Bí ẩn về cách hoạt động của tia tử thần Archimedes cuối cùng đã tìm được lời giải bởi một học sinh lớp 8!

Chúng ta cuối cùng cũng đã biết cách mà tia tử thần hay còn gọi là tia nhiệt hoạt động.

Một học sinh lớp 8 đến từ Ontario, Canada, đã góp phần giải quyết tranh chấp lịch sử lâu đời bằng cách chứng minh chức năng tiềm ẩn của "tia tử thần" được cho là của nhà bác học Hy Lạp cổ đại Archimedes.

Bức tranh treo tường từ năm 1600 thể hiện tia tử thần, phát minh của nhà toán học Hy Lạp Archimedes, dùng để đốt cháy các tàu quân sự La Mã trong Cuộc vây hãm Syracuse.

Archimedes là nhà toán học và nhà phát minh người Hy Lạp sống ở thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên. Ông nổi tiếng với những khám phá về hình học, vật lý và kỹ thuật, đồng thời được nhiều người coi là nhà toán học vĩ đại nhất trong lịch sử cổ đại và là một trong những nhà toán học vĩ đại nhất mọi thời đại. Theo một số tài liệu lịch sử, ông đã sử dụng tài năng của mình để bảo vệ quê hương Syracuse ở Sicily khỏi cuộc vây hãm của người La Mã bằng cách thiết kế nhiều cỗ máy chiến tranh khác nhau, bao gồm cả tia nhiệt có thể đốt cháy tàu gỗ từ xa.

Tia nhiệt bao gồm một loạt gương phản chiếu và tập trung các tia nắng Mặt Trời vào một điểm duy nhất, tạo ra sức nóng và lửa dữ dội. Tuy nhiên, sự tồn tại và hiệu quả của thiết bị này đã gây tranh cãi trong nhiều thế kỷ, vì không có bằng chứng trực tiếp nào về nó trong các tác phẩm còn sót lại của Archimedes.

Năm 1973, nhà khoa học Hy Lạp Ioannis Sakkas đã tiến hành một thí nghiệm về tia nhiệt Archimedes tại căn cứ hải quân Skararamagas gần Athens. Các thủy thủ Hy Lạp giơ 70 chiếc gương tráng đồng, mỗi chiếc có kích thước khoảng 5 x 3 feet (1,5 x 1 m), nhắm vào mô hình ván ép của một tàu chiến La Mã cách đó khoảng 160 feet (50 m). Khi các gương được điều chỉnh chính xác, con tàu bốc cháy trong vòng vài giây do lớp sơn hắc ín phủ lên. Sakkas kết luận dứt khoát rằng Archimedes có thể đã sử dụng những chiếc gương đồng để phá hủy các con tàu La Mã.

Một số thí nghiệm hiện đại đã cố gắng kiểm tra tính khả thi của tia nhiệt và thu được nhiều kết quả khác nhau.

Năm 2008, chương trình truyền hình "Kết nối kỹ thuật của Richard Hammond" đã giới thiệu Đài quan sát Keck, nơi có kính phản chiếu được lấy cảm hứng từ gương của Archimedes. Buổi biểu diễn đã trình diễn cách sử dụng một chiếc gương cong nhỏ hơn để đốt cháy thành công một mô hình bằng gỗ.

Archimedes qua đời sau khi thành phố của ông, Syracruse, bị người La Mã chiếm giữ, sau khi chịu tổn thất đáng kể do tính sáng tạo của Archimedes. Theo những câu chuyện phổ biến nhất, khi đang nghiên cứu sơ đồ toán học trong quá trình chiếm thành phố, Archimedes đã từ chối gặp chỉ huy La Mã Marcellus khi được một người lính La Mã triệu tập. Sự từ chối của Archimedes đã khiến người lính tức giận và giết ông bằng thanh kiếm của mình.

Năm 2004, chương trình truyền hình MythBusters nhận thấy việc sử dụng gương làm vũ khí là không hợp lý trong tập phim "Tia tử thần cổ đại" của họ. Năm sau, một sinh viên MIT đã thử nghiệm ý tưởng này bằng cách sử dụng 127 tấm gương dài một foot (30 cm) trên một con tàu gỗ ở khoảng cách khoảng 100 foot (30 m), ngọn lửa cuối cùng cũng xuất hiện, nhưng nó chỉ tồn tại trong điều kiện thời tiết lý tưởng (bầu trời không có mây) và sau một khoảng thời gian đáng kể (khoảng 10 phút).

MythBusters sau đó đã lặp lại thí nghiệm này ở San Francisco, xác nhận rằng ngọn lửa có thể xuất hiện nhưng do yêu cầu về thời gian và thời tiết nên các loại vũ khí thông thường hơn như mũi tên lửa hoặc máy bắn đá sẽ hiệu quả hơn đáng kể trong việc đốt cháy một con tàu ở cự ly gần.

Vào năm 2010, MythBusters đã xem lại ý tưởng này, với sự tham gia của 500 học sinh và một chiếc thuyền buồm mô hình lớn hơn của nằm cách đó 400 feet (120 m). Mặc dù đã được thử nghiệm rộng rãi nhưng cánh buồm không đạt được nhiệt độ cần thiết để bốc cháy, dẫn đến kết luận rằng những chiếc gương có nhiều khả năng gây mù hoặc làm mất tập trung hơn là đốt cháy tàu.

Brenden Sener, 12 tuổi, bị cuốn hút bởi bí ẩn của tia tử thần và quyết định rằng cậu sẽ tự mình tái tạo cơ chế này. Cậu bé đã dành vài tuần để nghiên cứu, thiết kế và chế tạo phiên bản tia nhiệt của riêng mình, sử dụng các vật liệu như bìa cứng, gương và đèn, nhiệt kế hồng ngoại để đo nhiệt độ của tiêu điểm.

Vật liệu dùng cho thí nghiệm: Nhiệt kế hồng ngoại; Kẹp; Đèn sưởi (50W, 100W); Gương lõm (bốn); Giấy mục tiêu; Giá đỡ nhiệt kế; Đồng hồ hẹn giờ 3 phút.

Sener phát hiện ra rằng khi sử dụng gương phản xạ để tập trung nguồn nhiệt 50 watt vào một miếng bìa cứng, nhiệt độ của mục tiêu tăng thêm 2°C (3,6°F) trên mỗi gương phụ - tối đa ba gương. Tuy nhiên, việc lắp thêm chiếc gương thứ tư đã khiến nhiệt độ tăng đáng kể lên tới 8°C (14,4°F).

Khi lặp lại thí nghiệm với một bóng đèn 100 watt, cậu quan sát thấy "sự thay đổi nhiệt độ ở mỗi gương là 4°C đối với 3 gương và thêm 10°C với gương thứ 4".

Tác giả nghiên cứu trẻ viết: "Dựa trên những phát hiện thử nghiệm của mình, tôi đồng ý với nhóm MIT và tin rằng với nguồn nhiệt đủ mạnh và lớn hơn khi nhiều gương hơn đều tập trung ở một góc hoàn hảo, và quá trình đốt cháy có thể xảy ra".

Đánh giá cuối cùng của cậu bé là "những mô tả lịch sử về việc sử dụng tia tử thần ở Syracuse cổ đại là hợp lý, tuy nhiên không có bằng chứng khảo cổ nào về tia tử thần của Archimedes được tìm thấy ngoài những gì được ghi lại trong sách của các triết gia cổ đại".

Tác giả nghiên cứu 12 tuổi, Brenden Sener.

Để ghi nhận những nỗ lực của cậu bé, Sener đã được trao Huy chương Vàng Hội chợ Khoa học Thường niên Matthews Hall, Huy chương Vàng Hội chợ Khoa học và Kỹ thuật Thung lũng Thames về Khoa học Vật lý và Giải thưởng Thư viện Công cộng Luân Đôn về Truyền cảm hứng cho Trẻ em quan tâm đến Khoa học và Công nghệ.

• Siêu vũ khí của Tesla có thể xóa sổ cả đạo quân từ hàng trăm km
• Ghi chép về 6 "phát minh" thất lạc có thể thay đổi cả thế giới của Nikola Tesla
• Những phát minh đáng lẽ có thể làm đảo lộn thế giới nhưng lại “lặn mất tăm”