-Thời niên thiếu.

Albert Einstein sinh ngày 14-3-1879 tại Ulm, miền Wurtemberg, nước Đức. Cái tỉnh nhỏ bé này không mang lại cho Albert một kỷ niệm nào cả vì năm sau, gia đình Einstein đã di chuyển tới Munich. Sống tại nơi đây được một năm, một người em gái của Einstein ra chào đời và từ đó không có thêm tiếng trẻ thơ nữa. Chủ gia đình, ông Hermann Einstein là người lạc quan, tính tình vui vẻ. Còn bà mẹ, bà Pauline Koch, đã tỏ ra có óc thẩm mỹ ngoài bản tính cần cù, tế nhị. Bà hay khôi hài và yêu thích âm nhạc.

Vốn dòng dõi Do Thái nhưng gia đình Einstein lại sinh sống như người Đức vì tổ tiên của họ đã sinh cơ lập nghiệp tại nước Đức lâu đời. Các phong tục Do Thái cũ đều còn lại rất ít, trong khi tôn giáo bao giờ cũng là thứ mà họ giữ gìn. Vào các ngày lễ riêng của đạo Do Thái, nhóm dân này thường cử hành các buổi lễ theo nghi thức cổ truyền. Ngoài ra, cứ vào ngày thứ năm, gia đình Einstein thường mời một sinh viên Do Thái nghèo túng đến dùng cơm rồi cùng nhau nhắc nhở lại các điều răn trong Thánh Kinh.

Munich, thành phố mà Albert Einstein đã sống trong thời thơ ấu, là trung tâm chính trị và văn hóa của nước Đức tại miền nam. Ông Hermann đã mở tại thành phố này một cái xưởng nhỏ về điện cơ. Ông có một người em là kỹ sư điện nhiều kinh nghiệm, hai anh em cùng góp sức vào việc khai thác nguồn lợi: anh trông nom về mặt giao dịch buôn bán còn em cai quản phần kỹ thuật chuyên môn.

Từ ngày lọt lòng mẹ, cậu Albert chẳng có gì khác hơn những đứa trẻ thông thường. Cậu chậm biết nói đến nỗi lên 3 tuổi mà còn bập bẹ tiếng một khiến cho cha mẹ tưởng cậu bị câm. Hai ba năm sau, Albert vẫn còn là đứa trẻ ít nói, rút rát, thường lánh xa mọi đứa trẻ cùng phố. Cậu ít bạn và không ưa thích đồ chơi. Đoàn lính bằng chì của cha tặng cho cũng không làm cậu vui thích, điều này quả là khác thường bởi vì xứ sở này phải gọi là quê hương của những đoàn quân thiện chiến, của các tướng lãnh lừng danh như Bismarck, như Von Moltke. Cách giải trí mà cậu ưa thích là hát khe khẽ các bài thánh ca khi dạo mát một mình ngoài cánh đồng. Einstein đã sống trong tình thương của cha mẹ và bên cạnh người chú tài ba. Chính nhờ ông này mà Einstein có được các khái niệm đầu tiên về Toán Học.

Thời bấy giờ tại nước Đức, các trường tiểu học không phải do chính phủ mở ra mà được các giáo hội phụ trách. Tuy theo đạo Do Thái nhưng ông Hermann lại cho con theo học một trường tiểu học Thiên Chúa giáo, có lẽ ông muốn con mình về sau này sinh sống như một đứa trẻ Đức. Einstein đã theo dần các lớp tiểu học mà không hề cảm thấy mình là một đứa trẻ khác đạo. Tại trường học, Albert Einstein không tỏ ra xuất sắc. Bản tính rút rát và ưa tư lự của cậu khiến cho các bạn thường chế riễu cậu là người mơ mộng.

Năm lên 10 tuổi, Albert Einstein rời trường tiểu học vào Gymnasium tức là trường trung học Đức. Việc học của các thiếu niên Đức từ 10 tới 18 tuổi đều do Gymnasium quyết định và cho phép lên Đại Học hay bước sang các ngành kỹ thuật. Tại bậc trung học, học sinh phải học rất nhiều về tiếng La-Tinh và Hy Lạp. Kỷ luật nhà trường rất nghiêm khắc, các giáo sư thường độc đoán và xa cách học sinh. Sống tại một nơi có nhiều điều bó buộc như vậy, Albert Einstein cảm thấy khó chịu. Có lần cậu nói: “tại bậc tiểu học, các thầy giáo đối với tôi như các ông Thượng Sĩ, còn tại bậc trung học, giáo sư là các ông Thiếu Úy”. Sự so sánh này làm nhiều người liên tưởng tới đội quân của Vua Wilhelm II, với các ông Thượng Sĩ là những người thô tục và tàn bạo còn sĩ quan thường ưa thích uy quyền, lại tỏ ra bí mật và quan trọng.

Từ thuở nhỏ, Albert Einstein đã yêu thích học hỏi về Vật Lý. Cậu còn nhớ khi lên 5 tuổi, cha cậu cho cậu một chiếc địa bàn. Chiếc kim lúc nào cũng chỉ về một hướng làm cho cậu bé này thắc mắc, suy nghĩ. Lớn lên, Einstein ưa thích đọc các loại sách Khoa Học. Chàng sinh viên Do Thái tới ăn cơm vào ngày thứ năm đã khuyên Einstein đọc bộ sách “Khoa Học Phổ Thông” của Aaron Bernstein. Nhờ cuốn này mà Einstein hiểu biết thêm về Sinh Vật, Thực Vật, Vũ Trụ, Thời Tiết, Động Đất, Núi Lửa cùng nhiều hiện tượng thiên nhiên khác.

Về Toán Học, không phải nhà trường cho cậu các khái niệm đầu tiên mà là gia đình và ông chú ruột đã chỉ dạy cho cậu rõ ràng hơn các giáo sư tại Gymnasium. Nhà trường đã dùng phương pháp cổ điển, cứng rắn và khó hiểu bao nhiêu thì tại nhà, chú của cậu lại làm cho cách giải các bài toán trở nên vui thích, dễ dàng, nhờ cách dùng các thí dụ đơn giản và các ý tưởng mới lạ.

Năm 12 tuổi, Albert Einstein được tặng một cuốn sách về Hình Học. Cậu nghiền ngẫm cuốn sách đó và lấy làm thích thú về sự rõ ràng cùng các thí dụ cụ thể trong sách. Nhờ cuốn này, cậu học được cách lý luận phân minh và cách trình bày thứ tự của một bài tính. Do đó, cậu hơn hẳn các bạn về môn Toán. Vì được cha mẹ cho học đàn vĩ cầm từ khi lên 6 tuổi nên càng về sau, Einstein càng yêu thích âm nhạc và cảm thông được vẻ trong sáng và bay bướm trong các nhạc phẩm của Mozart. Năm 14 tuổi, Albert Einstein đã được dự vào các buổi trình diễn âm nhạc và nhờ vậy, cậu thấy mình còn kém về kỹ thuật vĩ cầm.

Đời sống tại nước Đức càng ngày càng khó khăn. Vào năm 1894, ông Hermann đành phải bán cửa hàng của mình rồi sang Milan, nước Ý, mở một cơ xưởng tương tự. Ông để con trai ở lại nước Đức theo nốt bậc trung học, vì chính nơi đây sẽ cho phép con ông bước lên bậc Đại Học. Vốn bản tính ưa thích Tự Do, Albert Einstein cảm thấy ngạt thở khi phải sống tại Gymnasium. Rồi quang cảnh ngoài đường phố nữa: vào mỗi buổi chiều, khi đoàn lính đi qua, tiếng trống quân hành đã kéo theo hàng trăm đứa trẻ. Các bà mẹ Đức thường bế con đứng xem đoàn thanh niên trong bộ quân phục diễn qua, và ước mơ của các thiếu nhi Đức là một ngày kia, chúng sẽ được đi đứng hiên ngang như các bậc đàn anh của chúng. Trái với sở thích chung kể trên, Albert Einstein lại rất ghét Quân Đội, rất ghét Chiến Tranh. Về sau này, có lần Einstein đã nói: “Tôi hết sức kinh rẻ kẻ nào có thể vui sướng mà đi theo nhịp quân hành, nếu họ có một khối óc thì quả là nhầm lẫn rồi, một cái tủy xương sống là đủ cho họ”.

Nền kỹ nghệ phát triển rất nhanh tại nước Đức đã khiến cho con người hầu như quên lãng thiên nhiên. Trái lại tại nước Ý, cảnh thiên nhiên rực rỡ và bầu trời trong sáng của miền Địa Trung Hải đã khiến cho Einstein tin tưởng đó là thiên đường nơi hạ giới. Vì sống trong cảnh cô đơn quá đau khổ nên nhiều lần Albert Einstein đã định bỏ trường học mà sang nước Ý sống với cha mẹ. Cuối cùng cậu tìm đến một y sĩ và xin giấy chứng nhận mình bị suy yếu thần kinh, cần phải tĩnh dưỡng tại nước Ý trong 6 tháng. Ông Hermann rất bực mình khi biết con bỏ dở việc học mà theo sang Milan. Albert lại cho cha biết ý định từ bỏ quốc tịch Đức bởi vì cậu đã chán ghét sự bó buộc của xứ sở đó. Nhưng cuộc sống tại Milan không phải dễ dàng. Ông Hermann cũng không quyết định cư ngụ tại nơi đây và việc xin cho Albert nhập quốc tịch Ý chưa chắc đã thành công trong một thời gian ngắn, như vậy Albert sẽ là một người không có tổ quốc. Ông Hermann khuyên con trai nên chờ đợi.

Thời gian sống tại nước Ý đối với Einstein thật là sung sướng. Cậu lang thang khắp các đường phố, đâu đâu cũng vang lên tiếng hát của người dân yêu thích âm nhạc. Cậu đi thăm rất nhiều viện bảo tàng, và các lâu đài tráng lệ với các tác phẩm nghệ thuật đã làm cho mọi người phải say sưa, lưu luyến. Phong cảnh của nước Ý thực là hữu tình nên đã khiến cho con người yêu mến thiên nhiên. Người dân tại nơi đây không làm việc như một cái máy, không sợ quyền hành, không bị ràng buộc vào các điều lệ nhân tạo gò bó mà trái lại, tất cả mọi người đều cởi mở, vui vẻ và hồn nhiên.

Tại Milan, nghề điện đã không giúp được cho gia đình Einstein sung túc. Ông Hermann phải bảo con trai đi kiếm một việc làm nuôi thân. Albert tính rằng để có thể tiếp tục sự học, điều hay nhất là cậu xin vào một trường nào cấp học bổng. Vì không tốt nghiệp từ Gymnasium, Albert không thể nào xin lên đại học được, vả lại cậu khá về toán học nên một trường kỹ thuật sẽ hợp với cậu hơn.

- Công Minh và Ngọc Huy (10 CT - Trường LHP 2007-2008) sưu tầm -

Tại châu Âu vào thời kỳ đó, ngoài các trường kỹ thuật của nước Đức ra, trường Bách Khoa tại Zurich là nơi danh tiếng. Trường này thuộc Liên Bang Thụy Sĩ là một nước có nền chính trị trung lập ở châu Âu. Các sinh viên ngoại quốc nào không thể theo đuổi sự học tại nước mình vì lý do chính trị, có thể tiếp tục sự học tại nơi đây. Vì vậy trong trường Bách Khoa, số sinh viên nước ngoài cũng khá đông. Muốn vào trường, sinh viên phải qua một kỳ thi tuyển. Einstein cũng nộp đơn dự thi nhưng chàng bị rớt: chàng thiếu điểm về môn sinh ngữ và vạn vật, tuy rằng bài toán của chàng thừa điểm. Thực vậy, sự hiểu biết của Einstein về Toán đã vượt hơn các bạn.

Sau khi thi rớt, Einstein bắt đầu lo ngại. Cái viễn ảnh đen tối hiện lên trong trí óc chàng. Cuộc mưu sinh của cha chàng tại nước Ý cũng gặp nhiều trắc trở. Einstein tự trách đã nông nổi bỏ sang nước Ý và hối tiếc sự học tại Gymnasium khi trước, tuy bó buộc thực nhưng đủ bảo đảm cho tương lai. Nhưng may mắn cho Albert, bài làm xuất sắc về Toán của chàng đã khiến cho viên giám đốc trường Bách Khoa chú ý. Ông ta khuyên chàng nên theo học tại một trường khá nổi danh thuộc tỉnh Aarau. Einstein tự hỏi liệu nơi mình sẽ tới học có giống như các trường tại nước Đức không? Cái hình ảnh cũ của ký túc xá hồi còn nhỏ khiến cho chàng sợ hãi lối sống cũ và phân vân trước khi bước vào một nơi học mới. Bất đắc dĩ, Einstein đành phải nhận lời.

Khi tới Aarau, Einstein đã ngạc nhiên hết sức: tất cả các điều ước đoán của chàng khi trước đều sai hết. Nơi đây không có điều gì giống Gymnasium của nước Đức. Tinh thần của thầy trò nơi đây khác hẳn: kỷ luật sắt không có, giáo sư cố công hướng dẫn học sinh biết cách suy nghĩ và tự làm việc. Các bậc thầy đều là những người cởi mở, luôn luôn tiếp xúc với học sinh, bàn bạc cùng cho họ những lới khuyên bảo chân thành. Tinh thần học hành tại nơi đây đã theo đường lối dân chủ thì phương pháp học tập cũng được canh tân theo đà tiến bộ. Học sinh được làm lấy các thí nghiệm về Vật Lý và Hóa Học, được xem tận mắt các máy móc, các dụng cụ khoa học. Còn các môn học khác cũng được giảng dạy bằng cách căn cứ vào các dẫn chứng cụ thể, rõ ràng.

Sau một năm theo học tại Aarau, Einstein tốt nghiệp trung học và được nhận vào trường Bách Khoa Zurich mà không phải qua một kỳ thi nào khác. Trường kỹ thuật này đã cho chàng các sự hiểu biết căn bản về Vật Lý và Toán Học. Ngoài ra, vào các thời giờ nhàn rỗi, Einstein thường nghiền ngẫm các tác phẩm khoa học của Helmholtz, Kirchhoff, Boltzmann, Maxwell và Hertz.

Càng chú tâm đọc sách Vật Lý , Einstein lại càng cảm thấy cần phải có trình độ hiểu biết rất cao về Toán Học. Tuy nhiên, vài giờ Toán tại trường đã không khiến cho chàng chú ý, phải chăng do giáo sư toán thiếu khoa sư phạm? Thực vậy, ông Hermann Minkowski, Giáo Sư Toán, đã không hấp dẫn được sinh viên vào các con số tuy rằng ông là một nhà toán học trẻ tuổi nhưng xuất sắc. Dù sao, những ý tưởng về các định luật Toán Học do ông Minskowski đề cập cũng đã thấm nhập ít nhiều vào trí óc của Einstein và giúp cho chàng phát triển về môn Vật Lý sau này.

Tại nước Ý, cơ xưởng của ông Hermann chỉ mang lại một nguồn lợi nhỏ nên Albert Einstein sống nhờ vào tiền trợ cấp của một người trong họ. Hàng tháng chàng nhận được 100 quan Thụy Sĩ. Tuy món tiền này quá nhỏ nhưng Einstein phải để dành 20 quan, hy vọng sau này sau khi tốt nghiệp, chàng có đủ tiền xin được quốc tịch Thụy Sĩ. Vì cách tiết kiệm này, chàng phải chịu cảnh thiếu thốn và không hề biết tới sự xa hoa.

Từ thuở nhỏ, Einstein đã ít chơi đùa cùng các đứa trẻ trong xóm thì ngày nay khi sống tại trường đại học, chàng cũng vẫn là một sinh viên dè dặt. Tuy vậy, không phải Einstein không có bạn thân. Chàng hay tiếp xúc với Friedrich Adler. Anh chàng này là người Áo, con một nhà lãnh tụ phe Dân Chủ Xã Hội thuộc thành phố Vienna và ông này không muốn con trai của mình dính dáng tới chính trị nên đã gửi Adler tới Zurich theo học. Einstein còn có một cô bạn gái rất thân: cô Mileva Maritsch, người Hung. Cô này thường trao đổi bài vở với Einstein.

Vào năm 1901, Albert Einstein tốt nghiệp trường Bách Khoa và cũng trở nên công dân Thụy Sĩ. Đối với những sinh viên mới ra trường và có năng khiếu về Khoa Học thì ước mơ của họ là làm thế nào có thể xin được một chân giúp việc cho một giáo sư đại học nhiều kinh nghiệm rồi nhờ vậy có thể học hỏi thêm những phương pháp khảo cứu khoa học của ông ta. Einstein cũng mong ước như thế nhưng các đơn xin đều bị khước từ. Không xin được việc tại trường đại học, Einstein quay sang việc nạp đơn vào một trường trung học, nhưng mặc dù có nhiều thư giới thiệu nồng nàn, mặc dù xuất thân từ trường Bách Khoa và có quốc tịch Thụy Sĩ, Einstein vẫn không xin được việc làm. Phải chăng người ta đã không coi chàng như một người dân chính gốc mà chỉ là một công dân trên giấy tờ?

Chờ mãi thì phải có việc: một người bạn của Einstein giới thiệu chàng với ông Haller, giám đốc Phòng Văn Bằng ở Berne. Văn Phòng này đang thiếu một người thạo về các phát minh khoa học trong khi Einstein lại chưa có một kinh nghiệm gì về kỹ thuật cả. Nhưng sau một thời gian thử việc, Einstein được chấp nhận. Bổn phận của chàng là phải xem xét các bằng sáng chế: công việc này không phải là dễ vì các nhà phát minh thường là các tài tử, không biết diễn tả những điều khám phá theo thứ tự, rõ ràng.

Nhờ làm việc tại Phòng Văn Bằng, Einstein được lãnh lương 3 ngàn quan. Cuộc sống tương đối dễ chịu khiến chàng nghĩ đến việc hôn nhân. Einstein cưới cô bạn gái cũ là Mileva Maritsch tuy nàng hơn chàng vài tuổi. Mileva là người có tư tưởng hơi tiến bộ lại không biết cách sống hòa mình với các người chung quanh, vì vậy gia đình Einstein không được hạnh phúc lắm. Ít lâu sau, hai người con trai ra đời, đứa con cả cũng mang tên Albert như cha. Einstein đã tìm được hạnh phúc bên hai đứa con kháu khỉnh.

Do có gốc gác Do Thái, Einstein đã bị công kích bởi một số người bài Do Thái. Khi một truyền đơn được phân phát dưới tiêu đề 100 tác giả chống lại Einstein, Einstein đã viết "Nếu tôi thực sự sai, chỉ cần một người chống lại là đủ". Một số câu nói nổi tiếng về Chúa trời của Einstein được liệt kê dưới đây:

"Bất cứ ai cho mình quyền phán xét thế nào là Sự thật và Tri thức đều trở thành hề đối với Chúa trời."

"Tôi muốn biết Chúa trời đã sinh ra thế giới như thế nào. Tôi không quan tâm đến hiện tượng cụ thể này nọ, trong bối cảnh nọ kia. Tôi muốn biết Chúa đã nghĩ như thế nào, tất cả phần còn lại chỉ là chi tiết."

"Chúa trời rất khó hiểu, nhưng không ma mãnh."

"Chúa trời không chơi trò may rủi với thế giới này." (God does not play dice with the Universe.)

"Khoa học mà thiếu tôn giáo thì khập khiễng. Tôn giáo mà không có khoa học thì mù quáng" (Science without religion is lame. Religion without science is blind.)

Einstein cũng đã có nhiều câu nói sâu sắc về khám phá khoa học:

"Sự sáng tạo không phải là sản phẩm của suy luận lô-gic, dù rằng sản phẩm cuối cùng gắn liền với một cấu trúc lô-gic."

"Tự nhiên chỉ cho chúng ta thấy cái đuôi của con sư tử. Nhưng tôi không nghi ngờ rằng con sư tử là chủ nhân của cái đuôi ấy dù nó không thể xuất đầu lộ diện với tầm vóc khổng lồ của nó." (Pais 1982, p. 235)

"Từ trên cao, Tự nhiên mỉm cười nhìn xuống, người đã trao cho chúng ta một lòng khao khát khám phá, nhiều hơn là khả năng trí tuệ để làm việc ấy."

"Đừng lo lắng về khó khăn của bạn trong toán học, tôi đảm bảo với bạn rằng những khó khăn toán học của tôi còn gấp bội."

Khi được đề cử làm tổng thống Israel, ông từ chối với lý do là ngây thơ về chính trị, nhưng thật ra, đối với ông: "Phương trình quan trọng hơn đối với tôi, vì chính trị là cho hiện tại, còn phương trình là cho vĩnh cửu" Lược sử thời gian.

Khi con ông hỏi vì sao ông nổi tiếng, Einstein đã giải thích công lao của ông một cách dễ hiểu và khiêm tốn:

"Khi con bọ dừa bò theo một cành cây nó không nhận thấy là cành cây bị cong. Cha đã có may mắn nhận thấy cái mà con bọ dừa không nhận thấy con ạ."

Khi được hỏi về cách làm cho ông được thành công, ông đã nói:

"Suy nghĩ, suy nghĩ đi, suy nghĩ mãi"

"Nếu như tưởng tượng rằng những gì chúng ta biết là một hình tròn thì những gì ngoài vòng tròn đó thật lớn biết bao."

- Trích từ Wikipedia -

Phần lớn các hiện tượng trong tự nhiên đều có liên hệ với sự biểu hiện của một tính chất đặc biệt của các vật vĩ mô do các hạt đó tạo thành – đó là sự có mặt của điện tích ở trong chúng. Các hiện tượng đó gọi là hiện tượng điện và hiện tượng từ.

Nghành khoa học điện từ có thể nói là nghành cơ bản hoàn chỉnh cuối cùng của Vật lý học cổ điển. Nhưng những hiểu biết của con người về điện và từ có thể nói là rất sớm.

Người Hylạp cổ đã làm quen với những hiện tượng điện rất sớm, khoảng 4500 năm về trước, tức là khoảng thiên niên kỷ thứ III trước Công Nguyên. Những hình ảnh của cá nheo điện (loài các sống ở thượng nguồn sông Nil) trên tượng đất ở Xoka đã chứng minh điều này. Họ cũng biết được rằng hổ phách khi cọ xát có khả năng thu được điện tích và hút được các vật nhẹ. Đócó thể là phát hiện của Phalet Mile.

Các thầy thuốc khoảng năm 600 trước Công Nguyên chính là những người sử dụng “điện” trong thực tế sớm hơn cả. Thầy thuốc nổi tiếng của Roma Ch’Galie đã dùng điện của một con Rái cá biển để chữa bệnh cho con người. Ở Địa Trung Hải, người Roma biết về một loại cá đuối tương đối lớn có cách kiếm ăn rất kỳ lạ: Không đuổi theo con mồi, cũng không nhảy ra từ chổ nấp mà chúng chỉ nằm yên một chỗ chờ con mồi đi ngang qua, lập tức con mồi run rẫy lên và chết trong nháy mắt. Người Roma cho rằng những con cá này đã tiết ra “một chất độc” nào đó vào con mồi làm cho nó chết ngay. Họ xem “chất độc” này là một liều thuốc hữu hiệu để chữa bệnh nên tìm cách bắt và đem loài cá này về nuôi. Đó chính là những hiểu biết đầu tiên của con người về điện.

Cùng lúc đó con người cũng đã biết về từ.

Thế kỷ III trước Công Nguyên, người Trung Quốc đã biết tính chất hút đẩy của nam châm và đã sử dụng nam châm như một la bàn. Mặc dù rằng chiếc la bàn đầu tiên có cấu tạo rất đơn sơ, nhưng nó đã có ích lợi cho con người trong việc xác định phương hướng. Sự tiến bộ của người Trung Quốc không chỉ vì họ phát hiện được đặc tính cơ bản của nam châm mà ở chỗ họ đã biết sử dụng nó, biết vận dụng nó vào đời sống dù rằng họ chưa thể biết được tại sao lại như vậy.

Khi phát hiện ra được những hiện tượng điện và từ, vấn đề đặt ra cho con người là : Chúng xảy ra như thế nào, bản chất ra sao và chúng có liên hệ gì với nhau hay không?

Đó qủa thật là một vấn đề hết sức phức tạp, một câu hỏi hóc búa sẽ làm đau đầu các nhá bác học của biết bao thế hệ! Ngay cả các nhà bác học thời cổ đại cũng đã bắt tay vào nghiên cứu. Điển hình là Thalet (624 – 547 TCN), nhà toán học cổ Hylạp và nhiều nhà bác học của các thời kỳ liền sau đó.

Mãi cho đến thế kỷ XIII, đã có một số nghiên cứu lý thuyết về điện và từ. Đó là công trình “bàn về nam châm” của Pierre Pelerine De Maricourt đã đặt cơ sở cho Từ học và phương pháp thực nghiệm. Ông công bố tác phẩm này vào năm 1269, đánh dấu sự nghiên cứu lý thuyết đầu tiên về hiện tượng từ mặc dù nó đã được mô tả trước đó bởi một người Anh là Alexander Neckam, (1157 – 1217).

Lúc bấy giờ, khi tham gia quân đội của Charles xứ Angle, P.De Maricourt đã giải thích cách xác định các cực của nam châm, cách gây ra từ tính ở một miếng sắt bằng cách cọ xát nó với một nam châm và mô tả sự đẩy giữa các cực giống nhau, cũng như thí nghiệm về “nam châm bẽ đôi”. Các quan điểm của ông vẫn còn mang dấu ấn của học thuyết Aristote : hiện tượng cảm ứng từ ở sắt được ông giải thích là do nam châm đã “thực tế hóa” hiện tượng từ tồn tại ở sắt dưới dạng “tiềm năng”. Trong khi nghiên cứuđịnh hướng của kim địa bàn, ông cho rằng : Sự định hướng đó là do sự tích tụ của các quặng sắt có từ tính ở cực Bắc. Ông cũng mô tả chính xác các địa bàn có trục thẳng đứng hoặc kim nam châm nổi đặt ở tâm một bảng chia độ có 360 độ chia. Như vậy, P.D.Maricourt đã đưa ra được cách giải thích về sự lệch của các kim nam châm và phần nào nói đến địa từ.

Tuy nhiên hiện nay có nhiều cách giải thích khác nhau về địa từ nhưng cách giải thích của ông đã rất tiến bộ trong thời kỳ này. Nhưng thật đáng tiếc, Maricourt sống một cách cô lập và tác phẩm của ông không hề được sử dụng xứng đáng với giá trị của nó. Điều đó chúng ta cũng dễ hiểu bởi vì ông sống vào thời điểm khắc nghiệt nhất của giai đoạn gọi là “ Đêm trường trung thế kỷ”.

Cũng ở thế kỷ này, chiếc la bàn hoàn chỉnh đã ra đời và nó được sử dụng rộng rãi vào nghành hàng hải ở phương Đông và Địa Trung Hải.

-Trang Sỹ Dũ

Như vậy, hiện tượng điện từ đã được con người biết đến từ rất lâu đời và họ cũng đã đặt vấn đề nghiên cứu nó. Nhưng gần hơn 4000 năm liên tục, nó không phát triển được gì ngoài những nghiên cứu độc lập của Thalet, D.Maricourt. Trong suốt khoảng thời gian ấy, con người cũng chỉ biết được một điểm chung duy nhất của điện và từ đó là “ điều bí ẩn” của tự nhiên, không thể giải thích nổi.

Chúng ta cũng nhớ lại rằng, thời kỳ từ thế kỷ thứ III trước Công Nguyên đến tận thế kỷ XV là thời kỳ thống trị của Thiên Chúa giáo dựa trên những giáo điều hạn chế và tư tưởng của “vị thần” Aristote. Con người chỉ tin vào nhưng điều mà Aristote nói, họ xem đó là chân lý của tự nhiên. Chính vì thế, cũng như các ngành khoa học khác, Điện từ học không tiến triển được gì hơn. Quan niệm của con người về điện và từ ở thế kỷ XV – XVI không khác gì lắm so với con người thời cổ đại.

Mãi đến thế kỷ XVII, điện và từ mới có sự biến đổi trong quan niệm con người. Thời kỳ này, Thiên Chúa giáo đã nhìn thấy được những sai lầm trong giáo điều của mình, họ đã có thiện cảm với những điều chỉnh hợp lý hơn và bắt đầu có thiện cảm với những phát minh khoa học, điều đó là một liều thuốc kích thích mạnh mẽ nhất cho các nhà bác học bước vào lĩnh vực nghiên cứu.

Với sự ra đời Vật lý học thực nghiệm mà cha đẻ ra nó là nhà bác học thiên tài người Ý Galileo (1564-1642). Ông đã đặt nền móng và tầm quan trọng của thực nghiệm trong Vật lý học. Dựa vào đó, khoa học đã có bước tiến đáng kể chỉ trong thời gian ngắn sau đó. Đặc biệt là cơ học Newton đã thành công rực rỡ. Khi ấy, điện, từ thu hút được sự chú ý của nhiều nhà bác học, song cũng chưa có gì phát triển đáng nói ngoài công trình đặc biệt có ý nghĩa quan trọng của Gilbert vào đầu thế kỷ XVII.

Năm 1600 William Gilbert (1540-1603) người Anh đặt cơ sở ban đầu cho Điện từ học. Lần đầu tiên ông tập hợp tất cả các kết qủa nghiên cứu được về điện và từ trước đó, cùng với những nghiên cứu của mình, Gilbert cho ra đời tác phẩm “Nói về nam châm, các vật thể có từ tính và khối nam châm khổng lồ của trái đất”.

Trước Gilbert, người ta cho rằng các cực của kim nam châm hướng về các cực của trời. Trong tác phẩm của mình, Gilbert cho rằng trái đất chính là một nam châm khổng lồ, và kim nam châm của la bàn hướng về cực của trái đất vì bị cực đó hút giống như các cực của các nam châm hút nhau.

Điều này đã được P.D.Maricourt nói đến trong tác phẩm “Bàn về nam châm”, nhưng có điều khác biệt Gilbert đã không dựa trên nền tảng là học thuyết của Aristote.

Trong tác phẩm của mình, Gilbert cho rằng cực Bắc của trái đất gần đúng là từ cực âm và cực Nam gần đúng là từ cực dương. Chúng ta cũng nên hiểu rằng, âm – dương chỉ là sự quy ước, nhưng một khi quy ước đó được xác định thì chúng cho phép chúng ta xác định tên các cực trong bất kỳ trường hợp nào khác. Một kim nam châm đặt trên một trục thẳng đứng cũng tuân theo một quy luật. Tức là chiếc kim đó hướng cực dương của nó về phía cực Bắc, nghĩa là cực âm của trái đất. Còn cực âm thì hường về phía cực Nam của trái đất. Chính điều đó đã tạo cho chiếc la bàn một điều kỳ diệu trong việc xác định phương hướng của con người.

Gilbert cũng tự chế tạo một nam châm hình cầu mà ông gọi là “Terralla” (trái đất nhỏ) bằng cách đẻo một qủa cầu bằng quặng từ tính. Và ông đã nghiên cứu tương tác của một kim nam châm nhỏ với “Terralla” đó. Nhưng ông đã lầm lẫn khi coi các cực của “terralla” cũng là các địa cực. Chính điều này khiến Gilbert gặp bế tắc khi có người hỏi “Kim nam châm chỉ như thế nào khi ta cho địa bàn đến một trong hai cực của trái đất?” và Gilbert đã trả lời không chính xác. Ngày nay, ta biết rằng địa cực nằm lệch với cực của trái đất, chứ không trùng như Gilbert đã trình bày. Và nếu như kim nam châm được đặt tại cực Bắc thì cả hai đầu kim nam châm đều chỉ về hướng Nam. Điều đó cũng dễ hiểu, bởi vì nếu ta đang ở cực Băc, nếu đi dọc theo kinh tuyến thì bất kỳ kinh tuyến nào cũng dẫn ta về cực Nam. Và khi đưa kim nam châm về cực Nam thì chắc chắn, cả hai cực của kim nam châm đều chỉ về hướng Bắc.

Một điểm đáng lưu ý là Gilbert thấy được rằng không thể tách rời hai cực của một nam châm khi bẻ gãy chúng mặc dù bản chất của hiện tượng còn chưa rõ. Đặc biệt là Gilbert chứng minh được điều này bằng thực nghiệm, ông tiến hành thí nghiệm như sau:

Treo một thanh nam châm nằm ngang tại một điểm giữacủa nó. Đưa một thanh khác lại gần và ông nhận thấy có sự tương tác giữa hai thanh này. Khi đưa dọc từ đầu này đến đầu kia thì thấy lực tương tác giảm dần khi đi vào giữa điểm treo. Và tại điểm treo không có tương tác, đó chính là vị trí phân chia hai cực của nam châm. Tiếp theo là ông thí nghiệm với thanh nam châm bị bẽ gãy làm hai phần bằng nhau, thì thấy kết qủa cũng tương tự như trên. Như vậy, ông kết luận rằng không thể tách rời hai cực của một nam châm.

Không chỉ thế, Gilbert chứng minh được rằng không những hổ phách mà còn nhiều chất khác nữa cũng hút các vật nhỏ khi bị cọ xát như : kim cương, xi gắn diêm sinh, phèn chua…Vàông gọi chúng là những “vật điện”, còn những vật không có tính chất đó thì ông gọi là “ vật không điện”.

Gilbert còn nhận thấy, các lõi sắt sẽ tăng cường được tác dụng từ và nhận xét được cảm ứng điện từ, điều đó ở thế kỷ XIX được Faraday chứng minh bằng thực nghiệm.

Có thể nói Gilbert là người đầu tiên nghiên cứu các hiện tượng điện và từ một cách có hệ thống và tương đối kỹ lưỡng .Ông đã dùng thực nghiệm để chứng minh những điều mình đưa ra. Chính những điều đó đã đưa tác phẩm của Gilbert trở thành một mốc quan trọng của lịch sử phát triển Điện từ trường. Nhưng khi so sánh các hiện tượng điện và từ ông đã đi đến một kết luận: ”chúng hết sức khác nhau và không có liên quan gì đếnnhau cả”. Quan niệm này đã đứng vững trong khoa học suốt 200 năm, cho đến khi Oersted phát minh ra sự tương tác của dòng diện lên kim nam châm.