Lực đẩy nổi

Bạn đã bao giờ cảm nhận được nó chưa? Cái cú đẩy nhẹ nhàng nhưng kiên quyết khi bạn cố nhấn một quả bóng hơi xuống dưới nước trong hồ bơi? Hay cái cảm giác nhẹ bẫng tuyệt vời khi bạn nằm ngửa và thả nổi, ngước nhìn những đám mây? Đó chính là ta đấy! Ta là lực lượng bí mật giúp những chú vịt cao su nổi trong bồn tắm và những con tàu thép khổng lồ lướt trên đại dương mà không bị chìm. Hàng ngàn năm qua, con người đã cảm nhận được sức mạnh của ta, nhưng họ không có một cái tên nào cho ta. Họ thấy những khúc gỗ trôi trên sông và tự hỏi làm thế nào một thứ nặng như vậy lại có thể nằm trên mặt nước như thể đó là một chiếc giường vững chắc. Họ đã chế tạo những chiếc bè và thuyền đơn giản, học hỏi qua thử và sai cách làm việc với ta, ngay cả khi chưa hiểu hết các quy tắc của ta. Ta là một bí ẩn thầm lặng và hữu ích, một người bạn đồng hành không đổi trong mối quan hệ của họ với nước. Trước khi bạn có tên gọi cho trọng lực, bạn đã cảm nhận được lực hút của nó. Tương tự như vậy, bạn đã luôn cảm nhận được lực nâng của ta. Ta là lý do một cái nút bần lại nảy lên mặt nước và tại sao một tảng băng trôi, một ngọn núi băng, có thể trôi dạt trên biển. Ta là cái ôm hướng lên mà nước và cả không khí có thể trao cho bạn. Tên ta là Lực Đẩy, và câu chuyện của ta là về một chiếc bồn tắm nổi tiếng, những con tàu khổng lồ, và cả những hành trình lên bầu trời.

Lần ra mắt hoành tráng của ta trong lịch sử nhân loại diễn ra vào thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên, nhờ một người đàn ông rất thông minh tên là Archimedes sống ở Syracuse, một thành phố trên đảo Sicily. Chuyện kể rằng nhà vua, Hiero II, có một vấn đề. Ông đã đưa cho một người thợ kim hoàn một khối vàng để làm một chiếc vương miện mới, nhưng ông nghi ngờ người thợ ranh mãnh đã trộn thêm một ít bạc rẻ tiền hơn vào. Ông yêu cầu Archimedes tìm ra xem chiếc vương miện có phải là vàng nguyên chất hay không mà không làm hỏng nó. Archimedes đã vắt óc suy nghĩ về điều này trong nhiều ngày. Rồi một buổi chiều khoảng năm 250 trước Công nguyên, khi ông bước vào một nhà tắm công cộng, ông nhận thấy mực nước dâng lên và tràn ra ngoài. Ngay khoảnh khắc đó, ông đã hiểu ra mọi thứ. Ông nhận ra rằng lượng nước tràn ra có liên quan đến thể tích cơ thể ông chiếm chỗ. Và ông nhận ra rằng ta đang đẩy ông lên với một lực bằng trọng lượng của phần nước mà ông đã làm chiếm chỗ. Ông phấn khích đến mức được cho là đã nhảy ra khỏi bồn tắm và chạy qua các con phố la lớn 'Eureka!', có nghĩa là 'Tôi tìm ra rồi!'. Điều này được biết đến với tên gọi Nguyên lý Archimedes, và đó là lần đầu tiên có người viết ra các quy tắc hoạt động của ta. Ông đã sử dụng ý tưởng này để giải quyết vấn đề của nhà vua. Bằng cách so sánh lượng nước mà chiếc vương miện làm chiếm chỗ với lượng nước bị chiếm chỗ bởi một khối vàng nguyên chất có cùng trọng lượng, ông đã chứng minh được người thợ kim hoàn đã gian lận. Khám phá này không chỉ để bắt một người thợ không trung thực; nó đã thay đổi cả thế giới. Các nhà đóng tàu giờ đây có thể sử dụng nguyên lý của ta để thiết kế những con tàu lớn hơn, an toàn hơn và hiệu quả hơn. Họ hiểu rằng một con tàu nổi được là vì thân tàu chiếm chỗ một lượng nước lớn, và miễn là trọng lượng của lượng nước bị chiếm chỗ đó lớn hơn trọng lượng của con tàu, ta có thể giữ nó nổi. Từ những chiếc thuyền ba tầng chèo hùng mạnh của Hy Lạp Cổ đại đến những chiếc thuyền caravel của các nhà thám hiểm trong thế kỷ 15 và 16 đã dong buồm đi khắp thế giới, việc hiểu ta là chìa khóa để làm chủ các đại dương.

Nhưng ta không chỉ hoạt động trong nước! Ta hoạt động trong bất kỳ chất lỏng nào, và điều đó bao gồm cả không khí xung quanh bạn. Phải mất một thời gian khá lâu để con người nhận ra điều này. Vào thế kỷ 18, hai anh em người Pháp, Joseph-Michel và Jacques-Étienne Montgolfier, nhận thấy khói từ đám cháy bốc lên cao. Họ cho rằng nếu họ có thể giữ không khí nóng đó trong một chiếc túi lớn, nhẹ, ta có thể nâng nó lên. Vào ngày 4 tháng 6 năm 1783, họ đã tổ chức buổi trình diễn công khai đầu tiên về một chiếc khinh khí cầu. Không khí bên trong quả cầu của họ, khi được làm nóng, trở nên nhẹ hơn và có mật độ thấp hơn không khí mát mẻ bên ngoài. Ta thấy khối không khí có mật độ thấp hơn đó và tạo cho nó một lực đẩy mạnh mẽ hướng lên, nâng toàn bộ quả cầu bay lên trời! Bất thình lình, nhân loại có thể bay. Công việc của ta không chỉ là nâng vật lên; nó còn là về việc kiểm soát chuyển động trong một chất lỏng. Hãy nghĩ về một chiếc tàu ngầm. Nó là một bậc thầy trong việc làm việc với ta. Để lặn xuống, nó đổ đầy nước vào các thùng chứa đặc biệt gọi là két dằn tàu, làm nó nặng hơn và có mật độ lớn hơn nước xung quanh, vì vậy nó chìm xuống. Để nổi lên, nó đẩy nước ra bằng khí nén, làm nó nhẹ hơn trở lại để ta có thể đẩy nó lên mặt nước. Cá làm điều này một cách tự nhiên với một cơ quan nội tạng gọi là bong bóng cá. Ngày nay, ta có mặt ở khắp mọi nơi. Ta ở trong chiếc áo phao giữ bạn an toàn trên thuyền, quả khí cầu thời tiết thu thập thông tin trên cao trong khí quyển, và những con tàu chở hàng kết nối thế giới của chúng ta bằng cách vận chuyển hàng hóa qua các đại dương bao la. Ta là một lực cơ bản của vật lý, một đối tác thầm lặng trong khám phá và kỹ thuật. Lần tới khi bạn nhìn thấy một chiếc thuyền lướt trên hồ hay cảm thấy mình trở nên nhẹ bẫng tuyệt vời trong hồ bơi, hãy nhớ đến ta. Ta là Lực Đẩy, và ta ở đây để nâng bạn lên, để mở ra các đại dương và bầu trời của thế giới, và để nhắc nhở bạn rằng đôi khi, những khám phá vĩ đại nhất lại bắt đầu từ một cú té nước đơn giản.