Thread: Lụm lặt
View Single Post
Old 07-23-2016   #197
longhue
R6 Đệ Nhất Cao Thủ
 
Join Date: Dec 2007
Posts: 2,805
Thanks: 6,545
Thanked 3,911 Times in 1,337 Posts
Mentioned: 21 Post(s)
Tagged: 0 Thread(s)
Quoted: 596 Post(s)
Rep Power: 24
longhue Reputation Uy Tín Level 8longhue Reputation Uy Tín Level 8longhue Reputation Uy Tín Level 8longhue Reputation Uy Tín Level 8
longhue Reputation Uy Tín Level 8longhue Reputation Uy Tín Level 8longhue Reputation Uy Tín Level 8
Default

Từ phương tŕnh của Einstein và thảm hoạ tận diệt của Thế Chiến III




Cali Today News – Đại Chiến Thế Giới thứ Hai II đă qua với tấn thảm kịch là hai trái bom nguyên tử thả lên Nagasaki và Hiroshima Nhật Bản. Cho tới nay thế giới nói chung vẫn chưa lấy đó làm tấm gương ngăn ngừa để ǵn giữ nền hoà b́nh chung cho toàn thể nhân loại.

Tiên đoán về thảm hoạ của chiến tranh hạt nhân, bác học Albert Einstein nói:

“Tôi không cần biết Thế Chiến III đánh nhau về vũ khí nào, nhưng Thế Chiến IV th́ loài người chỉ c̣n gậy, đá để đánh nhau mà thôi.”

Dỉ nhiên ai cũng hiểu thảm hoạ tận diệt của thế giới qua đại chiến thế giới lần 3 nếu xảy ra, chắc chắn đó là cuộc chiến tranh hạt nhân chứ không ǵ khác.

Bác học Einstein sinh năm 1879 tại Đức. Ông là nhà vật lư nổi tiếng vào thời đó ông rất đam mê và phát triển đặc thuyết tương đối. Năm 1905 Ông bắt đầu nghiên cứu về ảnh hưởng của quang điện cùng năng lượng và vật chất cùng phương tŕnh E=mc2 nổi tiếng với lư thuyết cho rằng một khối lượng vô cùng nhỏ của vật chất nhưng có khả năng biến ra một năng luợng vô cùng lớn. Vào năm 1933 ông sang dạy tại Đại Học Princeton Hoa Kỳ và xin tỵ nạn tại Mỹ do lo sợ Đức Quốc Xă. Ông mất năm 1955.

Chiến tranh hạt nhân đi từ sức mạnh vĩ đại của phản ứng hạt nhân

Vật chất và năng lượng trong phương tŕnh Einstein, E=mc2

Ông lập ra thuyết tương đối trong đó giải thích rằng sự tương quan giữa khối lượng m (mass) có từ một dạng động năng E (energy kinetic) do ông khám phá ra. Và khối lượng đó là thương số giữa động năng E đó với b́nh phương của tốc độ ánh sáng hay C2.
Viết gọn lại, ta có E=mc2 là phương tŕnh nổi tiếng của Einstein. Đặc biệt Eistein nhấn mạnh về một thể năng lượng tương đương tích số giữa khối lượng vật chất với b́nh phương tốc độ ánh sáng. Nói th́ đơn giản, nhưng nó chứa đựng bao vấn đề hệ trọng từ phương tŕnh trên. Từ sự song hành ư nghĩa giữa vật chất và năng lượng. Năng lượng thuần nhất trong trạng thái động nó đang nằm ở dạng HẠT (particle) cùng mang khối lượng.

Tuy nhiên, phương tŕnh ngược lại nó cũng ngầm mang ư nghĩa rằng cần một năng lượng thật lớn mới tạo được một khối lượng thật nhỏ vật chất.Từ đó chúng ta thấy rằng E= mc2 nói ra rằng vật chất và năng lượng là hai đại lượng có thể hoán đổi nhau được. Chúng là hai khía cạnh nằm trong vật chất nào đó.

Vào thế kỷ 18 chúng ta có (1) Nguyên Lư Bảo Tồn Khối Lượng (Principal of mass conservation) của nhà hóa học Pháp Antoine Lavoisier (1743-1794) ; vật chất không bao giờ mất chỉ biến thể thôi. Thật vậy, đốt một que cũi sau đó chúng ta cân lại từ khí thải ra, tro bụi sau khi cháy nếu cẩn thận th́ nó hoàn toàn bằng khối lượng ban sơ. Qua thế kỷ 19 các nhà khoa học như Rumford, Sadi Carnot, Ludwig Boltzman… lại chú trọng đến (2) Nguyên Lư Bảo Tồn Năng Lượng (the Law of conservation of energy) , họ cho rằng năng lượng nằm ở nhiều dạng : ánh sáng, sức nóng, chuyển động, thế năng…nhưng năng lượng không tự nhiên mà có nó phải do vật chất biến ra và tổng số năng lượng tạo ra nếu cộng lại không bao giờ bị biến mất đi.

ly 1

E=mc2 & NGUYÊN LƯ THỨ BA

Bắt đầu thế kỷ 20, Albert Einstein đă khám phá ra nguyên lư thứ BA đó là sự liên kết hai nguyên lư sơ khai trên thành một nguyên lư mà chưa ai ngờ tới , đó là ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG (Einstein’s Conservation Law). Không giống như chúng ta thuờng nghĩ nhưng hệ quả của nguyên lư này hết sức hệ trọng cho đến nay và cả ngày mai. Hăy tưởng tượng b́nh phương tốc độ ánh sáng một đại lượng quá to tát khi dùng tới từ “quadrillion” ngàn triệu triệu để chỉ ra. Với công thức hay nguyên lư Einstein E=mc2 thế giới hiện đại đă và đang bước vào thời kỳ của NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN ( nuclear energy)

Điều thông tuệ nhất của bác học Einstein là ông đă nhận chân ra NĂNG LƯỢNG và VẬT CHẤT là 2 thể hoàn toàn khác biệt cùng ở trong một vật thể.

Vật chất có thể chuyển hóa thành năng lượng E. thí dụ một nguyên tử Hydrogen đơn thuần căn bản gồm 1 proton. và hạt proton này (subatomic particle) có khối lương: 0.000 000 000 000 000 000 000 000 001 672 kg

Tuy khối lượng này quá nhỏ, nhưng vô số nguyên tử hydrogen cùng Oxygen hợp lại với nhau ( hằng số Avogadro 6.022 x 1023) th́ nó sẽ tạo nên một thực thể có tác động với chúng ta.

Lấy thí dụ, trong một kư lô gam nước nguyên chất chúng ta có khối lượng hydrogen tương đương
mass H = 1kg x 2/18 =0.111kg (một phân tử gram nước có 2g hydrogen và 16g oxygen)
Công thức Einstein sẽ cho ta một năng lượng hết sức lớn

E = mc2
với hệ thống m k s
m: khối lượng tính bằng Kg
c: tốc độ ánh sáng gần bằng 300,000,000 m /sec
E: Joules

= 0.111 x 300,000,000 x 300,000,000
= 10,000,000,000,000,0 00 Joules

Joule là năng lượng tương đương khi bạn thử làm rơi 1 cuốn sách lên sàn nhà . Và khi nh́n năng lượng của khối lượng hydrogen từ 1 kg nước tinh khiết chuyển hóa thành th́ thực là lớn kinh khủng !

v́ đó là năng lượng tạo ra khi chúng ta đốt sạch hàng trăm ngàn gallons dầu khí mới có được!

Nếu như chúng ta chuyển đổi tất cả kg nước kia bao gồm 0.111kg hydrogen và 0.889kg oxygen thành năng lượng th́ nó sẽ tương đương với nguồn năng lượng từ 10 triệu gallons dầu khí.

Lưu ư: chuyển đổi thành năng lượng ở đây không giống như ta đốt một khối lượng vật chất, THAN hay carbur hydro chẳng hạn, thành năng lượng; năng luợng này là e ( energy gồm công năng và nhiệt năng thông thuờng), khác với E (viết hoa) là năng luợng hạt nhân là tích số mc2

Năng lượng ở đây không ở dạng vật chất nữa mà là thể dạng NĂNG LƯỢNG

Như Einstein đă nói .: ..

“Vật chất và năng lượng là 2 trạng thái khác xa nhau hoàn toàn trong cùng một vật thể, chuyện này xem chừng xa lạ đồi với những nguoi trung b́nh.”

Vấn đề chúng ta đặt ra là sự thực chúng ta có khả năng chuyển hóa nó thành năng lượng E (Einstein) được hay không?

Phương cách duy nhất để khối lượng 1 kg nước này biến thân hoàn toàn thành năng lượng E th́ 1 kg nước đó phải bị hủy diệt (annhilated) toàn bộ. Đây là tiến tŕnh hủy diệt TÍNH VẬT CHẤT của chúng, nó đ̣i hỏi phải có khối lượng tương đồng PHẢN VẬT CHẤT bằng nó, tương đồng khối lượng nhưng mang toàn âm điện (negative charge).

Loại PHẢN VẬT CHẤT có HIỆN HỮU và người ta thấy được nó . Đó là các HẠT HẠ NGUYÊN TỬ (subatomic particles)-đứng sau và nhỏ hơn cấu trúc căn bản của nguyên tử-trong quá tŕnh phân ră phóng xạ. Một thứ chúng ta có thể thực hiện được trong pḥng thí nghiệm.

Nhưng hạt này có tính tự hủy và khó sống c̣n cùng lúc đối với các chất liệu b́nh thường như nước. Với lư do này chúng ta không thể nào đem 1 kg nước trộn lẫn với 1 kg “phản vật chất nước” để cho ra năng lượng được.

Hiện tượng đặc biệt của các hạt căn bản như PROTON chẳng hạn nó có tính nối kết. Nhân của hydrogen gồm chỉ 1 proton đơn thuần thôi. Nếu có 2 protons th́ nó lại là nguyên tử helium. Đây là lối giải thích cách thành lập các nguyên tố… và cứ như thế tiến tŕnh này cứ nhân lên măi có nghĩa tăng số protons trong nhân (nucleus) lên cho đến các nguyên tố NẶNG NHẤT; thí dụ: Uranium trong nhân có 92 protons.

Chúng ta cũng có thể kết hợp hai proton tự do (hydrogen nuclei) với nhau để có một hạt nhân helium ban sơ [ Deuteron -h́nh trái ]. Tiến tŕnh này đ̣i hỏi hai proton này lao vào nhau với tốc độ cực nhanh. Chuyện này xảy ra ở mặt trời chúng ta trong phản ứng sơ khai:

1H + 1H –> 2H + antielectron + neutrino

nhưng với kỹ thuật tối tân của con người như lasers, từ trường, hay tại tâm của bom nguyên tử chúng ta có thể thực hiện được và gọi đó là: PHẢN ỨNG TỔNG HỢP HẠT NHÂN (nuclear fusion) Có ǵ thú vị khi chúng ta ép buộc tổng hợp hạt nhân như thế kia? Khi các protons (dương điện tử) bị tổng hợp nó sẽ mất đi một phần khối lượng tương đương 0.7% tổng số khối lượng tổng hợp [sự mất đi từ các hạ nguyên tử positron và neutrino trong h́nh trên ]. Nếu chúng ta chuyển ngược khối lương này ra năng lượng theo công thức E = mc2

Từ những nguyên tố nặng hơn sắt [Fe] tất cả đều không ổn định. Có một số lại RẤT KHÔNG ỔN ĐỊNH. Có nghĩa rằng nhân của chúng quá nhiều dương điện tử hay có nhiều dương điện (positively charged protons) chúng đẩy lẫn nhau đưa đến t́nh trạng phân tán bất cứ lúc nào! Nên chúng ta gọi NHỮNG NGUYÊN TỐ NÀY CÓ TÍNH PHÓNG XẠ. Lấy thí dụ, nguyên tố Uranium có tính phóng xạ. Từng giây đồng hồ hàng loạt nguyên tử Uranium tan ră ra thành từng nguyên tố mới và dĩ nhiên là nhẹ hơn v́ ít protons hơn. Lại có một lượng nhỏ bị mất đi và nó đă chuyển hóa thành năng lựơng một lần nữa theo công thức E=mc2. Tiến tŕnh này gọi là PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH HẠT NHÂN (nuclear fission).

Hai phản ứng hạt nhân nói trên đều có phóng thích một khối lượng nhỏ vật chất để chuyển hóa thành năng lượng, một năng lượng khổng lồ theo công thức Einstein. Xem chừng ngang đây chúng ta đă quen dần cách dùng nó. Phản ứng tổng hợp hạt nhân -nuclear fusion- là những vũ khí mới hơn đang có trên nhiều đầu đạn hạt nhân hiện đại. Phản ứng phân hạch (nuclear fission) xem chừng đă cổ hơn và nó ít sức mạnh hơn hiện nay, tuy thế cũng gây bao tang tóc trong Thế Chiến Hai (NAGASAKI + HIROSHIMA) hay các vụ tai nạn tại nhà máy điện hạt nhân.

Quả bom nguyên tử đầu tiên Hoa kỳ thử nghiệm tại quận SOCORRO , NEW MEXICO, U.S.A.sáng sớm 16 tháng 7 1945 , năng lượng tương đương 18 ngàn tấn TNT.

NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CŨNG TỪ NGUYÊN LƯ NÀY

Năng lượng mặt trời cũng từ kết quả E =mc2

Phản ứng nhiệt hạch (nuclear thermal reaction) tại tâm mặt trời là phản ứng tổng hợp (nuclear fusion) giữa tritium H3 và deuterim H2 cho ra helium H4 và năng lượng mặt trời c̣n gọi là tia bức xạ mặt trời(solar radiation). Phản ứng này cách xa trái đất tới ngót 90 triệu dặm nên năng lượng đă yếu lần cho khi đến trái đất. Tuy vây theo tính toán cũng c̣n một năng lượng tương đương 400 watts trên mỗi mét vuông mặt địa cầu, đủ cho 4 ngọn đèn 100 watt cháy sáng. Nếu ứng dụng sức nóng này qua các tia phản chiếu ở các tấm gương đun nguồn chất lỏng , và dù c̣n 30 phần trăm thôi chúng ta cũng có nguồn điện cho nhân loại , ư niệm này là khởi đầu của từ “Thermal Solar ” nguồn nhiệt lấy từ mặt trời. Sự t́m ṭi khám phá khoa học cùng lương tâm một nhà khoa học là chân lư và t́m ṭi chân lư. Thế hệ tương lai ḥa b́nh hay thảm nạn đều do con người quyết định. C̣n khoa học th́ mang tính tự nhiên và khách quan.

Bác học Albert Einstein hiểu công thức này sẽ đưa đẩy nhân loại về đâu? Khoa học đang phục vụ chiến tranh vào thời đại của ông. Trước đại họa nhân loại khi quân phát xít Hitler và Nhật đang ngày đêm ráo riết hoàn thiện những quả bom nguyên tử đầu tiên, mới đào tỵ sang Hoa kỳ cùng với hai nhà khoa học Do thái khác là Leo Szilard và Eugene Wigner năm 1939, ông đă khẩn khoản với TT Franklin D Rosevelt xin ngân sách hoàn thiện gấp Dự án Manhattan để sở hữu vũ khí nguyên tử trước phe Trục (phát xít)

Thế là công thức E=mc2 phục vụ nhân loại trước tiên bằng “chết chóc” mà sức mạnh vĩ đại của nó, mỉa mai thay lại nằm vào bằng chứng thảm hoạ hạt nhân đầu tiên qua 2 trái bom nguyên tử dội thả xuống hai thành phố Hiroshima và Nagasaki Nhật bản năm 1945.

Đinh Hoa Lư 23/7/2016

tài liệu tham khảo
longhue is_online_now   Reply With Quote
 
Page generated in 0.08081 seconds with 9 queries