250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 33)

“Hoa tuyết sáu góc” của Kepler

1611

Johannes Kepler (1571-1630)

Triết gia Henry David Thoreau từng viết về nỗi kinh sợ hoa tuyết của ông như sau, “Thiên tài sáng tạo biết mấy chính là không khí mà trong đó những hoa tuyết này được tạo ra! Tôi sẽ thán phục hơn nữa giá như những ngôi sao thật sự rơi xuống và đậu lên áo khoác của tôi.” Các tinh thể tuyết với đối xứng lục giác đã làm đắm say biết bao nghệ sĩ và nhà khoa học xuyên suốt lịch sử. Vào năm 1611, Johannes Kepler cho xuất bản chuyên khảo “Về Hoa tuyết Sáu góc”, đó là một trong những chuyên khảo xưa nhất về sự hình thành hoa tuyết tìm kiếm một nhận thức khoa học đi ngược lại với nhận thức tôn giáo. Thật vậy, Kepler đã bối rối rằng người ta sẽ dễ hiểu hơn về sự đối xứng tuyệt đẹp của các tinh thể tuyết nếu như chúng được xem là những thực thể sống có linh hồn, mỗi hoa tuyết được Chúa ban cho một mục đích tồn tại. Tuy nhiên, ông đã xem xét khả năng cao hơn là một kiểu sắp xếp lục giác nào đó của các hạt, nhỏ hơn khả năng nhận thức của ông, có thể đem lại một lí giải về các hình dạng hoa tuyết lộng lẫy.

Sương bám trên hai đầu của một hoa tuyết “cột bịt nắp”.

Hoa tuyết (hay, chặt chẽ hơn, các tinh thể tuyết, biết rằng các bông hoa từ trên trời rơi xuống có thể gồm nhiều tinh thể) thường bắt đầu cuộc đời của chúng dưới dạng những hạt bụi tí hon trên đó các phân tử nước ngưng tụ ở những nhiệt độ vừa đủ thấp. Khi tinh thể đang lớn ấy rơi qua những vùng không khí có độ ẩm và nhiệt độ khác nhau, hơi nước tiếp tục ngưng tụ thành băng rắn, và tinh thể từ từ thu được hình dạng của nó. Đối xứng bậc sáu thường thấy là do cấu trúc tinh thể lục giác được ưa chuộng về mặt năng lượng của băng thông thường. Sáu cánh trông y hệt nhau vì chúng đều hình thành dưới các điều kiện như nhau. Những hình dạng tinh thể khác cũng có thể hình thành, trong đó có dạng cột sáu cạnh.

Các nhà vật lí nghiên cứu tinh thể tuyết và sự hình thành của chúng một phần là vì các tinh thể quan trọng trong các ứng dụng đa dạng từ điện tử học cho đến khoa học tự lắp ghép, động lực học phân tử, và sự hình thành tự phát của các kiểu hình.

Vì mỗi tinh thể tuyết tiêu biểu chứa khoảng 10¹⁸ phân tử nước, nên hầu như không có chuyện hai tinh thể kích cỡ tiêu biểu trông y hệt nhau. Ở cấp vĩ mô, không có khả năng hai hoa tuyết lớn, phức tạp bất kì trông giống nhau hoàn toàn – kể từ khi bông hoa tuyết đầu tiên từng rơi trên Trái Đất.

Hoa tuyết hình cây lục giác nhìn qua một kính hiển vi điện tử quét nhiệt độ thấp. Hoa tuyết ở giữa được tô màu nhân tạo để làm nổi bật. (Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp)

XEM THÊM. Micrographia (1665), Tuyết lỡ (1850), Giả tinh thể (1982).

250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí | Clifford A. Pickover
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Bài trước | Bài kế tiếp