Trong số những thí nghiệm này, có những thí nghiệm xuất phát từ quan sát thực tế cuộc sống một cách tinh tế, những thí nghiệm lấy con người làm “chuột bạch” rất liều lĩnh nhưng không hề điên rồ,những thí nghiệm tỉ mẩn, lâu dài đặt nền móng cho sự phát triển vượt bậc của một số ngành khoa học…
>> Những đột phá khoa học quan trọng nhất thập kỷ
10. Hoa của Darwin
|
|
| Cha đẻ thuyết tiến hóa – Charles Darwin |
Cha đẻ thuyết tiến hóa – Charles Darwin – trồng và nghiên cứu một số loài lan bản địa và nhận thấy rằng, hình dáng hoa thay đổi để thu hút côn trùng tới và mang phấn sang nhưng bông hoa bên cạnh. Mỗi loài côn trùng có hình dáng đặc biệt phù hợp cho việc thụ phấn một loài lan nhất định. Ví dụ, loài lan Ngôi sao Bethlehem (Angraecum sesquipedale) chứa mật hoa ở đáy ống hoa dài 30cm. Darwin nhìn thấy cấu trúc này của hoa và phán đoán rằng, có một loài động vật tồn tại để phù hợp với cấu trúc này. Năm 1903, các nhà khoa học phát hiện loài bướm đêm diều hâu có vòi dài, hoàn toàn phù hợp với việc thò vào cuối ống hoa lan Ngôi sao Bethlehem để hút mật.
Darwin sử dụng dữ liệu ông thu thập được về loài lan và các côn trùng thụ phấn cho chúng để củng cố thuyết chọn lọc tự nhiên của mình. Ông lập luận rằng, việc thụ phấn chéo tạo ra các loài lan có khả năng sống sót cao hơn những loài lan tự thụ phấn – hình thức sinh sản làm giảm sự đa dạng gene và vì thế giảm khả năng sống sót. Vì vậy, sau 3 năm miêu tả sự chọn lọc tự nhiên trong tác phẩm “Nguồn gốc các loài”, Darwin củng cố nền tảng hiện đại về tiến hóa chỉ với vài thí nghiệm về hoa.
9. Giải mã gene
James Watson và Francis Crick được thế giới ghi nhận công lao giải mã bí mật của ADN, nhưng phát hiện của họ phụ thuộc nhiều vào công trình nghiên cứu của một số người khác, trong đó có Alfred Hershey và Martha Chase. Năm 1952, hai nhà khoa học này tiến hành thí nghiệm xác định ADN là phân tử chịu trách nhiệm di truyền. Hershey và Chase nghiên cứu một loài virus chuyên ăn vi khuẩn. Loài virus này cồm một lớp protein bao quanh một dãy ADN. Nó nhiễm vào một tế bào vi khuẩn, lập trình cho tế bào đó tạo ra nhiều virus, sau đó giết chết tế bào để giải phóng những virus mới sinh ra. Hai nhà khoa học biết điều này, nhưng họ không biết thành phần nào, protein hay ADN, chịu trách nhiệm cho đến khi thí nghiệm trộn lẫn dẫn họ tới acid nucleic của ADN.
Sau thí nghiệm của Hershey và Chase, các nhà khoa học như Rosalind Franklin tập trung vào ADN và nhanh chóng giải mã cấu trúc phân tử của nó. Franklin sử dụng kỹ thuật nhiễu xạ X-quang để nghiên cứu ADN.
8. Vắc-xin đầu tiên
Thế kỷ 18, bệnh đậu mùa do virus variola gây ra giết chết rất nhiều người trên thế giới (cứ 10 đứa trẻ sinh ra ở Pháp và Thụy Điển thì có 1 em tử vong vì căn bệnh này). Mắc đậu mùa mà không chết là cách “chữa trị” duy nhất mà người ta biết đến. Vì thế, nhiều người gãi các vết đậu mùa cho vỡ dịch và mủ với hy vọng mắc bệnh ở thể nhẹ. Tuy nhiên, nhiều người chết vì cách tự tiêm chủng nguy hiểm này.
Bác sĩ người Anh Edward Jenner nghiên cứu đậu mùa và phát triển một phương pháp chữa trị khả thi. Thí nghiệm của ông bắt nguồn từ quan sát rằng, các cô gái làm việc ở trang trại bò sữa thường mắc bệnh đậu mùa ở gia súc, giống đậu mùa ở người nhưng không nguy hiểm đến tính mạng. Họ dường như không bị nhiễm đậu mùa như những người khác. Vì vậy, vào năm 1796, Jenner quyết định tìm hiểu xem có thể có được miễn dịch đậu mùa bằng cách khiến ai đó bị nhiễm đậu mùa gia súc. Ông rạch các vết nhỏ trên tay một cậu bé tên là James Phipps và cho vào đó một ít dịch lấy từ vết loét đậu mùa gia súc của Sarah Nelmes – một cô gái làm việc ở trang trại bò sữa. Sau đó, Phipps mắc đậu mùa gia súc và khỏi bệnh. 48 ngày sau, Jenner cho Phipps tiếp xúc với nguồn bệnh đậu mùa, nhưng cậu bé đã miễn dịch. Ngày nay, các nhà khoa học biết rằng virus đậu mùa gia súc và virus đậu mùa ở người giống nhau nên hệ miễn dịch của người không thể phân biệt được. Nói cách khác, kháng nguyên chống virus đậu mùa gia súc sẽ tấn công và giết chết virus đậu mùa ở người nếu chúng giống hệt nhau.
7. Chứng minh sự tồn tại của hạt nhân nguyên tử
Nhà vật lý Ernest Rutherford giành giải Nobel năm 1908 nhờ công trình nghiên cứu về phóng xạ. Các nghiên cứu trước đó cho thấy phóng xạ có 2 loại tia: tia alpha và tia beta. Năm 1911, ông đặt một phiến vàng mỏng (dày cỡ 1 hoặc 2 nguyên tử) ở giữa nguồn phát tia alpha và màn hình. Ông đặt màn hình thứ 2 ở gần nguồn tia alpha để xem có hạt nào bắn ra chệch hướng không. Trên màn hình sau lá vàng, Rutherford thấy một hình khuyếch tán và trên màn hình trước lá vàng, ông thấy vài hạt alpha bật thẳng trở lại. Rutherford kết luận rằng, có một vật mang điện tích dương ở trung tâm các nguyên tử vàng và đặt tên nó là hạt nhân.
|
|
| Loài lan Ngôi sao Bethlehem (Angraecum sesquipedale) |
6. X-quang tinh thể
Năm 1945, nữ hóa học gia Dorothy Crowfoot Hodgkin được coi người thực hành kỹ thuật nhiễu xạ X-quang đầu tiên của thế giới. Cuối cùng, bà khám phá được cấu trúc của một trong những hóa chất quan trọng nhất trong ngành y – penicillin. Alexander Fleming phát hiện ra chất diệt khuẩn vào năm 1928, nhưng các nhà khoa học gặp khó khăn trong việc tinh lọc hóa chất này để phát triển phương pháp điều trị hiệu quả. Bằng cách sắp xếp các nguyên tử penicillin ở dạng 3D, Hodgkin đã tạo ra và phát triển dẫn xuất bán tổng hợp của penicillin, mở ra cuộc cách mạng trong chống nhiễm khuẩn. Lĩnh vực nghiên cứu của bà được gọi là X-quang tinh thể. Đầu tiên, nhà hóa học phải kết tinh hóa hợp chất họ muốn phân tích. Sau đó cho tia X chạy qua tinh thể và để bức xạ chạm vào đĩa hình.
5. Phân tử hữu cơ hình thành trong môi trường không oxy
Năm 1929, hai nhà hóa sinh John Haldane và Aleksander Oparin cùng đưa ra giả thuyết rằng khí quyển ban đầu của trái đất thiếu oxy nên hợp chất hữu cơ hình thành từ các phân tử đơn giản nếu có nguồn năng lượng đủ mạnh, ví dụ bức xạ tử ngoại hoặc chớp. Haldane cho rằng đại đương là “nồi súp nguyên thủy” chứa đầy những hợp chất hữu cơ như vậy. Dựa trên giả thuyết này, hai nhà hóa học Mỹ Harold Urey và Stanley Miller tiến hành thí nghiệm và phát hiện một số acid amino, trong đó có glycine, alanine và acid glutamic. Acid amino là các khối xây dựng của protein (thành phần chính của cấu trúc tế bào và enzyme tế bào chịu trách nhiệm các phản ứng hóa học quan trọng). Urey và Miller kết luận rằng, phân tử hữu cơ có thể hình thành trong khí khuyển không có oxy.
4. Đo ánh sáng
Năm 1878, nhà vật lý A.A. Michelson tiến hành thí nghiệm để đo tốc độ ánh sáng và chứng tỏ rằng đó là đại lượng hữu hạn có thể đo được. Ông đặt 2 tấm gương trên tường sao cho ánh sáng đi vào tấm này sẽ phản chiếu vào tấm kia. Ông đo khoảng cách giữa 2 tấm gương và thu được con số 605,4029m. Sau đó, ông dùng máy thổi chạy bằng hơi nước để một tấm gương quay 256 vòng/giây. Tấm gương còn lại để yên. Dùng một thấu kính, ông tập trung ánh sáng vào gương tĩnh. Khi ánh sáng chạm gương tĩnh, nó bật trở lại gương quay, nơi ông đặt màn hình quan sát. Vì gương thứ 2 chuyển động nên ánh sáng phản xạ lại bị trệch một chút. Michelson đô được độ lệch là 133mm. Dùng số liệu này, ông tính được tốc độ ánh sáng là 299.949,53 km/giây. Ngày nay, tốc độ ánh sáng được tính là 299.792.459 km/giây. Nhờ thí nghiệm của ông, các nhà khoa học hiểu chính xác hơn về ánh sáng và xây dựng lý thuyết cơ học lượng tử và thuyết tương đối.
3. Tìm ra phóng xạ
Năm 1898, nhà khoa học nữ Marie Curie thử tìm hiểu đặc tính của sự phát xạ một cách chính xác bằng cách đo cường độ tối đa của dòng ion hóa có thể phát ra trong không khí dưới tác dụng của nó. Bà làm nhiều thí nghiệm xem có phải chỉ có quặng uranium mới có phát xạ hay không và khám phá ra rằng những hợp chất của thorium phát ra cùng một loại tia. Tháng 7.1898, bà cùng chồng phát hiện ra chất phóng xạ đầu tiên, đặt tên là polonium, để kỷ niệm quê hương của Marie là Ba Lan.
2. Phản xạ có điều kiện ở chó
Ivan Petrovich Pavlov học chuyên ngành khoa học tự nhiên tại ĐH Saint-Peterburg (Nga). Thập niên 1890, ông nghiên cứu chức năng dạ dày của loài chó bằng cách quan sát sự tiết dịch vị của chúng, sau đó ông tính toán và phân tích dịch vị của chó và phản xạ của chúng dưới các điều kiện khác nhau. Ông để ý rằng chó thường tiết dịch vị khi phát hiện ra các tín hiệu báo hiệu sự xuất hiện của thức ăn. Sau này, Pavlov tạo ra định luật cơ bản mà ông gọi là “phản xạ có điều kiện” dựa trên hàng loạt thí nghiệm mà ông tiến hành trước đó.
1. Nhân vật quan trọng
Thí nghiệm vâng lời của Stanley Milgram hồi thập niên 60 được coi là một trong những thí nghiệm khoa học gây tranh cãi nhiều nhất. Ông muốn biến một người bình thường sẽ khiến người khác shock đau đớn nếu một quan chức khoa học yêu cầu làm thế hay không. Với người tình nguyện, ông cho họ dùng thiết bị điện có hiệu điện thế điều chỉnh được để làm giật người khác. Kết quả là, nếu một nhà khoa học yêu cầu tăng hiệu điện thế thì nhiều người sẽ làm theo, dù họ biết hậu quả đối với người bị điện giật.
Hoahocngaynay.com
Nguồn: Báo Đất Việt
