Top 10 Phát Minh Đặc Sắc Của Newton

Trong một bức tranh về nhà giả kim thuật, ta thấy hình ảnh các hành tinh tượng trưng cho các kim loại, được thể hiện trong một cuốn sách mở nằm trên sàn nhà. Đây chính là những biểu tượng mà Newton đã sử dụng trong các ghi chép của mình.
Newton đã đóng góp rất nhiều cho khoa học, và bên cạnh đó, ông cũng được nhắc đến như một trong những nhà giả kim vĩ đại: huyền thoại về hòn đá phù thủy. Những tài liệu ghi chép còn lưu lại cho đến ngày nay có nhiều mô tả khác nhau về hòn đá này, từ khả năng tạo ra sự sống từ đá cho đến khả năng biến chì thành vàng. Có người còn cho rằng hòn đá này có thể chữa bệnh, hoặc biến một con bò không đầu thành đàn ong.
Trong suốt 30 năm nghiên cứu, Newton không chỉ đơn giản tìm kiếm phản ứng hóa học thông thường, mà ông cũng kỳ vọng vào những điều kỳ diệu vượt ra ngoài khả năng lý giải của khoa học, thậm chí là việc biến đổi các nguyên tố thành vàng. William Newman, một sử gia, cho rằng Newton tìm kiếm những "quyền lực siêu nhiên trong tự nhiên."
Chính những ghi chép này tạo nên lập luận rằng Newton đã thực hiện những nghiên cứu về giả kim thuật và để lại dấu vết về hòn đá phù thủy. Ông cũng từng nỗ lực tạo ra một hợp kim đồng màu tím, dù kết quả nghiên cứu của ông không thành công.

Chắc hẳn nhiều người trong chúng ta đã từng vật lộn với các bài toán về vi phân và tích phân, đôi khi cảm thấy như cả bộ não mình đang bị “xé toạc”. Có thể bạn cũng sẽ đổ một phần lỗi cho Newton! Thực tế, các công cụ toán học mà ông phát triển chính là chìa khóa giúp con người hiểu được mọi quy luật trong vũ trụ này. Trước Newton, các lý thuyết đại số và hình học chưa đủ mạnh để phục vụ cho những nghiên cứu khoa học của ông. Toán học thời bấy giờ không thể đáp ứng nhu cầu nghiên cứu của Newton.

Trong một giai đoạn nghiên cứu quan trọng, Newton đã phải đối mặt với đại dịch hạch khiến nhiều người thiệt mạng trên đường phố Cambridge. Các cửa hàng đóng cửa, và Newton bị ép phải ở yên trong nhà. Nhưng chính trong thời gian 18 tháng này, ông đã phát triển một mô hình toán học và gọi nó là "khoa học của sự liên tục". Mô hình này sau này trở thành nền tảng cho vi phân và tích phân, mở ra một kỷ nguyên mới trong khoa học toán học.

Tuy nhiên, Newton không phải là người duy nhất phát triển phép toán này. Cùng thời điểm, nhà toán học người Đức Gottfried Leibniz (1646-1716) cũng độc lập sáng tạo ra hệ thống phép tính vi phân và tích phân. Dù vậy, đóng góp của Newton trong sự phát triển của toán học hiện đại là không thể phủ nhận, khi ông đã đặt nền móng cho nhiều lý thuyết toán học hiện đại mà chúng ta vẫn sử dụng cho đến ngày nay.

Cầu vồng là gì? Liệu Newton có bỏ qua bí mật ẩn chứa trong hiện tượng kỳ diệu này không? Câu trả lời là không! Thiên tài của chúng ta đã dành cả tâm huyết để khám phá những điều bí ẩn trong cầu vồng. Vào năm 1704, ông đã cho ra đời cuốn sách về khúc xạ ánh sáng mang tên "Opticks", một tác phẩm đã mở ra một cách tiếp cận mới về ánh sáng và màu sắc.

Trước thời của Newton, các nhà khoa học chỉ đơn giản nghĩ rằng cầu vồng xuất hiện khi ánh sáng bị khúc xạ và phản xạ trong những giọt nước mưa. Tuy nhiên, dù hiểu được cơ chế này, họ vẫn chưa thể lý giải được lý do tại sao cầu vồng lại có nhiều màu sắc. Họ cho rằng nước trong các giọt mưa đã nhuộm màu ánh sáng Mặt Trời. Nhưng Newton không đồng ý với giả thuyết này, và ông đã dùng một chiếc lăng kính cùng một nguồn sáng để tách ánh sáng Mặt Trời thành nhiều dải màu, giải thích một cách rõ ràng nguồn gốc màu sắc trong cầu vồng.

Vào thời kỳ Newton sinh ra, kính viễn vọng vẫn còn là một khái niệm mới mẻ. Mặc dù vậy, những nhà khoa học đương thời đã chế tạo ra các mô hình kính phóng đại hình ảnh bằng cách sử dụng thấu kính thủy tinh. Trong quá trình nghiên cứu về màu sắc, Newton đã phát hiện ra rằng ánh sáng màu sẽ khúc xạ theo các góc khác nhau, khiến cho hình ảnh trở nên mờ nhạt và khó nhìn.

Để cải thiện chất lượng hình ảnh, Newton đã đưa ra ý tưởng sử dụng gương phản xạ thay cho thấu kính, một sáng kiến giúp tối ưu hóa kính viễn vọng. Ông đề xuất dùng một tấm gương lớn để bắt hình ảnh, rồi dùng một tấm gương nhỏ hơn để phản xạ hình ảnh tới mắt người quan sát. Phương pháp này không chỉ làm rõ nét hình ảnh mà còn cho phép thiết kế một chiếc kính viễn vọng gọn gàng hơn.

Vào năm 1672, Newton tự tay mài các tấm gương và lắp ráp một mẫu kính viễn vọng thử nghiệm, sau đó trình bày với Hội đồng Hoàng gia. Mặc dù chiếc kính này chỉ dài 15 cm và có khả năng phóng đại đến 40 lần, nhưng nó đã loại bỏ hiện tượng khúc xạ và tạo ra hình ảnh sắc nét hơn. Đến nay, thiết kế này của Newton vẫn là nền tảng cho hầu hết các đài thiên văn học trên thế giới.

Vào cuối những năm 1600, hệ thống tài chính của Anh rơi vào tình trạng bất ổn. Khi đó, đồng xu bạc được sử dụng rộng rãi, nhưng giá trị thực tế của bạc lại vượt qua giá trị được ghi trên từng đồng xu. Lợi dụng tình trạng này, nhiều kẻ đã thực hiện việc cắt xén đồng xu và pha trộn các kim loại khác vào bạc, tạo ra một làn sóng tiền giả lan rộng.

Nhằm giải quyết vấn đề này, vào năm 1696, chính phủ Anh đã yêu cầu Newton tìm cách ngăn chặn hành vi sao chép và làm giả đồng xu bạc. Newton đã đưa ra một quyết định quyết liệt: thu hồi tất cả đồng xu bạc trong cả nước, tiến hành nấu lại và đúc ra một thiết kế mới mà ông tự sáng tạo. Quyết định này khiến toàn bộ nước Anh không có tiền lưu thông trong suốt một năm.

Với sự nỗ lực không ngừng, Newton cuối cùng đã cho ra mắt mẫu thiết kế mới cho đồng xu, trong đó mỗi cạnh ngoài của đồng xu được khía theo một công thức đặc biệt. Điều này có nghĩa là nếu không có các cỗ máy khía cạnh chuyên dụng, không ai có thể làm giả được đồng xu mang đặc trưng của Hoàng gia. Đây chính là một bước đi đột phá trong việc bảo vệ sự an toàn của hệ thống tài chính thời bấy giờ.

Trong suốt các nghiên cứu của mình, Newton đã dành không ít thời gian nghiên cứu các yếu tố vật lý liên quan đến hiện tượng làm lạnh của các vật chất. Vào cuối những năm 1700, ông tiến hành thí nghiệm với những quả cầu sắt nung đỏ và ghi chú rằng có sự chênh lệch nhiệt độ rõ rệt giữa quả bóng sắt và không khí xung quanh. Cụ thể, nhiệt độ có sự chênh lệch lên đến 10 độ C, và ông nhận ra rằng tốc độ mất nhiệt tỷ lệ thuận với sự chênh lệch nhiệt độ đó.

Từ những quan sát này, Newton đã hình thành nên định lý về sự làm mát, theo đó tốc độ mất nhiệt của vật thể tỷ lệ thuận với sự khác biệt giữa nhiệt độ của vật thể và môi trường xung quanh. Sau này, nghiên cứu này được tiếp tục và hoàn thiện bởi các nhà khoa học như Piere Dulong và Alexis Prtot vào năm 1817, xây dựng nền tảng cho nhiều nghiên cứu vật lý hiện đại. Nguyên lý của Newton không chỉ ảnh hưởng đến các nghiên cứu về nhiệt độ, mà còn là cơ sở cho những phát minh quan trọng khác như lò phản ứng hạt nhân an toàn và các công nghệ thám hiểm không gian.

• Tốc độ của viên đạn thấp hơn tốc độ quỹ đạo: Viên đạn sẽ rơi xuống đất.
• Tốc độ của viên đạn bằng tốc độ quỹ đạo: Viên đạn sẽ quay quanh Trái Đất như Mặt Trăng.
• Tốc độ của viên đạn lớn hơn tốc độ quỹ đạo: Viên đạn sẽ bay ra khỏi Trái Đất.

Ý tưởng này chính là nền tảng cho sự phát triển của các vệ tinh nhân tạo trong tương lai.

Khi câu chuyện về những chiếc cửa dành riêng cho thú cưng của Newton vẫn còn gây tranh cãi, không ai có thể phủ nhận sự đóng góp vĩ đại của ông cho nền khoa học, đặc biệt trong lĩnh vực vật lý học. Ba định lý về chuyển động mà Newton đưa ra vào năm 1687 trong tác phẩm nổi tiếng *Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica* (Các Nguyên Lý Toán Học trong Triết Học Tự Nhiên) đã giúp làm sáng tỏ những quy luật cơ bản về chuyển động. Những định lý này chính là nền tảng của cơ học cổ điển và tiếp tục ảnh hưởng sâu rộng đến các nghiên cứu về vật lý sau này.

Ba định lý của Newton có thể tóm tắt như sau:

• Định lý 1: Một vật không chịu tác động của lực hoặc chịu tác động của các lực tác dụng cân bằng thì nó sẽ giữ nguyên trạng thái ban đầu, không thay đổi, hoặc chuyển động thẳng đều.

• Định lý 2: Gia tốc của vật sẽ luôn hướng về phía lực tác động. Độ lớn của gia tốc tỷ lệ thuận với lực tác dụng và tỷ lệ nghịch với khối lượng của vật đó.

• Định lý 3: Mọi lực mà vật A tác động lên vật B, vật B cũng tác động lại lên vật A một lực có giá trị bằng nhau nhưng hướng ngược lại.