Khi còn nhỏ, Isaac Newton từng muốn đốt nhà vì giận mẹ và cha dượng. Ảnh minh họa: T.C.

Ông tổ của ngành vật lý hiện đại Isaac Newton đã trải qua thời thơ ấu khó khăn và cô đơn. Cha của Newton là một điền chủ nhỏ, đã qua đời ba tháng trước khi Isaac sinh ra vào ngày Giáng Sinh năm 1642 tại quê nhà, điền trang Woolsthorpe ở hạt Lincolnshire.

Khi Isaac lên hai tuổi, mẹ cậu là bà Hannah bỏ đi lấy chồng và sống với người đàn ông già hơn bà khá nhiều. Hệ quả là Isaac được bà ngoại và một cô nuôi dạy trẻ ở Woolsthorpe nuôi dạy. Một danh sách tội trạng mà Newton viết ra khi mười chín tuổi cho thấy Newton từng là một đứa trẻ hay cáu giận, “muốn nhiều người chết đi” và có lần muốn đốt ngôi nhà mà mẹ cậu và cha dượng vẫn ngủ.

Từ khoảng năm 1655, Newton học trường Nhà Vua (King’s School) ở Grantham gần đấy, nơi cậu ở trọ tại nhà một người bào chế thuốc. Cậu thích thú với môi trường này và luôn sáng tạo hết mình trong việc làm đồ chơi bằng gỗ, đồng hồ và các dụng cụ cơ khí khác, những hoạt động mà nhà viết tiểu sử thế kỷ 18 William Stukeley gọi là “chơi môn triết học” [1].

Nhưng năm 1659, mẹ cậu bắt cậu thôi học để về quản lý trang trại gia đình. Tuy nhiên, Isaac chẳng thiết tha gì với việc thực hiện những nghĩa vụ mà mẹ dành cho cậu.

May thay, năng khiếu học tập xuất sắc của Newton được nhiều người biết đến, trong đó có thầy hiệu trưởng và ông cậu của Newton, người đã từng học ở trường Trinity College thuộc Đại học Cambridge. Mặc dù cho rằng học đại học là tốn thời gian, bà Hannah vẫn cho phép Newton quay trở lại trường phổ thông để chuẩn bị vào đại học.

Đến trường Trinity College vào mùa hè năm 1661, Newton được trải nghiệm nền giáo dục truyền thống dựa trên các tác phẩm của nhà triết học Aristotle. Tuy nhiên vào mùa xuân năm 1664, Newton dự các giờ giảng của Giáo sư Toán ghế Lucas [2] đầu tiên là Isaac Barrow.

Các quy luật vật lý về toán học của Giáo sư Barrow đã để lại ấn tượng lâu dài cho Newton. Giờ đây Newton kiên quyết quay lưng với chương trình học cổ lỗ sĩ và say đắm chìm vào môn triết học “duy cơ” mới của những nhà tư tưởng tiến bộ như René Descartes, Nicolaus Copernicus và Johannes Kepler.

Hơn hai năm sau, ông đã có những phát minh quan trọng trong quang học, cơ học và toán học khi chủ yếu làm việc ở quê nhà tại hạt Lincolnshire vì nạn dịch hạch đã lan đến Cambridge.

Đến cuối năm 1666, Newton đã trở thành người đầu tiên mô tả các phương pháp tính vi tích phân (lấy vi phân và tích phân) bằng cách phân tích các đại lượng rất nhỏ mà ông gọi là “lưu số” (“fluxion”). Ông cũng là người đầu tiên công bố định lý nhị thức của đại số sơ cấp, cho phép khai triển dạng (a+b)ⁿ thông qua việc sử dụng một công thức đúng với tất cả các giá trị của n, kể cả với các số âm và phân số.

Cũng chính trong thời kỳ này, dường như được gợi mở lúc trông thấy một quả táo rơi, ông so sánh sức hút của Trái Đất trên bề mặt của nó với sức hút cần thiết để giữ Mặt Trăng trên quỹ đạo.

Ông phát hiện ra rằng cả hai hiện tượng “gần như” đều tuân theo một định luật phát biểu rằng lực hút do Trái Đất tác động lên các vật khác tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng, tuy nhiên kết quả chưa đủ chính xác để ông có thể công bố rộng rãi hơn.

Cũng vào thời gian ấy, thông qua những hoạt động thí nghiệm xuất sắc, Newton đã khám phá ra rằng ánh sáng trắng không đồng nhất bao gồm các tia cơ bản hơn, mỗi loại tia có màu sắc riêng và chiết suất (chỉ số khúc xạ) riêng. Hệ quả của nghiên cứu này là việc ông phát minh ra kính viễn vọng khúc xạ, tạo ra hình ảnh qua một cái gương có độ bóng rất cao thay vì khúc xạ qua một thấu kính.

[1] Môn vật lý thời đó được gọi là triết học tự nhiên.

[2] Giáo sư Toán ghế Lucas (Lucas Professor) là một vị trí (ghế) được lập ra năm 1663 tại bộ môn Toán, Đại học Cambridge theo di chúc và sự tài trợ của Henry Lucas, một nghị sĩ là cựu sinh viên của trường Đại học Cambridge và được Vua Charles II chính thức phê chuẩn vào đầu năm 1664. (ND)