The law of conservation of mass - Todd Ramsey

Translator: Phuong Cao Reviewer: Lê Anh

Những thứ này từ đâu mà có?

Where does all this stuff come from?

This rock?

Trái Đất,

That cow?

con bò,

hay trái tim của bạn?

Your heart?

Not the things themselves, mind you, but what they're made of:

Xin nhớ rằng, chúng không phải tự nhiên mà có, mà cái gì cấu tạo nên chúng?

the atoms that are the fabric of all things.

Nguyên tử chính là nhân tố tạo nên vạn vật.

To answer that question, we look to the law of conservation of mass.

Để trả lời câu hỏi trên, chúng ta hãy cùng tìm hiểu định luật bảo toàn khối lượng.

This law says take an isolated system

Định luật này nói rằng: "Cho một hệ được cô lập bởi một giới hạn

defined by a boundary that matter and energy cannot cross.

sao cho vật chất và năng lượng bên ngoài không thể vượt qua.

Inside this system, mass, a.k.a. matter and energy,

Trong đó, khối lượng của hệ, hay còn gọi là vật chất và năng lượng

can neither be created nor destroyed.

không thể sinh ra hay mất đi.

The universe, to the best of our knowledge,

Như chúng ta đã biết,

is an isolated system.

vũ trụ là một hệ cô lập.

But before we get to that, let's look at a much smaller and simpler one.

Nhưng trước khi nói về hệ này,

chúng ta hãy xét một hệ cô lập nhỏ và đơn giản hơn nhiều.

Here we have six carbon atoms, 12 hydrogen atoms,

Chúng ta có 6 nguyên tử Cácbon, 12 nguyên tử Hydrô, và 18 nguyên tử Ôxy,

and 18 oxygen atoms.

With a little energy, our molecules can really get moving.

Với năng lượng vừa đủ, các phân tử này có khả năng chuyển động thực sự.

These atoms can bond together to form familiar molecules.

Các nguyên tử này có thể liên kết với nhau tạo thành những phân tử quen thuộc.

Here's water,

Như phân tử nước, và phân tử khí Cácbônít.

and here's carbon dioxide.

We can't create or destroy mass.

Chúng ta không thể tạo ra hay làm mất đi khối lượng của chúng.

We're stuck with what we've got, so what can we do?

Phải chấp nhận thôi, chúng ta còn có thể làm gì được đây?

Ah, they have a mind of their own.

À, thì ra các phân tử này cũng có tư duy đấy!

Let's see. They've formed more carbon dioxide and water, six of each.

Chúng tạo thêm nhiều phân tử Cácbônít và nước, mỗi loại 6 phân tử.

Add a little energy, and we can get them to reshuffle themselves to a simple sugar,

Với năng lượng vừa đủ, ta có thể làm cho các phân tử này sắp xếp lại

để tạo ra một phân tử đường đơn giản, và khí Ôxy.

and some oxygen gas.

Our atoms are all accounted for: 6 carbon, 12 hydrogen, and 18 oxygen.

Do đó ta có 6 nguyên tử Cácbon, 12 nguyên tử Hydrô và 18 nguyên tử Ôxy.

The energy we applied is now stored in the bonds between atoms.

Năng lượng cung cấp được dự trữ dưới dạng các liên kết giữa các nguyên tử đó.

We can rerelease that energy

Ta có thể giải phóng năng lượng đó bằng cách phá vỡ phân tử đường

by breaking that sugar back into water and carbon dioxide,

trở lại dạng nước và khí Cácbônít,

and still, same atoms.

nhưng thành phần các nguyên tử vẫn không đổi.

Let's put a few of our atoms aside and try something a little more explosive.

Bây giờ, hãy thử nghiệm với các nguyên tử khác có tính "cháy nổ" hơn.

Đây là phân tử khí metan, thường được liên tưởng đến chứng đầy hơi ở bò,

This here is methane, most commonly associated with cow flatulence,

but also used for rocket fuel.

và còn được dùng làm nhiên liệu để phóng tên lửa.

If we add some oxygen and a little bit of energy,

Nếu ta cung cấp lượng Ôxy và năng lượng vừa đủ,

like you might get from a lit match,

như khi bạn đánh que diêm.

it combusts into carbon dioxide, water and even more energy.

Nó sẽ bùng cháy sinh ra khí Cácbônít, nước và năng lượng thậm chí nhiều hơn.

Notice our methane started with four hydrogen,

Chú ý là phân tử metan ban đầu có 4 nguyên tử Hydrô,

and at the end we still have four hydrogen captured in two water molecules.

và sau phản ứng ta vẫn có 4 nguyên tử Hydrô hiện diện trong 2 phân tử nước.

For a grand finale, here's propane, another combustible gas.

Cuối cùng, đây là propan, cũng là một loại khí đốt,

We add oxygen, light it up, and boom.

Ta cung cấp cho phản ứng đủ Ôxy, rồi đốt nó lên, và BÙM.

More water and carbon dioxide.

Nước và khí Cácbônít được tạo ra nhiều hơn.

This time we get three CO2s

Lần này ta có đến 3 phân tử Cácbônít

because the propane molecule started with three carbon atoms,

bởi vì trong phân tử propan ban đầu có 3 nguyên tử Cácbon,

and they have nowhere else to go.

và vì chúng không còn đường nào để đi.

There are many other reactions we can model with this small set of atoms,

Tập hợp các nguyên tử trên còn được mô phỏng trong nhiều phản ứng khác nữa,

and the law of conservation of mass always holds true.

trong đó định luật bảo toàn khối lượng luôn áp dụng được,

Whatever matter and energy go into a chemical reaction

bất kể loại chất hay năng lượng gì được dùng trước phản ứng

are present and accounted for when it's complete.

và loại sản phẩm sinh ra sau phản ứng.

Nếu khối lượng không được tạo ra, cũng không bị mất đi

So if mass can't be created or destroyed,

where did these atoms come from in the first place?

thì các nguyên tử này từ đâu mà có?

Let's turn back the clock and see.

Chúng ta hãy quay ngược thời gian để giải đáp câu hỏi này,

Further, further, further, too far.

trước nữa, trước nữa, trước nữa, xa quá,

Okay, there it is.

Đáp án đây rồi!

The Big Bang.

(Thuyết) Vụ Nổ Lớn.

Our hydrogen formed from a high-energy soup of particles

Nguyên tử Hydrô hình thành từ "bể xúp" chứa các hạt cao năng

in the three minutes that followed the birth of our universe.

sau ba phút đầu tiên khi vũ trụ được hình thành.

Eventually, clusters of atoms accumulated and formed stars.

Sau cùng, các đám nguyên tử này tích lũy lại và tạo nên các vì sao.

Within these stars, nuclear reactions fused light elements,

Bên trong chúng, các phản ứng hạt nhân hợp nhất các nguyên tố dạng nhẹ,

such as hydrogen and helium,

như Hydrô và Heli,

to form heavier elements, such as carbon and oxygen.

để tạo ra các nguyên tố nặng hơn, như Cácbon và Ôxy.

At first glance, these reactions may look like they're breaking the law

Thoạt đầu, các phản ứng này có vẻ không tuân theo định luật bảo toàn khối lượng

bởi vì chúng tạo ra một lượng năng lượng lớn đáng kinh ngạc,

because they release an astounding amount of energy,

seemingly out of nowhere.

tưởng như không thể giải thích được,

However, thanks to Einstein's famous equation,

Tuy nhiên, nhờ có phương trình nổi tiếng của Einstein,

we know that energy is equivalent to mass.

chúng ta hiểu được rằng năng lượng tương đương với khối lượng.

It turns out that the total mass of the starting atoms

Hóa ra là tổng khối lượng của các nguyên tử ban đầu

is very slightly more than the mass of the products,

không lớn hơn nhiều so với tổng khối lượng sản phẩm sinh ra,

and that loss of mass perfectly corresponds to the gain in energy,

và sự mất đi một phần khối lượng bằng đúng với một lượng năng lượng sinh ra,

which radiates out from the star as light, heat and energetic particles.

năng lượng này phát ra dưới dạng ánh sáng, nhiệt, và các hạt mang năng lượng.

Eventually, this star went supernova

Sau cùng, ngôi sao này nổ tung thành siêu tân tinh

and scattered its elements across space.

và phân tán các nguyên tố của nó ra khắp vũ trụ.

Long story short, they found each other and atoms from other supernovas,

Tóm lại, các nguyên tố này gặp nhau

và các nguyên tử của các siêu tân tinh khác tạo nên Trái Đất,

formed the Earth,

and 4.6 billion years later got scooped up to play their parts

và 4,6 tỉ năm sau bị dịch chuyển để thực hiện vai trò của nó

in our little isolated system.

trong hệ cô lập nhỏ của chúng ta.

But they're not nearly as interesting as the atoms that came together to form you,

Nhưng điều đó không thú vị như khi các nguyên tử này kết hợp với nhau

để tạo nên con người,

or that cow,

con bò,

or this rock.

hay Trái Đất này.

And that is why, as Carl Sagan famously told us,

Và đó là lý do vì sao Carl Sagan từng có câu nói nổi tiếng,

we are all made of star stuff.

Tất cả chúng ta là "sản phẩm" của các vì sao.