Ánh sáng và cảm nhận của chúng ta (phần 1)

Bài viết có tham khảo cuốn sách ” Những con đường của ánh sáng” của giáo sư Trịnh Xuân Thuận.

Ánh sáng đóng một vai trò cực kì quan trọng không chỉ trong đời sống hàng ngày của chúng ta mà cả trong quá trình tiến hóa của nhân loại. Nguồn bức xạ nhiệt từ Mặt Trời đến và sưởi ấm Trái Đất chúng ta chính là hạt photon mang năng lượng.

Ánh sáng là dải các sóng điện từ mà mắt người nhìn thấy được với bước sóng dao động từ 380nm đến 760 nm. Sự hạn chế của con người nằm ở chỗ chúng ta không thể cảm nhận được các bước sóng hồng ngoại và từ ngoại, trong khi các loài khác có thể. Điều này hạn chế rất nhiều việc cảm nhận thế giới của chúng ta. Ánh sáng vừa có tính sóng vừa có tính hạt gọi là lưỡng tính sóng hạt. Hạt lượng tử ánh sáng là các hạt photon , năng lượng của photon lớn hay nhỏ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng. Photon cũng là một hạt cơ bản (hạt boson) truyền tương tác trong tương tác điện từ. Photon không có khối lượng nghỉ mặc dù có khối lượng tương đối tính và giữa các hạt photon với nhau không có tương tác hấp dẫn.

Trong quá trình tiến hóa của nhân loại, chỉ với một sự đột biến về cách cảm nhận màu sắc mà nhân loại của chúng ta đã tiến một bước dài trong quá trình tiến hóa. Trước tiên chúng ta nói về ba màu cơ bản là đỏ, lục, lam (RGB), đây chính là ba màu mà từ chúng chúng ta có thể tạo ra được tất cả các màu sắc còn lại. Lý do vì trong các tế nón và que cảm nhận màu sắc trong mắt người chỉ có 3 loại cảm nhận mỗi loại một màu cơ bản này. Như vậy muốn cảm nhận được màu tím, ta có sự kết hợp các xung thần kinh từ các tế bào cảm nhận màu đỏ và lam.

Ở thời điểm sớm quá trình tiến hóa từ linh trưởng thành loài người, tổ tiên của chúng ta chỉ nhìn thấy được 2 màu cơ bản là lục và lam, bằng một sự biến đổi gen bất chợt, mắt người đã có thể nhìn thấy được màu đỏ. Sự quan trọng nằm ở chỗ đỏ là màu của trái cây chín, ăn trái cây chín tốt hơn trái cây xanh. Lúc chưa cảm nhận được màu đỏ, tổ tiên chúng ta không thể phân biệt được đâu là trái cây chín, đâu là trái cây xanh nên cứ ăn đại dẫn đến tình trạng không tốt cho sức khỏe. Ăn trái cây chín, loài người tiêu hóa tốt hơn, nguồn thức ăn cũng dồi dào và nhiều dưỡng chất hơn tạo tiền đề cho những bước tiến hóa sau này.

Việc cảm nhận ánh sáng có liên hệ mật thiết với các bộ phận như mắt và hệ thần kinh nên y học và khoa học về thị giác có sự hỗ trợ đáng kể đối với vật lí. Có một vấn đề trong việc nhìn các vật là làm sao chúng ta có thể ước lượng được khoảng cách xa hay gần khi quan sát. Vì trước đây người ta quan niệm ánh sáng từ mắt đi ra nên người ta cho rằng nó có thể “sờ mó” giúp ta cảm nhận được độ xa hay gần. Nhưng quan điểm đó ngày nay không đúng nữa. Sau này, một lý thuyết đúng được đưa ra rằng để phán đoán khoảng cách, chúng ta dùng đến các dấu hiệu khác, chẳng hạn, một vật nằm trước che khuất một vật nằm sau nó.

Vẫn còn những vấn đề nữa, mình sẽ đề cập đến trong phần 2 của bài viết.

Tác giả: Robert Nguyen (Công Đoàn)