Khoa học

Euclide và hình học về thị giác

TTO – Aristote là người cuối cùng của dòng các nhà tư tưởng gộp cả triết học và khoa học vào một sơ đồ rộng lớn duy nhất. Sau ông, hai phương thức tìm hiểu thế giới này tách ra khỏi nhau. Các nhà khoa học rời xa triết học, và các triết gia chỉ chuyên tâm đến các vấn đề tinh thần, đạo đức và tôn giáo.

Nhờ các cuộc chinh phục của Alexandre Đại đế (356-323 tr. CN), một học trò của Aristote, nền văn minh Hy Lạp đã được truyền bá tới tận Indus và Ai Cập. Mặc dù Athens vẫn là kinh đô của triết học với các gương mặt như Épicure (341-270 tr. CN) và học trò của ông là Lucrère (95-52 tr. CN), mà bài thơ triết học Về tự nhiên của ông được coi là tác phẩm trình hay nhất về các ý tưởng nguyên tử luận của Démocrite, nhưng thành phố Alexandrie ở Ai Cập do Alexandre thiết lập đã trở thành trung tâm khoa học của thế giới Hy Lạp. Chính nơi đây đã ra đời viện hàn lâm khoa học nổi tiếng mang tên “Bảo Tàng”, nơi có một thư viện khổng lồ tập trung gần nửa triệu cuốn sách.

Nhà toán học Euclide (khoảng 300 tr. CN) là một trong những nhà khoa học đầu tiên làm việc tại Bảo Tàng. Ngoài các bài viết và những chứng minh các định lý hình học – một tượng đài trí tuệ hùng vĩ tới mức được chấp nhận hoàn toàn trong suốt hai mươi hai thế kỷ sau -, Euclide còn quan tâm đến vấn đề thị giác. Và sự quan tâm ấy hoàn toàn có cơ sở: ông thấy ở đó một lĩnh vực lý tưởng để áp dụng các ý tưởng hình học thân thiết của ông. Ông đã chấp nhận một cách tự nhiên quan niệm về “tia thị giác” của Empédocle: trong số ba lý thuyết mà các bậc tiền bối đưa ra, thì lý thuyết “tia thị giác” phù hợp nhất với cách xử lý toán học chặt chẽ. Ông đã đưa ra nhiều lập luận xác đáng để ủng hộ giả thuyết này. Chẳng hạn, ông lập luận rằng chúng ta không phải lúc nào cũng tri giác được các vật, ngay cả khi cái nhìn của chúng ta bặt gặp chúng: chưa chắc bạn nhận thấy một cái kim rơi xuống đất ngay cả khi nó nằm trong tầm nhìn của bạn; trong khi đó, nếu thị giác chỉ phụ thuộc vào ánh sáng được cái kim phản xạ đến mắt bạn, thì chắc chắn bạn phải nhìn thấy nó ngay lập tức. Ngược lại, lý thuyết “tia thị giác” phát ra từ “ngọn lửa” bên trong mắt bạn có thể giải thích rất rõ điều đó: cái kim chỉ có thể nhìn thấy được ngay vào lúc các tia phát ra từ mắt chúng ta bắt gặp nó.

Trong cuốn Quang học, Euclide đưa ra tiên đề rằng các “tia thị giác” phát ra từ mắt chiếu thẳng vào tất cả những gì mà cái nhìn chạm vào. Mỗi một tia đi đến đầu bên kia chỉ tới một điểm của vật được nhìn thấy. Nhưng thực nghiệm chỉ ra rằng chúng ta có thể đồng thời nhìn được hơn một điểm của vật. Chẳng hạn, không cần cử động mắt, bạn vẫn có thể đồng thời nhìn được nhiều từ trên trang sách này; các từ khác ở xa trở nên mờ nhòe hơn. Vì vậy Euclide đưa ra tiên đề về tập hợp các “tia thị giác” chứa trong một hình nón mà đỉnh của nó là tâm của mắt và đáy là phạm vi nhìn thây của mắt. Nhờ có tiên đề mặt nón thị giác này và nhờ các tính toán hình học, ông đã giải thích được tại sao cây ở xa trông lại nhỏ hơn cây ở gần . Ông cũng đã đưa ra được lý do giải thích tại sao một vòng tròn nằm trong cùng một mặt phẳng với mắt lại nhìn giống như một đường thẳng.

Tất nhiên, vẫn còn nhiều câu hỏi căn bản mà quang hình học của Euclide chưa thể đưa ra câu trả lời: tỉ như có bao nhiêu “tia thị giác” trong “mặt nón thị giác”, và nhân tố nào quyết định số lượng của chúng? Còn về vấn đề được coi là gót chân Achille của lý thuyết các “tia thị giác” cũng chưa được giải quyết: tại sao chúng ta nhìn mờ hơn ngay khi ánh sáng ban ngày giảm, và hoàn toàn không nhìn được trong đêm tối? Hơn nữa, chúng ta không thấy Euclide tính đến bất kỳ yếu tố sinh lý (như vai trò của mắt), tâm lý (như vai trò của não) hay vật lý nào liên quan đến bản chất của ánh sáng và của các màu. Euclide mới chỉ giới hạn ở vai trò của nhà toán học.

Quang học của Euclide không vì thế mà không có một ảnh hưởng lịch sử to lớn. Lần đầu tiên toán học (ở đây là hình học) được áp dụng cho một hiện tượng tự nhiên và lần đầu tiên các thực thể trừu tượng xuất phát từ trí tưởng tượng của con người, như đường thẳng, tam giác hay vòng tròn, được sử dụng để làm sáng tỏ một tình huống thực tế: mắt, ánh sáng và thị giác. Đó là sự khởi đầu của nhận thức rằng ngôn ngữ của tự nhiên là toán học. Mặt khác, quan niệm “mặt nón thị giác” đã đóng một vai trò quyết định trong sự phát triển của các ý tưởng trong quang học và đã có một sức sống đặc biệt lâu dài. Nó còn kéo dài rất lâu ngay cả sau khi con người đã nhận ra rằng chính ánh sáng của thế giới bên ngoài đi vào mắt người, chứ không phải ngược lại, và rất nhiều khía cạnh của cơ chế thị giác đã được làm sáng tỏ. Vào thời kỳ khá gần với chúng ta, tức vào năm 1800, rất nhiều nhà vật lý vẫn còn tin rằng một chùm ánh sáng được cấu thành từ nhiều “tia thị giác”, và rằng một chùm sáng sẽ càng sáng nếu nó chứa càng nhiều “tia thị giác”. Còn những người cho rằng ánh sáng được cấu thành từ nhiều hạt thì hình dung những hạt đó chúng di chuyển trên các “tia thị giác” tựa như xe ô tô chạy nối đuôi nhau trên đường nhựa.

Nguồn: TRỊNH XUÂN THUẬN – Tuổi Trẻ Online

Advertisements

About 2Bo02B

Nguyễn Vũ Thụ Nhân (Mr) Lecturer Physics Department. HCMC University of Pedagogy

Thảo luận

Không có bình luận

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s

Tài trợ cho M4Ps và tracnghiemToan12

Translators & RSS

English French RussiaMaths 4 Physics (M4Ps)


Bạn hãy nhập địa chỉ email của mình để đăng ký theo dõi tin tức từ blog này và nhận những bài viết mới nhất qua địa chỉ email.

Join 2 730 other followers

Đôi lời

Bạn có thể theo dõi các lời bình liên quan đến lời bình của mình qua email bằng cách chọn dòng thông báo Báo cho bạn khi có người bình luận tiếp theo đề tài này bằng điện thư mỗi khi viết 1 lời bình.


Rất mong các bạn viết lời nhắn bằng tiếng việt có dấu nhé.

Để viết tiếng việt có dấu bạn dùng font chữ Unicode và bảng mã là Unicode UTF-8.


Để biết cách gõ công thức Toán học trong các lời nhắn ở trang web này, mời bạn đọc bài hướng dẫn tại đây hoặc bạn có thể xem bài hướng dẫn dùng MathType tại đây và bài tạo công thức trực tuyến tại đây


Get Well

%d bloggers like this: