” thế giới.
Cư dân quần đảo Ionia bắt đầu tiến hành hàng loạt các cuộc thí nghiệm, nghiên cứu và mở ra một cuộc cách mạng khoa học. Có lẽ nổi tiếng nhất là khái niệm nguyên tử của Democritus vào khoảng năm 430 trước công nguyên. Lý thuyết nguyên tử của Democritus cho rằng nguyên tử được tạo thành từ các phần tử nhỏ hơn được gọi là các hạt dưới nguyên tử. Ông lập luận rằng khi chúng ta cắt một quả táo, con dao thực sự đi qua khoảng trống giữa các nguyên tử. Do đó, ông xác định rằng mọi vật thể có thể được coi là bao gồm các nguyên tử và không gian trống.
Tuy nhiên, các nhà khoa học cổ Hy Lạp điển hình như Pythagoras không dựa trên các phương pháp thực nghiệm để xây dựng các lý thuyết mà dựa trên siêu hình học. Chính vì thế mà từ khi Democritus đưa ra khái niệm đó cho đến tận thế kỷ thứ 18 thì người ta mới có những bước tiến bộ đáng kể trong việc phát triển lý thuyết về nguyên tử.
Pythagoras được tôn vinh trong những tác phẩm kinh điển, là một trong những nhà triết học đầu tiên của Hy Lạp cổ đại. Ngày nay, tên tuổi của ông gắn liền với những công trình toán học, đặc biệt là định lý mang tên ông nói về mối quan hệ giữa chiều dài cạnh huyền và hai cạnh góc vuông trong một tam giác vuông.
Pythagoras và các môn đệ của ông tin rằng thế giới rất hoàn hảo và thiêng liêng, tuân theo các định luật hình học. Tất cả những gì một nhà khoa học cần là suy nghĩ thuần túy, thực nghiệm không có chỗ trong tư duy học thuật này.
Và các nhà triết học vĩ đại nhất của thế giới cổ điển sau này như Plato và Aristotle đều bị ảnh hưởng sâu sắc bởi các quan điểm của Pythagoras.
Vào thế kỷ thứ 5 đến thế kỉ thứ 4 trước Công nguyên, họ bắt đầu đưa ra lập luận rằng thực nghiệm không khác gì công việc chân tay. Do đó, nó chỉ phù hợp với nô lệ. Công việc trí tuệ thuần túy, ngược lại, phải là lý thuyết.
Sau khi Kitô giáo chiếm ưu thế, tư tưởng này của Pythagoras còn được tôn sùng và được xem là một tư tưởng mở đường cho một thế giới thiêng liêng hoàn hảo. Do đó, những nỗ lực khoa học có thể dẫn đến những khám phá mới đe dọa học thuyết này sẽ bị đàn áp.
Tư tưởng này tạo ra một cái bóng dài tận hàng thế kỉ. Phải đến thế kỷ 16 phương pháp quan sát và thực nghiệm khoa học mới được hồi sinh.
7
Ánh sáng giữ một vị trí đặc biệt trong vũ trụ của chúng ta
Dù khoa học ngày càng phát triển, ngày nay ta có thể nhìn thấy vũ trụ bằng kính viễn vọng nhưng vũ trụ vẫn là một kho tàng những điều bí ẩn mà những gì chúng ta biết về nó chỉ như giọt nước giữa đại dương. Những vụ nổ của các ngôi sao, những hạt bụi vũ trụ, sao chổi hay sự phong phú trong màu sắc của các hành tinh đến nay vẫn chưa được con người khám phá hết. Nhưng điều tuyệt vời hơn nữa là nhân loại đang đạt được những thành tựu to lớn về vũ trụ, chúng ta có thể giải thích nhiều điều về vũ trụ mà thậm chí không thể nhìn thấy bằng mắt thường được.
Tốc độ ánh sáng là một trường hợp kinh điển. Vận tốc ánh sáng (nói một cách tổng quát hơn là tốc độ lan truyền của bức xạ điện từ) trong chân không, ký hiệu là c, là một hằng số vật lý cơ bản quan trọng trong nhiều lĩnh vực vật lý. Tốc độ ánh sáng nhanh đến nỗi nó có thể đưa bạn đi lại giữa London và New York đến 50 lần chỉ trong vòng một giây.
Albert Einstein đã tìm ra những tính chất của ánh sáng vào đầu thế kỷ 20 thông qua một loạt những gì ông gọi là Gedankenexperiment, tiếng Đức là thí nghiệm tưởng tượng.
Ngày 4 tháng 11 năm 1915 đã đi vào lịch sử khoa học khi tại Berlin (Đức), Albert Einstein trình bày trước Hàn lâm viện Khoa học Phổ Thuyết tương đối rộng của ông.
Dưới đây là một ví dụ. Hãy tưởng tượng bạn đang ở trong một chiếc xe hơi, sắp đi qua một ngã tư đường sắt. Một đoàn tàu đang chạy trên đường ray vuông góc với bạn và đang đi tới chỗ giao nhau. Khi bạn đến gần ngã tư, bạn nhận ra rằng với tốc độ hiện tại, rủi ro bạn đâm trúng con tàu sẽ rất cao, vì vậy bạn giảm tốc độ để tránh va chạm.
Điều gì sẽ xảy ra nếu cả bạn và tàu đều đi với tốc độ ánh sáng?
Hãy tưởng tượng ở bên kia ngã tư có một người bạn của mình đang đứng đối diện ở chiều ngược lại. Lúc này tế nếu giả sử tốc độ ánh sáng là một đại lượng có thể thay đổi, ánh sáng từ phía xe bạn sẽ chiếu một tốc độ bằng tốc độ ánh sáng + tốc độ của xe. Ánh sáng phản chiếu từ phía đoàn tàu – không đi về phía bạn – sẽ chỉ đến với tốc độ ánh sáng. Nói cách khác, bạn của bạn sẽ thấy bạn đến ngã tư trước đoàn tàu. Nhưng thực bạn đã giảm tốc độ! Vậy làm thế nào cùng một sự kiện 2 người lại có trải nghiệm khác nhau? Điều đó sẽ rất khó xảy ra!
Einstein nhận ra rằng, những tình huống ngược ngạo như vậy sẽ không xảy ra nếu tuân theo những quy luật sau. Đầu tiên, ánh sáng luôn truyền đi với cùng một tốc độ, bất kể ai đang quan sát nó. Thứ hai, không có bất kì thứ gì có thể đi nhanh hơn tốc độ ánh sáng.
8
Tàu vũ trụ Voyager 1 và 2 mang nền văn minh của chúng ta vào không gian
Phát hiện Trái Đất không phải mặt phẳng của Eratosthenes đã truyền cảm hứng cho các nhà thám hiểm và du hành gia khám phá các địa hạt mới.
Nếu bạn từng cảm thấy công việc của mình thật nhàm chán, hãy dành một phút nghĩ tới tàu thăm dò Voyager của NASA. Được phóng lên năm 1977, 2 con tàu Voyager 1 và Voyager 2 du hành xuyên vũ trụ và khám phá những bí mật của Hệ Mặt Trời trong suốt 42 năm qua.
NASA đã phóng Voyager 1 và 2 lên vũ trụ vào năm 1977. Hai con tàu vũ trụ đều được thiết kế rất thông minh: Thân tàu có hình thập giác rỗng với 10 ngăn ở các cạnh để chứa các thiết bị điện tử, phần rỗng ở giữa được dùng để đặt bình nhiên liệu. Con tàu được trang bị 11 thiết bị khoa học để nghiên cứu các vật thể như hành tinh khi nó bay qua. Nếu một ngăn có vấn đề các ngăn còn lại vẫn hoàn thành tốt vai trò của nó.
Tàu Voyager có 3 hệ thống máy tính chính: hệ thống máy tính điều khiển (Computer Command Subsystem – CCS), hệ thống kiểm soát tư thế bay và chuyển động khớp (Attitude and Articulation Control Subsystem – AACS), hệ thống quản lý dữ liệu bay (Flight Data Subsystem – FDS). Mỗi máy tính đều đã được sao chép.
Cả hai tàu Voyager 1 & 2 đều đã vượt xa khỏi tuổi thọ dự tính ban đầu của chúng. Mỗi tàu vũ trụ có năng lượng điện từ 3 máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTGs), và dự định sẽ tiếp tục tạo ra đủ điện để các tàu vũ trụ liên lạc với Trái Đất cho ít nhất tới năm 2025.
Trong suốt thời gian đó, chúng đã truyền về Trái Đất hàng tấn dữ liệu để chúng ta hiểu rõ hơn mình ở đâu trong vũ trụ. Hành trình của chúng giờ đây đã vượt qua những hành tinh xa nhất trong Hệ Mặt Trời và đi vào không gian liên sao.
Vào ngày 8 tháng 3 năm 1979, 3 ngày sau khi đi qua Sao Mộc, Voyager 1 chụp ảnh các vệ tinh tự nhiên của Sao Mộc để giúp những người điều khiển Voyager 1 xác định vị trí của con tàu này một cách chính xác. Khi thực hiện việc xử lý hình ảnh của lo – một vệ tinh của sao Mộc, kỹ sư định hướng tàu Linda Morabito tìm thấy một đám mây cao tới 300 kilômét (190 dặm) của lo ở gần đường chân trời trên ảnh chụp. Đám mây này sau đó đã được xác định là một cột khói tạo bởi núi lửa đang hoạt động ở một vùng lõm tối sau này được đặt tên là Pele.
Các tàu vũ trụ Voyager không chỉ gửi tín hiệu xuống Trái Đất mà còn mang đến cho chúng ta những thông tin về một sự sống của hành tinh khác.
Để thực hiện nhiệm vụ tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất, đĩa ghi vàng Voyager là một đĩa tư liệu lớn bằng nikel và vàng, được gắn ở trên cả hai con tàu Voyager 1 và 2. Hiện nay nó đang ở cách Trái Đất khoảng 15 – 17 tỷ km. Nó có nhiệm vụ như một sứ giả mang những hình ảnh, tư liệu chọn lọc về Trái Đất, văn hoá nhân loại đi khắp vũ trụ, với hi vọng một ngày nào đó, một nền văn minh ngoài Trái Đất sẽ có thể nhận được nó. Nó được coi là một phần trong chương trình Voyager.
Trên mặt đĩa vàng Voyager có khắc những thông điệp tượng hình, hướng dẫn một cách tỉ mỉ cách đọc đĩa cho người ngoài hành tinh. Các đĩa chứa đầy các bản ghi âm về những gì NASA cho là độc đáo và thú vị về Trái Đất. Chúng bao gồm các hình ảnh đặc biệt như ảnh chụp sơ đồ và thể hiện bộ xương người, hệ thống tuần hoàn, hệ thống thần kinh, cơ quan sinh dục… trong đó có bức ảnh chụp tinh trùng, trứng, phôi, hài nhi và cảnh sinh nở hay thậm chí ảnh kẹt xe ở Ấn Độ. Quan trọng nhất là tập ảnh gồm hàng chục tấm chụp Trái Đất trong không gian, cung cấp các thông tin về khối lượng, vận tốc quay, đường kính, thành phần khí quyển, về sự tiến hoá của sinh vật, lời chào bằng 60 ngôn ngữ của con người. Chiếc đĩa này còn chứa các loại âm thanh như tiếng đất đá, tiếng gió, mưa, lời hát ru, … Bên trong phần “Những âm thanh của Trái Đất” trong chiếc đĩa là một track chứa thông điệp truyền cảm hứng bằng mã Morse. Trong tiếng Latinh, nó có nghĩa là vượt qua gian khó, vươn tới những vì sao.
Hơn 40 năm qua, con người đã gửi gắm tất cả bản sắc của mình bên trong một chiếc đĩa, hòng nuôi giữ niềm hy vọng nhân loại không hề đơn độc trong vũ trụ.
Nếu giả sử có ai đó phát hiện ra các tàu Voyager, họ sẽ tìm thấy chúng ta – nhân loại. Bởi mỗi tàu đều chứa một bản sao nhiều tri thức được chọn lọc ghi lại trên một chiếc Đĩa Vàng. Khắc trên đồng, mạ bằng vàng và niêm phong trong hộp nhôm, các bản ghi này được cho là tồn tại mà không bị hư hỏng hơn cả tỷ năm. Chúng cũng là một trong những vật thể nhân tạo bền nhất từng được chế tác.
Chúng ta chưa thể hiểu hết sự sống ngoài Trái Đất, và cho dù người ngoài hành tinh có tồn tại, khả năng chiếc đĩa được tìm thấy cũng rất nhỏ. Chúng là một món quà, được cho đi mà không có hi vọng sẽ nhận lại. Tuy vậy, nếu được lựa chọn, bạn sẽ gửi đi một chai thư trôi nổi trên đại dương với hy vọng ai đó sẽ tìm thấy, hay là không làm gì cả?
Tổng kết
Thông điệp chính của cuốn sách
Vũ trụ là một thực thể vô cùng rộng lớn chứa đầy những điều kì diệu và thách thức sự hiểu biết của con người. Qua những nghiên cứu của rất nhiều nhà khoa học trong hàng thế kỉ chung ta đang sống ở một hành tinh nhỏ quay quanh một ngôi sao cỡ vừa là Mặt Trời. So với vũ trụ, sự bé nhỏ của chúng ta có thể được so sánh như sau: nếu thiên hà có kích cỡ bằng 1 cái đĩa than, thì Mặt Trời và tất cả hành tinh khác sẽ nhỏ bằng các nguyên tử.
Tóm tắt sách Vũ Trụ
Wiki Sách Tóm Tắt
