Sau 350 năm, các nhà khoa học mới khám phá ra bí ẩn thú vị này.

Các nhà nghiên cứu cho biết bí ẩn về chiếc đồng hồ 350 tuổi sẽ giúp giải thích tại sao đồng hồ quả lắc treo trên tường lại có sự ảnh hưởng và chuyển động đồng bộ theo thời gian.

Nguyên nhân có thể bất ngờ hơn những gì chúng ta từng suy đoán.

Hiện tượng lạ “dày vò” giới khoa học suốt 350 năm

Năm 1665, người phát minh ra đồng hồ quả lắc, nhà vật lý người Hà Lan Christiaan Huygens, đang nằm trên giường bệnh thì quan sát hai chiếc đồng hồ của mình và ông chợt nhận thấy một cái gì đó rất kỳ lạ.

Christiaan Huygens (14 tháng 4 năm 1629 – 8 tháng 7 năm 1695).

Đó là hai đồng hồ sẽ đồng bộ chuyển động chúng theo thời gian. Nhưng nguyên nhân tại sao dẫn tới hiện tượng này thì thực sự đã khiến các nhà khoa học phải “vò đầu bứt tai”cả thế kỷ mà vẫn chưa tìm ra lời giải đáp.

Theo ông Jonatan Peña Ramirez, một nhà nghiên cứu về động lực học tại Trung tâm nghiên cứu khoa học và giáo dục đại học ở Ensenada, Mexico cho biết:

“Hiện tượng đồng bộ hóa là một trong những hiện tượng phổ biến nhất trong tự nhiên. Nó giống như là một cặp đôi nhảy với nhịp điệu của âm nhạc, hoặc nghệ sĩ violon đang chơi cùng một lúc với dàn nhạc.”

Khám phá gây bất ngờ

Trong một nghiên cứu riêng biệt được công bố vào năm 2015 trên tạp chí Science Report, các nhà khoa học cho rằng những lời giải thích cho hiện tượng này liên quan đến các xung sóng âm đi qua hai con lắc đồng hồ dẫn tới sự đồng bộ giữa chúng.

Chẳng hạn như thông qua các bức tường mà trên đó treo đồng hồ. Tuy nhiên, Peña và các đồng nghiệp cho rằng lời giải thích ban đầu của Huygens - người tạo ra chiếc đồng hồ quả lắc đầu tiên vào năm 1656 cho bí ẩn này có thể là đúng.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm với hai đồng hồ quả lắc phức tạp được gọi là đồng hồ đồ sộ. Ông Peña trao đổi với tờ Livescience cho hay:

"Để đạt được kết quả tốt nhất thì đây là lần đầu tiên thí nghiệm của Huygens được tái sử dụng đồng hồ quả lắc kích cỡ lớn, thay vì sử dụng nghiên cứu những chiếc nhỏ như trước đây.”

Thí nghiệm về đồng hồ của các nhà khoa học.

Các nhà khoa học đặt hai chiếc đồng hồ trên cùng một bàn gỗ. Thật giống như họ mong đợi, sự chuyển động của con lắc đồng hồ đồng bộ theo thời gian.

Tuy nhiên, không giống như các đồng hồ trong thí nghiệm của Huygens, các đồng hồ không xoay theo hướng ngược nhau. Thay vào đó, họ bất ngờ chuyển chúng theo cùng một hướng chính xác.

Ngoài ra, các nhà khoa học cho biết, trong khi các đồng hồ đồng bộ hóa thì chúng chạy chậm hơn và chính xác hơn theo thời gian.

Để giải thích những phát hiện này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một mô hình toán học của hai đồng hồ, có tính đến tính chất linh hoạt của thanh gỗ mà chúng đặt lên. Mô hình này cho rằng các đồng hồ có thể làm “rung” thanh gỗ.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng sự hỗ trợ “tương hỗ” giữa các đồng hồ (trong trường hợp này là bàn gỗ) có thể coi như là một loại kênh thông tin liên lạc giữa các đồng hồ, mà chúng có thể sử dụng để trao đổi năng lượng.

Độ cứng, độ dày và khối lượng của vật hỗ trợ này có thể ảnh hưởng đến cách thức mà các đồng hồ đồng bộ và độ chính xác về thời gian.

Ông Peña cho biết thêm: "Cách đây rất lâu, Huygens cho rằng hành vi đồng bộ của các đồng hồ mà ông đã quan sát có thể được tạo ra bởi "những rung động không thể nhận thấy của các đồng hồ.

Ông ấy (Huygens) đã quá vui mừng và đưa ra lời giải thích chính xác cho phát hiện của mình mà không cần dùng đến bất cứ một phương trình nào cả."

Những phát hiện này cho thấy vẫn còn nhiều điều chưa biết về cách chuyển động của đồng hồ quả lắc. Trong tương lai, chúng ta sẽ còn có thể phát hiện ra nhiều bí mật “giấu mặt” thú vị hơn nữa về chúng.

Lợi ích “vi diệu” của hiện tượng này

Phát hiện quan trọng này không chỉ giúp giải đáp bài toán vật lý “hóc búa” tồn tại suốt 3,5 thế kỉ mà còn giúp con người chúng ta hiểu hơn về dao động cơ học, hiện tượng đồng bộ kì diệu và có thể ứng dụng chúng vào nghiên cứu lĩnh vực khác.

Hiểu biết bản chất của hiện tượng đồng bộ hóa có thể có giúp ích cho công nghệ và sinh học.

Ví dụ như hai cánh quạt gắn trên một vật hỗ trợ đàn hồi để ứng dụng vào máy giặt. Dưới một điều kiện nào đó, cánh quạt có thể đồng bộ hóa để xoay theo hướng khác nhau hay cùng một hướng.

Điều này sẽ làm giảm hoặc thậm chí loại bỏ sự rung động của máy giặt trong khi cánh quạt của nó đang hoạt động.

Tuy nhiên, đồng bộ của các cánh quạt trong cùng một hướng có thể mang lại kết quả không như mong muốn vì sự rung động mạnh.

Sự đồng bộ kì diệu này cũng tồn tại trong sinh vật sống. Giống như trong cơ thể người, nếu có sự đồng hóa về nhịp sinh học như hô hấp, nhịp tim, vận chuyển máu sẽ giúp tiêu thụ ít năng lượng.

Nhưng đôi lúc sự đồng bộ bất thường giữa các tế bào thần kinh có thể gây nguy hiểm cho con người với những cơn co giật, động kinh.