Leonardo da Vinci tính toán lực hấp dẫn từ thế kỷ 15 như thế nào

Khi Leonardo da Vinci không vẽ hay thiết kế những cỗ máy kỳ lạ, ông suy ngẫm về những bí ẩn của trọng lực. Nhà tư tưởng thời Phục hưng đã dành nhiều thời gian tìm hiểu “lực hút của vật thể này với vật thể khác” có thể ảnh hưởng như thế nào đến những thứ như đường bay của chim và thác nước, theo phát hiện mới của các nhà khoa học tại Viện Công nghệ California.

Da Vinci còn thực hiện các thí nghiệm chi tiết nhằm làm sáng tỏ bản chất của trọng lực từ một thế kỷ trước Galileo và trước khoảng hai thế kỷ trước Newton.

Nổi tiếng là một nghệ sĩ, Leonardo da Vinci còn để lại nhiều bản thảo ở các lĩnh vực khoa học. Ảnh: The British Library.

“Không thể chỉ coi da Vinci là một nghệ sĩ, chính xác hơn, ông là một trí thức tinh hoa của thời kỳ Phục hưng”, Z. Jane Wang, giáo sư vật lý tại Đại học Cornell, người đã nghiên cứu một số bản thảo của da Vinci, cho biết.

Thí nghiệm lực hấp dẫn của Leonardo da Vinci

Lưu lại các nghiên cứu của Leonardo da Vinci là The Codex Arundel, bộ bản thảo được đặt theo tên của một nhà sưu tập người Anh, Bá tước Arundel, người đã mua bộ bản thảo vào đầu thế kỷ 17. Tài liệu này chứa hàng trăm bài báo mà Leonardo da Vinci viết trong khoảng thời gian 1478-1518, nghĩa là ở độ tuổi 26-66, một năm trước khi ông qua đời. The Codex Arundel gồm các bản vẽ và văn bản về nhiều chủ đề nghệ thuật và khoa học.

Điều thu hút sự chú ý của Morteza Gharib, nhà nghiên cứu hàng không tại Caltech và tác giả của phát hiện mới về da Vinci, là “hình tam giác bí ẩn” ở trang 143. Bức phác họa của da Vinci thể hiện một chiếc bình dịch chuyển theo chiều ngang, và từ miệng bình xuống đến mặt đất có một loạt các điểm tạo thành cạnh huyền của một hình tam giác vuông.

Bản vẽ thể hiện thí nghiệm trọng lực, được ghi lại ở trang 143 của The Codex Arundel. Ảnh: The British Library.

“Đột nhiên, hình ảnh tĩnh trở nên sống động”, Gharib kể lại thời điểm nhóm nghiên cứu giải mã các ký hiệu ghi trên bản vẽ.

Da Vinci đánh dấu điểm bắt đầu chuyển động của bình bắt đầu bằng chữ A viết hoa, và thể hiện đường đi của bình bằng một đường thẳng song song với mặt đất. Bắt đầu từ đường thẳng này, có một loạt các đường chạy theo hướng xuống mặt đất, thể hiện vật liệu chứa bên trong đang rơi xuống khi bình di chuyển.

Bản vẽ thể hiện 2 hiệu ứng của lực hấp dẫn, hiệu ứng đầu tiên là lực kéo xuống từ miệng bình đến mặt đất, hiệu ứng thứ hai là tốc độ vật liệu rơi ra thay đổi khi bình di chuyển theo một đường thẳng, Gharib giải thích.

Khi chiếc bình di chuyển ngày càng xa điểm xuất phát, các đường rơi càng ngắn lại, và tại thời điểm “chụp” hình, điểm kết thúc của các đường rơi tạo thành cạnh huyền của một tam giác vuông.

Tính toán hằng số hấp dẫn từ 500 năm trước

Bản vẽ này làm sáng tỏ lực hấp dẫn vô hình, Gharib cho biết, vì nó cho thấy trọng lực là một lực không đổi dẫn đến gia tốc ổn định – tốc độ tăng dần đều – của vật liệu rơi ra khỏi bình.

Gharib cho biết thí nghiệm đáng chú ý ở chỗ nó giúp ước tính một hằng số của tự nhiên, hằng số hấp dẫn, ngày nay được biểu thị trong vật lý bằng chữ G. Hằng số này định lượng cường độ của lực hấp dẫn và cho thấy nó có thể ảnh hưởng thế nào đến tốc độ rơi của một vật thể.

Các nhà khoa học Caltech tái tạo lại thí nghiệm của da Vinci, cho biết thí nghiệm có thể giúp tính gần đúng hằng số hấp dẫn. Ảnh: Caltech.

Với thí nghiệm bình nước cách đây 500 năm, da Vinci đã có thể tính toán hằng số hấp dẫn với sai số chỉ khoảng 10% so với giá trị mà vật lý hiện đại xác định được, theo Gharib.

Các nhà nghiên cứu cho biết thêm Leonardo da Vinci có thể là người đầu tiên khám phá nhiều lĩnh vực khoa học, nếu thăm dò kỹ hơn Codex Arundel và các nguồn khác. Hơn 7.200 trang ghi chú và nét vẽ nguệch ngoạc của da Vinci vẫn tồn tại cho đến ngày nay.

Đến nay, The Codex Arundel chủ yếu được nghiên cứu bởi các nhà sử học, không phải các nhà khoa học. “Đó là một cuốn sách mở mà chúng ta chưa dành thời gian khám phá”, Gharib nói.