[SEASON 2 • ScientiFact #11] – THUỐC BỔ SUNG VITAMIN LIỆU CÓ TỐT NHƯ LỜI ĐỒN?

(English caption below)

Sức khỏe luôn là mối quan tâm hàng đầu của mọi người. Và trong bối cảnh đại dịch COVID-19 đang diễn biến phức tạp, việc bổ sung dưỡng chất cho cơ thể nhằm tăng cường miễn dịch là một nhiệm vụ trọng yếu đối với mỗi cá nhân. Gần đây, các viên thuốc bổ sung vitamin, với chức năng được quảng cáo rằng “giúp tăng cường hệ miễn dịch” dần được tiêu thụ rộng rãi khắp mọi nơi. Vậy, liệu chúng có thực sự hiệu quả? 

I. Vitamin tổng hợp là gì?

Vitamin là các hợp chất hữu cơ mà cơ thể không tự tổng hợp được, do đó phần lớn phải lấy từ ngoài vào qua các loại thực phẩm sử dụng hàng ngày. Chúng đóng một vai trò rất quan trọng đối với cơ thể, là một thành phần thiết yếu để con người hoạt động ổn định. Vitamin còn gồm 13 loại khác nhau (A, D, E, K, C và 8 loại B), ngoài chức năng chính trên, mỗi loại lại đóng vai trò riêng đối với cơ thể.

Viên thuốc bổ sung vitamin, hay còn gọi là vitamin tổng hợp, là chất bổ sung chứa nhiều vitamin và khoáng chất khác nhau. Vì không có tiêu chuẩn cho những gì cấu thành nên một loại vitamin tổng hợp nên thành phần của chúng thay đổi tùy theo nhãn hiệu và sản phẩm.

II. Vitamin tổng hợp có thực sự hiệu quả?

Tại Mỹ, hơn ⅔ dân số đang sử dụng các viên thuốc bổ sung này, và theo Hội Đồng Dinh Dưỡng (Council for Responsible Nutrition), ngành công nghiệp thực phẩm bổ sung có giá trị lên đến 122 tỉ độ la Mỹ. 

Vậy các viên thuốc ấy có thật sự hiệu quả? 

Tại trường đại học Maryland, Mỹ, các nhà khoa học đã yêu cầu 11 tình nguyện viên sử dụng viên vitamin C với liều lượng 3000 miligam mỗi ngày và 1 nhóm khác gồm 10 người sử dụng một viên thuốc giả không có tác dụng. Tất cả đều được tiêm virus cảm lạnh. Sau 3 tuần, tất cả các tình nguyện viên tham gia đều bị nhiễm bệnh. Ngoài ra, qua khảo sát hơn 6 năm trên 27000 người, Viện Y Tế Quốc Gia (NIH) đã chỉ ra rằng các cá nhân có sử dụng viên thuốc bổ sung vẫn có tỉ lệ tử vong tương đương những người không sử dụng. Tương tự, các tổ chức nổi tiếng như FDA, viện sức khỏe con người (CHN),… đều phủ nhận hiệu quả của viên thuốc bổ sung trong việc tăng cường dưỡng chất cho cơ thể với hơn 15 nghiên cứu khác nhau. 

III. Vì sao vitamin tổng hợp lại không hiệu quả?

Vậy tại sao lại như vậy? Trước tiên chúng ta hãy cần tìm hiểu hệ miễn dịch, thứ mà tin rằng sẽ được tăng cường khi uống các viên thuốc bổ sung vitamin. Hệ miễn dịch, như mọi người đã biết, đóng vai trò chính trong việc bảo vệ cơ thể ra khỏi mầm bệnh, vi rút,… mà chúng ta đối diện mỗi ngày. Chúng còn có chức năng trong việc chữa lành các tổn thương của cơ thể. Hệ miễn dịch được chia thành 2 phần chính: miễn dịch tự nhiên (innate immunity) và miễn dịch tập nhiễm (adaptive immunity). Lớp phòng vệ ngoài cùng chính là lông mũi hay lông mi vốn bảo vệ ta khỏi bụi bẩn và các hạt nhỏ mang mầm bệnh. Đối với những cơ thể mầm bệnh vượt qua được lớp phòng vệ này, chúng sẽ ngay lập tức bị kiểm duyệt bởi lớp miễn dịch thứ 2. Tại đây, hệ miễn dịch tập nhiễm sẽ phản ứng với Antigen, một loại protein đặc biệt chỉ có trên mầm bệnh, giúp nhận diện các loại mầm bệnh khác nhau. Qua đó, cơ thể chúng ta sẽ phát hiện ra được sự xâm nhập này và sản sinh tế bào miễn dịch Lympho (Lymphocytes) để tấn công. 

Điều quan trọng là: hệ miễn dịch ghi nhớ hết tất cả các quá trình này. Vi thế, khi sau này mầm bệnh ấy xâm nhập lần nữa, cơ thể chúng ta sẽ tự khắc ứng phó được. Mặc dù các nhà khoa học không xác định rõ được số lượng mầm bệnh mà hệ miễn dịch có thể nhận diện, nhưng cơ thể ước chừng có thể sản sinh ra hàng tỉ kháng thể. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, hệ miễn dịch bao gồm rất nhiều kháng thể đóng vai trò khác nhau. 

Hãy tưởng tượng hệ miễn dịch như một khu vườn với rất nhiều loài hoa và cây cỏ khác nhau. Mỗi loài cây cần đúng số lượng ánh nắng, bóng râm và nước. Sự cung cấp các thành phần sống lệch làng có thể sẽ kích thích sự phát triển của một loại cây này, nhưng đồng thời lại kìm hãm sự phát triển của loài cây khác. Vì vậy, việc tác động nhân tạo lên vườn cây, hay hệ miễn dịch, nói chung, không thể có kết quả có lợi về mọi mặt. 

Tất nhiên, việc bổ sung các vitamin tổng hợp không phải là hoàn toàn vô dụng. Cũng có những trường hợp các loại Vitamin có lợi cho cơ thể cần được uống định kỳ, ví dụ như trẻ em từ 6 – 36 tháng tuổi cần được uống vitamin A để tăng cường thị giác và tránh hiện tượng quáng gà. Thế nhưng, nhìn chung, vitamin chỉ nên được sử dụng có chỉ định trong các trường hợp suy dinh dưỡng hoặc phụ nữ đang mang thai cần bổ sung chất dinh dưỡng bên ngoài thực phẩm hàng ngày,… Còn với người bình thường, tốt nhất chúng ta nên hấp thụ các loại vitamin từ việc ăn các loại trái cây, hoa quả, và rau tươi.

Tóm lại, các loại vitamin, vitamin tổng hợp không phải giải pháp thật sự cho những ai muốn tăng cường hệ miễn dịch của bản thân. Những ai đang cân nhắc sử dụng các loại thực phẩm chức năng này hoàn toàn có thể hỏi ý kiến các bác sĩ để có thể đưa ra quyết định phù hợp, vừa giúp cơ thể trở nên khỏe mạnh, lại vừa giúp điều hòa các hoạt động dinh dưỡng hiệu quả nhất. 

______________

[SEASON 2 • ScientiFact #11] – ARE VITAMIN SUPPLEMENTS REALLY GOOD?

Health is always everyone’s top concern. And in the context of the complicated development of the COVID-19 pandemic, supplementing body nutrients to boost immunity is an important task for each individual. Recently, vitamin supplements, with functions advertised as “boosting the immune system” have gradually been widely consumed everywhere. So, do they really work?

I. What are multivitamins?

Vitamins are organic compounds that the body cannot synthesize on its own, so most must be obtained from the outside through foods used daily. They play a very important role in the body and they are essential to the stable bodily functions. There are also 13 different types of vitamins (A, D, E, K, C and 8 types of B), in addition to the main function above, each type plays a specific role in the body.

A vitamin pill, also known as a multivitamin, is a supplement that contains many different vitamins and minerals. Since there is no standard for what constitutes a multivitamin, their ingredients vary by brand and product.

II. Do multivitamins really work?

In the US, more than two-thirds of the population are taking these supplements, and according to the Council for Responsible Nutrition, the supplement industry is worth up to $122 billion.

Thus, do these pills really work?

At the University of Maryland, US, scientists asked 11 volunteers to take a vitamin C pill at a dose of 3000 milligrams per day and another group of 10 people used a dummy pill that didn’t work. All were injected with the cold virus. After 3 weeks, all volunteers who participated were infected. In addition, by a 6-year survey of over 27,000 people, the National Institutes of Health (NIH) has shown that individuals who take the supplement still have the same mortality rate as those who do not. Similarly, well-known organizations such as FDA, Community Healthcare Network (CHN), etc all deny the effectiveness of supplements in providing nutrients for the body with more than 15 different studies.

III. Why are multivitamins ineffective?

Why is that? First, we need to know about the immune system, which is believed to be boosted by taking vitamin supplements. The immune system, as everyone knows, plays a major role in protecting our bodies from pathogens, viruses,… that we face every day. They also help to heal the injuries. The immune system is divided into two main parts: innate immunity and adaptive immunity. The outermost layer of defense is the nose hair or eyelashes that protect us from dirt and small particles that carry disease. For pathogens that overcome this defense, they will immediately be checked by the second immune layer. There, the adaptive immunity will react to Antigen, a special protein that only appears on pathogens, helping to identify different types of pathogens. Thereby, our body will detect this invasion and produce immune cells Lymphocytes to attack.

The important thing is: the immune system remembers all of these processes. Therefore, when the pathogen invades again later, our body will automatically cope. Although scientists do not know exactly how many pathogens the immune system can recognize, the body is estimated to be able to produce billions of antibodies. However, it is noteworthy that the immune system is composed of many different antibodies that play different roles.

Imagine the immune system as a garden with lots of different flowers and plants. Every plant needs the right amount of sun, shade and water. The provision of components may stimulate the growth of one plant, but at the same time inhibit the growth of another. Therefore, man-made effects on the garden, or the immune system, in general, can not be beneficial in all respects.

Obviously, multivitamin supplements aren’t completely useless. There are also many cases where vitamins that are good for the body need to be taken periodically, for example, children from 6 to 36 months old need to take vitamin A to improve vision and avoid night blindness. However, in general, vitamins should only be used with indications in cases of malnutrition, or by pregnant women who need to take nutritional supplements apart from daily food, etc. For normal people, it is best to take vitamins from fresh fruits, vegetables, and berries.

In short, vitamins and multivitamins are not the real solution for those who want to boost their immune system. Those who are considering using these functional foods can completely consult their doctors to make the right decisions to become healthy and help regulate nutrition activities most effectively.

______________

Mọi thông tin xin liên hệ – For all inquiries, please contact:

Đặng Minh Trung: (+84) 94 190 1469 (Trưởng ban Tổ chức – Head of Project)

Trần Đình Phương Uyên: (+84) 36 643 7691 (Trưởng ban Đối ngoại – Head of Public Relations)

Email: prismproject20@gmail.com

Website: https://prismproject20.com/

Facebook: https://www.facebook.com/prismproject20/

[SEASON 2 • ScientiFact #10] – CHỈ SỐ IQ THỰC SỰ NÓI LÊN ĐIỀU GÌ?

(English caption below)

Đừng quên cuộc thi viết truyện mang yếu tố khoa học Polyédron vẫn đang diễn ra nhé!

Chi tiết cuộc thi tại: http://bit.ly/PolyédronWritingComp

Link nộp bài dự thi: http://bit.ly/baiduthiPolyédron

Deadline nộp bài dự thi: 13/07/2021

Năm 1905, các nhà tâm lý học Alfred Binet và Theodore Simon đã thiết kế một bài kiểm tra cho những trẻ em gặp khó khăn ở trường học ở Pháp. Được thiết kế để xác định những đứa trẻ cần sự chú ý của từng cá nhân, phương pháp của họ đã hình thành nền tảng của bài kiểm tra IQ.

Bắt đầu từ cuối thế kỷ 19, các nhà nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng các khả năng nhận thức như lý luận bằng lời nói, trí nhớ làm việc và kỹ năng hình ảnh – không gian phản ánh trí thông minh cơ bản, hay còn gọi là yếu tố g (g factor). Simon và Binet đã thiết kế một loạt các bài kiểm tra để đo lường từng khả năng này và kết hợp các kết quả thành một điểm duy nhất. Các câu hỏi đã được điều chỉnh cho từng nhóm tuổi và điểm số của trẻ phản ánh mức độ hoạt động của chúng so với những người khác cùng tuổi. Chia điểm của ai đó cho tuổi của họ và nhân kết quả với 100 sẽ mang lại thương số thông minh hay còn gọi là IQ (Intelligence Quotient). Ngày nay, điểm 100 thể hiện mức trung bình của một dân số mẫu, với 68% dân số đạt từ 85 đến 115 điểm.

Simon và Binet nghĩ rằng các kỹ năng mà bài kiểm tra của họ đánh giá sẽ phản ánh trí thông minh chung. Nhưng cả khi đó và bây giờ, không có định nghĩa nào được thống nhất về trí thông minh nói chung. Điều đó đã mở ra cánh cửa cho mọi người sử dụng bài kiểm tra để phục vụ cho những định kiến ​​của họ về trí thông minh, và cứ như vậy, chỉ số IQ đã chứng kiến những trang lịch sử đen tối nhất của nhân loại. Ngày hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau khám phá và trả lời câu hỏi vô cùng quan trọng: “Chỉ số IQ thực sự nói lên điều gì?”

Những gì bắt đầu như một cách để xác định những người cần trợ giúp học tập nhanh chóng được sử dụng để phân loại mọi người theo những cách khác, thường là để phục vụ cho những hệ tư tưởng còn nhiều sai sót. Một trong những triển khai quy mô lớn đầu tiên xảy ra ở Hoa Kỳ trong Thế chiến I, khi quân đội sử dụng bài kiểm tra IQ để phân loại tân binh và sàng lọc họ để đào tạo sĩ quan. Vào thời điểm đó, nhiều người tin vào thuyết ưu sinh, quan niệm rằng các đặc điểm di truyền mong muốn và không mong muốn có thể và nên được kiểm soát ở người thông qua việc lai tạo chọn lọc. Có nhiều vấn đề với dòng suy nghĩ này, trong số đó có ý kiến ​​cho rằng trí thông minh không chỉ cố định và kế thừa mà còn liên quan đến chủng tộc của một người. Dưới ảnh hưởng của thuyết ưu sinh, các nhà khoa học đã sử dụng kết quả của sáng kiến ​​quân sự để đưa ra những tuyên bố sai lầm rằng một số nhóm chủng tộc nhất định có trí tuệ vượt trội hơn những nhóm khác. Không tính đến việc nhiều tân binh được kiểm tra là những người mới nhập cư đến Hoa Kỳ, những người không được giáo dục chính quy hoặc tiếp xúc với ngôn ngữ tiếng Anh, họ đã tạo ra một hệ thống phân cấp tình báo sai lầm của các nhóm dân tộc. Sự giao thoa giữa thuyết ưu sinh và kiểm tra IQ không chỉ ảnh hưởng đến khoa học mà còn ảnh hưởng đến chính sách. Vào năm 1924, bang Virginia đã tạo ra chính sách cho phép triệt sản những người có điểm IQ thấp – một quyết định mà Tòa án Tối cao Hoa Kỳ đã giữ nguyên. Ở Đức Quốc xã, chính phủ cho phép sát hại trẻ em dựa trên chỉ số IQ thấp.

Sau Holocaust và Phong trào Dân quyền, việc sử dụng phân biệt đối xử của các bài kiểm tra IQ đã bị thách thức trên cả cơ sở đạo đức và khoa học. Các nhà khoa học bắt đầu thu thập bằng chứng về tác động của môi trường đối với chỉ số IQ. Ví dụ: khi các bài kiểm tra IQ được hiệu chuẩn lại định kỳ trong thế kỷ 20, các thế hệ mới đạt điểm số trong các bài kiểm tra cũ liên tục cao hơn so với mỗi thế hệ trước. Hiện tượng này, được gọi là Hiệu ứng Flynn, xảy ra quá nhanh để có thể được gây ra do các đặc điểm tiến hóa. Thay vào đó, nguyên nhân có thể là do môi trường – giáo dục được cải thiện, chăm sóc sức khỏe tốt hơn và dinh dưỡng tốt hơn.

Vào giữa thế kỷ 20, các nhà tâm lý học cũng đã cố gắng sử dụng các bài kiểm tra IQ để đánh giá những thứ khác ngoài trí thông minh nói chung, đặc biệt là tâm thần phân liệt, trầm cảm và các tình trạng tâm thần khác. Những chẩn đoán này một phần dựa vào đánh giá lâm sàng của những người đánh giá và sử dụng một tập hợp con của các bài kiểm tra được sử dụng để xác định chỉ số IQ – một nghiên cứu sau này được phát hiện không mang lại thông tin hữu ích về mặt lâm sàng. Ngày nay, các bài kiểm tra IQ sử dụng nhiều yếu tố thiết kế và loại câu hỏi tương tự như các bài kiểm tra ban đầu, mặc dù chúng tôi có các kỹ thuật tốt hơn để xác định sự thiên vị tiềm ẩn trong bài kiểm tra. Chúng không còn được sử dụng để chẩn đoán các tình trạng tâm thần. Nhưng một thực tế có vấn đề tương tự sử dụng điểm kiểm tra phụ đôi khi vẫn được sử dụng để chẩn đoán khả năng học tập kém, theo lời khuyên của nhiều chuyên gia. Các nhà tâm lý học trên khắp thế giới vẫn sử dụng các bài kiểm tra IQ để xác định khuyết tật trí tuệ, và kết quả có thể được sử dụng để xác định hỗ trợ giáo dục thích hợp, đào tạo việc làm và hỗ trợ cuộc sống.

Kết quả kiểm tra IQ đã được sử dụng để biện minh cho những chính sách khủng khiếp và những ý thức hệ vô căn cứ về mặt khoa học. Điều đó không có nghĩa là bản thân bài kiểm tra là vô giá trị — trên thực tế, nó thực hiện rất tốt việc đo lường các kỹ năng lập luận và giải quyết vấn đề mà nó đặt ra. Nhưng điều đó không giống với việc đo lường tiềm năng của một người. Mặc dù có nhiều vấn đề chính trị, lịch sử, khoa học và văn hóa phức tạp được bao hàm trong bài kiểm tra IQ, nhưng ngày càng có nhiều nhà nghiên cứu đồng ý về điểm này và bác bỏ quan điểm cho rằng các cá nhân có thể được phân loại bằng một số điểm duy nhất.

___________________

[SEASON 2 • ScientiFact #10] – WHAT DOES YOUR IQ SCORE REVEAL?

In 1905, psychologists Alfred Binet and Theodore Simon designed a test for children who had difficulty in school in France. Designed to identify children who needed individual attention, their method formed the basis of the IQ test.

Beginning in the late 19th century, researchers hypothesized that cognitive abilities such as verbal reasoning, working memory, and visual-spatial skills reflect basic intelligence, also known as the g factor (g factor). Simon and Binet designed a series of tests to measure each of these abilities and combine the results into a single score. The questions were adjusted for each age group, and the children’s scores reflected how active they were compared to others of the same age. Dividing one’s score by their age and multiplying the result by 100 yields the intelligence quotient, also known as IQ (Intelligence Quotient). Today, 100 scores represent the average of a sample population, with 68% of the population scoring between 85 and 115.

Simon and Binet think that the skills their test measures will reflect general intelligence. But both then and now, there is no agreed-upon definition of intelligence as a whole. That opened the door for people to use the test to cater to their preconceptions about intelligence, and just like that, IQ has seen the darkest pages of history. mankind. Today, we will explore and answer the very important question: “What does IQ really say?”

What begins as a way to identify people in need of academic help is quickly used to categorize people in other ways, often to cater to flawed ideologies. One of the first large-scale deployments occurred in the United States during World War I, when the military used an IQ test to categorize recruits and screen them for officer training. At the time, many people believed in eugenics, the notion that desirable and undesirable genetic traits could and should be controlled in humans through selective breeding. There are many problems with this line of thinking, among them, the idea that intelligence is not only fixed and inherited but also related to one’s race. Under the influence of eugenics, scientists have used the results of the military initiative to falsely claim that certain racial groups are intellectually superior to others. Not taking into account that many of the recruits tested were recent immigrants to the United States who had no formal education or exposure to the English language, they created a false intelligence hierarchy of ethnic groups. The intersection of eugenics and IQ testing affects not only science but also policy. In 1924, the state of Virginia created a policy allowing the sterilization of people with low IQ scores – a decision that the US Supreme Court upheld. In Nazi Germany, the government allowed the killing of children based on low IQ.

After the Holocaust and the Civil Rights Movement, the discriminatory use of IQ tests was challenged on both ethical and scientific grounds. Scientists began to gather evidence about the impact of the environment on IQ. For example: when IQ tests were periodically recalibrated during the 20th century, new generations scored consistently higher on older tests than each previous generation. This phenomenon, known as the Flynn Effect, happens too quickly to be caused by evolutionary traits. Instead, the cause may be an improved environment – education, better health care, and better nutrition.

In the mid-20th century, psychologists also attempted to use IQ tests to assess other things than general intelligence, particularly schizophrenia, depression, and other mental conditions. These diagnoses were based in part on the clinical judgment of the assessors and used a subset of the tests used to determine IQ scores – a later study was found to yield no clinically useful information. Today, IQ tests use many of the same design elements and question types as the original tests, although we have better techniques for identifying potential bias in the test. They are no longer used to diagnose psychiatric conditions. But a similarly problematic practice using sub-test scores is still sometimes used to diagnose academic impairment, on the advice of many experts. Psychologists around the world still use IQ tests to identify an intellectual disability, and the results can be used to determine appropriate educational support, job training, and support life.

IQ test results have been used to justify terrible policies and scientifically baseless ideologies. That’s not to say the test itself is worthless — in fact, it does a great job of measuring the reasoning and problem-solving skills it poses. But that is not the same as measuring one’s potential. Despite the complex political, historical, scientific, and cultural issues involved in IQ testing, a growing number of researchers agree on this point and reject the notion that individual Multipliers can be classified by a unique score.

___________________

Mọi thông tin xin liên hệ – For all inquiries, please contact:
Đặng Minh Trung: (+84) 94 190 1469 (Trưởng ban Tổ chức – Head of Project)
Trần Đình Phương Uyên: (+84) 36 643 7691 (Trưởng ban Đối ngoại – Head of Public Relations)
Email: prismproject20@gmail.com
Website: https://prismproject20.com/
Facebook: https://www.facebook.com/prismproject20/

[SEASON 2 • ScientiFact #8] – 2 LÍT NƯỚC MỘT NGÀY LIỆU CÓ ĐỦ?

(English caption below)

Hồi nhỏ, chúng ta được khuyên là mỗi ngày nên uống ít nhất 2 lít nước, nhưng LỜI KHUYÊN NÀY CÓ HOÀN TOÀN CHÍNH XÁC?

Đầu tiên hãy cùng nói về tác dụng của việc uống đủ nước.

Nước giúp cơ thể người đào thải độc tố. Khi uống nước điều độ, các phân tử nước đi sâu vào bên trong xuyên qua các màng lipid và lấy đi độc tố tích tụ trong cơ thể rồi đào thải ra ngoài. Hơn nữa, chúng còn kết hợp với các phân tử oxy, giúp vận chuyển các chất dinh dưỡng, qua đó chuyển hóa nuôi dưỡng từng tế bào, loại bỏ các gốc tự do gây hại.

Uống đủ nước sẽ bù nước cho cơ thể. 70% cơ thể người là nước, và nếu mất từ 1-3% trọng lượng cơ thể do mất nước, con người sẽ bị giảm tập trung, mất trí nhớ, đau đầu và lo âu. Thông thường, nước mất đi qua hơi thở, mồ hôi hay nước tiểu. Khi vận động hay khi trời nắng nóng, quá trình chuyển hóa trong cơ thể nhanh hơn cũng gây mất nước. Lúc này, cần bổ sung lượng nước đã mất cho cơ thể.

Uống đủ nước cũng có lợi cho da. Nước sẽ len lỏi đến từng biểu bì làm cho da căng bóng. Các tế bào dưới da được cung cấp đủ nước sẽ khỏe mạnh, còn các chất độc hại sẽ không đọng lại gây tích tụ và bịt kín lỗ chân lông. Điều này làm cho da hồng hào, khỏe mạnh.

Ngoài ra, uống nước giúp ngăn ngừa táo bón và làm hệ tiêu hóa tốt hơn. Nếu cơ thể không có đủ nước, các tế bào sẽ hấp thụ hết lượng nước còn lại khiến cho ruột già bị khô, các chất thải ở đó bị đông cứng lại, không có chất bôi trơn đẩy ra ngoài gây bệnh táo bón có hại cho sức khỏe.

Hơn nữa, lợi ích của việc uống nước nhiều còn giúp làm loãng muối và ngăn ngừa việc kết dính tạo cặn bẩn trong nước tiểu của bạn. Điều này giúp cho cơ thể không bị các căn bệnh sỏi thận hay viêm bàng quang.

Câu hỏi là UỐNG BAO NHIÊU NƯỚC MỖI NGÀY LÀ ĐỦ?

Nhu cầu lượng nước của mỗi người là khác nhau, phụ thuộc vào từng đối tượng và nhu cầu năng lượng của mỗi người hàng ngày.
Đối với người bình thường thì lượng nước cần uống vào theo lít bằng khoảng 3.26% trọng lượng cơ thể theo kg. Ví dụ, một người khoảng 50kg thì nên uống khoảng 1.5 lít nước mỗi ngày. Tuy nhiên, một số đối tượng có nhu cầu đặc biệt thì sẽ cần lượng nước cao hơn so với người bình thường. Ví dụ khi tập thể dục, lượng nước sẽ mất đi qua quá trình đổ mồ hôi. Vì vậy, các nhà khoa học khuyến cáo cứ mỗi tiếng thể thao, con người cần uống thêm khoảng 1 lít nước. Hay như phụ nữ có thai và cho con bú thì sẽ cần thêm từ 500 ml đến 1 lít so với người bình thường để cung cấp đủ nước cho cả mẹ và bé.

Vậy lượng nước chúng ta cần uống mỗi ngày phụ thuộc vào cân nặng, độ tuổi, giới tính, thể trạng, môi trường sống và mức độ hoạt động thể chất của mỗi người. Ví dụ như người cao to cần uống nhiều nước hơn người thấp bé, hay các vận động viên thể thao cần uống nhiều nước hơn người bình thường. Hoặc mùa hè mỗi người đổ mồ hôi nhiều nên cần uống nhiều nước hơn mùa đông.

Tuy vậy, điều gì sẽ xảy ra nếu UỐNG QUÁ NHIỀU NƯỚC TRONG MỘT KHOẢNG THỜI GIAN NGẮN?

Khi một người uống trên 1 lít nước mỗi giờ, nồng độ ion Na+ trong máu sẽ hạ xuống, dịch tế bào chuyển từ bên ngoài vào bên trong làm sưng tế bào, làm tăng áp lực lên sọ não, trong một số trường hợp có thể gây ra các tình trạng như đau đầu, buồn nôn. Các trường hợp nặng và đặc biệt hơn có thể tăng huyết áp, chóng mặt, thậm chí tử vong nếu không được điều trị kịp thời. Vì vậy các nhà khoa học khuyến cáo nên chia nhỏ lượng nước cần uống mỗi ngày thành các đợt, và mỗi đợt khoảng 1 đến 2 ly (200 đến 500 ml).

Cuối cùng, P.R.I.S.M mong rằng mỗi người sẽ đều uống lượng nước phù hợp với thể trạng với bản thân để có lợi cho sức khỏe nhé.

Nguồn:
https://karofivietnam.com.vn/uong-nuoc-nhieu-co-tac-dung…
https://youmed.vn/tin-tuc/loi-ich-cua-nuoc-doi-voi-suc-khoe/
https://dienmaysakura.vn/uong-du-2-lit-nuoc-moi-ngay.html
https://vndoc.com/cach-tinh-chuan-xac-luong-nuoc-can-uong…
https://buaanhoanhao.vn/ngo-doc-nuoc/
_______________
[SEASON 2 • ScientiFact #8] – IS TWO LITERS OF WATER A DAY ENOUGH?

When we were children, we were all advised to drink at least 2 liters of water every day, but IS THIS ADVICE COMPLETELY CORRECT?

Firstly, let’s talk about the benefits of drinking enough water.

Water helps the body to eliminate toxins. Toxic substances when eating and drinking daily will accumulate in the body. When drinking water in moderation, the water molecules go deep inside through the lipid membranes and remove the remaining toxins and then excrete them out. Moreover, they also combine with oxygen molecules, transporting the nutrients of the food are metabolized to nourish each cell, eliminating harmful free radicals.

Drinking water rehydrates the body. 70% of the human body is water, and if you lose 1-3% of your body weight due to dehydration, you will experience decreased concentration, memory loss, headaches and anxiety. Water is also usually lost through breathing, sweat or urine. Moreover, when exercising or when it is hot, the metabolism in the body is faster. At this time, it is necessary to replenish the lost water for the body.

Drinking enough water is also beneficial for the skin. Water will penetrate to each epidermis, making the skin taut. The cells under the skin that are supplied with enough water will be healthy, toxic substances will not stay, causing accumulation and clogging of pores. This makes the skin taut and healthy.

In addition, drinking water helps prevent constipation and improves digestion. If the body does not have enough water, the cells will absorb all the remaining water, causing the large intestine to dry out, the waste there will be frozen, there is no lubricant to push out, causing constipation. which is harmful for health.

Moreover, the benefits of drinking more water also help dilute salt and prevent build-up of deposits in your urine. That helps the body not to suffer from kidney stones or bladder infections.

The question is HOW MUCH WATER SHOULD BE DRUNK EACH DAY?

Each person’s water needs are different, depending on each object and each person’s daily energy needs.

For the average person, the amount of water to drink in liters is about 3.26% of body weight in kg. Thus, a person about 50 kg should drink about 1.63 liters of water per day. However, some subjects with special needs will need a higher amount of water than the average person. For instance, when exercising, water is lost through sweating. Scientists recommend that for every hour of sports, people need to drink 710 ml or 0.71 liters of water.Therefore, scientists recommend that for every hour of sports, people need to drink about 1 liter of water. Or pregnant and lactating women need more 500ml to 1l of water per day than normal people to provide enough water for both the mother and the baby.

So the amount of water we need to drink each day depends on weight, age, gender, physical condition, living environment and level of physical activity. For example, tall and fat people need to drink more water than short and thin people, or sports athletes need to drink more water than normal people. Or in the summer, people sweat a lot, so they need to drink more water than in the winter.

What will happen if a person DRINK TOO MUCH WATER IN A SHORT PERIOD OF TIME?

When a person drinks more than 1 liter of water per hour, the concentration of sodium ions in the person’s blood will drop, cell fluid moves from the outside to the inside, causing cell swelling, increasing pressure in the brain, in some cases causing conditions such as headaches and nausea. In more severe cases, people with water poisoning will increase blood pressure, dizziness, … even death if not treated promptly., so scientists recommend dividing the amount of water to drink each day into batches, and each session is about 1 to 2 glasses (200 to 500 ml).

Finally, P.R.I.S.M hopes that each person will drink the right amount of water for their body to benefit their health.
_______________
Mọi thông tin xin liên hệ – For all inquiries, please contact:
Đặng Minh Trung: +8494 190 1469 (Trưởng ban Tổ chức – Head of Project)
Trần Đình Phương Uyên: +8436 643 7691 (Trưởng ban Đối ngoại – Head of Public Relations)
Email: prismproject20@gmail.com
Website: https://prismproject20.com/
Facebook: https://www.facebook.com/prismproject20/

[SEASON 2 • ScientiFact #7] – BẺ KHỚP NGÓN TAY – NÊN HAY KHÔNG?

(English caption below)

Có khi nào bố mẹ bạn từng nói, “Con mà bẻ tay nhiều là ngón tay to ra đấy”? Một số người còn khẳng định: “ Bẻ tay nhiều dẫn tới viêm khớp!”. Vậy trong những câu nói đó có bao nhiêu phần là sự thật, và liệu việc bẻ khớp có thể gây hại đến mức nào? Hãy cùng P.R.I.S.M. tìm hiểu về bản chất của ‘thói quen’ này qua bài viết nhé!

Đa số chúng ta có thể bẻ các khớp ngón tay, cổ tay. Một số người khi ngồi trong một thời gian dài thậm chí lưng và cổ họ cũng có thể phát ra những tiếng kêu “răng rắc”. Vậy những tiếng kêu đó đến từ đâu? Các nhà khoa học giải thích rằng chất lỏng hoạt dịch có trong khớp của bạn sẽ hoạt động như một chất bôi trơn. Chất lỏng chứa các khí oxy, nitơ và carbon dioxide. Khi bẻ một khớp, bạn sẽ kéo căng bao khớp. Khí từ trong hoạt dịch được giải phóng nhanh chóng dưới dạng các bong bóng. Những bong bóng đó phát nổ giống như khi chúng ta thổi kẹo cao su, gây ra những tiếng kêu răng rắc. Tuy nhiên lượng khí đó không mất đi, mà sẽ dần dần được hấp thu trở lại hoạt dịch và thế là bạn lại có thể bẻ ngón tay một lần nữa. Thông thường, sẽ mất khoảng 15-20 phút để toàn bộ khí được hấp thu, và đó cũng thường là thời gian tối thiểu giữa hai lần bẻ ngón tay của bạn.

Vậy những âm thanh này và tiếng kêu “răng rắc” của khớp khi bạn đứng dậy nhanh có giống nhau không? Thực tế là không. Âm thanh khi bạn đứng bật dậy nhanh được tạo ra do sự co rút của gân khi nó chuyển động qua lại giữa các xương. Khi một khớp di chuyển, gân sẽ ngay lập tức co dãn theo và tạo ra tiếng “rắc”.

Có vẻ như dù muốn hay không, cố tình hay vô ý thì chúng ta vẫn thường khiến cho các đốt xương của chúng ta nổ bong bóng, nhưng đồng thời chúng ta đều phải thừa nhận bẻ khớp tạo cho ta một cảm giác khoan khoái. Vậy liệu bẻ khớp có phải một thói quen an toàn?

Một báo cáo khoa học chính thức vào năm 1990 in trên tạp chí Annals of the Rheumatic Diseases đã chỉ ra rằng việc bẻ ngón tay có thể làm các khớp to ra, đồng thời làm giảm lực nâng của bàn tay. Theo đó, 84% trong số 300 người bẻ khớp ngón tay thường xuyên bị sưng tay sau này, nhưng chỉ 6% người không bẻ khớp chịu chung số phận. Mặc dù các nhà khoa học vẫn chưa giải thích được hiện tượng này, nhưng rất có thể tình trạng viêm đóng một vai trò trong đó. Tiến sĩ Devgan nói: “Bẻ khớp ngón tay làm tăng thêm sự hao mòn cơ học cũng như gây ra tình trạng viêm nhiễm ở các khớp.” Tuy nhiên, ông cũng nói thêm: “Đối với hầu hết những người bẻ khớp ngón tay trung bình, điều này có lẽ sẽ không dẫn đến sự khác biệt có ý nghĩa rõ ràng, nhưng chấn thương do lạm dụng là có thật và phương pháp này không được khuyến khích.”

Song, nhà khoa học Mỹ Donald Unger đã dành ra 60 năm chỉ bẻ ngón tay của một bên bàn tay. Kết quả cho thấy cả hai bàn tay của ông đều không có biểu hiện của sự thoái hóa khớp hay bất cứ triệu chứng nào của bệnh viêm khớp. Năm 2009, phát hiện này đã giúp ông thăng giải IgNobel – một giải Nobel không chính thức dành cho những phát hiện khoa học thú vị không chuyên ngành.

Như vậy, có lẽ nếu bạn không phải là một người “nghiện” bẻ khớp ngón tay, những tác hại duy nhất của hành động này chỉ dừng lại ở việc làm phiền mọi người xung quanh mà thôi.

_______________

[SEASON 2 • ScientiFact #7] – KNUCKLES CRACKING – SHOULD OR SHOULDN’T ?

Have your parents ever said, “If you crack your knuckles a lot, your fingers will get bigger”? Some people even assert: “Cracking your knuckles a lot leads to arthritis!”. So how much truthful are these sayings, and how much harmful can cracking joints be? Let’s find out the truth of the matter with P.R.I.S.M. through this article!

Most of us can crack our knuckles and wrists. Some people, when sitting for a long time, even their backs and necks can make “cracking” noises. So where do those cracks come from? Scientists explain that the synovial fluid present in your joints acts as a lubricant. The liquid contains the gases oxygen, nitrogen and carbon dioxide. When you crack a joint, you stretch the capsule. Gas from the synovial fluid is rapidly released in the form of bubbles. Those bubbles explode like when we blow gum, causing a cracking sound. However, that gas is not lost, but will gradually be reabsorbed back into the synovial fluid and so you can crack your knuckles again. Usually, it will take about 15-20 minutes for all of the gas to be absorbed, and that’s also usually the minimum time between two times you crack the knuckles.

So, are these sounds and the “cracking” sound of your joints when you stand up quickly the same? Reality is not. The sound when you get up quickly is made by the contraction of the tendon as it moves back and forth between the bones. When a joint moves, the tendon will immediately stretch and make a “crack” sound.

It seems that whether we like it or not, accidentally or intentionally, we often cause burning our bones bursting bubbles, but at the same time we have to admit that cracking our joints gives us a sense of relax. So is cracking joints a safe habit?

An official scientific report in 1990 published in the journal Annals of the Rheumatic Diseases showed that cracking the knuckles can enlarge the joints and reduce the lifting force of the hand. Accordingly, 84% of 300 knuckle crackers experienced frequent hand swelling later in life, but only 6% of non-cracked people suffered the same fate. While scientists have yet to explain this phenomenon, it’s possible that inflammation plays a role. Dr Devgan said: ‘Cracking the knuckles adds to the mechanical wear and tear that causes inflammation in the joints’. However, he also added: “For most average knuckle crackers, this probably won’t result in a clearly meaningful difference, but trauma due to abusing is real and this method really is not encouraged .”

However, American scientist Donald Unger spent 60 years only cracking the knuckles of one hand. The results showed that both his hands showed no signs of osteoarthritis or any symptoms of arthritis. In 2009, this discovery won him the IgNobel prize – an unofficial Nobel prize for interesting non-specialist scientific discoveries.

So maybe if you’re not a knuckle-cracking addict, the only damage of this action will be annoying everyone around you.

_______________

Mọi thông tin xin liên hệ – For all inquiries, please contact:

Đặng Minh Trung: +8494 190 1469 (Trưởng ban Tổ chức – Head of Project)

Trần Đình Phương Uyên: +8436 643 7691 (Trưởng ban Đối ngoại – Head of Public Relations)

Email: prismproject20@gmail.com

Website: https://prismproject20.com/

[SEASON 2 • SCIENTIFACT #6] – QUY TẮC 5 GIÂY

(English caption below)

Khi chúng ta còn bé, ta luôn cảm thấy sung sướng mỗi khi được người lớn cho quà vặt. Những món bim bim với đủ loại màu sắc và hương vị là những món quà thật tuyệt vời sau mỗi buổi chiều tan học. Khi ta ăn bim bim, cũng chẳng thế nào tránh được đôi lúc hậu đậu, làm rơi miếng bim bim xuống nền nhà. Và khi đó, ta lại băn khoăn có nên tiết kiệm và nhặt lên ăn tiếp không, hay sẽ bỏ nó vào thùng rác. Ta chạy ra hỏi người lớn, và nhận được câu trả lời về một thứ “định luật” như này:

“Nếu thức ăn bị rớt xuống đất, bạn vẫn có thể ăn nó một cách ăn toàn miễn là nhặt nó lên trong vòng 5 giây”.

Và ta có thể diễn đạt lại “Quy tắc 5 giây” này một cách “khoa học” hơn như sau:

“Thức ăn rớt trên mặt đất chưa đầy 5 giây thì không đủ thời gian để vi sinh vật ở trên bề mặt làm rơi bám vào thức ăn gây bẩn.”

Điều này có nghĩa là những miếng bim bim kia của bạn hoàn toàn có thể ăn được nếu nhặt lên trong vòng 5 giây thay vì phải bỏ vào thùng rác.

Vậy liệu suy nghĩ này có thực sự đúng đắn?

Trước hết, khi thức ăn chạm đất, chắc chắn đã có sự tiếp xúc giữa các vi sinh vật trên với bề mặt thức ăn. Mặc dù vậy, bằng mắt thường thi khó lòng có thể nhận biết sự khác biệt về số lượng vi khuẩn trên miếng thức ăn sạch và miếng thức ăn bị rơi.  Và đây là lúc các chuyên gia vào cuộc.

Câu hỏi này đã từng được đưa lên chương trình TV Mythbusters của Discovery Channel. Họ làm thí nghiệm bằng cách đặt một số mẫu đồ ăn khác nhau lên trên cùng một số bề mặt trong thời gian 2s, 6s. Và kết quả cho thấy mẫu đồ ăn đặt trên bề mặt bẩn sau 2s đã bị nhiễm khuẩn, và lượng nhiễm khuẩn không khác nhiều so với việc đặt nó trong 6s. Điều này chứng tỏ rằng “5 giây”  không phải một con số định lượng chính xác và thời gian không phải yếu tố quyết định cho việc nhiễm khuẩn.

Paul Dawson, giáo sư thực phẩm tại Đại học Clemson (Mỹ) đã nhiều năm nghiên cứu về “quy luật 5 giây”. Trong nghiên cứu được đăng trên tờ Journal of Applied Microbiology, ông nhận định điều quan trọng là độ sạch của nền nhà chứ không phải thức ăn đã nằm đó bao lâu. Thí nghiệm với bánh mì và mì, giáo sư phát hiện nền đất ẩm khiến thức ăn bị nhiễm 70% vi khuẩn trong khi tỷ lệ này ở nền gạch khô chỉ 1%. Một nghiên cứu tương tự từ Đại học Aston (Anh) chỉ ra thức ăn sẽ bị vi khuẩn tấn công ngay khi chạm xuống bề mặt sàn, số lượng vi khuẩn sẽ tăng gấp 10 lần nếu sàn ẩm.

Một số nghiên cứu khoa học sâu hơn cũng cho thấy độ nhiễm khuẩn của thức ăn rớt xuống đất phụ thuộc vào các yếu tố như độ ẩm của thức ăn, bề mặt tiếp xúc và thời gian tiếp xúc.

Trên thực tế, thức ăn có độ ẩm cao sẽ dễ bị nhiễm khuẩn hơn. Ví dụ một miếng dưa hấu sẽ bị nhiễm khuẩn nhiều hơn  một miếng bánh quy do nó có độ ẩm cao hơn.

Bên cạnh đó, trong thí nghiệm thực hiện tại Đại học Clemson, các mẫu thử được đặt trên các bề mặt của sàn gạch, thảm và sàn gỗ được cho vào cùng 1 lượng khuẩn salmonella. Kết quả cho thấy mẫu thử trên thảm chứa ít vi khuẩn nhất, dù cho có để ở đó trong thời gian dài hơn là tại 2 vị trí còn lại. Điều đó đã chứng minh cho sự khác biệt về khả năng lan truyền vi khuẩn giữa các bề mặt khác nhau với thức ăn.

Về thời gian, tốc độ xâm nhập của các loại vi khuẩn khác nhau cũng rất khác nhau. Ở tốc độ nhanh nhất, một số loại vi khuẩn có thể xâm nhập vào thức ăn trong chưa đấy 1 giây.

Mặt khác, giả sử như “quy luật 5 giây” là hợp lý, khi đánh rớt thức ăn, phản ứng của chúng ta cũng mang tính tương đối. Ví dụ như khi rớt thức ăn lên bàn hay lên nền nhà, ta sẽ có cảm giác “yên tâm” hơn khi đánh rơi thực phẩm lên vỉa hè. 

Cũng có “Giả thiết vệ sinh” (Hygiene hypothesis) cho rằng trẻ em nếu tiếp xúc với một số loài vi sinh vật cụ thể nào đó sẽ giúp làm giảm nguy cơ mắc các bệnh dị ứng bằng cách tăng cường hệ thống miễn dịch. Đặc biệt, thiếu tiếp xúc còn được cho là có khả năng dẫn tới những khiếm khuyết của khả năng miễn dịch, dẫn tới gây ra các bệnh tự miễn (các bệnh xảy ra do bộ máy miễn dịch mất đi khả năng phân biệt các kháng nguyên bên ngoài và tự kháng nguyên). Những nghiên cứu ủng hộ giả thuyết này cho rằng các bệnh tự miễn xảy ra phổ biến hơn ở các nước phát triên, nơi sự phổ biến của thuốc kháng sinh và kháng khuẩn làm giảm sự tiếp xúc của trẻ nhỏ với vi khuẩn. Do đó việc ăn lại đồ ăn rớt xuống nền nhà cũng không hoàn toàn là xấu nếu như việc này không xảy ra thường xuyên.

Nguồn:

[1] https://kidshealth.org/en/kids/5-seconds.html

[2] Helen Thompson. (March 2012).  https://www.nature.com/news/early-exposure-to-germs-has-lasting-benefits-1.10294

[3] Leanna Skarnulis. https://www.webmd.com/a-to-z-guides/features/5-second-rule-rules-sometimes-

[4]Sara Lindberg. (November 2019). https://www.healthline.com/health/5-second-rule

_______________

[SEASON 2 • SCIENTIFACT # 7] – 5 SECONDS RULE

When we were children, we always felt happy when we were given snacks by adults. The snacks of all kinds of colors and flavors are great gifts after each afternoon of school. When we eat a snack, there’s no way to avoid being clumsy sometimes, dropping the cookie on the floor. And then, again, we wonder whether to save and pick up again to eat or will put it in the trash. I ran to ask the adults, and got an answer about something like this “law”:

“If the food falls to the ground, you can still eat it completely as long as you pick it up within 5 seconds.”

And we can reinterpret this “Rule of 5 seconds” in a more “scientific” way as follows:

“Food dropped on the ground less than 5 seconds, there is not enough time for microorganisms on the surface to fall onto the dirty food”

This means that your other snacks are completely edible if picked up within 5 seconds instead of having to be in the trash.

So is this thinking correct?

First of all, when food touches the ground, there is certainly contact between the microorganisms and the food surface. However, with the naked eye, it is difficult to tell the difference in the bacteria count on a clean piece of food and a drop of food. And this is where the experts come in.

This question was featured on Discovery Channel’s TV Mythbusters. They experimented by placing several different food samples on the same surface for 2 seconds, 6s. And the results showed that the food sample placed on the dirty surface after 2 seconds was contaminated, and the amount of infection was not much different from placing it in 6s. This proves that “5 seconds” is not an accurate quantitative number and time is not the decisive factor for infection.

Paul Dawson, professor of food at Clemson University (USA) has for many years researched the “law of 5 seconds”. In a study published in the Journal of Applied Microbiology, he states that the cleanliness of the floor, not how long food stays there. Experimenting with bread and pasta, the professor found that damp soil caused 70% of bacteria to be contaminated with food, while this ratio in dry brick was only 1%. A similar study from Aston University (UK) shows that food will be attacked by bacteria as soon as it touches the floor, the number of bacteria will increase 10 times if the floor is wet.

Some further scientific studies have also shown that the contamination of food that falls to the ground depends on factors such as the moisture content of the food, the surface of the contact, and the contact time.

Foods with high humidity are more susceptible to infection. For example, a piece of watermelon will be more contaminated with bacteria than a cookie because it has a higher moisture content.

Also, in the experiment carried out at Clemson University, the samples were placed on the surfaces of tile, carpet, and laminate floors were added to the same amount of salmonella. The results showed that the sample on the carpet contained the least amount of bacteria, even if it was left there for a longer time than at the other two locations. That proves the difference in the ability of bacteria to spread between different surfaces and food.

In terms of time, the penetration rate of different bacteria is also very different. At the fastest speed, some bacteria can get into food in less than a second.

On the other hand, assuming the “5-second rule” is reasonable, when we drop food, our reaction is also relative. For example, when dropping food on the table or the floor, we will feel “reassured” when dropping food on the sidewalk.

There is also a “Hygiene hypothesis” that states that children exposed to certain species of microorganisms help reduce the risk of allergic diseases by strengthening the immune system. In particular, lack of exposure is thought to have the potential to lead to immunity deficiencies, leading to autoimmune diseases (diseases caused by the loss of the immune system’s ability to distinguish resistance from external and self-antigens). Studies support this hypothesis that autoimmune diseases are more common in developed countries, where the prevalence of antibiotics and antibacterial agents reduces the child’s exposure to bacteria. Therefore, re-eating food that falls on the floor is not completely bad if it does not happen often.

Works Cited:

[1] https://kidshealth.org/en/kids/5-seconds.html

[2] Helen Thompson. (March 2012).  https://www.nature.com/news/early-exposure-to-germs-has-lasting-benefits-1.10294

[3] Leanna Skarnulis. https://www.webmd.com/a-to-z-guides/features/5-second-rule-rules-sometimes-

[4] Sara Lindberg. (November 2019). https://www.healthline.com/health/5-second-rule

_______________

Mọi thông tin xin liên hệ – For all inquiries, please contact:

Đặng Minh Trung: +8494 190 1469 (Trưởng ban Tổ chức – Head of Project)

Trần Đình Phương Uyên: +8436 643 7691 (Trưởng ban Đối ngoại – Head of Public Relations)

Email: prismproject20@gmail.com

Website: https://prismproject20.com/

[SCIENTIFACT #4]

ENGLISH

GIẢN ĐỒ PHA

Con người từ xa xưa đã luôn tìm hiểu và khám phá những điều xảy ra một cách tự nhiên. Một trong số những khám phá thú vị là sự chuyển hóa trạng thái của vật chất, điển hình là nước với sự chuyển hóa giữa thể đặc trưng rắn, lỏng và khí. Chắc hẳn ai cũng đã từng được quan sát sự bay hơi khi nước đang sôi, sự nóng chảy của viên nước đá ở nhiệt độ phòng hay nước đông đặc khi được đặt trong ngăn đá tủ lạnh. Đặc biệt hơn, có thể kể đến quá trình thăng hoa – chuyển đổi trạng thái trực tiếp từ thể rắn sang khí xảy ra ở đá khô (CO2) với nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Trạng thái của nước hay vật chất nói chung được thể hiện trên giản đồ pha, thường đặc trưng bởi giá trị áp suất và nhiệt độ.

I. Pha là gì?

Pha là một vùng không gian mà các tính chất vật lý của vật chất đồng nhất. Các tính chất có thể kể đến là mật độ, chỉ số khúc xạ, thành phần hóa học. Theo cách khác, pha đặc trưng cho trạng thái của vật chất trong một điều kiện xác định. Một số pha cơ bản thường gặp là rắn, lỏng và khí.

Trước tiên, pha rắn là trạng thái vật chất có hình dạng cố định. Lúc này các phân tử ở vật rắn nằm sát nhau, chỉ dao động nhỏ quanh vị trí cân bằng, đồng thời vị trí tương đối giữa các phân tử ổn định trong không gian. Khi nhiệt độ tăng lên, dao động của các phân tử mạnh hơn khiến những tính chất trên mất đi, tạo điều kiện cho vật chất chuyển sang pha lỏng.

Ở pha lỏng, liên kết giữa các phân tử thiếu sự chặt chẽ dẫn đến hình dạng phụ thuộc vật chứa của chất lỏng, tuy vậy mật độ các phân tử vẫn tương đối ổn định. Tại trạng thái này gần như vật chất không bị nén bởi ngoại lực.

Trong khi đó, pha khí là trạng thái vật chất tồn tại dưới dạng tập hợp các nguyên tử hay phân tử hay các hạt nói chung trong đó các hạt có thể tự do chuyển động trong không gian. Lực tương tác giữa các phân tử rất yếu.

II. Có bao nhiêu pha có thể cùng tồn tại?

Ngoài những sự tồn tại riêng biệt của các pha rắn, lỏng, khí, vẫn có những điều kiện đặc trưng mà vật chất tồn tại ở nhiều hơn một pha. Cụ thể hơn, trong giản đồ pha P-T (áp suất-nhiệt độ), mỗi pha của vật chất được giữ ổn định trong một miền tách biệt. Sự chuyển giao giữa các pha được thể hiện bởi đường cong giao tuyến giữa hai trong ba miền, là tập hợp các điểm mà hai pha đôi một cân bằng nhiệt động lực học. Thật vậy, ở các điểm trên những đường cong này, hai trong ba pha của vật chất cùng xảy ra. Đặc biệt hơn, có những khái niệm thú vị mà ít ai biết đến như Điểm tới hạn và Điểm ba trạng thái.

Điểm ba trạng thái (Triple point) là điều kiện nhiệt độ, áp suât hoàn hảo cho sự cân bằng nhiệt động lực học của ba pha rắn, lỏng, khí của một chất. Trên giản đồ pha, điểm ba trạng thái là giao điểm của ba đường cong cân bằng, và điểm này là riêng biệt với mỗi loại chất khác nhau. Ở điều kiện đặc biệt này, ba pha rắn, lỏng, khí cùng xuất hiện. Trong các phòng thí nghiệm, nhiều phương pháp đã được đưa ra nhằm mục đích kiểm chứng khái niệm này. Sự chuyển đổi liên tục giữa các pha có thể quan sát được khi thí nghiệm với chất lỏng Cyclohexane (C6H12) như trong video tham khảo. Chất này được chứa trong bình có áp suất rất thấp sau khi hút chân không, ở điều kiện xấp xỉ 6.33°C và 5.388 kPa. Khi đó phần chất lỏng trên bề mặt đóng băng, ngược lại dưới đáy bình xảy ra hiện tượng sôi. Sự chuyển đổi giữa pha rắn, lỏng và khí xảy ra liên tục không ở trạng thái cân bằng. Thí nghiệm đã chứng tỏ có sự tồn tại cả ba trạng thái của chất.

Điểm tới hạn (Critical point) là điểm cuối cùng trên đường cong cân bằng, là điểm giới hạn mà có sự tồn tại của 2 pha tách biệt. Cụ thể hơn, khi vượt qua điểm tới hạn, ví dụ trên đường cong cân bằng pha lỏng-khí, nếu giá trị áp suất/ nhiệt độ vượt quá thì vật chất đạt đến trạng thái không thể phân biệt giữa pha lỏng và khí (Supercritical fluid), mang các tính chất hỗn hợp của hai pha này. Video tham khảo thứ hai đề cập đến thực nghiệm xung quanh điểm tới hạn lỏng-khí của CO2, cho ta thấy những hình ảnh về khái niệm thú vị này.

III. Các trạng thái đặc biệt mang lại những ứng dụng thực tế nào?

Với sự đặc biệt của tính chất điểm ba trạng thái khi xác định trên giản đồ pha, khái niệm này có một số ứng dụng thực tế trong đời sống. Tính chính xác rất cao của điểm ba trạng thái có nhiều lợi ích khi nghiên cứu nhiệt kế. Một số chất như neon, argon, nước, thủy ngân với độ tinh khiết gần như hoàn toàn ở điểm ba trạng thái có thể áp dụng để làm chuẩn nhiệt kế. Điểm ba của nước từng được dùng làm định nghĩa cho thang nhiệt độ Kelvin. Trước khi Lidar (phương pháp đo khoảng cách bằng tia Laser) được tin dùng, điểm ba trạng thái từng đóng vai trò hệ tham chiếu trong việc đo lường của tàu vũ trụ NASA Mariner 9 với nhiệm vụ nghiên cứu Sao Hỏa.

Điểm tới hạn cũng được áp dụng nhiều trong việc nghiên cứu khoa học. Thật vậy, việc tìm hiểu trạng thái lỏng của các chất khí như Hydro, Helium,… đã từng là một bài toán nan giải với các nhà khoa học lớn trong lịch sử. Dù có cố gắng bao nhiêu, họ cũng không thể nén lỏng những chất khí đó ở nhiệt độ phòng. Cuối cùng, họ tìm ra rằng cần phải hạ nhiệt độ xuống dưới điểm tới hạn để có thể nén hóa lỏng các khí trên. Ngoài ra nước ở trên điểm tới hạn tồn tại trong vỏ Trái Đất và đóng góp vào các quá trình địa chất xảy ra ở đó.

Tham khảo:

https://www.engineeringtoolbox.com/triple-point-d_1926.html

https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Physical_Properties_of_Matter/States_of_Matter/Phase_Transitions/Phase_Diagrams

Video thí nghiệm:

Phase diagram

People have long been searching for and discovering things that happened spontaneously. One of the intriguing discoveries is the change of state of matter: for example, water with its transition between typical phases, namely solid, liquid, and gaseous. Every one must have observed the evaporation when the water is boiling, the melting of ice cubes at room temperature, or water freezing when placed in the freezer compartment. Furthermore, there is the process of sublimation – a direct phase transition from solid to gas occurring in dry ice (CO2), which has many applications in life. The states of water or matter, in general, are expressed in phase diagrams, which are often characterized by pressure and temperature values.

I. What is a phase?

A phase is a region of space where the physical properties of matter are homogeneous. Some notable ones are density, refractive index, and chemical composition. In other words, a phase characterizes the state of matter under a given condition. Some common, basic phases are solid, liquid, and gas.

First, the solid phase is a state where the matter has a fixed shape. Usually, molecules of the solid object are close together, only fluctuating slightly around the equilibrium position. Simultaneously, the relative positions between molecules are stable in space. As the temperature increases, the vibrations of molecules become more vigorous, causing these properties to disappear, which enables the material to turn to its liquid phase.

In the liquid phase, the connection between the molecules lacks the tightness, which leads to the liquid’s shape depending on its container. However, the density of molecules is still quite stable. In this state, the matter is almost uncompressed by external forces.

Meanwhile, the gas phase is a state in which matter exists as a collection of atoms or molecules or particles, in general, in which they can freely move through space. The interaction force between molecules is very weak.

II. How many phases can coexist?

In addition to the separate existence of solid, liquid, and gaseous phases, there are also specific conditions where matter exists in more than one phase. More specifically, in the P-T (pressure-temperature) phase diagram, each phase of matter is kept stable in a separate domain. The transition between phases is represented by the intersection curve between two of the three regions, which is the set of points where the two particular phases exist in thermodynamic equilibrium. Indeed, at any point on these curves, two out of the three phases of matter exist together. Moreover, there are interesting concepts that are less known, such as Critical Point and Triple point.

The triple point is a condition with the “perfect” pressure and temperature for the thermodynamic balance of three phases of a substance: solid, liquid, and gas. On the phase diagram, the triple point is the intersection of three equilibrium curves, and this point is different for each substance. Under these special conditions, three phases of solid, liquid, and gas exist together. In laboratories, many methods have been developed to validate this concept. Continuous transitions between phases can be observed when experimenting with liquid Cyclohexane (C6H12) as shown in the reference video. The substance is stored in a very low-pressure vessel after vacuuming, at approximately 6.33°C and 5,388 kPa. In that state, the liquid on the surface freezes, whereas on the bottom of the flask, boiling occurs. The transition between solid, liquid, and gas phases occurs continuously without equilibrium. The experiment has shown that there exist all three states of substance.

The critical point is the last point on the equilibrium curve, which is the limit where two separate phases still exist. More specifically, when passing the critical point, for example, if the pressure/temperature value exceeds that on the liquid-gas phase equilibrium curve, the material reaches an indistinguishable state between the liquid and gas phase (Supercritical fluid), which has the mixed properties of these two phases. The second reference video deals with the experiment about CO2’s liquid-gas critical point, showing images of this fascinating concept.

III. What practical applications do special states provide?

With how special the triple point is when determined on the phase diagram, this concept has some practical applications in life. The high accuracy of the triple point has many benefits when it comes to thermometer research. Certain substances such as neon, argon, water, and mercury, which are almost absolutely pure at their triple points, can be applied as standard thermometers. The triple point of water used to be the definition of the Kelvin temperature scale. Before Lidar (a method for measuring distances by illuminating the target with laser light) became popular, the triple point used to serve as a reference system for the measurement of the NASA Mariner 9 spacecraft for its Mars research mission.

The critical point is also massively applied in scientific research. Indeed, understanding the liquid state of gases such as hydrogen or helium has been a dilemma for the great scientists throughout history. No matter how hard they tried, they could not compress those gases at room temperature. Eventually, they found that it was necessary to bring the temperature below the critical point to liquefy the gases. Also, water above the critical point exists in the Earth’s crust and contributes to the geological processes that occur there.

Reference sources:

https://www.engineeringtoolbox.com/triple-point-d_1926.html

https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Physical_Properties_of_Matter/States_of_Matter/Phase_Transitions/Phase_Diagrams

Experiment videos:

[SCIENTIFACT #3]

ENGLISH

MÀU XANH LAM TRONG TỰ NHIÊN

Gần 3/4 diện tích của Trái Đất được bao phủ bởi màu xanh của đại dương. Thậm chí khi ngước lên bầu trời đa phần ta sẽ thấy màu xanh da trời bao phủ khắp muôn nơi. Có thể nói các màu xanh lam, xanh nước biển là màu phổ biến nhất trên hành tinh, nhưng liệu có phải vậy? Bạn đã bao giờ tận mắt thấy một cái cây có lá xanh nước biển, hay những con vật có bộ lông hay bộ cánh màu xanh lam tuyệt đẹp chưa? Thực tế thì xanh lam là một trong những màu hiếm nhất trong tự nhiên, trong khi đó màu xanh lá cây lại là màu xanh phổ biến nhất trong tự nhiên. Bạn thậm chí có thể thắc mắc: quả việt quất cũng phổ biến mà có màu xanh còn gì? Quả đúng là màu xanh lam vẫn tồn tại trong tự nhiên: Một số loài cây có hoa hoặc thậm chí là lá màu xanh lam. Loài ếch và chim công có màu xanh lam sặc sỡ. Thậm chí một phần không nhỏ dân số có mắt màu xanh. Tuy vậy, so với các màu sắc khác, màu xanh vẫn là một màu vô cùng hiếm gặp (mà quả việt quất thực tế có màu tím chứ không phải xanh lam đâu).

  1. Trước tiên, tại sao lại có màu sắc?

Ánh sáng vừa có tính chất của sóng, vừa có tính chất của hạt. Bởi vậy, nó có thể có nhiều bước sóng khác nhau, tương ứng với các màu sắc khác nhau; chúng ta có thể quan sát ánh sáng mặt trời tách thành các màu sắc riêng biệt khi cầu vồng xuất hiện. Khi một vật hấp thụ một số bước sóng và tán xạ các bước sóng còn lại vào mắt, những màu sắc ta nhìn thấy chính là những sóng bị tán xạ lại. Mặc dù các bước sóng năng lượng thấp vẫn thiết yếu cho cây, nhưng cây hấp thụ năng lượng chủ yếu từ bước sóng xanh lam với năng lượng lớn so với các màu sắc khác mà ta nhìn thấy, để lại màu xanh lá tán xạ từ lá cây tới mắt chúng ta. Một phần do vậy, động vật có màu xanh lam lại trở nên nổi bật so với môi trường của nó, làm nó dễ trở thành mục tiêu tấn công của các loài ăn thịt.

Hơn nữa, khác với những màu như xanh lá, đỏ, vàng được tạo bởi các sắc tố tạo màu trong cơ thể sinh vật, màu xanh lam vô cùng khó để tổng hợp hóa học trong tự nhiên. 

2. Vậy thì màu xanh lam từ đâu đến? 

Tự nhiên đã có giải pháp khác: tạo ra màu xanh từ cấu trúc của lông hoặc cơ thể các sinh vật đó. Một số bộ phận trên cơ thể các sinh vật đó có các lớp vỏ hoặc bên trong lông có cấu trúc chồng lên nhau có thể phản xạ ánh sáng. Khi ánh sáng đi qua các bộ phận có cấu tạo đặc biệt này, ánh sáng bị khúc xạ và phản xạ theo cách đặc biệt, khiến cho các bước sóng khác xanh giao thoa lẫn nhau, chỉ có màu xanh lam là không bị tác động. Do vậy, một số loài thực vật và động vật có màu xanh. Gần như tất cả sinh vật có màu xanh lam đều có cơ chế này. Tất nhiên vẫn có trường hợp động vật có thể tự nhuộm xanh bản thân bằng sắc tố, như loài bướm Nessaea obrinus, đây có lẽ là sinh vật duy nhất trên Trái Đất làm được điều này.

Mặc dù ngày nay nhân loại đã khám phá được cách tạo màu xanh nhân tạo nhờ phẩm màu, điều mà chỉ có một số ít loài động vật mới làm được, nhưng tạo hóa vẫn thật kì diệu khi đã tạo ra những phương pháp sáng tạo để tạo nên màu xanh lam khi phương pháp hóa học thất bại. Sinh học và vật lý tưởng như không liên quan đến nhau nhưng thực chất hòa hợp với nhau một cách hoàn hảo, tô điểm cho cuộc sống muôn màu chúng ta.

*Nguồn tham khảo:

Luiggi, C. (2013, January 31). Color from Structure. Retrieved from https://www.the-scientist.com/cover-story/color-from-structure-39860

Arnold, K. (2019, March 02). What Are the Colors in a Peacock’s Feathers? Retrieved from https://sciencing.com/colors-peacocks-feathers-8259752.html

Lowe, A. (2019, August 20). Natural Wonder: Why is the colour blue so rare in nature? Retrieved from https://biodiversityrevolution.wordpress.com/2019/08/20/natural-wonder-why-is-the-colour-blue-so-rare-in-nature/

Runkle, E. (2016, August). Red Light and Plant Growth. Retrieved from https://gpnmag.com/article/red-light-and-plant

BLUE IN NATURE

Nearly three-fourths of the earth is covered in the blue shade of ocean. Even when looking up to the sky, we will usually see the color blue everywhere. We can say blue is the most popular color on the planet but is that so? Have you ever seen a tree with blue leaves or animals with beautiful blue feathers or blue wings? In fact, blue is one of the rarest colors in nature, way less common than green. You might even wonder: What about blueberries, which are common and blue? Well, it’s true that blue still exists in nature: some plants have blue flowers or even blue leaves. Frogs and peacocks can have vivid blue color. Additionally, a small portion of the population has blue eyes. However, despite all that, compared to other colors, blue is still extremely rare (and blueberries are actually purple rather than blue).

  1. First, why is there color?

Light has both properties of a wave and a particle, which means that it can have different wavelengths corresponding to different colors. We can observe sunlight splitting into distinct colors when a rainbow appears. When an object absorbs certain wavelengths and scatters the remaining wavelengths into our eyes, the colors we see are the scattering waves. Although low-energy wavelengths are still essential for plants, they absorb energy primarily from blue light with the highest-energy wavelengths and leave green light scattering from the leaves to our eyes. Due to that, the blue animal stands out from its environment, making it an easy target for predators.

Moreover, unlike colors such as green, red, and yellow, which are created by pigments in the body, blue is extremely difficult to be synthesized in nature.

2. So where does blue come from?

Nature has found a different solution: to create blue from the structure of those creatures’ feathers or bodies. Some parts of the organism have shells or overlapping structures inside their hair that reflect light. When light travels through these specially constructed parts, it is refracted and reflected in a special way, causing wavelengths other than blue to interfere with each other. Therefore, some plants and animals are blue. Nearly all blue creatures have this mechanism. Of course, there are still cases where animals can dye themselves with pigments, like Obrina Olivewing butterflies (Nessaea obrinus), which is probably the only creature on Earth that can do this.

Although humankind has discovered how to create artificial green today by dyes, which is something only a few animals can do, nature is still so miraculous to have created innovative methods to make blue when the chemical method fails. Biology and physics seem to be unrelated yet, in fact, perfectly harmonize, adorning our colorful lives.

*Citation:

Luiggi, C. (2013, January 31). Color from Structure. Retrieved from https://www.the-scientist.com/cover-story/color-from-structure-39860

Arnold, K. (2019, March 02). What Are the Colors in a Peacock’s Feathers? Retrieved from https://sciencing.com/colors-peacocks-feathers-8259752.html

Lowe, A. (2019, August 20). Natural Wonder: Why is the colour blue so rare in nature? Retrieved from https://biodiversityrevolution.wordpress.com/2019/08/20/natural-wonder-why-is-the-colour-blue-so-rare-in-nature/

Runkle, E. (2016, August). Red Light and Plant Growth. Retrieved from https://gpnmag.com/article/red-light-and-plant

[SCIENTIFACT #2]

ENGLISH

NHIỄU ĐỘNG TRỜI TRONG

Một trong những nỗi sợ phổ biến với chúng ta khi đi máy bay, ngoài ghế ngồi chật chội và tiếng động cơ ồn ào chói tao, còn có những sự rung lắc ngắt quãng trong suốt chuyến bay nữa. Với những ai đã từng bay, chắc hẳn mọi người đều từng rơi vào cảnh, khi đang tận hưởng chuyến bay yên bình, khi trời bên ngoài cửa sổ không chút gợn mây, thì máy bay đột ngột rung dữ dội, cốc nước trên bàn phía trước nghiêng ngả như sắp rơi, còn trẻ con bắt đầu khóc lóc, và tiếp viên phải kêu gọi hành khách thắt dây an toàn, vì máy bay “đang bay vào vùng thời tiết xấu.” Thật lạ kỳ! Trời quang mây tạnh là vậy, lại còn hửng nắng thế kia, vì sao máy bay lại đột ngột rung chuyển thật dữ dội quá! Phải chăng động cơ máy bay hỏng? Hay máy bay hết nhiên liệu rồi? Trong những giây phút thót tim ấy, không ít người cảm tưởng rằng dường như tình huống xấu nhất sắp xảy đến với chuyến bay của mình! Nhưng chớ có lo lắng quá! Hiện tượng “thót tim” ấy thực chất là sự nhiễu động trời trong, một hiện tượng khí tượng thường gặp ở dường như bất kỳ chuyến bay nào, và máy bay thương mại hiện đại luôn có khả năng chống chọi với chúng.

  1. Nhiễu động trời trong là gì?

Nhiễu động trời trong (tiếng Anh là “Clear Air Turbulence”) là sự nhiễu loạn bất thường của các khối khí, khi không có sự hiện diện của các bằng chứng có thể thấy bằng mắt thường (như các khối mây). Hiện tượng này là sự chênh lệch đột ngột của vận tốc các khối khí khác nhau, ở tầng đối lưu của bầu khí quyển, thường xảy ra ở độ cao từ 7000m tới 12000m so với mực nước biển. Sự nhiễu động này thường được chia thành hai dạng: Nhiễu động cơ học (“Mechanical Turbulence”) và nhiễu động nhiệt học (“Thermal Turbulence”). Nói đơn giản, nhiễu động cơ học nhắc tới sự ngắt đoạn của dòng khí ngang, còn nhiễu động nhiệt học được mang lại bởi điều kiện bầu khí quyển không ổn định. Ví dụ điển hình nhất cho nhiễu động cơ học là sự cản trở của các vùng địa hình cao như dãy núi, còn với nhiễu động nhiệt học, chúng thường xảy ra vào những thời điểm nắng nóng, khi các luồng khí nóng đối lưu từ mặt đất bị cô lập trong một khoảng không tương đối nhỏ. 

  1. Nhiễu động trời trong được hình thành như thế nào?

Dù khoa học chưa thể khám phá hết được, nhưng phần lớn nhiễu động trời trong xảy ra do một hoặc sự kết hợp của ba yếu tố sau đây. Lý do điển hình nhất là các dòng chảy khí quyển hẹp, hay dòng tia (“Jet stream”) – các dòng khí hẹp, có vận tốc khá lớn, có thể đạt tới hơn 300 km/h. Các dòng tia xuất hiện chủ yếu ở biên giới giữa hai khối khí có sự chênh lệch nhiệt độ lớn (ví dụ, giữa khối khí nhiệt đới và khối khí lạnh vùng cực). Nguyên lý xuất hiện của dòng tia dựa vào sự gradien nhiệt độ và áp suất giữa hai khối khí, và khi những sự chênh lệch ấy đủ đáng kể, một khoảng không khí hỗn loạn sẽ được hình thành ở giữa nơi chuyển giao hai luồng khí – ở khoảng không khí hẹp đó sẽ xuất hiện gió mạnh, không ổn định, tạo sự nhiễu loạn lên máy bay khi di chuyển qua vùng này. Đặc biệt, ở vùng dòng tia này còn có sự hiện diện của hiện tượng gió đứt (“Wind Shear”), nơi mà sự nhiễu động xảy ra với tần suất và mức độ cao, gây ảnh hưởng không nhỏ tới chuyến bay. 

Lý do tiếp theo dẫn đến sự nhiễu loạn trong chuyến bay là do khu vực địa hình bạn bay qua. Thông thường, những vùng núi cao hoặc những thành phố có nhiều nhà chọc trời sẽ làm gián đoạn nhiều nhất luồng khí di chuyển ngang, gây sự bất ổn định trong đường bay, kể cả khi không có thời tiết xấu. Ví dụ, giả sử bạn đang trên chuyến bay tới Ý, thì khi bay qua khu vực dãy Alps, bạn sẽ cảm nhận sự rung lắc đáng kể trong chuyến bay của mình. 

Lý do thứ ba dẫn tới sự nhiễu động khi bay, và dường như cũng là lý do dễ hiểu nhất, là vì máy bay của bạn đang tiến gần tới các khu vực thời tiết cực đoan. Những đám mây vũ tích mang năng lượng và dòng điện rất lớn, có sức ảnh hưởng và khả năng gây nhiễu động không khí lan xa hơn rất nhiều so với thể tích của chúng. Chính vì vậy, kể cả khi máy bay còn cách vùng mây vũ tích tới gần 40km, nơi tưởng chừng như vẫn quang mây, các luồng không khí đã có thể bị gián đoạn phần nào, gây nên hiện tượng rung lắc mạnh mẽ trong khoang máy bay.

  1. Làm thế nào để phi hành đoàn đối phó với những tình huống rung lắc, nhiễu loạn?

Mặc dù trải nghiệm khi bay qua sự nhiễu động trời trong khá đáng sợ, và khiến con người ta lo lắng cho sự an toàn của mình, nhưng thực tế, những sự nhiễu động ngắt đoạn ấy là vô cùng phổ biến. Với sự đa dạng của đới khí hậu và thời tiết trên thế giới, việc bay qua các khối khí khác nhau, với chênh lệch nhiệt độ cao không phải là hiện tượng hiếm gặp. Đối với phi công, nhiễu động khi bay chỉ đơn giản là một sự phiền phức nhỏ trong công việc, và họ luôn có đủ kĩ năng để đưa máy bay ra khỏi vùng chịu ảnh hưởng. Thông thường, máy bay sẽ được giảm tốc để kiểm soát tốc độ dễ hơn; trong một số trường hợp khác, máy bay có thể sẽ được Trạm điều khiển không lưu cho phép thay đổi độ cao, tới mức an toàn, nơi không khí ổn định hơn. Phi công thậm chí có thể chọn bay thẳng vào vùng gây nhiễu động với tốc độ chậm, tuy cách làm này đặt áp lực lên cánh máy bay nhiều hơn đáng kể. Nhưng bất kể cách đối phó, nguyên lý giải quyết chung khi gặp nhiễu động không khí, đơn giản hơn hết, là tiếp tục bay, và chờ nó trôi qua mà thôi! 

  1. Đâu là giới hạn sức gió và thời tiết mà máy bay có thể chịu đựng?

Đừng quá lo lắng! Máy bay thương mại hiện đại ngày nay được lắp ráp, chế tạo với những công nghệ tiên tiến nhất, đủ vững chắc để bay qua những vùng thời tiết khó khăn bậc nhất. Đơn cử như sự cải tiến trong sức bền cánh máy bay; giờ đây, chúng được cấu tạo từ hợp kim nhôm, và phải trải qua công đoạn lắp ráp tỉ mỉ tới từng chiếc đinh tán, để đảm bảo đạt tiêu chuẩn ngành hàng không vũ trụ. Để kiểm chứng độ bền của cánh máy bay, trước khi đưa vào hoạt động, cánh máy bay thường được kiểm tra dưới sự mô phỏng gió bão và thời tiết xấu, và ở điều kiện tệ nhất, chúng có thể bị bẻ cong tới góc 90 độ mà không gãy! Thực tế, với sự phổ cập của các dòng máy bay hiện đại hơn bao giờ hết, như Boeing 787 Dreamliner, Airbus A350-1000, v.v, nhiễu động nói chung, và nhiễu động trời trong nói riêng, không còn là lý do của các vụ tai nạn thương tâm trong 4 thập kỷ trở lại đây, đánh dấu bước tiến bộ vượt bậc trong việc đảm bảo an toàn bay cho ngành hàng không hiện đại.

Vậy sau này, nếu chẳng may cốc nước trên bàn của bạn bắt đầu rung lắc, và chẳng may chuyến bay có trở nên xóc hơn ban đầu, hãy đừng vội cảm thấy lo lắng hay quá sợ hãi, vì bạn đã hiểu rằng hiện tượng nhiễu loạn ấy hoàn toàn có căn cứ khoa học, chóng đến, nhưng cũng chóng đi. Thay vào đó, hãy thật bình tĩnh, và nghĩ đến tương lai rằng sau chuyến bay này, bạn sẽ được đặt chân tới vùng đất mình mơ ước!

* Nguồn: 

[1] Anonymous. (March 2019). SKYbrary Wiki. Clear Air Turbulence (CAT) – SKYbrary Aviation Safety. Lấy từ https://www.skybrary.aero/index.php/Clear_Air_Turbulence_(CAT) 

[2] Anonymous. (n.d). Turbulence. Lấy từ  https://www.weather.gov/source/zhu/ZHU_Training_Page/turbulence_stuff/turbulence/turbulence.htm  

[3] Page, C. (October 2019). The Points Guy. How pilots keep you safe while flying through strong winds. Lấy từ  https://thepointsguy.com/guide/how-pilots-fly-through-wind/[4] Limer, E. (November 2017). Popular Mechanics. Watch These 7 Airplane Wings Pushed to the Brink and Beyond. Lấy từ https://www.popularmechanics.com/flight/g2428/7-airplane-wing-stress-tests/

CLEAR AIR TURBULENCE

One of the common fears for us when traveling by plane, besides the cramped seats and the loud engine noise, is that there are occasional shakes during the flight. For those who have flown, most of them surely have been in those scenes when you were enjoying a peaceful flight in a cloudless blue sky then suddenly, the plane vibrated fiercely: the glass of water on the table in front of you tilted as if it was about to fall, and the children began to cry, and the flight attendants had to tell passengers to wear their seat belts, as the plane was flying into an area with bad weather. How strange! The sky was clear and cloudless, and it was still sunny, how come the plane suddenly shook so violently! Was the aircraft’s engine broken? Or had the plane run out of fuel? In those heart-stopping moments, many people felt that the worst situation seemed to be coming to their flight! But don’t worry too much! The heart-wrenching phenomenon was Clear Air Turbulence, a meteorological phenomenon commonly seen in almost any flight, and modern commercial aircraft are always able to withstand them.

  1. What is Clear Air Turbulence?

Clear air turbulence is abnormal turbulence of air masses in the absence of visible evidence (like clouds). This phenomenon is the abrupt difference in the velocity of different air masses in the troposphere, usually occurring at an altitude of 7000m to 12000m above sea level. There are usually two types of clear air turbulence: Mechanical Turbulence and Thermal Turbulence. Simply put, mechanical turbulence refers to the disruption of horizontal airflow, while thermal turbulence is brought about by unstable atmospheric conditions. The most typical example of mechanical turbulence is the obstruction of high terrain areas such as mountains. Thermal turbulence often occurs in hot weather when hot air convection flowing from the ground is isolated in a relatively small headroom.

  1. How is Clear Air Turbulence formed ?

Although science has not been able to fully discover it, most of the clear air turbulence in the sky occurs due to one or a combination of the following three factors. The most typical reason is the narrow atmospheric stream, or “jet stream” – the narrow stream of air with relatively large velocity, which can reach more than 300 km/h. Jet streams occur primarily on the boundary between two air masses with large temperature differences (for example, between tropical and polar air mass). The principle of the jet stream is based on the gradient of temperature and pressure between the two air masses, and when the differences are significant enough, a turbulent air will be formed in a narrow place between the two air masses, where the strong and unstable wind appears, creating turbulence in the plane traveling through this area. What is more, a phenomenon called Wind Shear happens in regions with Jet Stream, more specifically where the disturbance with frequency and high degree, causing significant impact on the flight.

The next reason for the turbulence in the flight is due to the terrain the plane flies over. Usually, high mountains or cities with many skyscrapers will interrupt the flow of air at most, causing instability in the flight route, even when there is no bad weather. For example, suppose you are on a flight to Italy, then when flying over the Alps, you will feel a significant vibration during your flight.

The third reason for this turbulence, and apparently the most obvious, is because your aircraft is approaching extreme weather areas. Cumulonimbus clouds carry enormous energy and currents, which are influential and capable of causing air turbulence to spread far beyond their volume. Therefore, even when the aircraft is about 40 km away from the cumulonimbus clouds, where the sky seems cloudless, the airflow might have been partially interrupted, causing the plane’s cabin to shake fiercely.

  1. How does the flight crew deal with shaking and turbulent situations?

Although the experience of flying with clear air turbulence is quite frightening and makes people worry about their safety; in reality, such intermittent turbulence is extremely common. Due to the diversity of climates and weather in the world, flying through different air masses with high temperature difference is not rare. For pilots, flight turbulence is simply a minor hassle at work, and they always have the skills to get the plane out of the affected area. Usually, aircraft will be decelerated to control the speed easier; in other cases, the aircraft may be allowed by the Air Traffic Control Station to change altitude: to a safer level where the air is more stable. Pilots can even choose to fly straight into the turbulent area at low speeds, though this puts a lot more pressure on the wings. But regardless of how to deal with it, the general and also the most simple principle of dealing with air turbulence is to keep flying, and wait for it to pass!

  1. What is the wind and weather limit that the aircraft can withstand?

Don’t worry! Modern commercial airplanes today are assembled and built with the most advanced technology,  which means that they are strong enough to fly through the most extreme weather areas. The improvement in aircraft wing durability is an example of this. These days, they are made from aluminum alloy and must go through meticulous assemblies that perfect the tiniest detail to meet the standards of the aerospace industry. To verify the durability of the wings, they are often tested under the simulations of storms and bad weather before being put into operation. Even in the worst conditions, they can be bent to an angle of 90 degrees without breaking! In fact, as modern aircraft have become more common than ever (Boeing 787 Dreamliner, Airbus A350-1000, etc.), turbulence or clear air turbulence, in particular, are no longer the cause of tragic accidents in the last 4 decades, marking a significant step forward in ensuring flight safety for modern aviation.

So later on, if unfortunately the glass of water on your table starts to shake, and unfortunately the flight has become less peaceful than it initially is, do not rush to feel nervous or frightened. Why? It’s because you already understand that the turbulence is completely scientifically based: quickly come, but also quickly leave. Instead, be calm, and think about the future that after this flight, you will be able to set foot in the land of your dreams!

* Citation: 

[1] Anonymous. (March 2019). SKYbrary Wiki. Clear Air Turbulence (CAT) – SKYbrary Aviation Safety. Retrieved from https://www.skybrary.aero/index.php/Clear_Air_Turbulence_(CAT) 

[2] Anonymous. (n.d). Turbulence. Retrieved from  https://www.weather.gov/source/zhu/ZHU_Training_Page/turbulence_stuff/turbulence/turbulence.htm  

[3] Page, C. (October 2019). The Points Guy. How pilots keep you safe while flying through strong winds. Retrieved from  https://thepointsguy.com/guide/how-pilots-fly-through-wind/[4] Limer, E. (November 2017). Popular Mechanics. Watch These 7 Airplane Wings Pushed to the Brink and Beyond. Retrieved from https://www.popularmechanics.com/flight/g2428/7-airplane-wing-stress-tests/

[ScientiFact #1]

English

Du hành thời gian

I.       Giới thiệu 

Du hành thời gian từ lâu đã là một chủ đề quen thuộc trong vô số những cuốn truyện viễn tưởng mỗi người ưu ái đặt trong tủ sách của riêng mình. Trong số những thành công trong thể loại này, có lẽ cuốn “già” nhất về tuổi đời là tiểu thuyết Cỗ máy thời gian của H. G. Wells, kể về chuyến hành trình của nhân vật chính trong cỗ máy thời gian của mình để đi tới tương lai xa và trở về hiện tại. Đã rất nhiều năm trôi qua kể từ khi Cỗ máy thời gian được phát hành, những cốt truyện liên quan đến du hành thời gian cũng cho thấy sự “tiến hóa” rõ rệt về cả chất lượng và số lượng, điều này có thể thấy rất rõ trong bộ phim truyền hình Doctor Who và Star Trek của thập niên 60’ – nơi du hành thời gian gần như đã trở thành “nhân vật chính” chiếm lấy sự chú ý của khán giả. Ngày nay, có cảm giác như bất cứ nơi đâu cũng có sự hiện hữu những cuốn tiểu thuyết du hành thời gian. Tuy nhiên, câu hỏi lớn nhất vẫn còn đó đối với nhiều độc giả: du hành thời gian chỉ là khoa học viễn tưởng, hay nó có thật? Hôm nay, P.R.I.S.M. sẽ giúp các bạn làm rõ một số nhầm lẫn liên quan đến vấn đề này.

II.      Về mặt khoa học, du hành thời gian có khả thi không ?

Du hành thời gian là khả thi. Chỉ đơn giản vậy thôi.

Tất nhiên, trước hết ta cần định nghĩa được du hành thời gian là gì. Tiến về phía trước thì cực dễ. Trên thực tế, chúng ta đang làm điều đó hàng ngày trong từng giây từng phút của cuộc đời mình và mọi thứ quanh ta cũng vậy. Đến đây, bạn có thể phản bác lại rằng: “Nhưng chúng ta chỉ có thể “đi” với một tốc độ duy nhất, theo một hướng duy nhất. Vô nghĩa.”

Đó là cách nhận thức về thời gian trước thế kỷ 20: một dòng chảy ổn định, liên tục và độc lập với tất thảy những thứ khác trong vũ trụ. Tuy nhiên, tất cả đã thay đổi với sự xuất hiện của Albert Einstein. Với Thuyết tương đối hẹp của mình, ông đã chỉ ra rằng thời gian là – như đã nói ngay từ cái tên của lý thuyết – tương đối. Hóa ra “anh bạn này” có một sự gắn bó vô cùng chặt chẽ với không gian và đóng vai trò là chiều thứ tư của không-thời gian. Sự chảy trôi của thời gian là khác nhau đối với những người quan sát khác nhau di chuyển trong không gian với tốc độ khác nhau. Ví dụ: nếu bạn di chuyển với tốc độ bằng 99,99% tốc độ ánh sáng so với Trái đất trong một năm, khi bạn quay lại, 71 năm sẽ trôi qua. Vậy là bạn đã du hành thời gian đến tương lai xa. Dễ như ăn kẹo vậy đó!

III. Nếu điều duy nhất đã lôi kéo bạn đọc đến dòng này là để tìm được đáp án cho câu hỏi: Đi ngược thời gian có phải chỉ là viễn tưởng? 

Không. Không hẳn. Hãy tạm thời dẹp thường thức sang một bên và nhìn vấn đề này dưới một con mắt thuần lý thuyết. Không phải là tiểu thuyết viễn tưởng rẻ tiền như nhiều người lầm tưởng, đây thực tế là một vấn đề đã tốn bao nhiêu công sức của các nhà khoa học.

Theo Thuyết tương đối hẹp, khi được quan sát bởi một người chuyển động nhanh khác, một tín hiệu di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng đối với một người (được coi là đứng yên) đi ngược thời gian với một người khác đang di chuyển rất nhanh (Giải thích rõ trong [1] với giản đồ không-thời gian – một công cụ phổ biến để nghiên cứu về thuyết tương đối).  Đó cũng được coi là một hình thức du hành thời gian. Tuy nhiên, vì dường như không có cách nào để đẩy tốc độ vượt quá tốc độ ánh sáng (vì điều đó đòi hỏi năng lượng vô hạn), có lẽ chúng ta đã đi vào ngõ cụt. 

Quả thực đã là như vậy, cho đến khi Einstein (đúng vậy, lại là ông ấy) vứt bỏ  thêm một quan niệm nữa cho rằng không gian và thời gian là phẳng vào năm 1915 với Thuyết tương đối rộng của mình (Một lý thuyết “khép tội” kẻ gây ra lực hấp dẫn là độ cong của không-thời gian – thứ bị ảnh hưởng bởi năng lượng và vật chất. Nghe ly kỳ quá nhỉ ?). Lý thuyết này ngụ ý rằng thời gian trôi với tốc độ khác nhau trong các trường hấp dẫn khác nhau. Đây là một hiệu ứng có thể nhận thấy: nếu không xét đến các hiệu ứng tương đối, vị trí mà GPS định vị cho chúng ta sẽ bị lệch đi vào cỡ 10km mỗi ngày. Và nhà vật lý đã sớm phát hiện ra rằng, nếu không-thời gian bị uốn cong đủ mạnh, các vòng lặp thời gian có thể hình thành và việc du hành ngược thời gian sẽ là khả thi, ít nhất là trong phạm vi của Thuyết tương đối rộng.  

Tuy nhiên, tất cả các viễn cảnh có thể xảy ra đều rất kỳ quái. Đầu tiên, có những lỗ sâu, nối hai điểm tách biệt trong không gian. Nhưng một lỗ sâu chỉ có thể được làm ổn định bằng vật chất có mật độ năng lượng âm. Mặc dù nghe có vẻ rất lạ, thực tế, năng lượng âm đã được tạo ra bởi các thí nghiệm (tham khảo hiệu ứng Casimir) nhưng lượng thu được là cực kỳ, cực kỳ, cực kỳ nhỏ (*sidenote* Chào mừng đến với Lượng tử giới). Một khả năng khác là các dây vũ trụ (cosmic strings) – các vật thể giả định khổng lồ còn sót lại từ Vụ nổ lớn.

Xét đến tính không ổn định của một số phương pháp du hành thời gian mà chúng ta đã biết, một số nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng điều này chỉ có thể được thực hiện ở cấp độ vi mô, còn ở cấp độ vĩ mô thì gần như là không thể [2]. Một số người nghĩ rằng việc du hành ngược về quá khứ là hoàn toàn bất khả thi, bởi sẽ có một số định luật chống lại nó. Điều duy nhất chúng ta có thể chắc chắn là vấn đề này sẽ không được giải quyết triệt để cho đến khi chúng ta hiểu đầy đủ về vũ trụ – cho đến khi chúng ta tìm ra Thuyết vạn vật, lý thuyết thường được cho là một lý thuyết hấp dẫn lượng tử.

 IV. Các viễn cảnh hệ quả có thể xảy ra nếu du hành thời gian về quá khứ

Ở các mục trên, chúng ta đã xem xét các cơ sở khoa học có thể có cho việc du hành thời gian. Để kết lại, hãy cùng xem xét các câu hỏi về vấn đề này dưới góc độ triết học và logic nhé.

  1. Một cỗ máy thời gian đưa người sử dụng trở về quá khứ, hết chuyện. Đúng chứ?

Mọi thứ đâu đơn giản như vậy. Có một vấn đề về du hành thời gian thường không được đề cập trong phim ảnh. Nếu môi trường có không khí, các phân tử khí sẽ va chạm với người du hành thời gian, ngay lập tức “chia năm xẻ bảy” (theo nghĩa đen) anh chàng tội nghiệp. Trong khi đó, ở đầu kia của cuộc hành trình, không khí sẽ bị hút vào một môi trường chân không được tạo ra.

Bạn có thể tự hỏi tại sao du hành trong không gian lại không gây ra vấn đề tương tự. Hãy tưởng tượng một thế giới một chiều, nơi một hạt dù di chuyển theo bất kỳ hướng nào cũng chắc chắn sẽ va chạm với các hạt khác. Có vẻ là phải cần tới hai chiều không khí mới dịch chuyển liên tục được như chúng ta quen thuộc. Tuy nhiên, với những gì ta biết, chỉ có một chiều thời gian. Thế nên là… chúc may mắn với hướng suy nghĩ này nhé *how to insert a wink*

Một giải pháp được đề ra là cỗ máy thời gian phải có thể vận chuyển đồng thời hai thứ theo hai hướng ngược nhau: người du hành thời gian về quá khứ và không khí đến hiện tại. Nếu tồn tại một “sợi dây” kết nối cụ thể hai đầu mút (đích đến và điểm bắt đầu) – ví dụ như lỗ sâu – có thể đây là điều sẽ xảy ra.

  1. Nghịch lý ông nội: Giải quyết thế nào?

Đây có lẽ là nghịch lý phổ biến nhất liên quan đến du hành thời gian. Một phiên bản của nghịch lý này được trình bày trong bộ phim nổi tiếng nhất về du hành thời gian: Back to the Future (1985) (*spoiler alert*), trong đó Martin đe dọa đến sự tồn tại của chính mình khi anh can thiệp vào lúc bố mẹ anh ta mới yêu nhau. Hãy nghĩ về điều này một chút nào. Nếu bố mẹ Martin không bao giờ trở thành một cặp vợ chồng và Martin “biến mất vào hư không” chỉ ngay vào giây phút quyết định ấy, vậy anh ta chui ra từ đâu thế? Hay liệu Martin sẽ bị xóa sổ khỏi dòng thời gian? Nếu vậy, sẽ không có ai ngăn cản cha mẹ anh ta cả, và Martin vẫn được sinh ra như bình thường.

Có hai lý thuyết phổ biến để giải quyết nghịch lý này.

Lý thuyết thứ nhất là thuyết đa vũ trụ: mỗi lần bạn du hành ngược thời gian, một dòng thời gian mới lại tách ra để tạo ra một vũ trụ thứ hai. Điều gì xảy ra với bạn trong dòng thời gian đó không ảnh hưởng đến dòng thời gian ban đầu. Đây nhiều khả năng là những gì đã xảy ra trong Avengers: Endgame (*spoiler alert 2*), khi sự ra đi của Thanos trong tương lai đã tạo ra một dòng thời gian trong đó gã siêu phản diện kia chỉ biến mất và không bao giờ quay lại để búng tay.

Cái thứ hai có một cái tên “sang chảnh” hơn: nguyên lý tự thống nhất của Novikov. Tuy vậy, ý tưởng của nó cũng khá đơn giản. Nó phát biểu rằng: quá khứ không thể thay đổi. Đây là cách mà du hành thời gian được “áp dụng” trong Harry Potter và Tù nhân Azkaban (*spoiler alert 3*). Hành động của Harry và Hermione trong tương lai tác động trực tiếp tới họ khi lần đầu sống qua 1 thời điểm cụ thể của “hiện tại”, mặc dù trước đó bộ đôi không thể giải thích những tác động đó (ví dụ như Bùa hộ mệnh – Patronus Charm).

Mặc dù lý thuyết này có vẻ phù hợp về mặt logic, nhưng nó có một hệ quả đáng ngại. Người du hành thời gian không hề có quyền tự do quyết định, bởi hành động của họ đã xảy ra trong quá khứ. Họ không thể thay đổi các sự kiện mặc dù có muốn đi chăng nữa. Cuộc thảo luận này lại đưa ta trở về câu hỏi liệu rằng chúng ta đã bao giờ có quyền tự do quyết định chưa: có thể có điều gì đó quyết định “hộ” ta những thứ bộ não vật lý của ta xem là xác suất (do bản chất bất định của lý thuyết lượng tử), nhưng khi du hành về quá khứ, những đặc tính bất định đó bị giới hạn chỉ trong một hành động duy nhất. Đó là một chút suy nghĩ của tác giả. Còn bạn, bạn thấy thế nào?

  1. Vòng lặp nhân quả

Du hành thời gian sẽ dẫn đến câu hỏi về các vòng lặp nhân quả – trong đó nguyên nhân của một sự kiện là hậu quả của nó. “Sự kiện” ở đây cũng có thể là một đối tượng hoặc thông tin. Hãy lấy ví dụ về một người du hành thời gian đánh cắp cỗ máy thời gian từ bảo tàng địa phương để thực hiện chuyến du hành thời gian của mình và sau đó tặng cỗ máy thời gian cho cùng một bảo tàng vào cuối chuyến đi (tức là trong quá khứ). Trong trường hợp này, thực tế, cỗ máy thời gian kia vốn chưa bao giờ được chế tạo bởi bất kỳ ai. Cũng có một vòng lặp nhân quả trong Interstellar (*spoiler alert 4*): những sinh vật năm chiều biết phải chọn Murphy vì họ biết rằng điều gì sẽ xảy ra.

Nếu cứ cố ngồi nghĩ về điều này, bạn sẽ khá khó chịu và bức bối vì chúng dường như không vi phạm bất kỳ một nguyên tắc logic hay vật lý nào. Một số tác giả cho rằng những vòng lặp này đúng là không thể giải thích được, nhưng đó không phải là vấn đề lớn. Có lẽ việc này có liên quan đến các cuộc tranh luận về Nguyên lý đủ lý do (Principle of sufficient reason) [2]. Một số lại nghĩ các vòng lặp ấy là không thể.

  1. Liệu tương lai và quá khứ có tồn tại?

Cuối cùng, hãy nghĩ một chút chỉ về bản chất thời gian mà thôi. Ta sẽ xem xét hai quan điểm trái ngược: thuyết hiện tại và thuyết vĩnh cửu. 

Thuyết hiện tại cho rằng chỉ có các sự vật, sự việc… trong hiện tại là tồn tại: bạn tồn tại, nhưng cả tổ tiên lẫn cháu chắt của bạn đều không tồn tại, ít nhất là trong lúc này. Nếu quan điểm này là đúng thì làm sao ta có thể du hành về quá khứ hay tương lai – những thứ thậm chí còn chẳng tồn tại? 

Trong khi đó, chủ nghĩa vĩnh cửu cho rằng mọi thứ trong quá khứ và tương lai đều có thật như mọi thứ hiện tại. Hiện thực chứa đựng toàn bộ thời gian chứ không chỉ là một lát cắt của nó. Trong viễn cảnh này, du hành thời gian là điều có thể hiểu được, vì những người du hành thời gian chỉ đơn thuần vượt qua một chiều của thực tại (nhưng tất nhiên điều này không phải là chắc chắn khả thi).

Tài liệu tham khảo cho bài viết:

[1] http://www.physicsmatt.com/blog/2016/8/25/why-ftl-implies-time-travel

[2] https://www.scientificamerican.com/article/according-to-current-phys/ Gary T. Horowitz, John L. Friedman

Time Travel: Theories, Paradoxes & Possibilities – Space.com

https://www.space.com/21675-time-travel.html

Is time travel possible? – MIT OCW Lecture notes

Time travel – Bryan J. Méndez, University of California, Berkeley

http://cse.ssl.berkeley.edu/bmendez/html/time.html

Smith, Nicholas J.J., “Time Travel”, The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Summer 2019 Edition), Edward N. Zalta (ed.), URL = <https://plato.stanford.edu/archives/sum2019/entries/time-travel/>.

Markosian, Ned, “Time”, The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Fall 2016 Edition), Edward N. Zalta (ed.), URL = <https://plato.stanford.edu/archives/fall2016/entries/time/&gt;.

Meyer, U. (2012). Explaining causal loops. Analysis, 72(2), 259–264. doi:10.1093/analys/ans045 

Smeenk, Chris & Wuthrich, Christian. (2009). Time Travel and Time Machines. The Oxford Handbook of Philosophy of Time. 10.1093/oxfordhb/9780199298204.003.0021. 

Phần đọc thêm cho bạn đọc quan tâm: 

(Mẹo nhỏ: Bạn có thể bỏ qua các phép toán và hoàn toàn vẫn tìm hiểu được về những kiến thức và lý thuyết không dễ tìm ở các bài báo hay bài đăng trên blog)

https://www.space.com/20881-wormholes.html

https://www.space.com/40716-time-travel-science-fiction-reality.html

Michael S. Morris, Kip S. Thorne, and Ulvi Yurtsever, “Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition,” Physical Review Letters, 61, 1446-1449 (1988).

Morris, M. S., & Thorne, K. S. (1988). Wormholes in spacetime and their use for interstellar travel: A tool for teaching general relativity. American Journal of Physics, 56(5), 395–412.

Can You Really Go Back in Time by Breaking the Speed of Light? NOVA – PBS

https://www.pbs.org/wgbh/nova/article/can-you-really-go-back-in-time-by-breaking-the-speed-of-light/

Johnson, D. (2016). Does Free Will Exist? Retrieved May 31, 2020, from https://www.academia.edu/9334916/Does_Free_Will_Exist

Ananthaswamy, A. (2017, May 31). Your Brain Is a Time Machine: Why we need to talk about time. Retrieved May 31, 2020, from https://www.newscientist.com/article/2132847-your-brain-is-a-time-machine-why-we-need-to-talk-about-time/

ScientiFact #1: Time travel

  1. Introduction 

Time travel has long been the subject of endless fiction stories which delight people around the world. Perhaps the oldest successful one was H.G.Wells’ The Time Machine, in which the main character use his time machine to travel to the distant future and back to the present. Over the years, the plots involving time travel have evolved a lot, as evident in the major roles time travel played in TV series Doctor Who and Star Trek of the 1960s. Today, time travel novels are all over the place. However, the biggest question remains for many readers: is time travel just science fiction, or is it real? Today, P.R.I.S.M. will attempt to clarify some of the confusion regarding this.

  1. Scientifically, is time travel possible?

Time travel is possible. As simple as that.

Of course, we need to define time travel first. Forward is easy. In fact, we are travelling through time every second of our life, and so is everything else. You may say, “But in just one possible speed, in one possible direction. Meaningless.” 

That was how time was perceived before the 20th century. A steady, constant current flowing independently of everything else in the universe. However, everything changed with the arrival of Albert Einstein. With his theory of special relativity, he showed that time is, well, relative. Time turned out to be inextricably linked to space as the fourth dimension of spacetime. Time flows differently for different observers travelling at different speeds. For example, if you travel at 99.99 percent the speed of light relative to Earth for one year, when you return, 71 years will have passed. Easy peasy.

  1. Hey, you know I’m only interested in travelling backwards. That’s just science fiction, right? 

No. Not really. Setting aside common sense, let’s view this from a purely theoretical framework. It’s not cheap fiction as you may think. Scientists have poured efforts into it.

According to special relativity, a faster than light signal for one person (regarded as stationary), when viewed by another fast-moving person, travels backward in time (Explained clearly in [1] with spacetime diagrams – a common tool for relativity). That’s a form of time travel. However, since there are seemingly no ways to push the speed past that of light, as it will require infinite energy, perhaps we are stuck.

That is, until Einstein (yes, it’s him again) threw away another notion about space and time being flat with his general theory of relativity in 1915 (A theory attributing gravity to the curvature of spacetime, which is shaped by energy and matter. Beautiful, isn’t it?). It implies that time flows at different rates in different gravitational fields. This is a tangible effect: if the relativistic effects aren’t accounted for, the position the GPS gives us will be off each day by orders of 10km. And physicists soon found out that, if spacetime is curved strongly enough, time loops can form, and travelling backward through time is possible, at least within the realm of general relativity.

However, all of these possible scenarios are exotic. One theory is that time travel may be made possible by (hypothetical) wormholes, which connect two distant points in space. But a wormhole can only be stabilized by matter with negative energy density. As strange as it may sound, negative energy has been created by experiments – see Casimir effect – but the amount was way too small (we’re entering the quantum realm). Another possibility is cosmic strings – hypothetical gigantic objects left over from the Big Bang.

Considering the instability of some time travel methods known to us, some scientists hypothesized that it may be possible only in microscopic scale, not in macroscopic scale [2]. Some think it is not possible at all, and there will be some laws to prevent it. The only thing we can be sure of is that the issue will not be resolved until we get a full understanding of the universe – until we have a Theory of Everything, commonly thought to be a quantum gravity theory. 

IV. Possible implications of time travel to the past

Now, let’s talk about the philosophical aspects.

  1. A time machine transports the user back to the past. End of story.

Not that simple. This is a problem about time travel not usually addressed in movies. If the air is still there, it will collide with the time traveler, instantly killing the poor lad by rupturing the body. Meanwhile, at the other end of the journey, air will be sucked into the vacuum created by the departure.

You may wonder why travelling in space does not cause the same issue. Imagine an one-dimensional world, where a particle travelling in any direction would surely collide with and compress other particles. It seems that two dimensions are required for a continuous displacement of air that we are familiar with. However, as far as we know, there is only one dimension of time. So, good luck with that thought.

A solution would be requiring the time machine to transport things in two directions simultaneously: the time traveler to the past and the air to the present. If there exists a concrete connection between the two ends, such as a wormhole, maybe this is what would happen.

  1. Grandfather paradox: How to resolve?

This is probably the most popular paradox associated with time travel. A version of this paradox is presented in perhaps the most famous movie about time travel: Back to the Future (1985), in which Martin threatens his existence by interfering with his parents’ early relationship. Consider this. If his parents do not become a couple, and Martin dies from that instant only, where does he come from? Alternatively, would Martin be wiped out of time? If so, there is no one to prevent his parents in the first place, and he would be born as normal. 

There are two popular theories to resolve the paradox. 

The first one is the multiverse theory: each time you travel back in time, a new timeline branches off to create a second universe. What happens with you in that timeline does not affect the original timeline. This is likely what happened in Avengers: Endgame, when the departure of Thanos into the future created a timeline in which the supervillain just disappeared and never comes back to snap his fingers.

The second one has a fancier name: the Novikov self-consistency principle. The idea is simple, though. It states that the past cannot be changed. This is how Harry Potter and the Prisoner of Azkaban treats time travel. The actions of future Harry and Hermione show their impacts when they first experience the moment, though their earlier selves cannot explain those impacts (the Patronus Charm, for instance).

Although this theory seems to be logically consistent, it has an ominous implication. The time-travelling self has no free will at all, because their actions have already happened in their past. They cannot change the events even though they might want to. This discussion may lead us back to the question if we have free will at all: maybe there is something to decide for us what our physical brains see as possibilities (due to quantum theory’s non-deterministic nature), but when travelling to the past, those non-deterministic properties are restricted down to just one course of action. That’s just a line of thought. What do you think?

  1. Causal loops

Time traveling would introduce the problem of causal loops – where the cause of an event is its effect. The “event” here can also be an object or information. An example is that a time traveller who steals a time machine from the local museum in order to make his time trip then donates the time machine to the same museum at the end of the trip (i.e. in the past). In this case the machine itself is never built by anyone—it simply exists. There is a causal loop in Interstellar: the five-dimensional beings know to choose Murphy because they know that’s what would happen.

When you give it some thoughts, you would be frustrated that they do not seem to violate any logical or physical principle. Some authors maintain that these loops are inexplicable, but that’s no big deal. Maybe this is related to the debates surrounding the Principle of Sufficient Reason [2]. Some think that they are impossible.

  1. Do the future and the past exist?

Finally, let’s think a bit about time itself. We will consider two opposite views: presentism and eternalism. Presentism holds that only present objects exist: you exist, but neither your ancestor nor your great-great-grandchildren exists, at least for the time being. If this view is true, then how can anyone travel to the past or future, as they don’t even exist? Meanwhile, eternalism holds that everything in the past and future is as real as anything at present. Reality contains the entire time, not just a slice of it. In this scenario, time travel is understandable, as time travelers merely transverse a dimension of reality (but of course, not decidedly possible).

References:

[1] http://www.physicsmatt.com/blog/2016/8/25/why-ftl-implies-time-travel

[2] https://www.scientificamerican.com/article/according-to-current-phys/ Gary T. Horowitz, John L. Friedman

Time Travel: Theories, Paradoxes & Possibilities – Space.com

https://www.space.com/21675-time-travel.html

Is time travel possible? – MIT OCW Lecture notes

Time travel – Bryan J. Méndez, University of California, Berkeley

http://cse.ssl.berkeley.edu/bmendez/html/time.html

Smith, Nicholas J.J., “Time Travel”, The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Summer 2019 Edition), Edward N. Zalta (ed.), URL = <https://plato.stanford.edu/archives/sum2019/entries/time-travel/>.

Markosian, Ned, “Time”, The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Fall 2016 Edition), Edward N. Zalta (ed.), URL = <https://plato.stanford.edu/archives/fall2016/entries/time/&gt;.

Meyer, U. (2012). Explaining causal loops. Analysis, 72(2), 259–264. doi:10.1093/analys/ans045 

Smeenk, Chris & Wuthrich, Christian. (2009). Time Travel and Time Machines. The Oxford Handbook of Philosophy of Time. 10.1093/oxfordhb/9780199298204.003.0021. 

Further readings: 

(Note: You can skip the math and still learn useful insights and qualifications that are not presented in news articles or blog posts.)

https://www.space.com/20881-wormholes.html

https://www.space.com/40716-time-travel-science-fiction-reality.html

Michael S. Morris, Kip S. Thorne, and Ulvi Yurtsever, “Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition,” Physical Review Letters, 61, 1446-1449 (1988).

Morris, M. S., & Thorne, K. S. (1988). Wormholes in spacetime and their use for interstellar travel: A tool for teaching general relativity. American Journal of Physics, 56(5), 395–412.

Can You Really Go Back in Time by Breaking the Speed of Light? NOVA – PBS

https://www.pbs.org/wgbh/nova/article/can-you-really-go-back-in-time-by-breaking-the-speed-of-light/

Johnson, D. (2016). Does Free Will Exist? Retrieved May 31, 2020, from https://www.academia.edu/9334916/Does_Free_Will_Exist

Ananthaswamy, A. (2017, May 31). Your Brain Is a Time Machine: Why we need to talk about time. Retrieved May 31, 2020, from https://www.newscientist.com/article/2132847-your-brain-is-a-time-machine-why-we-need-to-talk-about-time/