Kiến thức Vật lý cơ bản

Vũ trụ Sự hình thành của vũ trụ Vũ trụ được coi là hình thành từ một Vụ nổ Lớn (Bigbang), cách đây chừng 14 tỉ năm. Vụ Nổ Lớn là khởi điểm của tất cả, trước đó không có thời gian và không gian. Do đó, dù nguyên nhân của vụ nổ lớn là gì thì điều đó cũng không quan trọng vì nó không có khả năng ảnh hưởng đến vũ trụ. Một phần tỉ giây sau vụ nổ lớn, các hạt vật chất đầu tiên được hình thành, nóng và sôi sục. Sau đó, vũ trụ nguội dần, và hình thành các hat electron, neutron,proton...Các hạt này kết hợp với nhau tạo nên vật chất, rồi co lại thành những thiên hà, sao, hành tinh dưới tác động của lực hấp dẫn. Kể từ đó đến nay, vũ trụ vẫn đang không ngừng giãn nở với một tốc độ chậm, nhưng đủ lớn để chống lại lực hấp dẫn của chính nó. Tương lai của vũ trụ Vũ trụ được hình thành từ kì dị Vụ Nổ Lớn (Kì dị là điểm mà tại đó, dộ cong của thời gian và không gian lên tới vô hạn). Số phận của vũ trụ có thể sẽ kết thúc bằng một Vụ Vỡ Lớn (Big crunch), nếu như tốc độ giãn nở không thể chống chọi lại lực hấp dẫn của chính nó, hoặc cũng có thể không bao giờ kết thúc, nếu như nó giãn nở đủ nhanh để không bị co lại. Nhưng theo quan diểm của một số nhà khoa học Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu, viện thí nghiệm vật lí hạt cơ bản lớn nhất thế giới, vừa công bố một kết quả nghiên cứu mới đáng chú ý về sự hình thành vũ trụ. Tổ chức này đã ghi lại được dấu vết của vật chất tối, thành phần quan trọng tạo nên vũ trụ mà từ trước tới nay con người vẫn chưa thể nhìn thấy được. Phát hiện mới được các nhà khoa học công bố ngày hôm qua 3/4 dựa trên kết quả theo dõi trong một năm rưỡi qua bằng một thiết bị được đặt trên trạm vũ trụ quốc tế ISS. Thiết bị này đã ghi lại được một lượng dư thừa các positron hay còn gọi là các hạt phản vật chất trong tia vũ trụ. Đây được cho là dấu hiệu cho sự tồn tại của vật chất tối, bởi những hạt này có thể đã được tạo ra khi các hạt vật chất tối di chuyển trong vũ trụ và va chạm với nhau. Nghiên cứu này sẽ giúp lí giải sự hình thành của vũ trụ (Ảnh AP/Nasa) Giáo sư Samuel Ting, nhà nghiên cứu vật lý, Tổ chức nghiên cứu hạt nhân châu Âu cho biết: “Hôm nay là một ngày rất vui với chúng tôi. Các bằng chứng này đã củng cố cho lý thuyết về sự tồn tại của vật chất tối”. Bước tiếp theo trong quá trình nghiên cứu sẽ là tìm kiếm những bằng chứng cho thấy năng lượng từ các hạt phản vật chất đúng là xuất phát từ vật chất tối. Quá trình dự kiến sẽ kéo dài 1 đến 2 năm nữa. Phát hiện về vật chất tối có ý nghĩa quan trọng bởi nó giúp con người hiểu được làm cách nào mà các dải thiên hà trong vũ trụ gắn kết được với nhau. Vật chất tối chiếm tới 1/4 vũ trụ và được coi chính là chất gắn kết đó. Kết quả nghiên cứu này được kỳ vọng sẽ mở ra một chương mới trong nghiên cứu vũ trụ và giúp các nhà khoa học sớm tìm ra câu trả lời về sự hình thành của vũ trụ.   Mặt trời Mặt Trời là ngôi sao ở trung tâm Hệ Mặt Trời, chiếm khoảng 99,86% khối lượng của Hệ Mặt Trời.[6] Trái Đất và các thiên thể khác như các hành tinh, tiểu hành tinh, thiên thạch, sao chổi, vàbụi quay quanh Mặt Trời. Khoảng cách trung bình giữa Mặt Trời và Trái Đất xấp xỉ 149,6 triệu kilômét (1 Đơn vị thiên văn AU) nên ánh sáng Mặt Trời cần 8 phút 19 giây mới đến được Trái Đất. Trong một năm, khoảng cách này thay đổi từ 147,1 triệu kilômét (0,9833 AU) ở điểm cận nhật(khoảng ngày 3 tháng 1), tới xa nhất là 152,1 triệu kilômét (1,017 AU) ở điểm viễn nhật (khoảng ngày 4 tháng 7).[7] Năng lượng Mặt Trời ở dạng ánh sáng hỗ trợ cho hầu hết sự sống trên Trái Đất thông qua quá trình quang hợp,[8] và điều khiển khí hậu cũng như thời tiết trên Trái Đất. Thành phần của Mặt Trời gồm hydro (khoảng 74% khối lượng, hay 92% thể tích), heli (khoảng 24% khối lượng, 7% thể tích), và một lượng nhỏ các nguyên tố khác, gồm sắt, nickel, oxy, silic, lưu huỳnh,magiê, carbon, neon, canxi, và crom.[9] Mặt Trời có hạng quang phổ G2V. G2 có nghĩa nó có nhiệt độ bề mặt xấp xỉ 5.778 K (5.505 °C) khiến nó có màu trắng, và thường có màu vàng khi nhìn từ bề mặt Trái Đất bởi sự tán xạ khí quyển. Chính sự tán xạ này của ánh sáng ở giới hạn cuối màu xanh của quang phổ khiến bầu trời có màu xanh.[10] Quang phổ Mặt Trời có chứa các vạch ion hoá và kim loại trung tính cũng như các đường hydro rất yếu. V (số 5 La Mã) trong lớp quang phổ thể hiện rằng Mặt Trời, như hầu hết các ngôi sao khác, là một ngôi sao thuộc dãy chính. Điều này có nghĩa nó tạo ra năng lượng bằng tổng hợp hạt nhân của hạt nhân hydro thành heli. Có hơn 100 triệu ngôi sao lớp G2 trong Ngân Hà của chúng ta. Từng bị coi là một ngôi sao nhỏ và khá tầm thường nhưng thực tế theo hiểu biết hiện tại, Mặt Trời sáng hơn 85% các ngôi sao trong Ngân Hàvới đa số là các sao lùn đỏ.[11][12] Quầng nóng của Mặt Trời liên tục mở rộng trong không gian và tạo ra gió Mặt Trời là các dòng hạt có vận tốc gấp 5 lần âm thanh - mở rộng nhật mãn (heliopause) tới khoảng cách xấp xỉ 100 AU. Bong bóng trong môi trường liên sao được hình thành bởi gió mặt trời, nhật quyển (heliosphere) là cấu trúc liên tục lớn nhất trong Hệ Mặt Trời. Mặt Trời hiện đang đi xuyên qua đám mây Liên sao Địa phương (Local Interstellar Cloud) trong vùng Bóng Địa phương (Local Bubble) mật độ thấp của khí khuếch tán nhiệt độ cao, ở vành trong của Nhánh Orion của Ngân Hà, giữa nhánh Perseus và nhánh Sagittarius của ngân hà. Trong 50 hệ sao gần nhất bên trong 17 năm ánh sáng từ Trái Đất, Mặt Trời xếp hạng 4[15] về khối lượng như một ngôi sao cấp bốn (M = +4,83).[1][16], dù có một số giá trị cấp hơi khác biệt đã được đưa ra, ví dụ 4,85[17] và 4,81.[18] Mặt Trời quay quanh trung tâm của Ngân Hà ở khoảng cách xấp xỉ 24.000–26.000 năm ánh sáng từ trung tâm Ngân Hà, nói chung di chuyển theo hướng chùm saoCygnus và hoàn thành một vòng trong khoảng 225–250 triệu năm (một năm ngân hà). Tốc độ trên quỹ đạo của nó được cho khoảng 220 ± 20, km/s nhưng một ước tính mới đưa ra con số 251 km/s.[19][20] Bởi Ngân Hà của chúng ta đang di chuyển so với Màn bức xạ vi sóng vũ trụ(CMB) theo hướng chòm sao Hydra với tốc độ 550 km/s, nên tốc độ chuyển động của nó so với CMB là khoảng 370 km/s theo hướng chòm sao Crater hay Leo.[21] Nhật hoa Vành nhật hoa (hoặc nhật miện) là vành ánh sáng phát ra từ không gian xung quanh Mặt Trời. Vùng này có mật độ vật chất thấp, tán xạ bức xạ điện từ từ Mặt Trời, và tạo ra ánh sáng yếu, có thể quan sát khi bản thân Mặt Trời bị che khuất trong nhật thực toàn phần. Ngoài ra một hiện tượng xảy ra do ánh sáng Mặt Trời bị nhiễu xạ khi truyền qua khí quyển Trái Đất tới mắt quan sát, hiện tượng nhật hoa (hiện tượng quang học). Hầu hết ánh sáng Mặt Trời được tán xạ về phía Trái Đất trong nhật thực toàn phần là bởi các electron tự do trong vùng nhật hoa. Các electron tự do bị bật ra khỏi các nguyên tử hiđrô bởi các vụ va chạm. Từ độ sáng của ánh sáng Mặt Trời bị tán xạ, có thể tính được mật độ của electron và của các proton trong vành nhật hoa. Với một phần điển hình của vành nhật hoa, mật độ khí có thể đạt 10−6 mật độ quang quyển, mật độ giảm dần ở phía ngoài. Một phần khác của bức xạ từ vành nhật hoa là sự phát xạ, ở những bước sóng xác định, từ các nguyên tử bị ion hóa cao độ, như các ion sắt mất 8 đến 12 electron. Các nguyên tử bị ion hóa cao như vậy là do nhiệt độ của vành nhật hoa cao hơn 106 K[1]. Gần như tất cả hiđrô đều bị ion hóa ở nhiệt độ này. Ở nhiệt độ này, hầu hết các photon phát xạ là tia X. Bởi vậy hình ảnh của vành nhật hoa có thể thu được bằng cách sử dụng một camera tia X. Vì tia X không xuyên qua khí quyển Trái Đất nên camera tia X phải được đặt trong vũ trụ. Vành nhật hoa được chia thành 3 phần. Vành K (K để chỉ continuum = liên tục) có mặt phân cách trực tiếp với quyển màu và được tạo ra bởi ánh sáng Mặt Trời đang phân tán các electron. Vành E (E để chỉ emission = bức xạ) chứa nhiều canxi và sắt. Vành F (F để chỉ Fraunhofer) được tạo ra bởi ánh sáng Mặt Trời đang dồn đuổi các hạt bụi[2]. Các quan sát vành nhật hoa trong tia X cho thấy khí nóng ở vùng này không được phân bố một cách đồng đều mà được sắp xếp trong các vòng. Các khí này tồn tại trong trạng thái cân bằng giữa lực điện từ đẩy khí lên và lực hấp dẫn hút khí vào trong lòng Mặt Trời. Lực điện từ phụ thuộc vào từ trường Mặt Trời, do đó liên quan đến các vết đen Mặt Trời và những vùng lân cận của chúng. Trăng quầng, trăng tán; nhật quầng, nhật tán: "Lúc còn nhỏ tôi có hỏi những người lớn tuổi, có người giải thích: Về đêm, trăng trên đỉnh đầu, khi xung quanh mặt trăng có một vầng sáng thì gọi là tán; khi xung quanh mặt trăng có một vòng tròn ngũ sắc là đường giới hạn của một vùng đen quanh mặt trăng, tựa như mắt quầng thâm thì đó là trăng quầng." (giaovienvatly) Tôi thấy nó phù hợp với những gì tôi được biết hồi nhỏ. Như vậy chúng ta thống nhất các hình ảnh trăng quần và trăng tán như sau rồi sẽ giải thích: Trăng quầng (moon halo) Trăng Tán (moon corona) Quầng trăng hình thành như thế nào? Nguyên lý hình thành quầng trăng Hình trên mô tả nguyên lý hình thành quầng sáng từ mặt trời, mặt trăng hoặc bất kì một nguồn sáng nào. Theo đó, ánh sáng khi xuyên qua các tinh thể băng (thường có khối lăng trụ lục giác) bị khúc xạ cho tia ló lệch góc khoảng 22 độ. Chính vì vậy, xung quanh nguồn sáng (mặt trời, mặt trăng) ta thấy xuất hiện một quần sáng, thực chất là quỹ đạo các tia ló được tạo ra từ mặt trời qua các tinh thể băng. Quần này tách biệt với nguồn sáng như hình trên ta thấy, có bán kính góc khoảng 22 độ Mây gây ra hiện tượng quầng là mây có chứa các tinh thể băng, người ta gọi là Cirrostratus, ta hay gọi là mây ti tầng. Mây ti tầng có dạng sợ tơ, trong và trắng nhạt ở độ cao khoảng 7 km, nhiệt độ trong đám mây cỡ -20 độ C. Chúng ta biết, quang phổ mặt trời là một dải liên tục từ đỏ đến tím, khi bị khúc xạ qua các tinh thể băng, nó bị tán sắc như khi qua lăng kính. Điều này giải thích vì sao vòng tròn ta nhìn thấy gồm có 7 màu chính gồm đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Trong đó, vành trong cùng màu đỏ, vành ngoài cùng màu tím. Quầng mặt trời ở Vũng Tàu. Ảnh Dân Trí Quầng mặt trời thường rõ hơn quầng mặt trăng vì ánh sáng mặt trời mạnh hơn. Đối với mặt trăng, ta thường chỉ thấy một vòng sáng trắng là chính, hôm nào trăng thanh gió mát, ta mới có cơ may thấy rõ sự phân định đỏ tím này. Đôi khi ta thấy một quần lớn, bán kính góc lớn hơn, ~45 độ, mờ hơn, đó là kết quả của sự khúc xạ nhiều lần qua tinh thể băng. Khi quầng xuất hiện là điều báo trước một thời kỳ không mưa sẽ diễn ra tại địa phương. Nhiều khi gây ra thiếu nước, hạn hán kéo dài. (Tôi sẽ bàn tiếp vần đề này trong một bài khác.)   Giải thích hình ảnh trăng tán. Đường đi của tia sáng hình thành hình ảnh trăng tán Tán trăng là các vòng tròn kích thuớc nhỏ không tách bạch rõ ràng với mặt trăng và cũng không tách bạch rõ ràng với nhau, do ánh sáng bị nhiễu xạ khi qua các hạt nước mưa. Có màu vàng trắng hoặc có màu hơi xanh ở trong và hơi đỏ ở ngoài. Hình trên trình bày đường đi của tia sáng qua giọt nước, tia sáng bị phản xạ toàn phần nhiều lần sau đó gây ra hiện tượng nhiễu xạ và cho kết quả là các vòng tròn có bán kính góc nhỏ, sát nguồn sáng. Trăng tán, có màu vàng trắng hoặc có màu hơi xanh ở trong và hơi đỏ ở ngoài Nhiễu xạ qua một lỗ tròn tạo ra hình ảnh các vòng tròn đồng tâm. Ảnh Trần Nghiêm cung cấp Sự nhiễu xạ ánh sáng bởi lưỡi dao cạo. Xem thêm Như vậy, Tán là hình ảnh nhìn thấy do các tia sáng nhiễu xạ qua các giọt nước nhỏ, tạo thành các vòng có bán kính góc nhỏ, sát nguồn sáng và hầu như ta chỉ thấy đó là một vành đai sáng rộng bao quanh mặt trời, mặt trăng. Nó thường xuất hiện khi có một đám mây mỏng che ngang, trong mây có chứa các giọt nước nhỏ, sẵn sàng làm mưa. Mây gây ra hiện tượng tán ở thấp hơn mây ti tầng. Ông bà ta thường dựa vào Trăng quầng, trăng tán để đự báo thời tiết, và khi xưa, lúc còn bé, tôi cũng đã có nhiều cơ hội kiểm tra nó và thấy số lần đúng không ít :). Tuy nhiên, hiện tượng tán và quần có thể xảy ra cùng một lúc chứ không phải là không đội trời chung. Trăng quầng, trăng tán cùng đội trời chung. Ảnh Corbis Bầu khí quyển của chúng ta bắt nguồn từ không gian vũ trụ Khí quyển của trái đất có thể được tạo ra bởi các sao chổi từ không gian vũ trụ, không phải do các núi lửa phun khí từ sâu trong lòng đất theo các giả thuyết trước đây. Các sao chổi có thể đã tạo ra khí quyển của trái đất Nguồn gốc của các khí trong khí quyển của trái đất từ lâu đã là một câu hỏi khó. Một trong những giả thuyết chính đó là: Các khí thoát ra khỏi lớp phủ địa chất (Quyển Manti) thông qua các núi lửa tạo thành khí quyển. Giáo sư Greg Holland thuộc trường đại học tại Manchester, Anh Quốc và các đồng nghiệp đã đi đến một giả thuyết hoàn toàn khác sau khi thu thập các mẫu khí hiếm Kripton từ độ sâu vài trăm mét bên dưới New Mexico (một tiểu bang thuộc vùng tây nam Hoa Kỳ). Họ đã phát hiện ra rằng “vân tay hóa học” của lớp vỏ địa chất rất giàu các đồng vị nặng của Kripton như krypton-86 và krypton-84, và khan hiếm những đồng vị nhẹ như krypton-82. Đây là một kết cấu gần giống với thiên thạch, kết cấu này đã chứng minh các quan điểm rằng các thiên thạch giàu khí đã va chạm mạnh với nhau trong hệ mặt trời ban đầu hình thành nên hành tinh của chúng ta. Giáo sư Scott Kenyon ở trung tâm Harvard-Smithsonian đại diện cho Ngành Vật lý học thiên thể tại Cambridge, Massachusetts cho biết: “Các kết quả đã xác nhận một trong những ý tưởng cơ bản của thuyết hình thành trái đất đó là: phần lớn trái đất được hình thành bởi sự va chạm của các vật thể nhỏ như các thiên thạch đá chứa chondrite cacbon”.  Khí quyển nhẹ Nhưng khí quyển bắt nguồn từ đâu, Giáo sư Holland tiên đoán rằng khí quyển rất giàu các đồng vị nhẹ hơn vì thế lớp vỏ địa chất không thể là nguồn gốc của khí quyển. Kể từ khi bầu khí quyển của trái đất được hình thành, các đồng vị nhẹ hơn trong khí quyển không thể đạt đến một tỷ lệ cao hơn. Bởi vì các đồng vị nhẹ thoát vào trong không gian nhanh hơn các đồng vị nặng nên khí quyển chỉ có thể “nặng hơn”.  Nếu khí quyển không bắt nguồn từ lớp vỏ địa chất thì đâu là nguồn gốc của nó? Giáo sư Chris Ballentine, đồng tác giả và cũng là đồng nghiệp của Holland đưa ra giả thuyết rằng sao chổi có thể là câu trả lời. Tại rìa ngoài của hệ mặt trời, trong vành đai Kuiper (một tập hợp các thiên thể có hình dạng giống các tiểu hành tinh), là hàng triệu các vật thể đóng băng (sao chổi) được hình thành khi hệ mặt trời sinh ra. Những sao chổi này có các dấu hiệu của khí hiếm giống như các khí có ở khí quyển hiện nay của chúng ta. Như vậy, khí quyển của trái đất có thể bắt nguồn từ sự vỡ tung muộn của các vật chất giàu khí và nước, giống như sao chổi.  Sự dịch chuyển trong quỹ đạo của sao Mộc khoảng 4.5 tỉ năm về trước có thể đã làm chấn động vành đai Kuiper, đẩy tung các sao chổi băng vào trái đất.  Giáo sư Chris Ballentine cho biết thêm: “Các núi lửa khổng lồ phun khí nằm rải rác trên bề mặt trái đất trong buổi sơ khai nhưng nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng nguồn gốc thực sự của khí quyển đúng là từ không gian vũ trụ”. “Nhiều người đã nhìn thấy những bản vẽ của các họa sĩ về trái đất sơ khai với các núi lửa khổng lồ đang phun khí để tạo thành khí quyển. Giờ đây, chúng ta phải vẽ lại bức tranh này”. Gương cầu lõm Gương cầu lõm Gương cầu lõm hay Gương hội tụ là gương có bề mặt là một phần hình cầu và có mặt lõm phản xạ hướng về phía nguồn sáng. Gương cầu lõm được sử dụng để hội tụ ánh sáng. Không giống như gương cầu lồi, tính chất ảnh của vật sẽ khác nhau tùy thuộc vào vị trí tương đối của vật so với tiêu điểm và tâm của gương. Gương cầu lõm cho ta ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật khi khoảng cách từ vật đến gương nhỏ hơn khoảng cách từ tiêu điểm đền gương. (d < f) Chú ý: ảnh ảo luôn cùng chiều với vật. Gương cầu lõm cho ta ảnh thật, ngược chiều vật trên màn chắn trước gương và nhỏ hơn vật khi vật nằm ở khoảng giữa tâm của gương và tiêu điểm (f < d < 2f). Gương cầu lõm cho ta ảnh thật và ngược chiều vật trên màn chắn trước gương và lớn hơn vật khi khoảng cách từ vật đến gương lớn hơn khoảng cách từ tâm của gương đến gương (d > 2f) Gương cầu lõm có thể biến đổi một chùm tia sáng tới song song thành chùm tia phản xạ hội tụ, từ một chùm tia sáng phân kì hay hội tụ thành một chùm tia phản xạ song song, từ chùm tia sáng phân kì thành chùm tia phản xạ hội tụ hay từ chùm tia sáng hội tụ thành chùm tia phản xạ phân kì. Năm 212 trước Công nguyên, đoàn thuyền La Mã đang vây thành Syracuse (thuộc Hy Lạp), bỗng trên mặt thành xuất hiện vô số tấm gương phản chiếu ánh nắng mặt trời, khiến đoàn thuyền bốc cháy. Nhà bác học Hy Lạp Archimet đã lợi dụng hiệu ứng gương lõm để tập trung ánh sáng vào một điểm, thiêu cháy kẻ địch.  Người xưa từng sử dụng gương lõm vào nhiều mục đích khác nhau, chủ yếu là trong các trò pháp thuật. Gương lõm vốn tạo được một thế ánh sáng không hắt bóng ở tiêu điểm của mình. Các thầy phù thuỷ và các nhà pháp thuật cho rằng chính ở tiêu điểm của gương lõm tập trung một nguồn năng lượng sinh học vô hình, và nếu mắt ai lọt được vào đúng tiêu điểm ấy thì người đó sẽ có khả năng thấu thị.  Ở nhiều dân tộc có tục gọi hồn người đã khuất bằng chén hoặc chậu đồng lòng cong, mặt trong nhẵn bóng như gương - thực chất cũng là một dạng gương lõm. Năm 1950, trong một hang sâu ở Epire thuộc miền tây Hy Lạp, nhà khảo cổ Sotir Dakar tìm thấy một chiếc nồi đồng rất lớn, mặt trong nhẵn bóng, có niên đại khoảng 3.000 năm. Điều kỳ lạ là hễ đưa mắt đến sát mặt phẳng miệng nồi nhìn vào trong, người ta có thể thấy những hình ảnh huyền ảo rất lạ lùng, kỳ bí, đặc biệt là mỗi người lại nhìn thấy một hình ảnh khác nhau và cùng một người nhưng nhìn ở hai thời điểm khác nhau thì hình ảnh nhìn thấy cũng khác nhau.  Đó là những hình ảnh quang cảnh hoặc người, thú vật nhưng ở thời kỳ thời rất xa xưa. Tính toán theo độ cong của đáy nồi, người ta xác định được tiêu điểm của mặt cong này nằm đúng tâm của mặt phẳng miệng nồi. Đáng tiếc là chẳng bao lâu sau, chiếc nồi này bị đánh cắp từ kho của một viện bảo tàng ở Hy Lạp và từ đó đến nay không ai biết gì về số phận của nó.  Ở một số dân tộc, các nhà tiên tri lại sử dụng gương lõm để đoán hậu vận. Các pháp sư Ấn Độ thường dùng gương lõm mặt trong tráng vàng, nhưng cũng có người lại ưa dùng loại gương làm bằng sắt ròng. Sắt nguyên chất, tinh khiết đến 99,999% không bao giờ bị sét rỉ, khi được đánh kỹ thì cho độ bóng tuyệt hảo và gương sắt được gọi là "gương của hoàng đế Solomon", được đánh giá rất cao trong giới pháp sư chuyên phán hậu vậu cho mọi người. Người Nga cổ cũng sử dụng gương lõm dưới dạng chậu đồng hay chậu gốm tráng men để đoán đường tình duyên cho những kẻ đang tìm ý trung nhân. Cũng có những loại gương lõm của người xưa mà công dụng của chúng cho tới nay vẫn còn là điều bí ẩn. Chẳng hạn những chiếc gương được tìm thấy rất nhiều ở gần khu vườn hình học Naska ở Peru. Những chiếc gương này có đường kính khoảng nửa mét, hơi cong, được làm bằng hợp kim vàng, bạc và đồng, mặt trong được đánh rất nhẵn. Vì mặt gương chỉ hơi lõm nên gương có tiêu cự đến vài kilomet. Do mặt gương rất bóng nên sức phản chiếu rất mạnh: ánh nắng mặt trời hắt ra từ gương có thể nhìn thấy rõ ở tiêu điểm, dù nơi đó cách mặt gương hàng cây số. Người ta không hiểu thổ dân da đỏ Inka cổ xưa dùng những tấm gương này làm gì. Căn cứ vào khả năng chiếu xa của chúng, có thể đoán họ dùng chúng như một công cụ truyền tín hiệu. Cũng có thể đó là một công cụ xác lập đường thẳng (tại bình nguyên Naska có hàng triệu đường hào cắt nhau nhằng nhịt, mỗi đường hào dài hàng chục đến hàng trăm kilomét nhưng đều thẳng tuyệt đối).  Không ít phát minh khoa học ra đời từ gương lõm. Nhà bác học người Anh Roger Bacon (1214-1294) từng sở hữu những tấm gương lõm "bách khoa". Người đương thời coi ông là "nhà phù thuỷ vĩ đại", song theo cách hiểu ngày nay, ông là một nhà thực nghiệm cần mẫn, suốt đời khám phá những bí ẩn của tự nhiên. Không chỉ là nhà vạn vật học, Bacon còn là nhà "vạn sự vật học" vì đã lao vào hầu hết mọi lĩnh vực của cả khoa học tự nhiên lẫn xã hội. Ông đã chế ra hai tấm gương lõm kỳ diệu, đem giảng dạy ở Đại học Oxford. Với tấm gương thứ nhất, người ta có thể đốt nến vào bất cứ thời điểm nào trong ngày, bằng cách đưa đầu ngọn nến vào đúng tiêu điểm của gương. Tấm gương thứ hai có khả năng giúp người sử dụng nhìn thấy quang cảnh của bất cứ nơi nào trên trái đất nếu mắt người nằm ở đúng vị trí cần thiết cách mặt gương một khoảng nhất định nào đó; nếu xê lệch gương sang góc khác và mắt người cũng di chuyển theo cách thích hợp thì sẽ nhìn thấy một quang cảnh khác. Cứ như toàn bộ quang cảnh trên bề mặt trái đất được phản ánh lên một tấm gương nào đó ở thượng tầng không khí rồi phản ánh ngược vào tấm gương kỳ diệu của Bacon. Tấm gương thứ nhất bị các giáo sư đồng nghiệp phản đối vì sinh viên suốt ngày chỉ chăm chỉ thực tập đốt nến mà không đoái hoài gì đến sách vở và các loại thí nghiệm khác. Tấm gương thứ hai thì bị giáo hội cáo buộc là một vật "tà đạo". Kết quả là cả hai bị đập nát và Bacon bị tước quyền giảng dạy.  Cũng do vụ rắc rối trên đây mà nhiều tài liệu, sách vở, những ghi chép... của Bacon bị đốt bỏ. Nhưng những gì còn lại đến ngày nay cũng cho biết rằng chính ông là người đầu tiên dự đoán sự ra đời của kính hiển vi, kính viễn vọng, động cơ cho ôtô, máy bay, tàu thuỷ. Hàng trăm năm trước khi Berthold Schwarz chế tạo ra thuốc súng, Bacon đã có những ghi chép về thành phần hoá học cũng như nguyên lý hoạt động của một loại chất có thể gây cháy nổ tương tự như thuốc súng về sau. Cũng chính nhờ vào kết quả những thực nghiệm về quang học của Bacon mà kính đeo mắt được ra đời vào năm 1287. Những ghi chép của Bacon còn cho thấy ông đã mường tượng được cấu trúc tế bào, hiểu được thực chất của quá trình thụ thai chính là sự kết hợp của tinh trùng và trứng. Ngoài ra, Bacon còn nắm được nguồn gốc một dạng năng lượng mà tính ra còn mạnh hơn gấp nhiều lần năng lượng nguyên tử!  Nhờ đâu Bacon có được những hiểu biết sâu rộng như vậy, khi mà ông sống ở thế kỷ 13, trước vài trăm năm so với các nhà bác học hàng đầu thế giới như Giordano Bruno, Galileo Galilei, Leornado da Vinci, Isaac Newton, Albert Einstein... với những phát minh về sau mới trở thành tri thức của nhân loại? Các nhà bác học cho rằng đó là vì ông chế tạo ra được những dụng cụ khoa học đặc biệt hoặc được hưởng những dụng cụ như vậy từ một nguồn gốc bí ẩn nào đó. Một trong những loại dụng cụ đặc biệt ấy chính là gương lõm. Trong những ghi chép của Bacon còn lại đến ngày nay có một tài liệu cho biết ông đã "nhìn thấy bằng gương lõm một ngôi sao hình con ốc sên nằm ở khoảng giữa các chòm sao Pegas, Andromed và Kassiopei". Thật đáng kinh ngạc là 400 năm sau, vào thế kỷ 17, với những kính viễn vọng mạnh, các nhà thiên văn học châu Âu đã tìm ra tinh vân Andromed hình xoắn ốc ở đúng ngay vị trí này.  Tại sao gương lõm lại có những khả năng đặc biệt như vậy? Chưa ai có thể giải đáp thấu triệt, nhưng đại để, cũng như gương phẳng, gương lõm phản xạ những năng lượng nhìn thấy được và không nhìn thấy được, thậm chí cả những bức xạ tinh tế của cơ thể con người, nhưng gương lõm có thể gia cường những dạng năng lượng này. Đặc biệt, chỉ gương lõm mới tạo ra được tiêu điểm - điểm hội tụ tất cả những tia phản xạ. Đây cũng chính là điểm mấu chốt của những gì được coi là khả năng huyền bí, diệu kỳ của gương lõm.  Năm 1667, các nhà khoa học ở viện hàn lâm khoa học Florentie đã làm một thí nghiệm sau: hướng mặt gương lõm về phía một khối băng lớn đặt ở khoảng cách khá xa và kết quả đo đạc cho thấy nhiệt độ ở tiêu điểm của gương lõm thấp hơn đáng kể so với nhiệt độ không khí xung quanh. Các viện sĩ kết luận rằng vật lạnh cũng phát ra bức xạ lạnh, tương tự như vật thể nóng phát ra bức xạ nhiệt. Ngày nay chúng ta biết rằng không hề có cái gọi là "bức xạ lạnh". Căn cứ trên quy luật nhiệt động học, khoa học hiện đại chứng minh được rằng thực ra không phải "tia lạnh" hội tụ ở tiêu điểm gương lõm mà chính là do nhiệt ở điểm đó có xu hướng thoát ra môi trường xung quanh. Như vậy, gương lõm có đặc tính không chỉ của một ăngten thu mà còn của ăngten phát. Ngày nay, các ăngten thu phát sóng vô tuyến truyền thanh, truyền hình đều có dạng lòng chảo (ăngten parabol) là vì thế. Gương lõm không chỉ mang lại những điều kỳ diệu mà còn có thể gây tai họa bởi chúng có khả năng ghi nhận và lưu trữ thông tin.  Vào khoảng cuối thập niên 1980, giáo sư Kozyrev, người Nga, đã chế tạo một hệ thống gương lõm bằng nhôm để nghiên cứu các loại bức xạ khác nhau, trong đó có cả những bức xạ từ các sinh thể. Thật kỳ diệu, hệ thống gương Kozyrev còn phát huy tác dụng trong một hoạt động được gọi là tác động từ xa. Vào đầu thập niên 1990, các nhà khoa học ở Phân viện hàn lâm khoa học Nga tại Novosibirsk đã tiến hành một số thí nghiệm với gương lõm Kozyrev và thu được những kết quả đáng kinh ngạc, trong đó phải kể đến cuộc thí nghiệm trao đổi thông tin giữa những người xa lạ ở cách nhau nửa vòng trái đất mà không cần đến một thiết bị kỹ thuật liê