James Clerk Maxwell Và Lực Tuyến Hệ

(NHỮNG NHÂN VẬT LÀM THAY ĐỔI THẾ GIỚI)

Năm 1831, lúc mà cả thế giới Tây Phương còn đang khâm phục nhà Vật Lý Học Michael Faraday với những khám phá độc đáo của ông về hiện tượng cảm ứng điện từ - tức electromagnetic induction - mà đã là nguồn gốc mỡ màn cho sự phát minh của các máy phát điện cho nhân lọai sau này, thì cậu bé có tên James Clerk Maxwell chỉ vừa mới cất tiếng oe oe chào đời.

Ngày nay, trong khi chúng ta đang hưỡng thụ những tiện nghi được phát triển triền miên không ngừng nghĩ từ những công trình nghiên cứu của James Clerk Maxwell như radio, TV, điện thoại viễn liên, cellular phone v.v.. và nhất là chiếc microwave oven tối cần thiết của mọi gia đình, nhân loại có ngờ đâu cậu bé ấy sau đó đã trỡ thành một nhà Vật Lý Học lừng lẫy nhất của thế kỹ 19.

Những lý thuyết của ông bao trùm sự nghiên cứu và khã năng tư duy của các bộ óc tinh khôn nhất của nhân loại, đi xa thẵm vào những chiều hướng trừu tượng vô hình của vũ trụ, khác hẳn với những kiến thức hửu hình của vật chất mà loài người đang quen thuộc. Vì những công trình tận tụy miệt mài nghiên cứu và những phương trình chứng minh mới của ông, loài người nhận thức được những giớI hạn mới, những biên giới mới, những phạm trù mới mà hệ thống lý thuyết Vật Lý đang áp dụng đương thời bỗng không còn được thích ứng nữa, mà phải nhường chổ cho một lý thuyết độc đáo mới của Maxwell.

Nhà bác học Michael Faraday trước đó đã nêu ra một số lý thuyết mới rất lạ lùng, hấp dẩn nhưng chưa được chứng minh bằng thí nghiệm. Maxwell là người đặt trọn niềm tin vào thuyết của Faraday, và tự hứa chính ông sẽ chứng minh được thuyết của Faraday bằng thử nghiệm. Ông miệt mài đúc kết được tập khảo luận đầu tiên mang tên "Nghiên Cứu Về Lực Tuyến Hệ Của Faraday" - tức "On Faraday's Lines of Force", mà ông đã kiến trúc được một mô hình căn bản về từ trường, mà những kẽ đương thời chế giểu là lạ lùng và phức tạp. Dựa trên những khái niệm đơn giản, thô thiển về đặc tính của dòng điện, một số người cố chấp cho ông là kỳ quặc vì các thí nghiệm trong phòng nghiên cứu của ông đầy các giây điện lòng thòng với những ống tuýp và các lọ hóa học ngỗn ngang. Tuy nhiên chính tập khảo cứu này đã bắt được cặp mắt thích thú và khâm phục của nhà Vật Lý Học lỗi lạc đương thời Faraday.

Danh tiếng của Maxwell sau đó được vang dậy với tập khảo cứu thứ nhì mang tên "Nghiên Cựu Về Lực Tuyến Hệ Của Vật Lý" - tức "On Physical Lines of Forces", mà ông có công khai triễn thêm về những tương quan giữa dòng điện và Từ Trường, với các đặc tính trừu tượng.

Sau đó ông khám phá ra điều bí ẫn kỳ thú là các luồng sóng ánh sáng và dòng điện đều di chuyễn chung một vận tốc. Điều này ám chỉ một sự liên hệ mật thiết giữa các quang tử (là một chất vô thể) và điện tử (là chất hửu thể). Chính khám phá này đưa đến một kết luận cực kỳ thích thú và quan trọng là chính các đơn vị ánh sáng (quang tử) hẳn cũng là sự kết hợp từ các luồng sóng điện từ. Nếu điều này là đúng, thì những biến động (gọi là disturbances) của ánh sáng hẳn phải do những luồng sóng điện khác cấu thành. Những chấn động quang tính này không thể nào phát hiện được bằng mắt thường, mà chỉ có thể được chứng minh một cách gián tiếp bằng cách đo lường những phản ứng điện đo từ những hiện tượng liên hệ, rồi phải giải thích thêm bằng lý thuyết bổ sung.

Khi Maxell ấn hành những khám phá này trong quyễn sách thứ ba mang tên "Lý Thuyết Động Lực của Từ Trường" vào năm 1865, thì chính tập khảo cứu này lại gây nên những chấn động trong giới bác học đương thời. Hàng trăm khoa học gia khắp nơi đã cùng thi đua tìm cách chứng minh sự hửu tính của các luồng sóng điện vô hình này.

Nhưng mãi cho đến năm 1889, tức là 10 năm sau khi Maxwell đã ra người thiên cổ, nhà vật lý học Heinrich Hertz mới biểu thị được sự hiện hửu của các luồng sóng vô tuyến điện đầu tiên, và chính tên ông Hertz đã được tri ân, dùng để làm đơn vị đo độ dài sóng. Dĩ nhiên là chính các công trình nghiên cứu của Maxwell đã đóng góp sâu xa vào tiến trình chung đó của nhân loại.

Trỡ về với việc học hỏi và sáng tạo, đối với các sinh viên đại học tức là những khoa học gia tương lai của chúng ta (nhất là ngành điện) mà hiện vẫn còn bù đầu với những phương trình rắc rối của Maxwell, hảy tưỡng tượng thế giới sẽ thiếu tiện nghi đến mức nào nếu chúng ta bỗng dưng ngày nào đó mất đi những phương tiện truyền thông của radio và TV, cell phone, hoặc mất đi sự tiện lợi của chiếc microwave oven?


Cát Biển