Sói, Nam tước và Newton

17

Sói, Nam tước và Newton
(Về bộ phim “Chà, đợi đã!”, tiểu thuyết của Cyrano de Bergerac và phản ứng tổng hợp nhiệt hạch bằng laser)

Viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Sư phạm Liên Xô
V. A. VẢI

Bài viết này sẽ thảo luận về một hiện tượng vật lý có thể quan sát được trong tập gốc của bộ phim hoạt hình “Chà, đợi đã!” Bạn có nhớ con sói trên du thuyền Parsian đã phá vỡ thỏa thuận của con thỏ đi trên tàu hơi nước như thế nào không? Để đẩy nhanh tiến độ của du thuyền, con sói thổi buồm. Thoạt nhìn, có vẻ như tình huống này, ở một khía cạnh nào đó, giống với tình huống mà Nam tước Munchausen mô tả: khi thấy mình đang ở trong một đầm lầy, nam tước đã túm tóc kéo mình ra ngoài. Tuy nhiên, có sự khác biệt đáng kể trong hai trường hợp này. Con sói không vi phạm một trong những định luật cơ học cơ bản - định luật thứ ba của Newton, trong khi nam tước đã “vi phạm” nó, điều này tất nhiên là không thể xảy ra.

Trong Nguyên lý Newton*), định luật thứ ba được phát biểu như sau: “Trong thực tế luôn tồn tại một phản lực ngang nhau và ngược chiều, nếu không thì tác dụng của hai vật lên nhau là bằng nhau và ngược chiều nhau”. Newton đã nói: “Nếu một vật nào đó ấn hoặc kéo một vật khác thì chính nó cũng bị vật đó ép hoặc kéo. Nếu ai đó ấn ngón tay vào một hòn đá thì ngón tay của người đó cũng bị ấn vào một hòn đá”. Từ định luật thứ ba của Newton, nó suy ra rằng không có sự tương tác nào của các vật thể bên trong một hệ kín (từ đó không có gì thoát ra) có thể thay đổi chuyển động của toàn bộ hệ thống. Đặc biệt, sự tương tác của các bộ phận riêng lẻ trong tổ chức của Nam tước Munchausen (tay và tóc) không thể gây ra sự thay đổi về tốc độ đi xuống đầm lầy của anh ta, chứ đừng nói đến việc kéo anh ta ra khỏi đó.

Để ít nhất làm chậm quá trình lặn, nam tước phải bắt đầu cởi quần áo và ném mạnh quần áo của mình xuống đầm lầy, tức là phá vỡ hệ thống khép kín. Những đôi ủng nặng sẽ đặc biệt hữu ích ở đây. Cuối cùng, nam tước đã có thể đứng trên yên ngựa và nhảy ra khỏi đầm lầy. Nhưng đồng thời anh ta sẽ đẩy nhanh tốc độ lao xuống đầm lầy của con vật tội nghiệp.

Tuy nhiên, hãy quay lại câu chuyện “Chà, đợi một chút!” Giả sử cánh buồm của du thuyền được làm bằng vật liệu hấp thụ cấu trúc do Sói phát ra. khi đó chiếc du thuyền có Sói trên đó sẽ là một hệ thống khép kín, và nếu không có gió thì nó sẽ không thể di chuyển khỏi vị trí của mình, cho dù Sói có cố gắng thế nào đi chăng nữa. Những nỗ lực của Volka nhằm tăng tốc độ thổi của du thuyền cũng sẽ được giải phóng: áp lực lên các phần của luồng không khí do Sói phát ra sẽ được cân bằng bởi tác động của lực đẩy của Sói đối với việc bắn của du thuyền. Thực tế là con Sói đang lao về phía trước sẽ trải qua một cú giật hướng về phía sau (hành động và phản ứng).

Ở đây có sự tương đồng với phần nhô ra của súng hoặc đại bác, khi một viên đạn hoặc đạn pháo được bắn về một hướng thì súng hoặc đại bác bắt đầu chuyển động theo hướng ngược lại. Mọi thợ săn và lính pháo binh đều biết điều này. Gần gũi hơn nữa là sự tương tự với một tên lửa, từ phần đuôi của nó

*) “Các nguyên tắc toán học của triết học tự nhiên” - đây là cách Newton gọi tác phẩm chính của mình, trong đó ông trình bày các kết quả nghiên cứu về cơ học (tác phẩm này được xuất bản năm 1687). Principia (như tác phẩm của Newoton được gọi ngắn gọn) chứa các khái niệm cơ bản của cơ học cổ điển, ba định luật chuyển động (định luật Newton) và định luật vạn vật hấp dẫn.

2 «Kvant» № 9

18

sản phẩm đã được sắp xếp và bản thân cô ấy lại bay theo hướng ngược lại.

Trong phim “Chà, đợi một chút!” có một cánh buồm bình thường trên lưỡi, tất nhiên, nó phản ánh luồng không khí do Sói phát ra. Sau khi phản xạ, máy bay phản lực quay trở lại và thoát ra khỏi du thuyền bằng hệ thống Wolf. Nói cách khác, hệ thống không còn bị đóng nữa. Hiện tượng giật lùi xảy ra làm tăng tốc độ chuyển động của du thuyền.

Tất cả các máy bay phản lực đều sử dụng hiện tượng giật lại, xảy ra khi động cơ phát ra các tia khí ngược. Katyushas được các nhà thiết kế Liên Xô tạo ra trong Chiến tranh Vệ quốc vĩ đại, vốn gây hoảng sợ cho Đức Quốc xã, cũng có tác dụng tương tự.

Trở lại với Sói, phải thừa nhận rằng hóa ra hắn còn am hiểu về cơ khí hơn cả nam tước. Đồng thời có thể đưa ra đề xuất hợp lý hóa. Sẽ có lợi hơn nếu con sói đứng quay lưng về phía lò hấp và thổi theo hướng ngược lại - xét cho cùng, cánh buồm không phải là tấm phản xạ lý tưởng cho tia va chạm; máy bay phản lực khiến cánh buồm yếu đi.

Cyrano de Bergerac

Hiệu ứng giật lại, như đã biết, là cơ sở cho việc áp dụng gói du hành vũ trụ. Đây là nơi chúng ta đến với gói Cyrano de Bergerac (1619-1655) của Pháp. Đây là một nhân vật hết sức độc đáo trong lịch sử văn học thế giới. Cyrano xuất thân từ một gia đình kép, nghèo khó và rất cần sự giúp đỡ trong suốt cuộc đời. Vào thời đại đó, chỉ những người phục vụ tùy tùng của một trong những quý tộc giàu có mới đi qua. Đối với Cyrano, con đường như vậy đã bị đóng lại do tính cách cực kỳ độc lập và bốc lửa của anh. Cyrano đã viết những tờ rơi đầy chất thơ nhằm chống lại Bộ trưởng thứ nhất đầy quyền lực của Pháp, Hồng y Mazarin (“Mazarins”). Anh ta cố gắng làm giàu bằng cờ bạc nhưng không thành công. Thiên nhiên đã ban thưởng cho Cyrano một chiếc mũi khổng lồ có hình biếm họa, điều này gây ra sự chế giễu liên tục, đây là lý do cho vô số cặp đôi. Và con bạc và duzlyat này là một nhà tư tưởng sâu sắc, một tín đồ của nhà triết học duy vật Gassendi *) và là tác giả của cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng tuyệt vời “Một thế giới khác, hoặc các Quốc gia và Hoàng gia,” xuất bản năm 1657, sau cái chết của tác giả. Cuốn tiểu thuyết rõ ràng có bản chất vô thần, và trong đó Cyrano hát một cách hóm hỉnh những truyền thuyết trong Kinh thánh.

Điều thú vị đối với chúng ta là trong tiểu thuyết Cyrano mô tả chuyến bay lên mặt trăng… với sự trợ giúp của một gói hàng! Có một bản khắc cũ mô tả Cyrano bay về phía Mặt trăng trong một chiếc giỏ, trên đó có gắn những gói hàng phát ra những tia lửa hướng về Trái đất, từ đó nâng chiếc giỏ lên. Vì vậy, Cyrano đã thấy trước việc sử dụng gói hàng này để du hành vũ trụ từ ba trăm năm trước. Người ta cũng tò mò rằng trong một cuốn tiểu thuyết được viết hơn ba mươi năm trước khi xuất bản cuốn Cơ bản của Newton, Cyrano tuyên bố rằng lực hút của Mặt trăng sẽ lấn át lực hút của Trái đất ở khoảng cách đến Mặt trăng ít hơn so với khoảng cách từ Trái đất, vì khối lượng của Mặt trăng nhỏ hơn khối lượng Trái đất, và thậm chí còn tính tỷ lệ của những khoảng cách này (tất nhiên, anh ta nhận được kết quả số sai - 3 cộng lại là khoảng 9).

Cyrano mỉa mai mô tả Mặt trăng là nơi chứa tia của trái đất. Ở đó, anh ta được cho là đã gặp nhà tiên tri Elijah và tìm ra cách anh ta đến Mặt trăng. Và nhà tiên tri mô tả phương pháp du hành của mình, chống lại

*) Pierre Gassendi (1592-1655) - triết gia và nhà khoa học người Pháp. Ông đã tham gia nghiên cứu về cơ học, âm thanh học, quang học và điện báo.

19

mâu thuẫn với định luật III Newton.
Phó Ilya đã chế tạo một cỗ xe sắt (người ta tin rằng sấm sét trong cơn giông bão là tiếng ầm ầm của cỗ xe của phó Elijah khi anh ta cưỡi trên bầu trời) và ngồi trong đó, bắt đầu ném một quả bóng sắt có từ tính lên. Quả bóng mỗi lần kéo cỗ xe phía sau nó, và do đó chiếc xe sẽ đến được Mặt trăng. Cơ phó đã không tính đến độ giật mà cỗ xe sẽ trải qua với mỗi lần ném bóng, và hóa ra lại là tiền thân của Nam tước Münchgraysen “yêu sự thật”.

Vào nửa sau thế kỷ 19, nhà viết kịch người Pháp Edmond Rostand đã viết vở kịch Cyrano de Bergerac, vở kịch này vẫn rất thành công. Vở kịch được tác giả gọi là một vở hài kịch anh hùng, phản ánh chính xác tính cách của nó - vui vẻ, đồng thời lãng mạn cao siêu. Maxim Gorky đã viết một bài báo đặc biệt, trong đó ông đánh giá rất cao hình ảnh cao quý của Cyrano do Rostand vạch ra.

Rostand gán cho Cyrano phương pháp bay lên mặt trăng do phó Ilya “phát minh ra” và không đề cập đến tên lửa. Đây là đoạn văn có liên quan từ vở kịch:

“Nằm xuống tấm sắt
và cá mạnh mẽ
Ném nam châm
anh ấy là một tấm sắt với bạn
Kéo lên. Bạn nữa.
Vì vậy hãy tiếp tục luyện tập cho đến khi mặt trăng.”
Tại sao Rostan biến cỗ xe thành một tấm sắt vẫn chưa rõ ràng.
Gần đây, cái tên Cyrano đã được gán cho một trong những miệng núi lửa trên mặt trăng, điều này tất nhiên là khá công bằng.

Đôi lời về Jules Verne
“Từ Trái đất đến Mặt trăng bằng con đường trực tiếp trong 97 giờ 20 phút” là tựa đề một cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng của Jules Verne (1828–1905), được viết vào năm 1865. Jules Verne mô tả việc hạ cánh xuống mặt trăng bằng một viên đạn được bắn bởi một khẩu đại bác khổng lồ. Phải thừa nhận rằng đây là một phương pháp kém hợp lý hơn rất nhiều so với việc bắn bằng tên lửa do Cyrano phát minh ra.

Nhưng hơn hai trăm năm đã trôi qua! Đúng như vậy, trong một cuốn tiểu thuyết khác của Jules Verne - “Around the Moon” - người Pháp tiết kiệm Michel Ardant đã mang theo những chiếc túi bên mình, nhưng chỉ để làm dịu tác động lên Mặt trăng do hiện tượng giật lại. Nhưng trong hầu hết các tiểu thuyết của Jules Verne, người ta đưa ra tọa độ chính xác hơn cho điểm trên đường đi mà lực hút của Trái đất cân bằng với lực hút của Mặt trăng - 47/52 khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trăng. Điều này là tự nhiên, vì tỷ số khối lượng của Mặt trăng và Trái đất, cũng như định luật hấp dẫn của Newton, đã được biết đến. Những người bạn đồng hành của Michel Ardant - chủ tịch câu lạc bộ pháo Barbicane và Thuyền trưởng Nicole - đã sử dụng đại số để tính toán tương ứng, và Michel Ardant đã gọi họ là “Kẻ ăn X”. Nhân tiện, theo Jules Verne, tính không thể thu hồi chỉ nên được phân chia tại một điểm của quỹ đạo - tại điểm mà lực hấp dẫn thu được bằng 0. Jules Verne đã sai. Để có vẻ ngoài không liên quan, lực hấp dẫn không nhất thiết phải biến mất. Chưa kể đến kinh nghiệm của các phi hành gia, mọi hoạt động thể thao đều ở trạng thái vô thường trong quá trình nhảy (nếu không tính đến lực cản của không khí).

Hiện tượng phản ứng tổng hợp và phản ứng nhiệt hạch được kiểm soát

Bây giờ chúng ta sẽ được đưa đến thế kỷ của chúng ta và thậm chí đến nửa đầu của tương lai, thế kỷ XXI. Chúng ta đang nói về công nghệ mới nhất,