BẢN CHẤT CỦA LỰC. VẬY LỰC LÀ GÌ 🤔???
Một người bình thường có thể dễ dàng nhấc cặp sách của mình, nhưng chắc chắn không thể nâng nổi một chiếc ô tô. Người tập thể hình cao to, vạm vỡ thường thắng trong các trận vật tay, nhưng chưa chắc đã có sức bền tốt hơn so với người có thể hình nhỏ con hơn. Trên sân bóng, chúng ta thấy cầu thủ sút bóng rất mạnh nhưng quả bóng không bị vỡ, trong khi chỉ cần dùng một cây kim chọc nhẹ thì quả bóng lại nổ. Vậy sự tương tác giữa các vật thể này là gì? Nó liên quan đến một từ khóa mà chúng ta đang tìm hiểu - "lực".
Từ thời xa xưa, con người đã có những nhận thức cảm tính về lực. Thậm chí, trong dân gian còn lưu truyền nhiều cách hình dung về lực. Người ta thường nói "trói gà không chặt" để ám chỉ một người yếu ớt, hay những cụm từ như " khỏe như trâu" , "cứng như đá" cũng không hiếm gặp trong cuộc sống. Tuy nhiên, những cách nói này chỉ dừng lại ở mức so sánh mạnh hay yếu, chứ không đưa ra được định nghĩa cụ thể về lực.
Mãi đến thế kỷ 17, kể từ khi Galileo tiên phong trong ngành vật lý hiện đại, các học giả mới bắt đầu nghiên cứu cách mô tả rõ ràng hơn về bản chất của lực. Họ nhanh chóng nhận ra rằng cần phải nghiên cứu về ảnh hưởng của lực lên các vật thể. Đầu tiên, lực có thể làm thay đổi hình dạng của một vật, chẳng hạn như khi nhào bột hoặc kéo căng sợi cao su. Thứ hai, lực có thể thay đổi tốc độ của vật thể, ví như khi chúng ta đá một quả bóng. Sau nhiều cuộc tranh luận nảy lửa, Newton và các nhà khoa học khác đều cho rằng để thay đổi hình dạng của một vật cần phải có nhiều lực tác động, còn một lực duy nhất có thể làm thay đổi tốc độ của vật. Từ đó, họ cho rằng định nghĩa lực nên bắt đầu từ sự thay đổi tốc độ của vật thể.
Tiếp bước nghiên cứu từ Huygens và những nhà khoa học khác, Newton đã định nghĩa lực là một đại lượng vật lý liên quan đến khối lượng và sự thay đổi tốc độ của vật chịu tác động. Định nghĩa này đã nhanh chóng giải quyết nhiều vấn đề và được công nhận rộng rãi. Từ đó, đơn vị của lực cũng được đặt theo tên của Newton. Tuy nhiên, Newton chỉ định nghĩa được kết quả của lực, nhưng chưa giải thích được nguồn gốc hay bản chất của lực.
Đến thế kỷ 19, Faraday, Maxwell và nhiều nhà khoa học khác đã nỗ lực phát triển thuyết điện từ học, đưa hiểu biết của con người về lực lên một tầm cao mới. Lúc này, người ta bắt đầu nhận ra rằng: lực tác động lên vật chất thông qua các “trường”, như điện trường, từ trường, và trường hấp dẫn. Chính nhờ những trường này mà thế giới của chúng ta tồn tại lực điện từ và lực hấp dẫn.
Cùng lấy ví dụ về một người đang ngồi trên ghế. Chúng ta biết rằng trọng lực tác động lên người này đến từ lực hấp dẫn của Trái Đất. Ngoài ra, còn có lực ma sát và áp lực giữa người và ghế, áp suất của khí quyển tác động lên cơ thể, cùng với lực tác động giữa cơ, máu và xương trong cơ thể. Tất cả những lực này đều là kết quả của lực điện từ giữa các nguyên tử cấu thành nên vật chất.
Bước vào thế kỷ 20, với sự ra đời của cơ học lượng tử, nhân loại có thêm những nhận thức mới về bản chất của thế giới vi mô. Họ phát hiện ra rằng trong hạt nhân nguyên tử còn tồn tại hai loại lực nữa: lực tương tác mạnh và lực tương tác yếu. Hai loại lực này chỉ có thể quan sát được trong các phản ứng hạt nhân, chẳng hạn như nổ bom nguyên tử, nên chúng ta ít khi tiếp xúc với chúng trong cuộc sống thường ngày.
Từ đó, chúng ta biết rằng trong tự nhiên có tổng cộng bốn loại lực: lực hấp dẫn, lực điện từ, lực tương tác mạnh và lực tương tác yếu. Thực tế, các nhà khoa học luôn suy nghĩ về một khả năng thú vị, có lẽ bản chất của bốn loại lực này chỉ là một loại lực duy nhất. Lý thuyết này được gọi là “lý thuyết thống nhất lớn”, và Einstein đã trăn trở về nó cho đến tận khi ông qua đời. Cho đến nay, ngoài lực hấp dẫn, con người đã tìm ra mối liên kết giữa ba loại lực còn lại. Liệu trong tương lai, chúng ta có thể thống nhất được lực hấp dẫn vào lý thuyết này hay không, đây vẫn là đề tài thu hút nhiều nhà khoa học.
Cơ học lượng tử không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ sự tồn tại của lực tương tác mạnh, lực tương tác yếu, mà còn giúp con người hiểu sâu hơn về bản chất của lực so với “trường”. Lý thuyết này cho rằng, thực chất lực chỉ là quá trình trao đổi các hạt, giống như quả bóng bàn nảy qua lại giữa hai chiếc vợt. Vì vậy, không thực sự tồn tại một thứ gọi là “lực”, mà đó chỉ là quá trình chuyển động qua lại của các hạt vi mô. Điều này có vẻ khá trừu tượng khiến chúng ta khó mà hiểu ngay được. Tuy nhiên, điều thú vị là sau nhiều thế kỷ nghiên cứu chuyên sâu về lực, kết luận cuối cùng mà nhân loại đưa ra lại là “lực” không thực sự tồn tại.
