Thí nghiệm trọng lực đi trước thời đại của Leonardo da Vinci

Các kỹ sư đến từ Viện Công nghệ California (Caltech) phát hiện hiểu biết về trọng lực của Leonardo da Vinci đi trước hàng thế kỷ so với thời đại của ông.

Trong bài báo đăng trên tạp chí Leonardo, nhóm nghiên cứu xem xét một trong những cuốn sổ tay của Vinci và nhận thấy nhà bác học nổi tiếng đã nghĩ ra các thí nghiệm để chứng minh trọng lực là một dạng gia tốc. Ông thậm chí lập mô hình hằng số trọng lực với độ chính xác khoảng 97%, Phys.org hôm 13/2 đưa tin.

Bản ghi chép thí nghiệm trọng lực của Leonardo da Vinci. (Ảnh: Bảo tàng Anh)

Da Vinci sống từ năm 1452 đến năm 1519 đã tiến xa trong việc khám phá khái niệm này. Mãi tới năm 1604, Galileo Galilei mới nêu giả thuyết quãng đường chuyển động của vật rơi tự do tỷ lệ thuận với bình phương thời gian. Cuối thế kỷ 17, Isaac Newton mới phát triển định luật vạn vật hấp dẫn, mô tả cách vật thể thu hút lẫn nhau. Trở ngại chính đối với Vinci nằm ở sự hạn chế của dụng cụ. Ví dụ, ông không có thiết bị để đo chính xác thời gian vật thể rơi.

Thí nghiệm của Vinci được phát hiện lần đầu tiên bởi Mory Gharib, giáo sư hàng không học và kỹ thuật y khoa, trong Codex Arundel, bộ sưu tập các ghi chép của Vinci về khoa học, nghệ thuật và chủ đề cá nhân. Đầu năm 2017, trong lúc tìm hiểu kỹ thuật hiển thị dòng của Da Vinci để thảo luận với sinh viên cao học, Gharib chú ý tới một loạt bản thảo vẽ những tam giác tạo bởi hạt giống hạt cát đổ ra từ hũ.

Để phân tích ghi chép, Gharib làm việc với đồng nghiệp Chris Roh, phó giáo sư ở Đại học Cornell và Flavio Noca ở Đại học Khoa học ứng dụng và nghệ thuật tây Thụy Sĩ ở Geneva. Noca cung cấp bản dịch ghi chép bằng tiếng Italy của da Vinci. Trong ghi chép, Da Vinci mô tả thí nghiệm dịch chuyển bình nước theo đường thẳng song song với mặt đất, đổ nước hoặc vật liệu dạng hạt (nhiều khả năng là cát) trong quá trình đó. Ông nhận thấy nước hoặc cát sẽ không rơi theo vận tốc không đổi. Thay vào đó, chúng sẽ tăng tốc. Do không bị ảnh hưởng bởi bình đựng, vật liệu ngừng tăng tốc theo phương ngang và chiều gia tốc chỉ hướng xuống dưới do trọng lực.

Nếu bình đựng di chuyển theo tốc độ không đổi, đường thẳng tạo bởi vật liệu đang rơi sẽ thẳng đứng và không tạo ra hình tam giác nào. Nếu bình đựng tăng tốc đều, đường thẳng tạo bởi tập hợp vật liệu đang rơi sẽ có hướng xiên chéo, tạo thành hình tam giác. Da Vinci chỉ ra nếu bình đựng tăng tốc ở cùng nhịp như vật liệu đang rơi tăng tốc do trọng lực, nó sẽ tạo ra tam giác đều.

Da Vinci tìm cách mô tả gia tốc đó nhưng không thành công. Thông qua sử dụng mô hình vi tính để thực hiện thí nghiệm bình nước của Da Vinci, nhóm nghiên cứu phát hiện lỗi mà ông mắc phải. "Chúng tôi nhận thấy Da Vinci lập mô hình dưới dạng khoảng cách của vật thể đang rơi tỷ lệ thuận với thời gian lũy thừa 2 thay vì bình phương thời gian", Roh cho biết.