LỜI MỞ ĐẦU Thế kỷ XX là thế kỷ của sự phát minh mạnh mẽ về khoa học kỹ thuật. Việc phát minh ra máy bay, sản xuất ôtô công nghiệp hóa với quy mô lớn và xây dựng đường cao tốc đã rút ngắn khoảng cách giữa các khu vực và tác quốc gia; việc phát minh ra Pênêxilin, tiêm chủng phổ biến các loại vắc xin phòng dịch, làm cho con người thoát khỏi những loại bệnh truyền nhiễm đã uy hiếp nhân loại hàng vạn năm nay; việc phát minh ra và phổ cập máy điều hoà, máy giặt, tủ lạnh, truyền hình. đã rất tiện lợi và cải thiện cuộc sống vật chất của con người; việc phát minh ra quang tuyến và điện thoại di động, sự xuất hiện của mạng Internet đã nhanh chóng nối liền con người trên khắp thế giới với nhau nhanh chóng; việc hoàn thành công trình "tổ gien" đã mở rộng nhận thức của con người những tầng sâu của sinh mệnh; việc xây dựng và phát triển của ngành hàng không đã đưa tầm mắt của loài người vươn tới nơi sâu thẳm của vũ trụ. T những điều đó không những đã làm thay đổi phương thức sản xuất, cơ cấu kinh tế và phương thức sinh sống của con người, nó cũng làm thay đổi nhận thức của con người đối với thế giới khách quan, xây dựng các quan điểm khoa học hoàn toàn mới.
Nhờ đó, sự phát triển khoa học kỹ thuật và sản xuất trong 100 năm của thế kỷ XX đã vượt qua tổng hợp mấy nghìn năm phát triển từ khi lịch sử loài người có văn tự đến nay, nhưng đồng thời cũng gây ra một loạt những hậu quả tai hại như phá hoại môi trường sinh thái, nhiều loài sinh vật bị tuyệt chủng. Con người cuối cùng cũng đã nhận thức được, việc khai thác mang tính “cướp bóc" đối với đại tự nhiên sẽ chịu sự trừng phạt nghiêm khắc. Chỉ có sống hài hoà với tự nhiên mới có thể đạt được mục tiêu phát triển bền vững, vừa không làm hại tự nhiên và môi trường vừa không uy hiếp sự sinh tồn của nhân loại và sự phát triển của thế hệ tương lai. Thế kỷ XXI sẽ là thế kỷ mà khoa học kỹ thuật phát triển như vũ bão và toàn cầu hoá kinh tế tri thức.
Dựa trên nền tảng của công nghệ cao, công nghệ thông tin, công nghệ sinh học và công nghệ gien sẽ có sự đột phá và phát triển mới. Chúng ta đã tiến hành thành công công cuộc đối mới và đã đạt được những thành tựu hết sức to lớn và rực rỡ. Nhưng so sánh với thế giới và khu vực thì còn những khoảng cách rất lớn, đặc biệt là với các nước phát triển trên thế giới. Đảng và Nhà nước ta đã coi giáo dục và đào tạo, khoa học và công nghệ là chính sách hàng đầu, nhằm thực hiện mục tiêu dân giàu, nước mạnh, xã hội công bằng, dân chủ, văn minh, đi lên chủ nghĩa xã hội.
Đó là ý tưởng và sự nghiệp to lớn mà mỗi người dân Việt Nam phải ra sức nỗ lực thực hiện thành công. Đặc biệt, thế hệ tương lai mới là những chủ nhân tương lai của đất nước. “Trẻ em hôm nay, Thế giới ngày mai”. Với ý nghĩa đó, trong thanh thiếu niên, chúng ta cần hướng dẫn và giúp đỡ họ có hứng thú và cướng tìm tòi, học hỏi các tri thức khoa học, phổ cập những kiến thức mới nhất, bồi dưỡng tinh thần khoa học nắm vững phương pháp khoa học.
Đây không chỉ là nội dung và nhiệm vụ quan trọng của giáo dục nhà trường mà toàn xã hội bao gồm giới khoa học, giới xuất bản phải hết sức quan tâm. Sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật hiện đại đặt ra yêu cầu rất cao đối với ngành giáo dục. Mục đích của giáo dục hiện đại là truyền thụ những tri thức và kỹ năng cần thiết cho công việc và cuộc sống, quan trọng hơn là làm cho con người có đủ các quan điểm khoa học và tinh thần khoa học, nắm vững và vận dụng các phương pháp khoa học. Để đi sâu tìm hiểu và nhận thức một cách toàn diện thế giới đã biết và chưa biết, con người cần có các tri thức khoa học rộng về nhiều phương diện.
Chính vì vậy, để tăng cường tố chất toàn diện cung cấp những tri thức, kiến giải mới cho thanh thiếu niên, chúng tôi đã biên dịch bộ sách Khám phá thế giới khoa học từ nhiều nguồn tư liệu của nước ngoài mà chủ yếu là từ cuốn Những vấn đề khoa học kỳ thú của NXB Khoa học kỹ thuật Thiên Tân, Trung Quốc - 2004. Hy vọng rằng, với nội dung có thể gọi là phong phú chính xác, dễ hiểu, bộ sách sẽ giành được sự yêu thích của đông đảo bạn đọc. NGƯỜI BIÊN DỊCH Tại sao nói Trái Đất? Các loại vật chất tồn tại ở khắp nơi trên Trái Đất của chúng ta. Vậy, những nhân tố cơ bản nào cấu thành vật chất? Hơn hai nghìn năm trước đã có người sớm đưa ra câu hỏi này, song do khoa học kỹ thuật lúc bấy giờ chưa phát triển nên người ta vẫn chưa tìm ra câu trả lời chính xác.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thông qua nhiều thí nghiệm, nghiên cứu và phân tích khoa học, cuối cùng người ta mới có được hiểu biết chính xác về sự cấu thành của vật chất và đưa ra kết luận: Vạn vật trên thế giới đều được cấu thành từ một số thành phần rất đơn giản và rất cơ bản, như ôxy, nitơ, hidro, cacbon, sắt. Các thành phần cơ bản và đơn giản này được gọi là các nguyên tố, có tác dụng cấu thành vật chất. Chúng là những vật chất đơn giản nhất và nguyên thuỷ nhất nhưng không thể bị tách rời nếu sử dụng những biện pháp thông thường. Ôxy và thủy ngân đều là nguyên tố, nhưng ôxit thủy ngân thì lại không phải là một nguyên tố, vì chúng được cấu thành từ ôxy và thủy ngân và có thể bị phân giải khi nhiệt độ tăng.
Đến năm 1996, nhân loại đã phát hiện ra 112 nguyên tố khác nhau. Trong đó có 92 nguyên tố có thể tìm thấy trong tự nhiên, những nguyên tố còn lại do các nhà khoa học chế tạo ra tại các phòng thí nghiệm. 112 nguyên tố này có mầu sắc đa dạng do sự pha trộn khác nhau từ các mầu đỏ, vàng và xanh. Bằng những cách thức kết hợp khác nhau, chúng có thể tạo ra rất nhiều các dạng vật chất khác nhau.
Nguyên tố ôxy kết hợp với nguyên tố hidro tạo ra nước. Nguyên tố ôxy kết hợp với nguyên tố cacbon tạo ra ôxit cacbon và cacbonic. Bằng những cách kết hợp khác nhau, hợp chất của ba nguyên tố ôxy cacbon và hidro có thể tạo ra nhiều dạng vật chất có liên quan mật thiết đến chúng ta như: Đường sắcarôda (C12H22O11), rượu etilic, tinh bột (C6H10O5). Ngay chính bản thân con người chúng ta cũng được cấu thành từ hơn 20 loại nguyên tố khác nhau.
Vì vậy, chúng ta có thể nói: “Không có các nguyên tố thì sẽ không có thế giới vật chất phong phú của chúng ta ngày hôm nay". Liệu có thể chế tạo ra những nguyên tố mới được không? Cho dù có hình dáng khác nhau, nhưng vạn vật trên Trái Đất đều được cấu thành từ các nguyên tố. Tính đến nay, chúng ta đã phát hiện được 112 nguyên tố, liệu có thể tìm thấy những nguyên tố mới khác hay không? Quá trình tìm ra các nguyên tố rất vất vả và tốn nhiều thời gian. Công việc tìm kiếm các nguyên tố đã được tiến hành từ nửa cuối thế kỷ XVIII, khi tìm ra nguyên tố ôxy, các nhà khoa học nhận biết được thành phần cơ bản nhất của vật chất chính là nguyên tố.
Ban đầu, các nhà hoá học tiến hành tìm kiếm các nguyên tố chủ yếu bằng biện pháp phân tích những vật chất của chính họ. Thông qua tiến hành thí nghiệm đối với các loại vật chất khác nhau, họ đã tìm ra được nhiều loại nguyên tố khác nhau, trong đó có ôxy, hidro, nitơ. Nhưng, do những hạn chế về điều kiện và kỹ thuật tiến hành thí nghiệm nên việc tìm kiếm những nguyên tố mới của các nhà hoá học đã bị bế tắc. Lúc đó, các nhà vật lý học đã đem lại cho các nhà hoá học một phương pháp và kỹ thuật vật lý mới.
Họ bắt đầu cùng các nhà hoá học tiến hành công việc tìm kiếm những nguyên tố mới. Nhà hoá học người Anh thế kỷ 19 Hum Phry Davy đã sử dụng phương pháp điện phân Bô- tát để tìm ra kali (K). Năm 1860, nhà hoá học người Đức Bensant đã sử dựng lăng kính, kết hợp với phương pháp phân tích quang phổ đã tìm ra chất Cs, sau đó tiếp tục tìm ra chất Rb. Cũng bằng phương pháp này, nhà khoa học người Anh William Crookes đãất thallium (Tl), nhà vật lý học người Đức Laphur và Licht đã tìm ra chất indium (In).
Cùng với việc tìm ra được nhiều các nguyên tố mới, một số nhà hoá học bắt đầu đi sâu nghiên cứu mối quan hệ nội tại giữa các nguyên tố này. Năm 1869, căn cứ vào một số mối liên hệ bên trong giữa các nguyên tố, nhà hoá học người Nga Mendelêep đã phát minh ra bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Ông đã gắn cho mỗi nguyên tố một ký hiệu. Không chỉ đưa 60 nguyên tố đã được phát hiện lúc đó vào trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, căn cứ vào quy luật thay đổi về tính chất của các nguyên tố, Mendeleev còn mạnh dạn đưa ra dự đoán về một số nguyên tố mới, sau đó đưa chúng vào trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học.
Bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học của ông đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát hiện ra các nguyên tố mới. Bắt đầu từ thế kỷ XX, người ta bắt đầu sử dụng phương pháp thí nghiệm để tìm ra các nguyên tố mới và phương pháp này đã thành công như đã tìm ra các chất: technetium (Tc), Francium (Fr), Astatium (At), Promethium (Pm), Plutonium (Pu), Americium (Am). Phải chăng có thể sẽ tiếp tục tìm và phát hiện ra nhiều nguyên tố mới nữa? Những nguyên tố từ số 93 trở đi trong bảng hệ thống tuần hoàn đều do con người tạo ra. Đặc điểm chung của chúng là trong quá trình sắp xếp chúng có thể thay đổi tính chất và biến thành một nguyên tố khác, thậm chí có nguyên tố chỉ tồn tại trong khoảng thời gian ngắn bằng 1/10 tỷ giây.
Vì vậy, việc phát hiện ra các nguyên tố mới sẽ ngày càng khó khăn hơn. Nhưng cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, con người vẫn hoàn toàn có khả năng phát hiện ra các nguyên tố mới.