Tốc độ của sóng điện từ xấp xỉ với tốc độ ánh sáng.

Khi Lúa Mì nói ra câu này.

Faraday lập tức sững sờ, rồi chợt giật mình vỗ vào trán, phát ra tiếng "Bốp" rõ ràng.

Thì ra là vậy!

Hèn chi mình thấy con số này hơi quen thuộc.

297969 x 10^8 / s, chẳng phải con số này y hệt tốc độ ánh sáng đã đo đạc và tính toán trước đó sao?!

Thế nhưng...

Tại sao lại như thế?

Cần phải biết rằng.

Trong thời đại này, giới khoa học đã có nhận thức khá rõ ràng về sóng cơ học:

Đó là sự truyền động lượng và năng lượng trong vật chất thông qua nhiễu loạn.

Đồng thời, sóng cơ học còn có thể chia làm hai loại: sóng dọc và sóng ngang.

Chẳng hạn như sóng trên dây đàn, sóng âm, v.v. Đương nhiên, còn có cả sóng hỗn hợp nữa.

Giữa các loại sóng khác nhau, ngoài việc thuộc tính khác biệt thì tốc độ truyền bá cũng không giống nhau.

Chẳng hạn, tốc độ sóng âm là 340 mét mỗi giây. Người đo đạc ra trị số này là một người Anh tên Đức Hi Hữu Mẫu.

Năm 1708, ông đã quan sát pháo bằng mắt thường và đo được tốc độ âm thanh trong điều kiện 20 độ C ước tính khoảng 343 mét mỗi giây.

Còn người đã tính toán và đo đạc tốc độ âm thanh trong nước là Cora Bỗng Nhiên.

Ông ấy ở Geneva – đúng là Geneva, địa danh đó – đã thực hiện một thí nghiệm nhỏ tinh vi trên hồ Geneva và tính ra tốc độ âm thanh trong nước là 1435 mét mỗi giây.

Ngoài ra còn có sóng trên dây đ��n, thậm chí sóng ánh sáng. Hiện tại, những trị số này đều đã có phương pháp đo đạc và kết quả tính toán.

Theo Faraday,

sóng điện từ bắt nguồn từ điện trường và từ trường. Trong đó, tần số dao động của điện trường vốn dĩ đã ở mức cao.

Cộng thêm việc so sánh các hiện tượng, tốc độ truyền sóng của sóng điện từ đương nhiên rất khó có thể là một giá trị thấp.

Nhưng ý nghĩa của cụm từ "rất khó có thể là một giá trị thấp" này, cùng lắm cũng chỉ là vài chục kilomet mỗi giây, nhanh hơn một chút so với tốc độ sóng địa chấn mà John Michelle đã suy đoán vào năm 1760 mà thôi.

Nhưng giờ đây, căn cứ vào kết quả đo đạc được, tốc độ sóng điện từ lại tiếp cận tốc độ ánh sáng ư?

Với tầm nhìn của Faraday, hay nói rộng hơn là của tất cả các nhà khoa học lão làng có mặt, họ đều có thể nhận thức được ý nghĩa của sự trùng khớp này.

Trong vật lý học, sự trùng hợp về cấp độ như vậy cơ bản là không tồn tại. Một khi một số trị số quan trọng, ở mức độ cực cao, gần sát nhau thì chắc chắn giữa chúng phải có một mối quan hệ nào đó.

Thấy Faraday im lặng không nói, Jun ở bên cạnh do dự một lát rồi hỏi:

"La Phong đồng học, phải chăng chúng ta đã mắc lỗi trong quá trình đo đạc?"

Từ Vân liếc nhìn anh ta.

Là người đến từ tương lai, Từ Vân phần nào có thể hiểu được suy nghĩ của Jun.

Trước những hiện tượng có thể làm chấn động "tam quan" (quan niệm, thế giới quan, nhân sinh quan) của bản thân, việc trong lòng nảy sinh nghi ngờ là điều hoàn toàn bình thường.

Từ Vân khẽ lắc đầu, giải thích:

"Ông Jun, ngài cũng thấy quá trình kiểm tra đo lường vừa rồi, chúng tôi đã thu thập không dưới năm mươi bộ dữ liệu tiết đoạn."

"Vì vậy, dù trị số tính toán được có thể vẫn tồn tại sai số, nhưng loại sai số này cùng lắm cũng chỉ ảnh hưởng đến vài chữ số sau dấu phẩy, còn về khái niệm 'cấp độ' thì vẫn hoàn toàn chính xác."

"Mặt khác,"

Từ Vân vừa nói vừa lấy ra từ trên bàn phương trình sóng kinh điển sớm nhất, chỉ vào nó và tiếp tục nói:

"Thật ra, chúng ta có thể dựa vào phương trình sóng để tính toán tốc độ của sóng điện từ từ góc độ toán học thuần túy."

Nghe vậy, Faraday và mọi người vội vàng dời ánh mắt sang phương trình.

Vài giây sau.

Newman, người nãy giờ không lên tiếng, bỗng nhiên búng ngón tay, cầm bút vẽ một vòng tròn quanh μ0ε0:

"Đúng vậy, chúng ta có thể từ góc độ phương trình để suy ra tốc độ truyền sóng! Ai dà, lẽ ra phải nghĩ đến điểm này sớm hơn chứ!"

Trước đó đã đề cập.

Phương trình sóng điện trường là ▽²b = μ0ε0(∂²b/∂t²).

Phương trình sóng từ trường là ▽²e = μ0ε0(∂²e/∂t²).

So sánh phương trình sóng điện trường và từ trường, bạn sẽ thấy chúng có hình thức giống hệt nhau – chỉ là thay đổi e và b cho nhau mà thôi.

Điều này cho thấy tốc độ truyền sóng của cả hai hoàn toàn nhất quán. Đồng thời, khi so sánh với hạng tốc độ trong phương trình sóng kinh điển, không khó để phát hiện một tình huống khác:

Tốc độ sóng điện từ có thể được suy ra từ phương trình sóng điện từ trường.

Cụ thể là:

v = 1 / √(μ0ε0).

Trong đó, μ0 là hằng số điện môi tuyệt đối, trị số là 4π × 10^-7 N/A².

ε0 thì là hằng số điện môi chân không, trị số là 8.854187818 × 10^-12 F/m.

Trong đó, đơn vị của μ0 có thể viết thành N/A², còn của ε0 thì có thể biểu thị thành F/m.

Chỉ là, theo dòng lịch sử thông thường,

những đơn vị như Farad hay Ampere

phải đến năm 1881, tại Hội nghị Điện học Quốc tế, mới được định nghĩa chính thức.

Nhưng tương tự như "xoáy độ" trước đó.

Năm 1850, giới khoa học đã sớm có nhận biết về các khái niệm này, chỉ là hình thức biểu đạt tạm thời vẫn là "c² s² / k · 3" mà thôi.

Tương tự như đơn vị điện dung Coulomb, nó cũng được định nghĩa tại Hội nghị Điện học Quốc tế năm 1881, nhưng trước đó đã được sử dụng rộng rãi rồi.

Sở dĩ năm 1881 diễn ra hội nghị như vậy, chủ yếu là vì các quốc gia châu Mỹ và châu Á chưa hoàn thiện hệ thống chuẩn bị trong lĩnh vực này, nên mới dùng một hội nghị chính thức hóa để định tính các đơn vị.

Trong đó, các quốc gia châu Á chủ yếu là Nhật Bản (Nghê Hồng), có liên quan đến công cuộc Duy tân Minh Trị; ở đây không nói nhiều thêm nữa.

Tiện thể nhắc đến.

Tại hội nghị đó đã định nghĩa bảy đơn vị tính toán điện học, lần lượt là:

Coulomb, Ampere, Volt, Ohm, Farad, Henry và Siemens.

Đương nhiên rồi.

Đến đây, có lẽ sẽ có bạn đọc thắc mắc:

Với trình độ khoa học kỹ thuật năm 1850, làm thế nào mà họ có thể đo đạc và tính toán ra những số liệu đó trong môi trường chân không được chứ?

Thật ra, câu hỏi này cũng tương tự với một câu hỏi mà một độc giả đã đặt ra khi Từ Vân viết tiểu thuyết ở kiếp trước: "Trị số năm 1850 đã có thể chính xác đến vậy sao?".

Nguyên nhân sâu xa của hai vấn đề này vẫn nằm ở rào cản nhận thức cố hữu – nhiều người cho rằng năm 1850 dường như là hai kỷ nguyên khác biệt so với hiện tại, và việc có thể tính ra 10x10=100 đã là điều rất phi thường rồi.

Đây thực sự là một sai lầm vô cùng nghiêm trọng.

Trên thực tế,

năm 1850 đã có thể xem là một điểm nút quan trọng, gần với khoa học cận đại.

Tại điểm nút này, rất nhiều lĩnh vực không hề nguyên thủy như mọi người vẫn nghĩ.

Chẳng hạn như việc đo đạc chân không.

Thật ra, ngay từ năm 1643, Torricelli, học trò của Galileo, đã chế tạo ra thiết bị đầu tiên trên thế giới để đo áp suất khí quyển.

Ông ấy đã dựa vào thí nghiệm để xác nhận áp suất không khí tương đương với áp suất của cột thủy ngân 760mm (tức 76x10^4 Pa), từ đó mở ra kỷ nguyên đo lường định lượng mức độ chân không.

Trư���c năm 1850, một vị đại lão – người đã nghiên cứu ra "sóng trèo lên" (tức là người phát triển ống sóng trèo lên) – thậm chí còn phát minh ra chân không kế biến dạng.

Nếu không, bạn nghĩ vì sao Lúa Mì có thể suy tính ra tốc độ chỉ trong chân không từ phương trình Maxwell?

Năm 1850 và năm 2022 có một rào cản không thể vượt qua, điều này không có gì phải nghi ngờ.

Nhưng điều này không có nghĩa là thời đại đó là một xã hội nguyên thủy thuần túy, không có bất kỳ điểm sáng nào.

Điều này cũng giống như tiểu thuyết mạng hiện nay, năm 2022 có không chỉ một tác phẩm đạt 10 vạn lượt đặt mua, điều mà năm 2012 là chuyện không dám nghĩ – khi đó, số lượt đặt mua ban đầu cũng chỉ khoảng hơn một hai vạn mà thôi.

Nhưng bạn có thể nói các tác phẩm văn học mạng năm 2012 không hề có điểm sáng nào sao?

Rõ ràng là không phải.

Những tác phẩm như "Già Thiên", "Thôn Phệ", "Vĩnh Sinh", "Phàm Nhân", dù nhìn bằng con mắt năm 2022, vẫn có thể được coi là kinh điển.

Mỗi thời đại đều có những hạn chế riêng, nhưng đồng thời cũng có những ��iểm sáng rực rỡ.

Quay trở lại thực tại.

Nhớ đến v = 1 / √(μ0ε0), vậy thì bước tiếp theo cũng rất đơn giản.

"v = 1 / √(4π × 10^-7 · k/c² × 8.854187818 × 10^-12 c² s² / (k · 3))"

Một quá trình tính toán phức tạp như vậy đương nhiên lại được giao cho Lúa Mì "cầm trịch":

"Vì vậy, v = √(8987552 × 10^16 / s²)"

"Và đáp án cuối cùng là 29979 × 10^8 m/s!"

Trị số mà Lúa Mì tính toán ra chính là tốc độ ánh sáng trong chân không. Cộng thêm việc Từ Vân và mọi người đo đạc ít nhiều cũng có sai số, nên việc có chút khác biệt ở các chữ số sau dấu phẩy là điều hết sức bình thường.

"29979 × 10^8 m/s"

Faraday lặp lại con số này, trong lòng không khỏi cảm khái. Đồng thời, một ý nghĩ khác chợt nảy ra trong đầu ông:

Nếu mình muốn giảng dạy lâu dài tại Đại học Cambridge, e rằng sẽ phải định kỳ xin Albert thân vương một ít Nitroglycerin mất.

Sau đó, ông hít sâu một hơi, nhìn về phía Từ Vân và hỏi:

"La Phong đồng học, xem ra thì ánh sáng và sóng điện từ nan đạo là cùng một loại vật chất sao?"

Từ Vân quả quyết khẽ gật đầu, vừa định nói gì đó thì lại đột ngột dừng lại.

Trong chớp mắt đó.

Rất nhiều ý nghĩ lướt qua trong đầu anh.

Anh ta chần chừ một lát, rồi thay đổi nội dung đáng lẽ phải nói thành một câu khác:

"Đúng vậy, thưa ông Faraday, căn cứ theo nghiên cứu của Tiên tổ Cá Béo đương thời, ông ấy cuối cùng đã đưa ra một kết luận."

"Đó chính là, sóng điện từ là một loại ánh sáng có tần số đặc biệt."

Bạn bè nào đã học qua Vật lý lớp 11 ở hậu thế hẳn đều biết rằng.

Ánh sáng thực ra là một loại sóng điện từ, thuộc tập con thực sự của sóng điện từ.

Nói một cách thông thường, ánh sáng là sóng điện từ trong một dải tần số (tức là bước sóng) nhất định.

Chẳng hạn như, con người chỉ là một bộ phận trong họ linh trưởng; nếu ví con người như ánh sáng, thì sóng điện từ chính là toàn bộ họ linh trưởng.

Đương nhiên.

Đây chỉ là một khái niệm so sánh cơ bản, nếu đi sâu hơn thì sẽ rất phức tạp.

Chẳng hạn như, sóng điện từ có thể nói là không cần môi trường truyền bá, hoặc cũng có thể nói là lấy kh��ng thời gian làm môi trường truyền bá. Ví dụ, sự dao động của không thời gian chính là "dây cung mở" trong lý thuyết dây.

Vì vậy, sự thay đổi độ cong của không thời gian do lực hấp dẫn gây ra có thể ảnh hưởng đến ánh sáng. Thậm chí có một số người cho rằng Aether mà mọi người từng tìm kiếm thực chất chính là bản thân không thời gian, vân vân.

Đặc biệt là một số "dân khoa học" (người yêu khoa học không chuyên), rất thích đưa ra những quan điểm cổ quái, kỳ lạ về vấn đề này.

Nghe nói năm ngoái còn có người gửi tin nhắn đến viện khoa học, bày tỏ hy vọng có thể vào Tokamak để quan sát một phen.

Người khác là sáng nghe đạo chiều có thể chết, còn vị này thì lại sẵn sàng chết ngay trong giây phút nghe được đạo lý.

Tóm lại,

Dù cho ở cấp độ lý luận sâu hơn, chưa biết điều nào chính xác, thì khái niệm "ánh sáng là tập con thực sự của sóng điện từ" vẫn không có vấn đề.

Nhưng sau nhiều lần suy đi tính lại, Từ Vân vẫn quyết định đưa ra một thuyết pháp ngược lại:

Sóng điện từ là một loại ánh sáng.

Dù sao thì, xét theo tình hình hiện tại, hình tượng "Cá Béo" thật sự có phần quá hoàn hảo.

Vô số ví dụ trong lịch sử đã cho chúng ta thấy, một "Thần" hoàn mỹ không tì vết là không tồn tại, và cũng dễ nảy sinh vấn đề.

Bất cứ ai cũng sẽ từng phạm sai lầm, thậm chí có những điểm bị người khác chỉ trích.

Về lâu dài, đó cũng không phải là điều tốt.

Vì vậy, Từ Vân dứt khoát học theo Tiêu Hà tự bôi nhọ mình, khoác lên "Cá Béo" một vầng hào quang đen tối.

Thật ra, trước đó Từ Vân đã từng cân nhắc vấn đề này rồi.

Việc tìm kiếm một "điểm đen" có thể dùng để tự bôi nhọ, nhưng đồng thời lại không gây ảnh hưởng quá lớn đến sự phát triển của lịch sử khoa học, quả thật có chút khó khăn.

Mà thật may, sóng điện từ lại là một lựa chọn rất tốt.

Tranh cãi về thuộc tính giữa sóng điện từ và ánh sáng từ đầu đến cuối vẫn tồn tại trong lĩnh vực lý thuyết. Còn về phần thực hành thì vẫn như cũ.

Thậm chí, nếu bạn nói ánh sáng và sóng điện từ đều là một loại vật chất không tồn tại nào đó – chẳng hạn như gọi tất cả là 'Câu Ngư Nương' – thì ở phần thực hành cũng sẽ không có ảnh hưởng quá lớn.

Đồng thời, vài năm sau đó.

Khi J.J. Thomson phát hiện tia âm cực qua thí nghiệm của mình, giới khoa học phần lớn sẽ bắt đầu hoài nghi thuyết pháp của Từ Vân.

Đến khi chân tướng về sóng điện từ dần được hé lộ, chắc hẳn rất nhiều người lúc đó có thể thở phào nhẹ nhõm:

"A, hóa ra tiên sinh Cá Béo cũng sẽ phạm sai lầm ư!"

Tầm nhìn xa.

Đương nhiên.

Lúc này, Faraday cũng không hiểu ý nghĩ của Từ Vân.

Sau khi nghe lời Từ Vân nói, trong lòng ông chỉ thoáng lóe lên một cảm giác kỳ lạ nhỏ bé đến mức khó nhận ra, rồi rất nhanh chấp nhận lời giải thích này.

Dù sao, xét từ những hiện tượng đang có, ánh sáng và sóng điện từ quả thực không tìm thấy sự khác biệt quá rõ ràng.

Sau đó, Từ Vân cùng Faraday và mọi người lại dùng thiết bị như tấm phân cực để chứng thực đặc tính của sóng điện từ, phát hiện nó cũng có các đặc tính khúc xạ, phản xạ và phân cực.

Đến bước này, phần việc còn lại chính là giai đoạn kết th��c.

Faraday cầm tấm da dê trên tay, viết xuống kết luận cuối cùng:

"Qua thực nghiệm chứng minh, sóng điện từ là một loại ánh sáng đặc biệt."

Sau đó, Faraday và mọi người lại tóm tắt kết quả thí nghiệm một lần, chuẩn bị công bố chính thức trong hội nghị học thuật lần tới.

Đến đây.

Những thao tác đầu tiên của Từ Vân tại Đại học Cambridge đã chính thức được "kết thúc".

Anh nghĩ từ nay về sau, chắc hẳn sẽ không còn gặp phải chuyện gì kích thích hơn thế nữa.

Hả?

Faraday và Jun Kirchhoff đều đã rời đi, Từ Vân thực sự không nghĩ ra còn có chuyện gì lớn hơn "trận chiến" vừa rồi.

Ừm, tuyệt đối không thể nào!

Nếu có, anh ta sẵn sàng "nuốt chửng" cây búa này ngay tại chỗ!

Nửa giờ sau.

Thu dọn xong thiết bị, Từ Vân cùng Lúa Mì trở lại ký túc xá số 302.

Vừa bước vào phòng.

Từ Vân liền cởi khăn quàng cổ, nằm ngửa trên giường.

Nói thật lòng.

Hai ngày thí nghiệm này trông có vẻ vô cùng thuận lợi, nhưng đối với Từ Vân mà nói, áp lực trên vai thực sự không hề nhỏ.

Dù sao, trong toàn bộ quá trình, d�� chỉ một chi tiết nhỏ bị sai sót cũng có thể gây ra ảnh hưởng không thể đảo ngược đối với kết quả.

May mắn thay, nhờ vào "nhân phẩm" tích lũy từ kiếp trước qua việc chăm chỉ cập nhật, anh đã thuận lợi vượt qua cửa ải này.

Ngay khi Từ Vân đang nằm ngửa.

Một màn ánh sáng đã lâu không xuất hiện hiện ra trước mặt anh.

"Đã kiểm tra đo lường xong nhiệm vụ vòng đầu tiên của 'người diện bích'. Đang đánh giá nhiệm vụ và tạo nhiệm vụ vòng thứ hai..."

Chú thích:

Thi đại học có kết quả rồi, có bạn nào báo điểm một lần không?

Mọi quyền lợi sở hữu trí tuệ đối với bản chuyển ngữ này đều thuộc về truyen.free, với mong muốn mang đến trải nghiệm đọc tốt nhất.