Trong bốn lực cơ bản của tự nhiên, lực hấp dẫn là tương tác quen thuộc nhất với con người. Chính lực này giúp chúng ta đứng vững trên bề mặt Trái Đất và giữ các thiên thể vận động ổn định trong vũ trụ.
Tuy nhiên, đây cũng là một trong những đại lượng khó đo đạc nhất. Từ thập niên 1980 đến nay, các nhà khoa học đã thực hiện hơn chục phép đo nhằm xác định chính xác hằng số hấp dẫn G, nhưng nhiều kết quả thu được lại không thống nhất với nhau.
Vì sao việc đo lực hấp dẫn lại khó đến vậy?
Lực yếu nhất trong các tương tác cơ bản
Khó khăn đầu tiên nằm ở chỗ lực hấp dẫn là tương tác yếu nhất trong bốn lực cơ bản của tự nhiên.
Chúng ta cảm nhận rõ tác động của lực hấp dẫn vì luôn chịu ảnh hưởng từ khối lượng khổng lồ của Trái Đất. Tuy nhiên, lực hút hấp dẫn giữa hai vật thể thông thường trong đời sống hay trong phòng thí nghiệm lại cực kỳ nhỏ.
Giáo sư Stephan Schlamminger, nhà vật lý tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ (NIST), cho biết việc đo lực hấp dẫn phải được thực hiện trên nền trường hấp dẫn vốn đã tồn tại của Trái Đất.
Trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học phải sử dụng hai vật có khối lượng được xác định chính xác, đặt chúng gần nhau rồi đo lực hút hấp dẫn rất nhỏ giữa chúng.
Tháng 4 năm nay, nhóm của Giáo sư Schlamminger công bố kết quả một thí nghiệm mới nhằm xác định giá trị của hằng số hấp dẫn G. Để tăng độ chính xác, các nhà nghiên cứu đã sử dụng tới 13 tấn thủy ngân.
Tuy vậy, theo ông, sự thay đổi của trường hấp dẫn tạo ra trong thí nghiệm chỉ tương đương khoảng một phần triệu so với trường hấp dẫn cục bộ của Trái Đất.
Nhóm nghiên cứu xác định hằng số hấp dẫn G có giá trị 6,67387 × 10⁻¹¹m³/kg/s², thấp hơn khoảng 0,0235% so với kết quả đo trước đó. Dù mức chênh lệch này gần như không có ý nghĩa trong đời sống hằng ngày, nó lại rất đáng chú ý trong lĩnh vực đo lường chính xác.
Tiến sĩ Christian Rothleitner, nhà vật lý tại Viện Đo lường Quốc gia Đức, cho biết độ chính xác mà các nhà khoa học theo đuổi là cực kỳ khắt khe.
“Lực hấp dẫn cần được xác định chính xác đến sáu chữ số thập phân hoặc hơn. Điều đó tương đương với việc cố gắng đo một khối lượng chỉ bằng khoảng trọng lượng của 7 tế bào người”, ông nói.
Ba nguyên nhân có thể gây ra sai khác
Một cách giải thích cho sự khác biệt giữa các kết quả là mọi phép đo đều chứa sai số và giá trị thực có thể nằm đâu đó trong khoảng giữa các kết quả này.
Tuy nhiên, vấn đề nằm ở chỗ các nhóm nghiên cứu đều công bố biên độ sai số rất nhỏ, trong khi các khoảng sai số đó lại không chồng lấp lên nhau.
Theo Giáo sư Schlamminger, có ba nhóm nguyên nhân có thể giải thích hiện tượng này: vật lý, kỹ thuật và yếu tố con người.
Khả năng đầu tiên liên quan đến vật lý học. Có thể vẫn tồn tại một số hiện tượng hoặc quy luật chưa được hiểu đầy đủ, tương tự cách thuyết tương đối tổng quát từng mở rộng hiểu biết của nhân loại về lực hấp dẫn.
“Tôi cho rằng đây là khả năng khá xa vời, nhưng không nên hoàn toàn loại trừ”, ông nói.
Khả năng thứ hai liên quan đến kỹ thuật đo lường. Mỗi nhóm nghiên cứu sử dụng một hệ thống thí nghiệm khác nhau nên có thể phát sinh các nguồn sai số riêng.
Một số thí nghiệm sử dụng cân xoắn để đo những lực cực nhỏ thông qua độ xoắn của sợi dây mảnh. Những nghiên cứu khác lại sử dụng con lắc hoặc các vật rơi tự do. Mỗi phương pháp đều có những hạn chế và nguồn sai số tiềm tàng riêng, rất khó tách biệt khỏi tín hiệu hấp dẫn cần đo.
“Cá nhân tôi cho rằng nguyên nhân chủ yếu nằm ở công nghệ đo lường chứ không phải ở vật lý học”, Tiến sĩ Rothleitner nhận định.
Ông cũng cho biết các thí nghiệm kiểu này đòi hỏi kiến thức chuyên sâu ở nhiều lĩnh vực khác nhau, từ vật lý, cơ học đến khoa học đo lường chính xác.
“Không ai có thể là chuyên gia trong mọi lĩnh vực. Đây là một trong những dạng phép đo phức tạp nhất của khoa học đo lường hiện đại”, ông nói.
Khả năng thứ ba liên quan đến yếu tố con người.
Theo Giáo sư Schlamminger, áp lực đạt được kết quả có độ chính xác cao đôi khi có thể khiến các nhóm nghiên cứu đánh giá biên độ sai số lạc quan hơn thực tế.
Nếu điều đó xảy ra, các khoảng sai số được công bố có thể nhỏ hơn mức cần thiết, dẫn tới việc các kết quả không khớp với nhau.
Dù vậy, việc chưa xác định được chính xác hằng số hấp dẫn G hiện chưa gây trở ngại đáng kể cho các ứng dụng thực tiễn. Các nhà khoa học vẫn có đủ dữ liệu để tính toán quỹ đạo vệ tinh, điều khiển tàu vũ trụ hay thực hiện các nhiệm vụ không gian.
Tuy nhiên, việc tiếp tục truy tìm giá trị chính xác của hằng số này vẫn có ý nghĩa quan trọng đối với vật lý cơ bản.
Chúng ta đã có thể đưa tàu thăm dò ra ngoài Hệ Mặt Trời, phát hiện sóng hấp dẫn và quan sát các hố đen cách Trái Đất hàng tỷ năm ánh sáng. Thế nhưng, giá trị chính xác của một trong những hằng số cơ bản nhất của tự nhiên vẫn là câu hỏi chưa có lời giải trọn vẹn.
Với các nhà khoa học, đó không chỉ là một bài toán đo lường. Mỗi phép đo mới đều có thể giúp phát hiện những giới hạn trong các lý thuyết hiện tại hoặc mở ra cách hiểu mới về cách vũ trụ vận hành. Và chính những khoảng trống tưởng chừng rất nhỏ ấy vẫn đang thôi thúc khoa học tiếp tục tiến về phía trước.
Việc thường xuyên sử dụng một tay để thực hiện các hoạt động cụ thể sẽ khiến bộ não có xu hướng điều khiển tay đó tốt hơn - từ đó có khái niệm tay “thuận". Theo các nghiên cứu, có tới 90% dân số thế giới ưu tiên sử dụng tay phải trong các hoạt động thường ngày.
Suốt hàng thập kỷ, khoa học đã nghiên cứu nhiều đặc điểm di truyền, chức năng sinh học, thói quen sinh hoạt… để tìm ra lý do cho việc tại sao có người thuận tay phải, có người thuận tay trái.
Gần đây, các nhà khoa học từ Đại học Oxford đã công bố nghiên cứu, phần nào lý giải bí ẩn vì sao đa phần người trên thế giới thuận tay phải.
Theo nghiên cứu được công bố trên PLOS Biology, câu trả lời nằm ở hai đặc điểm mang tính quyết định trong quá trình tiến hóa của con người: đi thẳng bằng hai chân và sự phát triển mạnh mẽ của bộ não.
“Đây là nghiên cứu đầu tiên kiểm chứng một số giả thuyết lớn về hiện tượng thuận tay ở con người,” tiến sĩ Thomas A. Püschel, tác giả chính của nghiên cứu cho biết.
Để tìm lời giải, các nhà nghiên cứu đã phân tích dữ liệu từ 2.025 cá thể thuộc 41 loài khỉ và vượn. Dựa trên quan sát các loài linh trưởng và sử dụng các mô hình phân tích quan hệ tiến hoá, các nhà khoa học đã khám phá các khía cạnh liên quan đến hiện tượng thuận chi trước nào hơn và những điểm khác biệt của con người khi sử dụng tay.
Các yếu tố được nghiên cứu bao gồm việc sử dụng công cụ, chế độ ăn, môi trường sống, khối lượng cơ thể, tổ chức xã hội, kích thước não và cách di chuyển.
Phân tích cho thấy các đặc điểm của con người không tương đồng với các mô hình vốn có thể giải thích cho tất cả các loài linh trưởng khác.
Tuy nhiên, khi nhóm nghiên cứu tính đến kích thước não và tỷ lệ chiều dài giữa tay và chân, con người không còn là một trường hợp “ngoại lệ” trong mô hình tiến hóa. Nói cách khác, xu hướng thuận tay phải có thể gắn với việc tổ tiên loài người bắt đầu đi thẳng bằng hai chân và sở hữu bộ não ngày càng lớn hơn.
Sử dụng cùng mô hình này, các nhà nghiên cứu cũng có thể ước tính khả năng thuận tay của các tổ tiên loài người đã tuyệt chủng. Kết quả cho thấy các loài người sơ khai như Ardipithecus và Australopithecus có lẽ chỉ hơi thiên về tay phải, tương tự các loài vượn lớn hiện đại.
Tuy nhiên, với sự xuất hiện của Homo erectus (người đứng thẳng) và người Neanderthal, xu hướng thuận tay phải bắt đầu trở nên phổ biến hơn.
Điều thú vị là các nhà nghiên cứu phát hiện một ngoại lệ. Người Homo floresiensis, một tổ tiên đến từ Indonesia, có xu hướng thuận tay phải yếu hơn.
Lý do cho điều này là bởi người Homo floresiensis có bộ não nhỏ hơn, có thể vừa đi thẳng bằng hai chân, vừa leo trèo như các loài linh trưởng.
Ghép nối các dữ kiện lại với nhau, các nhà nghiên cứu đề xuất một giả thuyết gồm hai giai đoạn để giải thích vì sao phần lớn con người thuận tay phải.
Trước hết, khi loài người bắt đầu đi thẳng bằng hai chân, đôi tay được giải phóng để thực hiện những hoạt động khác.
“Việc chuyển dần sang dáng đi thẳng đã giải phóng chi trên, tạo ra những cơ hội mới cho việc sử dụng công cụ, giao tiếp bằng cử chỉ và các hành vi vận động tinh vi khác, trong đó sự thiên lệch về một bên sẽ mang lại lợi thế về hiệu suất”, nhóm nghiên cứu giải thích.
Tiếp đó, bộ não của họ bắt đầu phát triển và tái tổ chức, củng cố xu hướng thiên về tay phải.
Nhóm nghiên cứu cho biết thêm, sự gia tăng kích thước não và quá trình tái tổ chức vỏ não đi kèm có thể đã thúc đẩy mức độ chuyên môn hóa cao hơn giữa hai bán cầu não, từ đó tăng hiệu quả thần kinh của các hành vi thiên lệch về một bên.
Các nghiên cứu cho thấy chỉ khoảng 10-12% dân số thế giới thuận tay trái. Cho đến nay, lý do vì sao tỷ lệ này vẫn ở mức thấp như vậy vẫn là một bí ẩn.
Theo bản tin của News 5 Cleveland, cư dân vùng đông bắc bang Ohio (Mỹ) đã trải qua một hiện tượng hiếm gặp vào ngày 17/3, khi một tiếng nổ siêu thanh làm rung chuyển nhiều ngôi nhà tại quận Medina và khu vực lân cận. Nhiều người còn nhìn thấy một quả cầu lửa xẹt qua bầu trời trước khi phát ra tiếng nổ.
Cả National Weather Service và NASA đều xác nhận hiện tượng này do một thiên thạch gây ra. Ông Bill Cooke, người phát ngôn của NASA, cho biết thiên thạch di chuyển với tốc độ khoảng 72.000km/h khi bay qua bầu trời Ohio và đây vẫn được xem là “chậm” so với nhiều thiên thạch khác.
Việc tận mắt chứng kiến thiên thạch lao qua bầu trời hoặc phát nổ trên cao là trải nghiệm hiếm gặp với đa số người dân. Vì vậy, xung quanh hiện tượng này vẫn tồn tại nhiều quan niệm sai lầm phổ biến.
Thiên thạch không nhất thiết nóng khi rơi xuống Trái Đất
Sao băng thường xuất hiện như những quả cầu lửa trên bầu trời vì thiên thạch bị đốt nóng khi đi vào khí quyển. Tuy nhiên, điều đó không đồng nghĩa với việc các mảnh thiên thạch còn sót lại sẽ nóng bỏng khi chạm đất.
Theo ông Bill Cooke, khi tiếp đất, thiên thạch thường đã nguội đáng kể và con người có thể chạm vào. Dù vậy, NASA không khuyến khích nhặt thiên thạch bằng tay trần vì dầu và vi khuẩn từ da có thể làm ảnh hưởng tới mẫu vật. Cơ quan này khuyến cáo nên dùng găng tay, giấy bạc hoặc kẹp để thu thập và bảo quản mẫu.
Thiên thạch va chạm với Trái Đất không quá hiếm
Nhiều người cho rằng thiên thạch rơi xuống Trái Đất là hiện tượng cực kỳ hiếm gặp. Trên thực tế, mỗi năm có hàng nghìn thiên thạch đi vào khí quyển Trái Đất.
Tuy nhiên, phần lớn chúng có kích thước nhỏ và bị đốt cháy gần như hoàn toàn trước khi chạm mặt đất. Chỉ một tỷ lệ nhỏ còn sót lại dưới dạng thiên thạch.
Để quan sát hiện tượng này, người yêu thiên văn thường theo dõi các đợt mưa sao băng như Perseid meteor shower. Các chuyên gia cho rằng quan sát bằng mắt thường hiệu quả hơn dùng kính thiên văn hoặc ống nhòm, bởi sao băng có thể xuất hiện ở bất kỳ vị trí nào trên bầu trời.
Không phải thiên thạch nào cũng tạo hố va chạm
Nhiều người cho rằng thiên thạch rơi xuống Trái Đất luôn tạo ra các hố lớn trên mặt đất. Thực tế, phần lớn thiên thạch đủ khả năng chạm tới bề mặt hành tinh đều có kích thước nhỏ, không đủ để tạo miệng hố rõ rệt.
Trong khi đó, bề mặt Moon lại xuất hiện dày đặc các hố va chạm do thiên thể này gần như không có khí quyển để đốt cháy thiên thạch trước khi va chạm. Ngoài ra, các quá trình địa chất và xói mòn trên Trái Đất cũng khiến nhiều dấu vết va chạm biến mất theo thời gian.
Thiên thạch hiếm khi gây thương tích cho con người
Dù thiên thạch có khả năng gây nguy hiểm, các trường hợp con người bị thương bởi thiên thạch là cực kỳ hiếm.
Một trong những sự kiện nổi tiếng nhất là Tunguska event xảy ra năm 1908 tại Siberia (Nga), khi một thiên thể phát nổ trên không, tàn phá khoảng 2.150km vuông rừng. Nếu vụ nổ này xảy ra ở khu vực đông dân cư, thiệt hại có thể rất nghiêm trọng.
Tuy nhiên, trường hợp đầu tiên được ghi nhận con người bị thương trực tiếp bởi thiên thạch chỉ xảy ra vào năm 1954 tại bang Alabama (Mỹ), khi một thiên thạch nặng khoảng 4kg xuyên qua mái nhà và khiến một phụ nữ bị bầm tím.
Phần lớn hiểu biết của công chúng về thiên thạch đến từ phim ảnh hoặc văn hóa đại chúng, khiến nhiều quan niệm sai lệch vẫn tồn tại. Trên thực tế, các hiện tượng thiên văn này thường ít nguy hiểm hơn so với hình dung phổ biến.
Phiên bản nâng cấp mới nhất của tên lửa khổng lồ Starship do SpaceX phát triển sẽ thực hiện chuyến bay đầu tiên nếu mọi việc theo đúng kế hoạch. Vụ phóng dự kiến diễn ra vào lúc 5h30 sáng ngày 20/5 theo giờ Việt Nam (tức 18h30 ngày 19/5 theo giờ địa phương).
Tên lửa sẽ được phóng từ căn cứ Starbase của SpaceX ở miền nam bang Texas.
SpaceX cho biết lần phóng đầu tiên của Starship V3 (phiên bản 3) sẽ đánh dấu bước thử nghiệm quan trọng của phiên bản lớn hơn và mạnh hơn trong hệ thống Starship, vốn được kỳ vọng giúp con người đặt chân lên Mặt Trăng và Sao Hỏa.
Đây sẽ là chuyến bay thứ 12 của Starship, hiện là tên lửa lớn và mạnh nhất từng được chế tạo. Tuy nhiên, đây là lần đầu tiên phiên bản Starship V3 được đưa vào thử nghiệm bay.
Starship V3 lần đầu bay thử sau loạt nâng cấp lớn
Theo SpaceX, phiên bản này sở hữu hàng loạt nâng cấp đáng kể so với các phiên bản trước.
Phiên bản V3 sử dụng 3 cánh lái dạng lưới thay vì 4 như trước đây. Đây là các cấu trúc dạng mắt lưới giúp tầng đẩy điều hướng khi quay trở lại Trái Đất để tái sử dụng. Mỗi cánh lái mới lớn hơn khoảng 50% và có độ bền cao hơn đáng kể.
"Các cánh lái này được tích hợp điểm móc mới và được bố trí lại trên tầng đẩy nhằm hỗ trợ quá trình nâng và thu hồi phương tiện. Chúng cũng được hạ thấp vị trí nhằm giảm tác động nhiệt từ động cơ của Starship trong giai đoạn tách tầng nóng", SpaceX cho biết.
Ngoài ra, bộ phận kết nối giữa tầng đẩy Super Heavy và tàu Starship phía trên được gắn cố định vào tên lửa, thay vì tách rời khỏi tên lửa trong quá trình bay như các phiên bản trước.
Bên cạnh đó, ống dẫn nhiên liệu chính của Super Heavy - hệ thống đưa nhiên liệu siêu lạnh từ bồn chứa tới 33 động cơ Raptor đã được thiết kế lại hoàn toàn và hiện có kích thước tương đương tầng một của tên lửa Falcon 9.
Thiết kế mới cho phép toàn bộ 33 động cơ khởi động đồng thời cũng như thực hiện các thao tác lật phương tiện nhanh và ổn định hơn.
Đặc biệt, Starship V3 sở hữu hệ thống động cơ được thiết kế hoàn toàn mới. Những thay đổi này cho phép áp dụng phương pháp khởi động động cơ Raptor mới, tăng dung tích bồn chứa nhiên liệu và cải thiện hệ thống điều khiển phản lực dùng để điều hướng trong quá trình bay.
SpaceX cho biết, các nâng cấp này cũng giúp giảm những khoang kín ở phần đuôi phương tiện, nơi có thể tích tụ nhiên liệu rò rỉ.
Tầng trên mới cũng được trang bị các đầu nối tiếp nhiên liệu nhằm phục vụ hoạt động chuyển nhiên liệu ngoài không gian - công nghệ mà Starship sẽ phải thực hiện nhiều lần trong các sứ mệnh không gian sâu.
Starship V3 sử dụng động cơ Raptor V3, phiên bản mạnh hơn các thế hệ trước. Chuyến bay sắp tới cũng sẽ đánh dấu lần đầu tiên bệ phóng Pad 2 tại Starbase được đưa vào sử dụng
Starship V3 được đặt kỳ vọng đặc biệt
Dù sở hữu nhiều thay đổi lớn, chuyến bay thứ 12 về cơ bản vẫn tương tự các nhiệm vụ thử nghiệm trước đó.
Theo kế hoạch, Starship V3 sẽ bay theo quỹ đạo cận quỹ đạo hướng về phía đông. Khoảng 17.5 phút sau khi phóng, tàu sẽ bắt đầu triển khai 22 vệ tinh Starlink V2 mô phỏng. Hoạt động này dự kiến kéo dài thêm khoảng 10 phút.
Hai vệ tinh mô phỏng cuối cùng sẽ ghi lại hình ảnh tấm chắn nhiệt của tầng trên Starship nhằm phục vụ cho việc phát triển các nhiệm vụ trong tương lai.
Starship V3 cũng sẽ khởi động lại một trong 6 động cơ Raptor khi đang ở ngoài không gian - khả năng cần thiết cho các chuyến bay khai thác thực tế sau này.
Nếu mọi việc diễn ra đúng kế hoạch, tầng trên phiên bản mạnh nhất của hệ thống Starship sẽ đáp xuống biển khoảng 65 phút sau khi phóng, nhiều khả năng tại khu vực Ấn Độ Dương như các chuyến bay trước đó.
Trong khi đó, tầng đẩy Super Heavy sẽ thực hiện cú hạ cánh mềm xuống Vịnh Mexico khoảng 7 phút sau khi phóng.
Sự kỳ vọng dành cho chuyến bay thứ 12 hiện rất lớn, không chỉ vì hàng loạt nâng cấp lần đầu được thử nghiệm, mà còn bởi Starship đã không thực hiện chuyến bay nào kể từ tháng 10/2025 - thời điểm SpaceX tiến hành một chuyến thử nghiệm được đánh giá là diễn ra hoàn toàn đúng kế hoạch.
