Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 33)

Chương 9

VŨ KHÍ CỦA NAPOLEON VÀ NHỮNG ĐỘT PHÁ MỚI VỀ VẬT LÍ HỌC

Trong khi Cách mạng Công nghiệp quét qua toàn cõi châu Âu và làm thay đổi cấu trúc của xã hội, thì phần lớn châu Âu đang trong tình trạng chiến tranh. Ở Pháp, Cách mạng Pháp nổ ra vào năm 1789 với việc đột kích vào nhà ngục Bastille ở Paris; ba năm sau Louis XVI bị xử trảm và cách mạng đã diễn ra sôi sục với hai mươi đến bốn mươi nghìn người bị chém đầu trong vòng hai năm. Nước Pháp kiệt quệ, nhưng bất ngờ thay, một vài tiến bộ khoa học quan trọng đã diễn ra, và chúng chủ yếu gắn liền với một con người, Antoine Lavoisier. Sau đó, trước sự sửng sốt và buồn đau của nhiều người, Lavoisier bị chém đầu, và các tiến bộ khoa học khựng lại. Trong thời Chiến tranh Napoleon, một vài tiến bộ khoa học đã xảy ra, và đa số các nỗ lực trong xu thế này đều tập trung vào quân sự.

CÁCH MẠNG PHÁP

Khi Louis XVI lên ngôi vào năm 1774 ông bất ngờ nhận thấy quân đội có một vấn đề nghiêm trọng: thiếu thuốc súng. Các kho quân nhu hầu như trống không và các nguồn cung đang cạn dần. Đặc biệt, thành phần chính của thuốc súng, saltpeter, trong tình trạng thiếu nguồn cung. Trong nhiều năm trời, nó chủ yếu được lấy từ chuồng ngựa và các tòa nhà cũ. Louis quyết định hành động cần thiết; ông bổ nhiệm Antoine Lavoisier, nhà hóa học nổi tiếng nhất ở Pháp, đứng đầu ủy ban. Như chuyện vỡ lẽ, Lavoisier đúng là người thích hợp cho công việc ấy. Ông lập tức tiến hành làm việc, treo giải thưởng tiền mặt cho bất kì tiến bộ mới nào trong việc sản xuất saltpeter hay thuốc súng nói chung. Ông nhanh chóng dẹp bỏ các thủ tục lạc hậu và nhìn xét kĩ công thức cho thuốc súng xem làm thế nào cải thiện nó. Và trong một thời gian ngắn ông đã thực hiện những thay đổi đáng kể. Bốn năm sau đó, công thức cho thuốc súng được cải tiến nhiều đến mức các nước khác hăm hở mua lại nó từ Pháp, và các kho quân nhu trước đây trống không nay thì đầy ắp.¹

Song việc cải tiến thuốc súng chỉ là một trong các thành tựu của Lavoisier. Ông còn thực hiện nhiều khám phá về hóa học đến mức ông được xem là cha đẻ của hóa học hiện đại. Và mặc dù ông chủ yếu là nhà hóa học, song các đột phá của ông có sức ảnh hưởng mạnh đối với vật lí học. Đặc biệt, ông có những đóng góp quan trọng cho lĩnh vực hóa lí và nhiệt động lực học. Ông đốt lưu huỳnh và phosphorus trong không khí và chứng minh rằng sản phẩm kết hợp cân nặng hơn các nguyên tố ban đầu. Sau đó ông tiếp tục chỉ ra rằng phần cân nặng thu được là bị mất từ không khí, và do đó, khối lượng được bảo toàn, đưa đến định luật bảo toàn khối lượng.

Ông còn chỉ ra rằng không khí có hai thành phần, một trong hai làm cho các kim loại han gỉ. Ông đặt tên cho thành phần này là oxygen. Sau đó ông chỉ rõ rằng thành phần của không khí mà Henry Cavendish khám phá nhiều năm trước đó có mặt ở trong nước. Đặc biệt, oxygen và thành phần mới ấy, ông gọi nó là hydrogen, có vẻ cấu tạo nên nước. Hơn nữa, ông lưu ý rằng nitrogen cũng là một thành phần chính của không khí.²

Trong nhiều năm trời, lí thuyết được chấp nhận của sự cháy là “thuyết phlogiston”, trong đó người ta giả định một nguyên tố bí ẩn gọi là phlogiston chứa trong mọi vật có thể cháy và được giải phóng trong sự cháy. Lavoisier chứng minh lí thuyết ấy là sai. Chính oxygen là khái niệm chính trong sự cháy. Ông còn là người đầu tiên lập một danh sách hoàn chỉnh về những nguyên tố đã biết (hay các chất không thể chia tách được), đó là oxygen, nitrogen, hydrogen, phosphous, thủy ngân, thiếc, và lưu huỳnh.

Có lẽ chẳng có gì bất ngờ khi Lavoisier bị bắt giữ vào năm 1794. Nhiều nhà khoa học danh tiếng thời ấy đã khẩn cầu hội đồng cách mạng tha mạng cho ông, họ chỉ ra vô số đóng góp của ông cho nền khoa học Pháp. Thế nhưng ban phán xét, theo một câu chuyện không đáng tin cậy, đã đáp rằng, “Nền Cộng hòa chẳng cần nhà khoa học hay nhà hóa học; việc thực thi công lí không thể trì hoãn.”³ Ông bị chém đầu vào ngày 8 tháng Năm, ở tuổi năm mươi. Nhà toán học danh tiếng Lagrange từng nhận định, “Chỉ tốn một khoảnh khắc để họ chém đầu ông ấy, nhưng có lẽ nước Pháp không thể sinh ra một con người như thế trong một thế kỉ.”⁴

Tuy nhiên, chẳng bao lâu sau đó, các viên chức được bầu nhận thấy rằng họ đã đi quá đà. Họ phóng thích cho bà vợ góa của Lavoisier và trả lại cho bà những gì thuộc về ông, và nhiều năm sau một bức tượng được dựng lên ở Paris để tôn vinh ông.

JEAN-BAPTISTE VAQUETTE DE GRIBEAUVAL

Quân đội Pháp lún vào những hố sâu mới trong thời kì cách mạng, và cả trong những năm trước đó. Pháo binh của Pháp trở nên lạc hậu so với của các nước khác, và quân lính chẳng được huấn luyện bao nhiêu và nói chung ọp ẹp sau nhiều năm bị bỏ mặc. Jean-Baptiste Vaquette de Gribeauval, một trung tá trẻ, được đưa sang quân đội Áo (một liên minh) trong lúc bùng nổ Chiến tranh Bảy Năm, và ông hết sức ngạc nhiên khi thấy đại bác Pháp và các kiểu súng khác kém hơn nhiều so với súng Áo. Tuy nhiên, trong vòng vài năm, Gribeauval đã cải tiến đại bác Pháp thành một kiểu súng nhẹ hơn, uy lực hơn với một tầm xa tương đương.

Gribeauval làm cho nước Pháp cái Wilkinson đã làm cho nước Anh. Thời ấy, nòng đại bác được đúc bằng cách rót sắt hay đồng nóng chảy vòng vòng một trụ đất sét. Khi vật liệu nguội đi, đất sét được bóc bỏ và phần bên trong được mài bóng. Cách này khiến các khẩu súng khác nhau về kích cỡ, khiến người ta khó chế tạo đạn pháo lắp khít. Bởi vậy, phần lớn hỏa lực của vụ nổ bị tổn thất. Gribeauval thiết lập một hệ thống mới đúc đạn pháo từ một khuôn rắn rồi khoan một cái lỗ qua khuôn đó. Do đó, đại bác được chế tạo chính xác hơn để các bộ phận lắp khớp với nhau. Hơn nữa, đạn pháo lúc này khớp vào nòng tốt hơn nhiều. Điều này cho phép các nhà sản xuất làm ra những khẩu đại bác nhẹ hơn, dễ dàng vận chuyển hơn, song lại có cùng tầm xa, hoặc tốt hơn, so với đại bác cũ. Ngoài ra, Gribeauval còn huấn luyện các sĩ quan của ông sử dụng đại bác theo cách tốt nhất. Một trong các sĩ quan này là Napoleon Bonaparte.

Đại bác Napoleon