Logo Thư Viện Vật Lý
Banner Thư Viện Vật Lý

Simon Newcomb, nhà thiên văn học vĩ đại của nước Mĩ
Người đăng: Trần Nghiêm   
14/03/2009

Vào cuối thế kỉ 19, Newcomb đã xác định kích thước của hệ mặt trời với độ chính xác vô địch mãi cho đến tận hàng thập niên sau khi ông qua đời.

TVVL: Dưới đây chỉ là phần tóm lược của bài viết. Các bạn download trọn vẹn bài viết với đầy đủ chi tiết và hình ảnh minh họa tại đây.


Năm 1854, ở tuổi 19, Simon Newcomb đứng bên ngoài những cánh cổng của Đài quan sát Hải quân Mĩ ở thủ đô Washington khát khao được vào bên trong để xem những chiếc kính thiên văn và có lẽ còn gặp mặt một trong các nhà thiên văn ở đó. Nhưng ông chẳng biết làm sao mình được nhận vào; ông không phải là công dân Mĩ và chỉ có chút kiến thức thiên văn học mà ông có thể khẳng định rằng là do ông tự lượm lặt từ một vài cuốn sách đã cũ rích. Ông không thể mạo hiểm chịu nhục bị người ta đuổi ra, ông quyết định, và ông đã rời bước không tham gia cuộc thẩm vấn.

Bảy năm sau, mùa thu năm 1861, Newcomb trở lại Đài quan sát Hải quân nhận vai trò giáo sư toán học. Sinh ra ở Canada, ông vẫn không phải là công dân Mĩ, nhưng quyết định bổ nhiệm ông làm sĩ quan hải quân do chính tay tổng thống Abraham Lincoln kí. Trong những năm tháng giữa hai lần đó, ông đã bỏ ra không biết bao nhiêu thời gian một mình nghiên cứu toán học và thiên văn học; làm việc như một ‘máy tính’ tại Văn phòng Niên giám Hàng hải ở Cambridge, Massachusetts; tốt nghiệp Khoa Khoa học Lawrence ở trường Đại học Harvard; và đã thực hiện một chuyến hành trình gian khổ dài 4000km từ Cambridge đến các miền hoang dã ở miền trung Canada với tư cách là thành viên của đội khoa học người Mĩ tổ chức quan sát nhật thực toàn phần của Mặt trời.

Chẳng phải Newcomb muốn tìm một chỗ đứng nào đó tại Đài quan sát Hải quân sau chuyến viếng thăm hụt của ông. Ông xem Cambridge là trung tâm trí tuệ của quốc gia và thích có một chỗ đứng ở Harvard hơn, hay có lẽ còn là một nhà toán học tại Văn phòng Niên giám Hàng hải nữa; nhưng cả hai điều đó đã không xảy ra. Là một giáo sư tại Đài quan sát Hải quân sẽ mang lại cho ông sự an toàn và một địa vị tôn kính trong cộng đồng khoa học, với thu nhập đủ để kết hôn và xây dựng gia đình. Và với đất nước ở vào những ngày đầu của một cuộc nội chiến, có nhiều lí do để người ta làm việc cho một cơ quan thiết yếu phục vụ cho chiến tranh.

Một thế kỉ sau khi ông qua đời, thật khó mà tưởng tượng làm thế nào Newcomb có thể tìm được một vị trí phù hợp tốt hơn với những tài năng ngoại hạng và các tham vọng của ông. Thủ đô Washington không phải là trung tâm trí tuệ của quốc gia, nhưng nó là trung tâm quyền lực, nơi những mối giao tiếp thích hợp có thể mang lại sự ủng hộ cho nghiên cứu khoa học vượt xa những phương tiện mà đa số các viện học thuật có được.

Chỉ vài tháng sau chuyến trở lại Washington của ông, Newcomb đã có đủ vận may gặp được người anh hùng thời Nội chiến General James Abram Garfield. Sau đó, Garfield thắng cử chương trình Sao Kim đi qua Mặt trời của người Mĩ và phụ trách việc mua sắm chiếc kính thiên văn khúc xạ có độ mở ống kính lớn nhất thế giới cho Đài quan sát Hải quân.

Vào cuối thế kỉ 19, người ta cho rằng Newcomb là thiên văn học lừng danh nhất thế giới. Các học viện và hiệp hội khoa học châu Âu liên tục trao cho ông các vinh dự cao nhất của họ, trong đó có Huy chương Copley 1890, do Hội Hoàng gia London trao tặng. Những người bạn Mĩ thì tôn vinh những thành tựu của ông với những mức độ danh dự, và khi trao cho ông Huy chương vàng Catherine Wolfe Brune đầu tiên, Hội Thiên văn học Thái Bình Dương đã tuyên bố trong phần biểu dương của mình rằng “ông đã đóng góp nhiều hơn bất kì người Mĩ nào khác kể từ thời [Benjamin] Franklin để làm cho nền khoa học Mĩ được tôn vinh và trọng vọng trên toàn khắp thế giới”.

Một bản kê đầy đủ nhiều thành tựu của Newcomb về thiên văn học, toán học, vật lí học và kinh tế học nằm ngoài phạm vi của bài báo này. Thật vậy, bộ sưu tập các công trình nghiên cứu của ông lưu giữ ở Thư viện Quốc hội chứa hơn 46.000 đề mục. Chúng ta tập trung vào những đóng góp của Newcomb cho một trong những vấn đề thiên văn học trọng điểm của thời kì ông: đó là xác định chính xác đơn vị thiên văn, khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời. Newcomb đã làm mọi thứ ông có thể để đảm bảo cho sự thành công của những chiến dịch to lớn của người Mĩ nhằm xác định chính xác hơn đơn vị thiên văn bằng cách quan sát sự đi qua của Kim tinh vào năm 1874 và 1882. Tuy vậy, ông cũng đã sắp đặt một cách độc lập một con đường khác để đi đến cùng mục tiêu đó. Cuối cùng, ông đã thành công trong việc suy luận ra một giá trị chính xác hơn sớm hơn, với chi phí rất thấp, và không phải rời khỏi Washington.

Sự đi qua của Kim tinh

Trong số những cuốn sách Newcomb đọc và tìm ra lối đi cho mình là cuốn Những nguyên lí toán học của Triết học tự nhiên của Isaac Newton, thường được gọi gọn là cuốn Principia. Ông bị gây ấn tượng sâu sắc bởi phát triển của Newton về các phương trình của chuyển động đối với các vật thể trong hệ mặt trời (xem phần chữ trong bảng bên dưới), nhưng ông đã thất vọng, giống như những người khác trước ông từng như thế, nhận thấy giá trị của hằng số hấp dẫn vũ trụ G và khối lượng M của Mặt trời – hay ít nhất là tích của chúng, GM – là cần thiết để tính toán rõ ràng bán trục lớn của quỹ đạo Trái đất, hoặc bán trục lớn của bất kì hành tinh nào khác. Mặt trời vẫn là một bí ẩn, và cho đến khi cơ sở vật lí của phần bên trong của nó được hiểu tốt hơn, vẫn có một chút hi vọng cho người ta ước tính chính xác khối lượng của nó.

Trong cuốn sách năm 1663 của ông, Optica Promota, nhà toán học và thiên văn học người Scotland, James Gregory, đề xuất rằng người ta sẽ có thể xác định chính xác khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời, bằng cách so sánh các quan sát, thực hiện ở các trạm phân bố rộng rãi có kinh độ và vĩ độ đã biết, khi Kim tinh đi qua giữa hai vật thể đó. Những lần đi qua đó của Kim tinh hiếm gặp trong vòng tuổi thọ của một người. Chúng xảy ra thành cặp, một lần đi qua cách lần kia tám năm, nhưng bản thân các cặp cách nhau hơn một thế kỉ. Năm 1716, Edmond Halley đã đệ trình lên Hội Hoàng gia London một đề xuất gồm một kế hoạch chi tiết nhằm thu thập các quan sát đi qua đó, mặc dù ông biết rằng ông không có khả năng sống để mà thấy cặp đi qua tiếp theo vào năm 1761 và 1769. Halley mất năm 1742, nhưng phần nhiều chương trình quan sát do ông đề xuất đã được thực hiện.

Newcomb có lí do để cho rằng ông sẽ sống để nhìn thấy những lần đi qua năm 1784 và 1882 của Kim tinh và ông sẽ có khả năng tham gia vào bất kì chiến dịch quan sát nào do người Mĩ thực hiện. Thập niên đầu tiên của ông tại Đài quan sát Hải quân đã trôi qua. Về mặt nhân cách của cuộc đời ông, ông đã trở thành một công dân Mĩ, đã lấy vợ, hoan hỉ với sự ra đời của ba cô con gái và thương tiếc tiễn đưa người con trai mới sinh đã qua đời. Về phương diện sự nghiệp, ông đã bắt đầu các quan sát cho một catalog sao sáng cơ bản mới, hoàn thành một nghiên cứu về quỹ đạo của Thiên vương tinh và Hải vương tinh, và đã đến Iowa để quan sát một lần nhật thực. Năm 1869, ông được bầu làm viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học quốc gia, và năm 1870, ông đã thực hiện chuyến hành trình xuyên Đại Tây Dương đầu tiên của mình sang châu Âu để quan sát một kì nhật thực và gặp gỡ các nhà thiên văn học hàng đầu của nước Anh, Pháp, Đức, và Nga.

Mặc dù bị bao vây bởi công việc, nhưng Newcomb vẫn tìm được thời gian nghĩ tới sự tiếp cận nhanh chóng lần đi qua năm 1874 của Kim tinh. Ông biết rằng các quốc gia châu Âu sẽ tổ chức những chương trình đặc biệt nhằm quan sát sự kiện đó. Nếu Quốc hội có thể phê chuẩn tài trợ cho một chương trình của người Mĩ, Newcomb muốn làm mọi thứ ông có thể để đảm bảo rằng các kết quả ít nhất là có chất lượng ngang bằng, nếu không tốt hơn, kết quả của người châu Âu.

Các phương pháp truyền thống quan sát một lần đi qua là ghi lại những khoảng thời gian chính xác khi rìa của hành tinh và Mặt trời dường như đi vào tiếp xúc nhau – hai lần khi hành tinh đi lên bề mặt Mặt trời và hai lần khi nó đi ra khỏi4. Chuyển động tương đối giữa Kim tinh và Mặt trời, khi nhìn từ Trái đất, thật chậm. Thông thường, mất khoảng 20 phút giữa lần tiếp xúc thứ nhất và thứ hai, và 20 phút giữa lần tiếp xúc thứ ba và thứ tư, xảy ra vài giờ sau đó. Newcomb biết rằng các nhà quan sát khác nhau ở cùng một nơi thường không đồng ý với nhau về thời gian của mỗi lần tiếp xúc. Sự khác biệt đủ lớn cho thuyền trưởng James Cook ghi lại mối quan ngại của ông về độ chính xác của các quan sát do các thành viên của đội thám hiểm của ông thu nhặt ở Papeete, Tahiti, năm 1769. Các ước tính của đơn vị thiên văn do các nhà quan sát khác nhau suy luận ra bằng các quan sát của lần đi qua năm 1769 chênh lệch nhau đến 5% - xấp xỉ 7,5 triệu kilomet.

Một trở ngại trong việc quan sát các lần đi qua bằng mắt là không có cách nào cho các quan sát thực hành cả. Bốn lần tiếp xúc hành tinh-Mặt trời xảy ra một lượt, hay nhiều nhất là hai lượt, trong một đời người khó mà mang lại cơ hội để rèn kĩ năng. Nhưng có một trở ngại còn cơ bản hơn nữa: Mặt trời không có biên ngoài rõ nét, cố định. Mỗi người quan sát phải vạch ra một rìa bằng mắt riêng của mình. Newcomb kết luận rằng hi vọng duy nhất của việc thu thập quan sát của những lần đi qua sắp tới sẽ mang lại một ước tính của đơn vị thiên văn tốt hơn 1%, khoảng 1,5 triệu kilomet, là sử dụng công nghệ chụp ảnh đang ra đời.

Newcomb được bổ nhiệm làm thư kí của Ủy ban về Sự đi qua của Kim tinh của người Mĩ vào năm 1871 (hình 1). Trách nhiệm của ông là chuẩn bị thông tin mang tính chương trình và dự toán ngân quỹ để đệ trình với Quốc hội. Garfield, chủ tịch Ủy ban phân bổ ngân sách của Thượng viện Mĩ, đã mời Newcomb đến nhà riêng của ông để thảo luận công việc trong buổi ăn tối. Không có chuyện các chính khách tra hỏi các nhà khoa học về từng đồng tiền đầu tư. Bản thân Garfield sẽ lái hướng các yêu cầu ngân sách trước Quốc hội, với Newcomb cung cấp bất kì thông tin nào cần thiết khi quá trình được triển khai. Trong quãng thời gian tồn tại của chương trình tám năm, chỉ riêng các phân bổ đặc biệt, không bao gồm tài trợ chung, đã cộng lên tới 375000 đô la, tức hơn 7 triệu đô la theo mệnh giá năm 2009.

Dựa trên lời khuyên từ các chuyên gia có kinh nghiệp chụp ảnh Mặt trời, Newcomb đã thiết kế ra một chiếc camera mới và độc nhất vô nhị gồm một kính thiên văn định nhật tiêu cự dài, và một tấm phim lắp ráp5 (xem hình 2 và 3). Trong khi camera đang được chế tạo thì ông chuẩn bị những tài liệu chi tiết để đảm bảo rằng các quan sát do những đội người Mĩ thực hiện sẽ có độ chính xác cao nhất khả dĩ.

Việc xác định kinh độ ở những nơi xa xôi vẫn là một thách thức. Ngay cả những chiếc đồng hồ tốt nhất có sẵn khi đó cũng sẽ bị lệch hàng giây trong hàng tuần mà các đội quan sát di chuyển đến những nơi xa xôi hơn. Các so sánh thời gian điện báo thì không tiện lợi cho lắm và thường không xác thực, hoặc không thể thực hiện, đặc biệt khi chúng hoạt động trên các tuyến cáp xuyên đại dương hỏng hóc thường xuyên. Bằng cách quan sát những lần che khuất Mặt trăng khi những ngôi sao đã biết đi phía sau rìa của Mặt trăng, các nhà quan sát có thể xác định chính xác kinh độ, sử dụng một đồng hồ vẫn giữ ổn định trong những khoảng thời gian ngắn cỡ vài giờ. Newcomb đã khổ sở nhận thấy các bảng số liệu Mặt trăng tốt nhất sẵn có khác đáng kể với những quan sát gần đó, nên ông đã sáng tạo ra những bảng đặc biệt cho các đội quan sát sự đi qua sử dụng.      

Newcomb không hề tham gia bất kì đội nào gửi đi quan sát sự đi qua năm 1874. Ông cũng không tiến hành các quan sát ước tính đơn vị thiên văn – nhiệm vụ đó giao cho William Harkness, một giáo sư toán học khác tại Đài quan sát Hải quân. Newcomb thật sự có đi Nam Phi để quan sát sự đi qua năm 1882, nhưng chủ yếu là để gặp David Gill, giám đốc Đài quan sát Hoàng gia tại Mũi Hảo Vọng, người chia sẻ niềm say mê của Newcomb tìm kiếm kết quả tốt hơn cho kích thước của hệ mặt trời. Newcomb cũng muốn đi khỏi Washington và thư giãn đầu óc của ông sau cái chết của Garfield.

Garfield được bầu làm tổng thống năm 1880. Ngày 02/07/1881, ông bị một kẻ ám sát bắn trúng. Newcomb đã hỗ trợ sáng chế ra một đơn vị điều hòa không khí cho phòng bệnh ở Nhà Trắng và sắp xếp cho Alexander Bell chế tạo một cái cân cảm ứng để giúp các bác sĩ tìm kiếm viên đạn nằm trong bụng của vị tổng thống. Thật thảm thương, Garfield đã chịu đựng hơn 10 tuần trước khi qua đời vì bị nhiễm trùng bụng quá nặng. Newcomb hết sức đau lòng trước cái chết của vị chính khách “duy nhất thật sự đáng kính” mà ông từng biết.

Các thí nghiệm vận tốc ánh sáng

Bắt đầu với những ý tưởng rất sớm của ông về việc suy luận ra đơn vị thiên văn từ các quan sát những lần đi qua của Kim tinh, Newcomb đã nghi ngờ sâu sắc về độ chính xác mà phương pháp đó có thể thu được. Ông đã khảo sát những cách tiếp cận khác nhằm giải quyết vấn đề và dừng lại ở một phương pháp khác.

Năm 1725, nhà thiên văn học người Anh James Bradley phát hiện thấy toàn bộ các sao mà ông quan sát dường như chuyển động trong những elip nhỏ có chu kì hàng năm và bán trục lớn khoảng 20,5 giây cung. Ông kết luận rằng hướng biểu kiến của ánh sáng sao đi đến Trái đất bị biến đổi bởi vận tốc của Trái đất trên quỹ đạo quay của nó, tương đối so với vận tốc hữu hạn của ánh sáng. Bradley gọi hiệu ứng đó là sự quang sai của ánh sáng, và ông đã sử dụng một giá trị gần đúng cho vận tốc của Trái đất để ước tính vận tốc ánh sáng.

Newcomb thì đưa ra thủ tục ngược lại, kết hợp một giá trị chính xác hơn cho vận tốc của ánh sáng với những phép đo mới cải tiến gần đó của sự quang sai ánh sáng để ước tính chính xác hơn vận tốc của Trái đất trên quỹ đạo của nó. Việc kết hợp vận tốc ánh sáng với chu kì quỹ đạo sẽ mang lại chu vi và bán trục lớn của quỹ đạo.

Chẳng có quyền lực gì để buông lơi nhiệm vụ được phân công của ông tại Đài quan sát Hải quân, cũng chẳng có thiết bị cần thiết để kiểm tra các thí nghiệm vận tốc ánh sáng, Newcomb đành cố gắng khuấy động niềm say mê trong cộng đồng vật lí học. Thật không may, một thập niên trôi qua và chẳng ai dừng bước đoái hoài gì tới nhiệm vụ đó. Năm 1877, khi Newcomb trở thành sĩ quan thuộc Văn phòng Niên giám Hải quân, cơ quan đã chuyển từ Cambridge về thủ đô Washington, ông lập tức bắt đầu đi tìm tài trợ để tự ông tiến hành các thí nghiệm.

Newcomb thật ngạc nhiên khi ông nhận được một bức thư, đề ngày 26 tháng 4 năm 1878, gửi từ Albert Michelson, một viên sĩ quan hải quân trẻ được phân công đến giảng dạy vật lí tại Học viện Hải quân Mĩ. Michelson lưu ý rằng ông đã đọc các kế hoạch của Newcomb nhằm đo chính xác hơn vận tốc của ánh sáng và sau đó mô tả các thí nghiệm ông đang thẩm tra. Newcomb đã đi thăm Michelson ở Annapolis, Maryland, và hết sức có ấn tượng. Khi Thượng viện cuối cùng đã phê chuẩn đề xuất của Newcomb về số tiền tài trợ 5000 đô la, Michelson đã được điều động đến Washington để hỗ trợ cho các thí nghiệm.

Mùa hè năm 1880, Newcomb và Michelson đã làm việc cùng nhau để lắp đặt thiết bị của Newcomb trong một đài quan sát tạm thời, nhỏ, nằm cao trên thượng nguồn con sông Potomac, trên nền đất Fort Whipple (được đặt tên lại là Fort Myer vào năm 1881), cách Nghĩa trang quốc gia Arlington không xa lắm6. Các thí nghiệm đã sử dụng gương quay bốn mặt như trong hình 4 để gửi các xung ánh sáng đến một kính phản xạ đặt tại Đài quan sát Hải quân cũ ở Foggy Bottom, hoặc đến một kính phản xạ ở xa hơn nằm cách góc phía tây bắc của Đài tưởng niệm Washington chỉ vài mét. Các đoạn đường thẳng được xác định chính xác bởi Cục khảo sát đo đạc và miền duyên hải, sử dụng một vạch ranh giới thiết lập trên đảo Analostan (nay là đảo Theodore Roosevelt), và phép đo tam giác đạc. Bản đồ chi tiết xem ở hình 5.

Cách thức Newcomb làm chủ để đo chính xác những khoảng thời gian một vài chục micro giây – cho đến chưa đầy một micro giây – cần giải thích một chút. Vào nửa cuối thế kỉ 19, sự kết hợp các tiếp xúc điện, hay các điểm ngắt, và rơle hay solenoid được định lượng như công nghệ gờ trước cánh máy bay. Nó cho phép tắt mở nhanh chóng, xác thực, và tự động các dụng cụ điện trước khi có phát triển bóng chân không hay transistor.

Newcomb đã sử dụng một đồng hồ cơ có các kim lắp đặt trong trạng thái hoạt động của nó. Các kim được sử dụng để kích hoạt một solenoid trong bộ phận bút ghi của một trống thì kế và tạo những dấu tíc ở những thời điểm đã biết trên trục thời gian do thì kế vẽ nên. Tín hiệu từ các kim trên bộ phận gương quay cũng được nối với thì kế, và những dấu tíc chúng tạo ra được ghi lại trên cùng trục đó. Sau khi hoàn thành một bộ quan sát, Newcomb đã có thể xác định thời điểm của những dấu tíc tạo ra bởi gương quay bằng cách đo vị trí tương đối của chúng so với những thời điểm đã biết của các dấu tíc đồng hồ. Bằng cách lấy trung bình trên nhiều nghìn sự kiện như vậy, Newcomb có thể xác định vận tốc góc trung bình của gương quay và thu được độ phân giải thời gian cần thiết cho các thí nghiệm vận tốc ánh sáng của ông.

Newcomb và Michelson đã phối hợp chặt chẽ với nhau chỉ trong vài tháng, nhưng sự hợp tác chính của họ tỏ ra là một điểm mốc quan trọng trong cuộc đời của Michelson. Sau khi nhận được tài trợ rời khỏi cơ quan hải quân đến theo đuổi nghiên cứu tiến sĩ ở châu Âu, Michelson đã rời bỏ trọng trách của ông vào năm 1881 và chấp nhận một vị trí làm giáo sư tại Khoa Khoa học ứng dụng ở Cleveland, Ohio. Newcomb đã khuyến khích ông tiếp tục các thí nghiệm vận tốc ánh sáng – thậm chí còn giúp tìm tài trợ và cho ông mượn thiết bị. Cuối cùng, Newcomb và Michelson đã thống nhất với nhau kết hợp các giá trị thu được từ Annapolis, Washington, và các thí nghiệm Cleveland. Giá trị thu được được chấp nhận rộng rãi và vẫn được xem là chuẩn trong hơn bốn thập kỉ.

Ước tính đơn vị thiên văn

Khi Newcomb trở lại từ Nam Phi vào năm 1883, ông đã hoàn thành phân tích của ông về các thí nghiệm vận tốc ánh sáng Washington và đã công bố một báo cáo chi tiết8. Sau khi xem xét những ước tính mới được công bố về quang sai ánh sáng, ông đã chọn giá trị mà nhà thiên văn học người Thụy Điển Magnus Nyren tìm ra, người có các quan sát được thu thập tại Đài quan sát Pulkovo ở Saint Peterburg, Nga. Kết hợp các giá trị vận tốc ánh sáng của ông và quang sai ánh sáng của Nyren, Newcomb đã ước tính đơn vị thiên văn vào khoảng 149,59 triệu km, nằm trong khoảng 0,005% giá trị được sử dụng ngày nay.

Năm năm sau đó, vào tháng 10 năm 1888, Harkness đã công bố những kết quả ban đầu của những phân tích của ông về các quan sát sự đi qua; ông ước tính đơn vị thiên văn là 148,572 triệu km, nhỏ hơn tới 1 triệu km9. Mặc dù Harkness và các đồng sự của ông đã trau chuốt các tính toán của họ vào năm sau đó, nhưng độ chính xác của giá trị mới của họ vẫn không đạt tới giá trị mà Newcomb thu được với chi phí thấp hơn nhiều.

Sự sụp đổ chính trị

Một người tài năng như Simon Newcomb, phần nhiều sự thăng tiến nhanh chóng của ông trong cộng đồng khoa học quốc gia và quốc tế là nhờ sự ủng hộ của những người bạn đầy quyền lực và những người cố vấn, trong đó có Josseph Henry (thư kí của Viện Smithsonian), Benjamin Peirce (sĩ quan Cục đo đạc và Miền duyên hải), George Airy (nhà thiên văn học hoàng gia ở nước Anh), và đặc biệt là James Garfield. Cuối năm 1881, Henry, Peirce, và Garfield đều qua đời, còn Airy thì nghỉ hưu. Những khinh suất trước đây, cho dù tưởng tượng hay thực sự, không dễ gì được tha thứ ở thủ đô của quốc gia, và Newcomb nhận thấy nguồn quỹ của ông bị đe dọa.

Thay vì dành thời gian của ông để tranh giành chính trị, Newcomb quyết định làm khoa học tốt nhất mà ông có thể với các tài nguyên ông tranh thủ được. Với sự chấp thuận của thư kí hải quân, ông đảm nhận vị trí giáo sư toán học và thiên văn học tại trường Đại học Johns Hopkins ở Baltimore, Maryland, đồng thời vẫn giữ vai trò sĩ quan thuộc Văn phòng Niên giám Hàng hải. Với tư cách là giáo sư, Newcomb đã thuyết giảng, phục vụ trong các ủy ban cố vấn cho sinh viên, viết một cuốn sách vi tích phân, lấy lại niềm say mê của ông với kinh tế học, và giữ vai trò biên tập viên của Tập san Toán học Hoa Kì.

Năm 1893, Đài quan sát Hải quân chuyển đến những cơ sở mới ở tây bắc thủ đô Washington, nơi nó tồn tại cho đến ngày nay; năm sau đó, thư kí hải quân đã thực hiện một điều chỉnh đưa Văn phòng Niên giám Hàng hải thành một cơ sở của Đài quan sát Hải quân. Newcomb khinh khỉnh trước cấu trúc quan liêu mới đó, dẫu vậy, ông vẫn tiếp tục theo đuổi kế hoạch riêng của mình, thường trao đổi trực tiếp với thư kí hải quân. Tập trung vào những mục tiêu mà ông đặt ra cho bản thân mình trước đó hàng thập kỉ, ông đã làm việc không biết mệt mỏi để suy ra một bộ hằng số thiên văn thích hợp và hoàn thành một bản phân loại sao sáng cơ bản hầu như sử dụng hết các quan sát thu thập tại các đài quan sát hàng đầu của thế giới kể từ năm 1750.

Năm 1896, tại Hội nghị quốc tế Paris về các hằng số cơ bản, các đại biểu đến từ các quốc gia hàng đầu châu Âu đã phê chuẩn, về nguyên tắc, hệ thống Newcomb – tức là bảng các thông số hệ mặt trời của ông (khối lượng các hành tinh, chu kì quay, và đơn vị thiên văn) và các vị trí sao. Newcomb bị buộc nghỉ hưu khỏi lực lượng hải quân vào năm sau đó, nhưng Thượng viện tài trợ thích đáng cho ông để triển khai tiếp tục những phần việc còn lại của công trình nghiên cứu của ông. Hệ thống của ông trở thành chuẩn quốc tế vào năm 1901 – trừ ở Mĩ. Những oán thù cũ, phát sinh bởi việc Newcomb tham gia với các nhà thiên văn khác thúc đẩy việc đưa Đài quan sát Hải quân dưới sự lãnh đạo của một nhà thiên văn danh tiếng và có lẽ còn chuyển nó sang một bộ khác thuộc chính phủ, khiến ông không còn được hoan nghênh ở đó nữa. Ông chắc chắn không thể toại nguyện nhìn thấy hệ thống của ông được sử dụng ở Phòng Niên giám Hàng hải Mĩ. Mãi cho đến năm 1912, sau khi ông qua đời, thì hệ thống của Newcom mới thật sự trở thành chuẩn tại phòng Niên giám Hàng hải.

Newcomb đã bỏ ra thập kỉ cuối cùng của cuộc đời ông nghiên cứu về cái ông xem là thách thức tối hậu – tiên đoán chính xác các chuyển động của Mặt trăng. Không có tài trợ để thuê một đội máy tính, ông buộc phải từ bỏ phương pháp mới mà ông đã thiết lập ba thập kỉ trước đó và theo đuổi một phương pháp đã được chứng minh và ít tính toán hơn. Năm 1903, Học viện Carnege ở Washington bắt đầu tài trợ cho nghiên cứu của ông.

Ngày 11 tháng 7 năm 1909, chỉ vài ngày sau khi hoàn thành các tính toán mặt trăng của ông, Newcomb đã không thể kháng nổi sự tàn phá đau đớn của chứng ung thư bàng quang. Ba ngày sau, tổng thống William Howard Taft, thư kí hải quân George Meyer, các đại sứ và bộ trưởng của một số nước, cùng với gia đình của ông, các đồng nghiệp trong lĩnh vực khoa học, và bạn bè, đã dành cho một phút mặc niệm sau khi an táng ông với đầy đủ nghi thức quân sự tại Nghĩa trang quốc gia Arlington. Thật hợp lí, mộ táng của Newcomb nằm cao phía trên dòng sông Potomac trên cùng dải đất nơi ông đã dựng lên một đài quan sát tạm thời để tiến hành các thí nghiệm cho phép ông xác định kích cỡ của hệ mặt trời tốt hơn bất kì ai có thể làm trước đó – thật vậy, tốt hơn cả bất kì ai sẽ làm được trong hàng thập kỉ sau khi ông qua đời.

HiepKhachQuay dịch (theo Physics Today, số tháng 2/2009)

TVVL: Trên đây chỉ là phần tóm lược của bài viết. Các bạn download trọn vẹn bài viết với đầy đủ chi tiết và hình ảnh minh họa tại đây.

Cập nhật ( 14/03/2009 )
 
Tạo bảng điểm online

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm


ABC Trắc Nghiệm Vật Lý
Cầu vồng   |   Đăng nhập Đăng nhậpnew
Đang online (111)