Leonardo da Vinci khám phá ra lực hấp dẫn đầu tiên, trước cả Isaac Newton?

Bản phác thảo bằng bút chì của Leonardo da Vinci vào đầu những năm 1500 cho thấy ông hiểu rõ về lực hấp dẫn trước cả nhà toán học người Anh Isaac Newton - người được công nhận với khám phá vào cuối những năm 1600.

Các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ California đã phân tích lại sổ ghi chép của da Vinci, tìm thấy các thí nghiệm nổi tiếng của Italy đã nghĩ ra để chứng minh rằng lực hấp dẫn là một dạng gia tốc.

Và ông đã lập mô hình hằng số hấp dẫn với độ chính xác 97%.

Nhóm nghiên cứu tin rằng điều duy nhất cản trở các thí nghiệm của da Vinci giải thích rõ ràng lực hấp dẫn là các công cụ hạn chế mà ông có - ông thiếu phương tiện đo thời gian chính xác khi các vật thể rơi xuống.

Da Vinci, sống từ năm 1452 đến năm 1519, đã đi trước rất xa trong việc khám phá những khái niệm này - vì vậy không có gì ngạc nhiên khi nhà khoa học nổi tiếng nắm bắt được ý tưởng về lực hấp dẫn.

Tuy nhiên, mãi đến năm 1604, Galileo Galilei mới cho rằng quãng đường đi được của một vật rơi tỷ lệ với bình phương thời gian trôi qua.

Và sau đó, vào cuối thế kỷ 17, Newton đã mở rộng điều đó để phát triển định luật vạn vật hấp dẫn - mô tả cách các vật thể bị hút vào nhau.

Chuyện kể rằng quả táo rơi trúng đầu Newton khi ông đang ngồi dưới gốc cây.

Sau đó, ông đã có một khoảnh khắc "eureka" khi ông phát triển lý thuyết về lực hấp dẫn của mình sau khi quan sát trái cây rơi vào mùa hè năm 1666.

Newton đã đưa ra giả thuyết rằng nếu một quả táo rơi từ trên cây xuống, lực hấp dẫn có thể còn kéo dài hơn nữa - có thể đến tận không gian.

Mory Gharib lần đầu tiên phát hiện ra các thí nghiệm của da Vinci trong Codex Arundel - một bộ sưu tập các bài báo do da Vinci viết về các chủ đề khoa học, nghệ thuật và cá nhân.

Gharib - tác giả chính của bài báo - cho biết: "Điều khiến tôi chú ý là khi ông viết 'Equatione di Moti' trên cạnh huyền của một trong những hình tam giác đã phác thảo của mình - hình tam giác đó là một tam giác vuông cân. Tôi bắt đầu muốn biết ý của Leonardo qua cụm từ đó"

Các bản phác thảo cho thấy một bình đựng nước di chuyển dọc theo một đường thẳng song song với mặt đất, đổ nước hoặc cát ra ngoài.

Các ghi chú của da Vinci làm rõ rằng khi đổ ra ngoài, những thứ bên trong sẽ không rơi với vận tốc không đổi mà sẽ tăng tốc.

Ông cũng viết rằng các vật chứa bên trong sẽ ngừng gia tốc theo phương ngang vì bình không còn tác động đến chúng nữa – "gia tốc hoàn toàn hướng xuống do trọng lực" - theo các nhà nghiên cứu.

Các nhà nghiên cứu tiếp tục giải thích: "Nếu bình di chuyển với tốc độ không đổi, đường tạo ra bởi vật liệu rơi xuống là thẳng đứng, do đó không có hình tam giác nào".

Nếu cái bình tăng tốc với tốc độ không đổi, thì đường tạo bởi sự tập hợp các vật liệu rơi xuống sẽ tạo thành một đường thẳng nhưng nghiêng, sau đó tạo thành một hình tam giác.

Một bản sao của cây táo nổi tiếng của Newton trong Vườn Bách thảo Đại học Cambridge đã bị bão Eunice quật ngã, nhưng may mắn thay các nhà khoa học có hai cây dự phòng.

"Và, như da Vinci đã chỉ ra trong một sơ đồ quan trọng, nếu chuyển động của người ném bóng được gia tốc với cùng tốc độ mà lực hấp dẫn gia tốc vật liệu rơi xuống, thì nó sẽ tạo ra một tam giác đều".

Đây là điều ban đầu Gharib nhận thấy rằng da Vinci đã đánh dấu bằng ghi chú "Equatione di Moti" hay sự cân bằng (tương đương) của các chuyển động.

Da Vinci đã tìm cách mô tả gia tốc đó bằng toán học, được thấy trong các bản phác thảo, nhưng ông đã không hoàn toàn đạt được mục đích.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình máy tính để chạy thí nghiệm bình nước của ông và tìm ra chỗ sai của da Vinci.

Chris Roh - nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Caltech vào thời điểm nghiên cứu - cho biết:

"Những gì chúng tôi thấy là Leonardo đã vật lộn với điều này, nhưng ông đã mô hình hóa nó khi khoảng cách của vật thể rơi tỷ lệ thuận với 2 lũy thừa t (với t đại diện cho thời gian) thay vì tỷ lệ với t bình phương

Điều đó sai, nhưng sau đó chúng tôi phát hiện ra rằng ông đã sử dụng loại phương trình sai này theo cách đúng.

Trong các ghi chép của mình, da Vinci đã minh họa một vật rơi trong 4 khoảng thời gian - khoảng thời gian mà đồ thị của cả hai loại phương trình thẳng hàng với nhau.

Gharib nói: "Chúng tôi không biết liệu da Vinci có thực hiện thêm các thí nghiệm hay thăm dò câu hỏi này sâu hơn hay không.

Nhưng thực tế là ông đã vật lộn với vấn đề này theo cách này - vào đầu những năm 1500 - cho thấy suy nghĩ của ông đã tiến xa đến mức nào".