Những con số làm nên vũ trụ - Phần 31

Chương 6

Hằng số điện môi và hằng số tỉ lệ

Lần đầu tiên tôi đùa với điện có thể sẽ là lần cuối cùng của tôi.

Dẫu sao, đó là cách mẹ tôi dạy, và vì bà không còn có mặt ở đây để xác nhận hay phủ nhận, nên tôi sẽ thuật lại vậy. Năm tôi chừng ba tuổi, mẹ tôi để ý tôi đang cần mẫn cắm một cái kẹp tóc vào ổ cắm điện. Dẫu sao, bà phản ứng thần tốc, la to hết cỡ bảo tôi dừng lại ngay và bà dọa tôi những nguy hiểm tiềm tàng của dòng điện đến mức bây giờ tôi không bao giờ bắt tay vào sắp xếp lại các mối nối điện phức tạp nếu chưa mang ủng cao su mềm và đeo găng tay. Mọi người mà tôi biết nghĩ như thế này thật quá lố lăng, nhưng nếu có một lực thứ năm ngoài lực hấp dẫn, lực điện từ, lực hạt nhân yếu và lực hạt nhân mạnh, thì đó phải là dấu ấn của người mẹ. Tôi không biết so sánh nó như thế nào với lực hạt nhân mạnh, đó là lực mạnh nhất trong bốn lực, nhưng trong trường hợp của tôi, chắc chắn nó mạnh hơn lực điện từ - và trong chương này chúng ta sẽ thấy lực điện từ mạnh cỡ nào.

Lực điện và Lực từ – Những năm tháng sơ khai

Vâng, những lực này đã được biết tới từ buổi đầu bình minh của nhân loại – những năm tháng sơ khai của lực điện và lực từ có từ thời Big Bang, hay không bao lâu sau đó. Cả lực điện và lực từ đều được biết tới từ lâu trước khi có sự ra đời của Chúa. Người Hi Lạp biết rằng hổ phách, nhựa thông hóa thạch, có một tính chất khác lạ là, khi cọ xát, nó có thể hút những mảnh len và xơ vải nhỏ - và sau đó bất ngờ đẩy chúng ra. Thật vậy, từ electricity (lực điện) có xuất xứ từ elektron, từ Hi Lạp gọi hổ phách. Đá nam châm – những mảnh magnetite, một loại quặng sắt, bị từ hóa tự nhiên – còn được biết tới sớm hơn. Khi cho đá nam châm hút một miếng sắt nhỏ, thì miếng sắt có những tính chất từ của đá nam châm. Đặc biệt, các kim sắt bị từ hóa như thế sẽ tự nhiên sắp xếp theo hướng bắc-nam nếu chúng được phép. Chính tính chất này của lực từ đã mang lại một phát minh cực kì quan trọng – la bàn từ.

Những la bàn từ đầu tiên có lẽ đã được phát minh bởi người Trung Hoa cách nay hơn hai nghìn năm, và chắc chắn chúng đã được sử dụng ở châu Âu để đi lại trên biển vào thế kỉ thứ mười hai. Trong hàng thế kỉ, la bàn từ là những vật tương đối đơn giản, gồm một cái kim bị từ hóa gắn trên một đinh nhọn, đế của chúng xuyên qua một tấm card trên đó đánh dấu những hướng la bàn chính (bắc, đông, nam và tây) và một số hướng phụ (tây bắc, nam tây nam, vân vân). Cái kim có thể đong đưa tự do, nhưng vì nó luôn luôn hướng theo chiều bắc-nam, nên điểm bắc la bàn trên tấm card có thể đặt dưới cái kim, và phương hướng được xác định khá chính xác.

Mất một thời gian lâu sau thì lực điện mới được sử dụng rộng rãi. Sự khác biệt chủ yếu là vì các hiện tượng điện xảy ra chóng vánh, trong khi các hiện tượng từ là vĩnh cửu, hoặc gần như thế. Thời gian xảy ra lâu hơn của các hiện tượng từ không những cho phép chúng được ứng dụng, mà nó còn cho phép chúng được nghiên cứu dễ dàng hơn. Người đầu tiên nghiên cứu chúng một cách nghiêm túc là William Gilbert.