Oke mình biết đây là phim siêu nhân rồi, nhưng mà Superman vẫn đang sống ở thế giới thực với đầy đủ định luật vật lý mà các bạn ơi!
Bài viết này được lấy cảm hứng từ những lời "phẫn nộ" của Giáo sư vật lý Đại học Nam Louisiana, ông Rhett Allain chia sẻ trên tạp chí Wired nha.
Thực ra thì dùng vật lý thông thường để giải thích siêu năng lực của Superman là việc... bất khả thi rồi. Anh ấy bay kiểu gì, bắn tia nhiệt từ mắt, phun khí lạnh từ miệng đều là những thứ phi logic hết sức. Nhưng mà thôi kệ, Superman là nhân vật truyện tranh DC thôi, biến đổi thực tại tí cũng không sao cả.
Người ta đọc truyện siêu anh hùng để giải trí chứ đâu phải để "soi" vật lý đâu nhỉ? Superman không cần thực tế mà vẫn entertaining cực kỳ.
Nhưng đôi khi, với đầu óc của một nhà vật lý hardcore, có những thứ quá vô lý đến mức không thể chịu được. Ví dụ như cảnh này trong Justice League nè: Flash và Superman đang ra sức cứu dân. Flash, với siêu tốc độ của mình, đẩy chiếc xe tải chở cả gia đình đến nơi an toàn. Vừa đỗ xong, anh nhìn sang thì thấy Superman đang... nhấc cả một tòa nhà đầy người bay lên trời!
Đây chính là lúc tôi "ngứa mắt nghề nghiệp" vô cùng. Tôi không có vấn đề gì với việc Superman biết bay hay vác được cả tòa nhà. Nhưng *cách* anh ấy nhấc tòa nhà lên mới là điều khiến tôi đau đầu.
Đây là hình tôi vẽ để mô tả cảnh đó nha:
Thật ra có tới 2 vấn đề vật lý ở đây luôn. Thứ nhất là **Áp lực** - tức tỉ lệ giữa lực tác động và diện tích bề mặt. Lực từ tay Superman ép lên tòa nhà, trên diện tích tiếp xúc giữa tay anh và tòa nhà (bằng kích cỡ bàn tay Superman).
Bắt đầu tính áp lực thôi nào! Đầu tiên phải ước lượng khối lượng tòa nhà. Tôi sẽ lấy con số 15 x 15 x 40 mét, cho ta thể tích 9.000 m³. Giờ tính khối lượng? Tôi tưởng tượng căn nhà nổi trên mặt nước. Tại sao? Nếu một phần ba tòa nhà nổi được, tỷ trọng sẽ bằng 1/3 độ đặc của nước. Vì khối lượng riêng của nước là 1.000 kg/m³, tòa nhà sẽ có khối lượng riêng 333 kg/m³.
Với thể tích và độ đặc này, ta tính được khối lượng.
Với khối lượng đó, ta tính trọng lượng bằng cách nhân với g = 9,8 N/kg (ở trường thì học g=10 N/kg cho dễ tính ). Nghĩa là Superman phải đẩy lên với lực **30 triệu Newton**! Một con số khủng khiếp, nhưng đây là Superman mà bạn ơi! Không phải tự nhiên mà Jerry Siegel và Joe Shuster đặt tên anh là "Siêu" nhân với chữ S trên ngực đâu.
Giờ đã biết lực Superman tác động lên tòa nhà, ta có thể tính áp lực rồi. Còn một ẩn số là kích cỡ bàn tay Superman để tìm diện tích tiếp xúc. Vì anh là Siêu nhân, giả sử tay anh to khỏe lắm. Có lẽ diện tích tiếp xúc mỗi bàn tay là 15 cm, tổng diện tích tiếp xúc sẽ là 0,045 m².
Dựa vào con số trên và lực tác động, áp lực tại điểm tiếp xúc là **670 MPa** (megapascal)! Lại một con số khổng lồ nữa rồi, nhưng chắc không cần giải thích thêm về sự siêu phàm của Superman nữa nhỉ?
Nhưng đây mới là vấn đề: mọi vật liệu chỉ chịu được một mức áp suất tối đa nhất định thôi. Giá trị này gọi là **sức chịu nén**. Nếu vượt quá giới hạn này, vật liệu sẽ tan nát: hoặc vỡ vụn, hoặc tệ hơn nữa. Gạch có sức chịu nén khoảng 80 MPa - sẽ vỡ tan trước sức mạnh của Superman. Đá granite khoảng 130 MPa, thép đạt khoảng 250 MPa, nhưng chắc chắn cũng không đủ sức chống lại.
Không rõ móng tòa nhà làm từ vật liệu gì, đáy nhà sẽ thế nào, nhưng tôi có thể tưởng tượng nếu Superman nhấc nhà theo cách đó, anh sẽ **xuyên phá cả tòa nhà** và bay thẳng lên nóc luôn. Giống như bạn cố nhấc một cái bánh xốp bằng tăm ấy! Tôi có luôn ví dụ trực quan đây, và đã giảm trọng lượng bánh xuống bằng một miếng cắn thôi.
Bạn thấy không, không thể làm được đâu! Cái tăm sẽ giống Superman khi anh cố nâng tòa nhà vậy.
Nhưng chông gai chưa dừng lại đâu nha! Còn một vấn đề nữa làm tôi "đau đầu". Giả sử ở giữa tòa nhà có tấm ngăn siêu bền, ngăn Superman xuyên qua, thì tòa nhà vẫn không thể rời mặt đất chỉ bằng sức mạnh khủng khiếp của Superman được.
Nếu điểm tiếp xúc ở chính giữa, vậy lực nào sẽ kéo các cạnh bên tòa nhà lên? Câu trả lời đây: **chính các phần khác của tòa nhà** phải chịu lực đè xuống. Đây là hình minh họa, nhìn vào lực tác động ở hai phần khác nhau của tòa nhà nè:
Ở mép trái, có hai loại lực tác động. Lực hấp dẫn kéo xuống, nhưng phải có thứ gì đẩy lên để cân bằng. Không có Superman ở đó, nên lực đẩy lên đến từ chính cấu trúc tòa nhà, gắn với vùng đó.
Ở phần giữa nhà cũng có lực hấp dẫn kéo xuống, nhưng cũng có lực đẩy lên từ các phần khác. Lực luôn đi thành cặp - nếu những phần nhà khác đẩy mép trái lên, thì mép trái phải đẩy những phần khác xuống. Tệ hơn bạn tưởng nhiều đó! Với những phần gần điểm giữa, nó phải hỗ trợ nhiều phần khác nữa. Rồi sẽ đến lúc lực bên trong căn nhà quá cao, vượt sức chịu đựng của vật liệu làm nhà.
Đây là thí nghiệm khác, tôi ghép nhiều phần nhỏ lại để tượng trưng cho mỗi phần với lực tác động tương ứng. Không còn bánh nữa, tôi gắn nút bấc bằng dây thép. Dùng mô hình này làm tòa nhà, bạn hãy xem điều gì xảy ra khi giữ nó từ dưới lên từ điểm giữa nhé:
Nhìn có vẻ ổn đấy, nhưng tòa nhà không đơn giản thế. Hãy xem điều gì xảy ra khi tòa nhà to hơn - nhiều nút bấc hơn:
Nút bấc quá nặng để sợi dây thép giữ toàn bộ mô hình cân bằng, chúng bắt đầu chùng xuống rồi! Nếu đây là tòa nhà thật, chắc chắn sẽ vỡ thành nhiều mảng luôn.
Nếu bạn muốn thử nghiệm với quy mô tương tự Superman nhấc tòa nhà, hãy thử nhấc một cái bánh sinh nhật bằng... một que tăm xem! Có thể tăm không đủ sức xuyên phá bánh, nhưng chắc chắn bánh sẽ rơi bung bét ra sàn. Lúc đó sẽ phải cần Super-mẹ giúp dọn dẹp đống bừa bộn mình vừa gây ra thôi!
Nguồn: kenh14.vn