TT&HĐ V - 40/b

 
Tìm hiểu vĩ độ thời gian

PHẦN V:     THỐNG NHẤT
"Khoa học là một sức mạnh trí tuệ lớn nhất, nó dốc hết sức vào việc phá vỡ xiềng xích thần bí đang cầm cố chúng ta."
Gorky
 
"Mỗi một thành tựu lớn của nhà khoa học chính là xuất phát từ những ảo tưởng táo bạo".
JohnDewey
 
"Chân lý chỉ có một, nó không nằm trong tôn giáo, mà nằm trong khoa học."
Leonardo da Vinci
 
"Cái khó hiểu nhất chính là hiểu được thế giới"
Albert Einstein
 
"Có hai cách để sống trên đời: một là xem như không có phép lạ nào cả, hai là xem tất cả đều là phép lạ".
Albert Einstein
 
“Chính qua cuộc đấu tranh nhằm thống nhất một cách hợp lý cái đa dạng mà đã đạt được những thành công lớn nhất, dù rằng chính ý đồ đó có thể gây ra những nguy cơ lớn nhất để trở thành con mồi của ảo vọng”.
Albert Einstein

“Người nhìn thấy cái đa dạng mà không thấy cái đồng nhất thì cứ trôi lăn trong cõi chết”.
Upanishad
 

“Không có cái gì phát sinh ra được từ cái không có gì, và cái gì đã có thì không thể bị hủy diệt”.
Empédocle
 
"Bằng không gian, vũ trụ bao quanh và nuốt trọn tôi như một nguyên tử; bằng tư duy, tôi lĩnh hội thế giới."
Blaise Pascal

"Con người tất yếu điên rồ, đến nỗi không điên rồ sẽ tương đương một hình thái điên rồ khác."
Blaise Pascal
 
"Tính kiêu căng tự đại neo chắc trong trái tim con người đến nỗi một người lính, một thường dân đi theo quân đội, một người đầu bếp hay một người gác cổng cũng sẽ khoe khoang và muốn sự thán phục, và thậm chí ngay cả các triết gia cũng muốn nó; những người viết chống lại nó muốn có được danh vọng vì đã viết hay, những người đọc muốn có được danh vọng vì đã đọc, và có lẽ chính tôi người viết những dòng này cũng muốn điều đó".
Blaise Pascal
 
"Không gì giới hạn thành tựu hơn là suy nghĩ tủn mủn; không gì mở rộng những khả năng hơn là trí tưởng tượng được giải phóng."
William Arthur Ward
 
"Sự thông thái thực sự ít tự tin hơn là sự điên rồ. Người thông thái thường nghi ngờ và thay đổi quan điểm; kẻ ngu dốt thường ngoan cố và không nghi ngờ; hắn biết tất cả ngoại trừ sự ngu dốt của chính mình."
Akhenaton 
 
"Thế giới tưởng chừng như thật điên rồ mà chúng ta đang chứng kiến là kết quả của một hệ niềm tin không hoạt động. Để nhìn thế giới khác đi, chúng ta phải sẵn lòng thay đổi hệ niềm tin của mình, để quá khứ trôi qua, mở rộng nhận thức về hiện tại và làm tan chảy nỗi sợ hãi trong tâm tưởng".
William James
 
 


 
(Tiếp theo)



Arixtốt có hai nhận định mà ngày nay người ta đã thấy là hoàn toàn sai lầm. Nhận định thứ nhất là nếu có hai vật rơi từ cùng một độ cao thì vật nào nặng hơn sẽ rơi nhanh hơn. Chính vì nhận định này mà Arixtốt đã phủ nhận chân không vì nếu là chân không thì không có sức cản và tốc độ rơi của hai vật nói trên phải bằng nhau, dẫn đến phi lý. Nhận định thứ hai: thế giới từ Mặt trăng trở lên là thế giới của Trời. Thế giới ấy là do một nguyên tố thứ năm, rất linh hoạt, tạo thành, gọi là “ête”. Sau này, chất ête đã “hành hạ” rất nhiều các nhà vật lý thời cận đại.
Cuối thế kỷ IV TCN, Đế quốc cổ Hi Lạp tan rã, nhưng nền văn minh sáng chói của nó vẫn còn tồn tại và phát triển ở các quốc gia xung quanh Địa Trung Hải. Người ta gọi quãng thời gian từ năm 336 TCN đến năm 30 TCN là thời kỳ Hi Lạp hóa.
Trong thời kỳ này, có hai nhà triết học thừa nhận thuyết nguyên tử của Démorite và đã có những bổ sung nhất định, làm tăng tính vật lý cho nó. Đó là Epicure (341 TCN-270 TCN) và Lucrèce (99 TCN-55 TCN). Trên cơ sở thuyết nguyên tử của Démocrite, Epicure thêm rằng nguyên tử phải có trọng lượng; nguyên tử tự vận động và không những theo đường thẳng đứng mà còn theo chiều xiên. Do đó ngoài tính tất yếu và tính qui luật, ông còn thừa nhận tính ngẫu nhiên. Còn theo Lucrèce, số lượng nguyên tử là vô hạn nhưng hình thức thì có hạn. Ông phê phán quan niệm của Arixtốt cho rằng thần linh là nguyên nhân đầu tiên của vận động. Cũng theo Lucrèce thì nguyên tử tự thân vận động theo ba cách: va chạm, thẳng đứng, theo chiều xiên.
Đến đây, nền triết học cổ Hi Lạp coi như đã hoàn thành những sứ mạng thiêng liêng của nó. Một trong những sứ mạng thiêng liêng ấy là thai nghén, vun trồng, dung dưỡng và “khai hoa nở nhụy” ra một chuyên ngành nghiên cứu tự nhiên, đó là vật lý học. Có thể nói “vật lý học” của Arixtốt là tiếng khóc chào đời của vật lý học và đồng thời cũng là hồi chuông báo hiệu rằng sự thống nhất tự nhiên và tạm thời trong buổi đầu tri thức loài người còn nhiều nông cạn, của ba phương chiều nghiên cứu triết học, toán học, vật lý học (phục vụ cho phương chiều thứ tư là nhận thức tổng hợp), đã đến hồi kết thúc.
 
                                      Epicure
Epikur.jpg
Thời đại Triết học cổ đại
Lĩnh vực Triết học phương Tây
Trường phái Epicurean
Sở thích Thuyết nguyên tử, Chủ nghĩa khoái lạc
Lucrèce
Lucretius1.png
Titus Lucretius Carus là một nhà thơ và triết gia La Mã. Công trình duy nhất của ông được biết đến là bài trường ca triết học De rerum natura với các niềm tin chủ nghĩa Epicurea. Hầu như không có gì rõ ràng về cuộc đời Lucretius. 













Vật lý học, với tư thế là một “thực thể” nghiên cứu độc lập. chính là con đẻ của triết học. Do đó mà khi mới ra đời, chập chững đi những bước đầu tiên, lối nghĩ của nó vẫn hướng theo lối nghĩ triết học truyền thống: quan sát và suy tư, làm cho những phát kiến của nó hầu như chỉ mới là định tính chứ chưa có định lượng. Lớn lên một chút nữa, dù là còn rất ngây thơ thì vật lý học cũng hiểu rằng triết học đã không đủ để đáp ứng những đòi hỏi sinh tồn trong đời sống sáng tạo của nó, cũng như những yêu cầu về sự phát triển của nó. Nó “đành phải” thoát ly khỏi triết học để đi tìm chân trời mới. Trong lúc bơ vơ chưa biết phải đi đâu đến đâu thì toán học lên tiếng vẫy gọi và vật lý học thấy ngay ra được một tương lai sán lạn: phải cậy nhờ toán học và đó cũng là hướng lựa chọn duy nhất, tất yếu nếu nó còn muốn nghiên cứu để gặt hái những thành tựu lớn lao đích thực là của nó và đến với bến bờ của vinh quang bất diệt trong tìm hiểu Vũ Trụ.
Một phát kiến được cho là thành tựu của vật lý học (xét theo nghĩa rộng nhất thì gồm tất cả các ngành khoa học tự nhiên khác có xuất phát từ nó) khi nó giải thích đúng đắn được một hiện tượng nào đó của Tự Nhiên mà nội dung của phát kiến đó bao gồm định tính là một lý luận triết học và định lượng là một thực hành thí nghiệm mang tính toán học. Vật lý học trong thời kỳ đầu, dù đã có được những biểu hiện đặc thù thì bản chất của nó vẫn là mối giao duyên định mệnh giữa triết học và toán học có ngay từ thuở ban đầu chập chững của nó, khi mà nó còn phải nương tựa vào triết học cổ đại Hi Lạp, và được dìu dắt bởi hình học Ơclít.
Những nhận định trên là kết quả của sự suy lý dựa vào cơ sở cảm quan, chiêm nghiệm trước một tiến trình lịch sử đã qua của nhân loại. Nếu những nhận định đó là tương đối hợp lý thì chúng ta tiếp tục có thêm suy tưởng mang tính đại khái sau đây:
Cái gọi là nhận thức đầu tiên của loài người là những ý thức manh mún và rời rạc về môi trường thiên nhiên. Đó là sự kết nối giản đơn các tên gọi, tạo nên những câu nói ngắn gọn, những khái niệm dùng để mô tả, phân biệt thô phác các sự vật - hiện tượng và sự vận động của chúng. Khi đã ý thức được thiên nhiên thì con người cũng ý thức được “cái tôi” của mình. Những ý thức rời rạc và giản đơn ngày càng được củng cố, làm cho sâu rộng thêm để hình thành nên những ý niệm. Lúc đầu là tập hợp ý niệm “không đầu không đuôi”, gồm các ý niệm trừu tượng trực quan, định tính, định lượng… lẫn lộn vào nhau. Về sau, trong quá trình phát triển của nhận thức, các khái niệm ấy được phân biệt một cách tự phát thành những bộ phận tương đối, trong đó có sự phân biệt giữa ý niệm định tính và ý niệm định lượng. Nói chung, những ý niệm định tính là xuất phát điểm của quan niệm sơ khai về thiên nhiên và con người mang tính triết học; những ý niệm định lượng là xuất phát điểm của nhận thức sơ khai về lực lượng và sự chuyển biến lực lượng mang tính toán học (sự thêm, bớt, đếm…). Những quan niệm triết học phôi thai, theo đòi hỏi của quá trình nhận thức sẽ được “gọt dũa”, “tinh chế” lại, tập hợp lại một cách “có đầu có đũa” thành một hệ thống quan niệm mạch lạc để giải thích nguồn gốc của tự nhiên, căn nguyên của tồn tại và vận động. Đó chính là một triết thuyết. Triết học là sự giải thích tự nhiên khách quan một cách định tính, cho nên nó cũng đầy viển vông, khó tin. Để tăng sức thuyết phục, triết học không thể chỉ lý luận suông trước những biểu hiện muôn mặt, đa chiều của tự nhiên, mà phải trưng ra được những bằng cớ cụ thể, “rành rành”, những minh chứng định lượng theo nhận thức toán học. Trong khi đó, những nhận thức sơ khai về toán học cũng đồng thời phát triển để trở thành một hệ thống mạch lạc, chặt chẽ nhằm đáp ứng được những yêu cầu “tính toán” số lượng trong thực tiễn lao động, sản xuất và đời sống. Đó là Toán học.
 Những “mắc mứu” trong thực hành toán học tất yếu thúc đẩy sự nghiên cứu toán học làm cho toán học phát triển vượt trội, không phải do thực tế cuộc sống đòi hỏi nữa mà do chính bản thân nó đòi hỏi phải “rõ ràng và sáng sủa”. Vô hình dung, sự phát triển của toán học trong quá trình phục vụ đời sống thực tiễn ở hiện tại cũng như ở tương lai, đồng thời luôn tự hoàn thiện mình, đã phân ra thành hai bộ phận là toán học ứng dụng và (tạm gọi là) toán học lý thuyết. Toán học lý thuyết cho dù đã thoát ly thực tiễn thì cũng không thể che dấu được cái bản tính diễn tả sự thực khách quan của nó. Do đó mà ở trình độ nhất định, toán học lý thuyết cũng góp phần quan trọng vào quá trình nhận thức Tự nhiên Tồn tại của loài người.
Một triết thuyết sẽ không thể đứng vững được nếu nó không lý giải được mọi hiện tượng từ xa vời viển vông đến gần gũi cụ thể một cách thống nhất (nghĩa là không có mâu thuẫn nội tại) và có bằng chứng thuyết phục. Do đó vào thuở ban đầu, nó phải “vay mượn” toán học. Và cũng trong thuở đầu tiên, sự thoát ly thực tiễn cũng như đặc tính diễn tả sự thực khách quan của toán học sẽ hướng nó đến với triết học. Khi toán học về đứng dưới ngọn cờ triết học, đóng vai trò hỗ trợ, làm công cụ minh chứng cho quan niệm triết học trên cơ sở quan sát trực giác cũng như suy lý, thì cũng là lúc vật lý học được phôi thai.
Như thế, quá trình nhận thức về tự nhiên của loài người ở gia đoạn đầu tiên sẽ tất yếu dẫn đến một “thực thể” thống nhất của ba phương chiều nhận thức và được gọi tên là “yêu mến sự thông thái” mà về sau đã trở thành ba ngành nghiên cứu cơ bản, tương đối độc lập nhau là triết học, toán học và vật lý học. “Thực thể” nhận thức đó chính là triết học Hi Lạp cổ đại và đó cũng là niềm vinh dự của dân tộc Hi Lạp.
Có thể hình dung rằng, triết học, với đặc trưng viển vông, bất toàn của nó và toán học, với đặc trưng thực tế, chuẩn xác của nó là hai mặt lưỡng nghi của một mối quan hệ tương phản có gốc là vật lý học. Sự phát triển của nhận thức nhân loại về Tự nhiên Tồn tại sẽ làm cho mức phản ánh đúng đắn thực tại khách quan của vật lý học ngày càng vượt trội so với của Triết học và Toán học; trở thành hướng chủ yếu và quyết định cho một nhận thức vẹn toàn và xác đáng, “đúng phóc” về chân lý khách quan đích thực. Cũng tất yếu là vật lý học sẽ qui tụ triết học và toán học về hợp với bản thân nó thành một “thực thể” nhận thức thống nhất với tên gọi chung, có thể mượn lại của thời Hi Lạp cổ đại, là “Yêu mến sự thông thái”, hay cũng có thể là: “Nhận thức Tự Nhiên”. Chắc chắn rồi đây, loài người sẽ chứng kiến được Sự Thống Nhất Vĩ Đại đó!
Cần nhấn mạnh rằng, khi Nhận thức Tự Nhiên đạt đến mức hoàn thiện thì những hiện tượng tâm linh cũng được làm sáng tỏ và chủ nghĩa thần bí vì thế cũng không còn cớ để tồn tại.
Tuy nhiên, có thể rằng, tôn giáo trong buổi giao thời vẫn còn đó. Không có tôn giáo nào không xuất thân từ suy tư triết học. Vì mục đích đời người là vận động cho việc cố gắng duy trì sống còn, cho nên có thể nói tôn giáo là triết học bị bẻ cong theo ước muốn của con người về sự hướng tới hạnh phúc và sự trường tồn bất tử. Chính vì vậy mà nó phải tồn tại để rao giảng xoa dịu niềm đau thương về thân phận đời người của Đại Chúng và do đó mà nhiều khi cũng là “mảnh đất màu mỡ” cho lắm kẻ “đào sâu vớ bẫm”. Cũng chính vì vậy mà tôn giáo nào cũng tiềm tàng khát vọng, nhiều thánh thiện nhưng cũng không ít tội đồ.
Cuối cùng thì tôn giáo cũng phải cải tạo lại bản thân nó một cách toàn diện để có hình thức na ná như “hội ái hữu – tương trợ”, “hội từ thiện”, "hội hòa giải”…, nếu nó còn muốn tồn tại, khi mà Nhận thức Tự Nhiên đã soi rọi tâm thức loài người sáng tỏ đến tận “chân tơ kẽ tóc” và trở thành niềm tin tối hậu trong lòng mỗi người thì cái “áo khoác” tôn giáo cũng phải đổi màu đi.
Nhưng lạy Chúa, từ đây đến đó, loài người đừng để xảy ra một sự tự hủy diệt mình bằng cách phá tan tành “cái nôi” thiên nhiên của mình hoặc bằng cách cho nổ toàn bộ năng lượng hạt nhân mà nó đang tàng trữ, đã chuẩn bị xong kíp nổ và đang ngồi nghêũ nghện ở bên trên! Cũng lạy Chúa đừng để từ đây đến đó xảy ra một tai nạn Vũ Trụ nào “quét sạch” mầm sống trên Trái Đất!.
                                               ***
Ơclít, ông tổ của hình học, là người đầu tiên đặt cơ sở cho lý thuyết quang hình học của Vật lý lớn với các tác phẩm có tên là “Quang học” và “Phản quang học”. Ông thừa nhận “tia thị giác” của Empédocle , và đưa ra nhiều lập luận để ủng hộ giả thuyết đó. Trong tác phẩm “Quang học”, Ơclít nói rằng các “tia thị giác” phát ra từ mắt chiếu thẳng đến đối tượng của cái nhìn. Mỗi một tia đó chạm vào một điểm của vật được nhìn thấy. Do đó muốn thấy được toàn bộ vật thì phải gồm nhiều “tia thị giác” xuất phát từ mắt đến vật và Ơclít đã đưa ra nhận định như một tiên đề rằng, để nhìn thấy phải có một chùm “tia thị giác” từ mắt đến vật trong một hình nón mà đỉnh của nó là tâm của mắt. Với tiên đề này, ông đã dùng tính toán hình họa để giải thích hiện tượng khi nhìn một cái cây ở xa sẽ thấy nhỏ hơn khi nhìn nó ở gần, hay tại sao khi mặt phẳng của một vật hình tròn trùng với phương nhìn của mắt thì trông nó như một đoạn thẳng.
Quan niệm về chùm “tia thị giác” phát ra dưới dạng hình nón đã đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển các ý tưởng trong quang hình học sau này và có một sức sống dài lâu trong nhận thức vật lý. Mãi đến năm 1800, rất nhiều nhà vật lý vẫn còn tin rằng một ánh sáng được cấu thành từ nhiều tia thị giác và càng “chứa” nhiều tia thị giác thì chùm sáng đó càng sáng. Bên cạnh đó, khái niệm tia sáng mà Ơclít xây dựng đã trở thành khái niệm cơ bản của quang hình học ngày nay. Cũng nhờ có khái niệm ấy mà ông đã dùng được kiến thức hình học để tìm ra những định luật của sự truyền và phản xạ ánh sáng qua gương phẳng và gương cầu (nhưng chưa chỉ ra được tiêu điểm của gương cầu).
Ácximét (Archimèdes, 287-212 TCN) là nhà khoa học đồng thời là nhà phát kiến, sáng chế thiên tài, sống trong thời Hy Lạp hóa. Ông sinh tại Xyracút (Syracuse), đảo Sicily (nay thuộc Ý). Từ nhỏ ông đã say mê toán học, thiên văn. Lớn lên, được cha ông, là một nhà thiên văn, cho sang Alexandria, thành phố nổi tiếng nhất thời bấy giờ của Hy Lạp, là trung tâm tri thức, nơi tập trung các nhà thông thái nổi tiếng nhất, để học tập. Vì là người có lòng yêu nước nhiệt thành, sau khi học xong, ông trở về quê hương Xiracút, vừa say mê hoạt động khoa học vừa đem tài năng phụng sự tổ quốc mình đến hết đời.
Trước hết, Ácximét là một nhà toán học có trình độ bậc thầy. Ông đã để lại nhiều công trình toán học như: về độ đo cung, xác định thể tích hình cầu, về đường xoắn… Ông cũng là một trong những người đầu tiên chứng minh tính vô hạn của dãy số tự nhiên (1, 2, …, n). Đặc biệt, ông là người đầu tiên khai mở ra phép tính tích phân mà mãi tới thế kỷ XVII, Leipnit và Niutơn mới nêu ra được.
Ácximét còn là một nhà vật lý học kiệt xuất. Ông đã khám phá ra nguyên lý về đòn bẩy, đã nêu ra định nghĩa về trọng tâm của một vật và xác định được trọng tâm của các vật phẳng có hình tam giác, hình thang…, và sức đẩy của chất lỏng (mà ngày nay chúng ta gọi là nguyên lý hay định luật Ácximét). Nguyên lý Ácximét được phát triển như sau: “Một vật nhúng vào chất lỏng sẽ chịu một lực đẩy thẳng đứng từ dưới lên, có trị số bằng trọng lượng của chất lỏng đã bị vật chiếm chỗ”. Trong tác phẩm “Về các vật nổi”, Ácximét không những nghiên cứu điều kiện nổi của các vật mà còn bàn về tính bền vững của sự cân bằng các vật nổi có hình dạng khác nhau. Những vấn đề đó mãi tới thế kỷ XIX mới được phát triển đầy đủ và chứng minh chính xác, Ácximét còn có các công trình về thiên văn, quang học nhưng đã hoàn toàn bị thất lạc, không truyền lại được cho đời sau.
Ácximét ngoài việc say mê nghiên cứu khoa học. Còn là một người phụng sự hết mình cho công cuộc xây dựng và bảo vệ tổ quốc bằng những phát kiến khoa học của mình. Ở góc độ này, ông là một nhà khoa học thực hành tài ba, một kỹ sư, một công trình sư đầy sáng tạo. Ông đã chế tạo ra nhiều loại máy cơ học (chẳng hạn như trục vít vô tận). Để lấy nước sông lên tưới đồng ruộng, sáng chế máy ném đá, cần cẩu móc để nhận chìm thuyền đối phương, hệ thống kính hội tụ ánh sáng để đốt cháy thuyền chiến…
Sau ba năm bị bao vây, Xiricút thất thủ vào năm 212 TCN. Ácximét bị một tên lính La Mã chém chết trong khi đang chăm chú, mê say vào nghiên cứu một đồ án khoa học.
Việc tìm ra phép tính mà ngày nay chúng ta gọi là phép tính tích phân của Ácximét, được nhà toán học G. Polya người Hungrary, tác giả cuốn “Toán học và những suy luận có lý”, đánh giá là “… một trong những phát minh toán học vĩ đại nhất của mọi thời đại, bắt nguồn từ trực giác vật lý”. Vậy Ácximét đã tìm ra phép tính đó như thế nào? Chúng ta sẽ kể lại câu chuyện dựa theo lời kể của G. Polya.
Chính Ácximét đã cho biết là trước thời ông khỏang 200 năm, Démôcrite đã xác định được thể tích hình nón bằng 1/3 thể tích hình trụ cùng đáy và cùng chiều cao. Đến nay vẫn không ai biết tý gì về phương pháp của Democrite, nhưng vẫn có cơ sở để nghĩ rằng, ông đã xét cái mà ngày nay gọi là tiết diện ngang biến đổi của hình nón, song song với đáy của nó.
Euclid

Chân dung Euclid của Justus van Ghent vào thế kỉ 15. Không có tranh tượng hoặc miêu tả nào về bề ngoài của Euclid từ thời ông còn lại đến nay
Sinh khoảng 330 TCN
Nơi cư trú Alexandria, Ai Cập
Ngành Toán học
Nổi tiếng vì Hình học Euclid
Cơ sở

Archimedes của Syracuse
(tiếng Hy Lạp: Ἀρχιμήδης)

Archimedes suy nghĩ của Fetti (1620)
Sinh khoảng 287 trước Công Nguyên
Syracuse, Sicilia
Magna Graecia, Vịnh Taranto
Mất khoảng 212 trước Công Nguyên
Bị các binh sĩ La Mã giết hại trong trận Syracuse
Nơi cư trú Syracuse, Sicilia
Sắc tộc Hy Lạp
Ngành toán học, vật lý học, kỹ thuật công trình, thiên văn học, phát minh
Nổi tiếng vì Định luật Archimedes, Đinh ốc Archimedes, Thủy tĩnh học, Đòn bẩy, Vô hạn


Mặt khác tri thức hình học đến thời Ácximét đã đạt đến đỉnh cao. Các nhà hình học cổ Hi Lạp lúc đó đã biết đến cách “minh họa bằng tọa độ”. Để nghiên cứu quĩ tích các điểm trên đường trục cố định. Nếu tổng bình phương các khoảng cách này không đổi và hai đường trục vuông góc với nhau thì quĩ tích của điểm động sẽ tạo ra đường tròn. Mệnh đề này mới là manh nha của hình học giải tích vì hình học giải tích được cho là chính thức bắt đầu khi xuất hiện cách biểu diễn dưới dạng biểu thức đại số:
              
Trong khi hình học đã gặt hái được nhiều thành tựu lớn lao thì hiểu biết cơ học của người Hy Lạp trước thời Ácximét còn rất hời hợt, tản mạn vì được bắt đầu và phát triển chậm hơn nhiều. Thậm chí có thể nói không quá đáng rằng, cơ học, với tư cách là một khoa học thực tại, bắt đầu từ Ácximét là nhà vật lý cơ học đầu tiên của nhân loại.
Trước khi phát kiến ra phương pháp tính cơ bản tích phân, Ácximét đã tìm được diện tích của một viên phân parabôn, gần một tá kết quả tương tự bằng cùng một phương pháp, trong đó khái niệm về cân bằng giữ một vai trò quan trọng. Chính Ácximét đã từng nói rằng, ông “đã nghiên cứu nhiều bài toán bằng phương tiện cơ học”. Ông cũng đã khám phá ra nguyên lý những thứ cần cho việc lập bài toán giải theo phương pháp của tích phân.
Dưới đây là sự trình bày cách thiết lập bài toán để từ đó phát sinh ra tiền thân của phép toán tích phân. Cho dù là sử dụng ngôn ngữ hiện đại thì theo G. Polya, cũng không làm sai lạc ý tưởng của Ácximét.
Mục tiêu của bài toán là tìm thể tích của một hình cầu cho trước. Ácximét coi hình cầu như một vật thể do đường tròn xoay quanh trục của nó tạo nên, còn đường tròn thì ông coi như quĩ tích các điểm, đặc trưng bởi hệ thức giữa khoảng cách từ điểm động đến hai trục tọa độ cố định và vuông góc với nhau. Cụ thể, cho đường tròn bán kính a, tiếp xúc với trục y ở gốc O tọa độ (xem minh họa ở hình 1). Rõ ràng là sẽ thiết lập được hệ thức:
              
Hình 1: vị trí đường tròn bán kính a
Và do đó:
              
Cho đường tròn này xoay quanh trục x sẽ tạo ra một hình cầu
Nếu ta nhân hai vế của cho , sẽ có:
              
Có thể thấy rằng  là diện tích tiết diện ngang của hình cầu và khi y biến thiên thì nó cũng biến thiên.
Còn đối với  thì có thể coi nó như diện tích thiết diện ngang của hình nón do đoạn thẳng x=y quay quanh trục x tạo ra và khi x biến thiên thì diện tích đó cũng biến thiên (xem hình 2).

Hình 2: Nguồn gốc của phép tính tích phân
Đến đây, chúng ta không thể không tự hỏi: vậy thì của hệ thức có thể biểu thị cho cái gì?
Trên hình 2 chúng ta có một hình nón với tiết diện ngang biến thiên của nó là và khi x biến thiên đến x=2a (đường kính hình tròn) thì thiết diện ngang của hình nón trùng với đáy của nó. Trên hình 2, đáy của hình nón là một hình tròn có bán kính 2a và diện tích là . Nhớ đến khẳng định của Démocrite về mối quan hệ giữa thể tích hình nón và hình trụ (đã được Eudoxe sống trước thời Ácximét chứng minh), chúng ta có thể nghĩ tới đó cũng là đáy của hình trụ có chiều cao bằng 2a. Vậy có thể nhờ vào mối quan hệ đã biết đó để tính ra thể tích hình cầu bán kính a không? Dù sao thì cũng thử xem sao!
 
(Còn tiếp)
---------------------------------------------------------------------


Nhận xét

Bài đăng phổ biến từ blog này

TT&HĐ I - 9/d

MUÔN MẶT ĐỜI THƯỜNG III/104

MỌC CÁNH