Vì sao lá trà chuyển động về phía giữa tách?

Khuấy nước trong một cái tách, nước sẽ di chuyển ra rìa phía ngoài giáp ranh với tách. Thỉnh thoảng, khi bạn khuấy đủ mạnh, nước sẽ bắt đầu “leo lên” thành tách, vì nước tập trung tại rìa phía ngoài. Bây giờ lấy một tách trà có vài lá trà bên trong và dùng muỗng để khuấy. Các lá trà tập trung ở giữa tách, chứng tỏ các lá trà thật sự kì diệu.

Cách lí giải của Einstein

Hoặc có thể là không. Có lẽ có cái gì đó khác đang diễn ra, và Albert Einstein chính là người chỉ ra điều đó. Einstein xác định rằng, ngay chỗ chất lỏng tiếp giáp thủy tinh, có một lực kéo theo nhỏ thôi tác dụng lên dòng nước trà. Nước trà ngay mặt thành của tách, và quan trọng hơn, cùng với nước dưới đáy, sẽ chuyển động chậm hơn phần còn lại của chất lỏng trong tách. Đây là điều quan trọng, vì toàn bộ nước ép lên mặt thành của tách cũng gây ra một gradient áp suất, càng tiến về phía ngoài của tách thì áp suất cao hơn. Nước chuyển động chậm bị thế chỗ. Khi nước đi tới mặt thành của tách, nó di chuyển xuống dưới, và khi nó gặp đáy tách, và nước chuyển động tương đối chậm ở đó, nó bị ép chảy vào trong. Một khi nó đi tới giữa tách nó bị ép lên trên, và chu trình tiếp tục thành một loại vòng cuộn không nhìn thấy bên trong tách trà đang khuấy. Những dấu hiệu duy nhất nhìn thấy được chính là các lá trà. Chúng quá nặng để bị nâng lên bởi dòng chất lỏng hướng lên ở giữa tách, nhưng chúng thật sự bị cuốn vào vòng cuộn đó. Vì thế, chúng tụ tập về phía giữa tách, bất chấp lực li tâm. Vâng, cảm ơn bác Einstein!

Vagn Walfrid Ekman (1874 – 1954)

Hoặc có lẽ, nhờ Ekman. Bạn có biết lớp chất lỏng ngay chỗ mặt thành của tách tiếp giáp với nước trà đang khuấy không? Một số người gọi nó là lớp biên, nhưng một số người gọi nó là lớp Ekman. Vagn Walfrid Ekman là một nhà hải dương học từng tự hỏi tại sao các tảng băng trôi di chuyển không theo hướng gió thịnh hành, mà nghiêng với nó một góc nhất định. Cái ông tìm thấy là các tảng băng trôi có chút giống với các lá trà. Chúng chịu tác dụng của những lực mạnh hơn nhiều so với lực khuấy của chiếc muỗng be bé của những người thích uống trà – cụ thể là lực Coriolis, các dòng hải lưu, và gió – nhưng chúng vẫn có lớp nước lạ chảy chậm do ma sát. Vật lí học lớp Ekman giúp chúng ta chế tạo dụng cụ đo dòng chảy, và tìm hiểu các vật trôi giạt như thế nào trong đại dương, và có thể mang lại những xoáy nước kịch liệt nhưng hiếm thấy trong đại dương gọi là xoáy Ekman. Và chúng giúp chúng ta tìm hiểu các lá trà trong tách.

Vậy thì ai đáng được tôn vinh trong câu chuyện lá trà của chúng ta? Einstein trình bày chuyển động lá trà vào năm 1926 (và để lí giải chuyển động đó có thể làm thay đổi dòng chảy sông suối như thế nào), còn Ekman khám phá ra lớp Ekman và các tác động của nó lên chuyển động của lá trà và bất kì vật nào tương tự vào năm 1902. Ekman khám phá ra khuôn mẫu chung của chuyển động đó. Cho nên có lẽ Einstein là người khẳng định lí thuyết đặc biệt của các lá trà, còn Ekman là tác giả của lí thuyết tổng quát của các lá trà chăng?

Nguồn: io9.com