Trong cuốn Foucault’s pendulum (Con lắc Foucault), tác giả Umberto Eco (1932 – 2016) đã viết rằng: “Bất kỳ sự kiện nào cũng sẽ trở thành quan trọng khi nó được liên hệ với một sự kiện khác. Hơn mười năm trước, thật ngạc nhiên và thú vị vô cùng khi tôi biết rằng con lắc Foucault có mối liên hệ chặt chẽ với toàn bộ vũ trụ.”
Tại một khu phố cổ thuộc Quận 5 Paris – mang nhiều dấu ấn từ thời La Mã, có một tòa nhà tráng lệ được xây dựng từ thế kỷ 18: điện Panthéon. Vốn là điện thờ của Giáo hội, cụ thể là dành riêng cho thánh Geneviève (419/422 – 502/512, vị thánh quan thầy của Paris trong cả đức tin Công giáo La Mã lẫn Chính thống giáo phương Đông), Panthéon sau đó lại được chuyển đổi chức năng, trở thành lăng mộ lưu giữ hài cốt của những nhân vật kiệt xuất, công dân Pháp nổi tiếng như Voltaire, Jean Jacques Rousseau, Victor Hugo, Emile Zola, vợ chồng Marie/Pierre Curie và Jean Moulin. Ngày nay, Panthéon thực sự trông giống như một bảo tàng hơn là nhà thờ; và ngay bên dưới mái vòm trung tâm của điện vẫn đang treo lơ lửng một con lắc kim loại lớn – thứ đã bác bỏ thành công niềm tin (phi khoa học) mà Giáo hội nắm giữ suốt một thời gian dài.
Đó chính là con lắc Foucault – một trong những thí nghiệm nổi tiếng nhất trong lịch sử khoa học, đã được thực hiện hàng ngàn lần trên khắp thế giới, tại các trường học, bảo tàng, đài quan sát, công viên, chốn công cộng và thậm chí cả trong nhà thờ. Nó đã tạo nên một ấn tượng và sự xúc động mạnh mẽ khi được trình diễn lần đầu cho công chúng, và vẫn đang tiếp tục làm kinh ngạc cả giới khoa học lẫn thường dân cho đến tận hôm nay.
Trong cả ngàn năm, người ta đã không ngừng tranh luận, liệu Mặt trời xoay quanh Trái đất (mô hình địa tâm) hay Trái đất xoay quanh Mặt trời (mô hình nhật tâm). Nhà thờ (Giáo hội) đã luôn khăng khăng bảo vệ quan điểm rằng Trái đất đứng yên; tuy nhiên các nhà thiên văn học dũng cảm tiên phong như Copernicus và Galileo đã cung cấp một số bằng chứng đủ để thuyết phục giới khoa học về tính đúng đắn của thuyết nhật tâm. Kể từ đó, nhiều người đã công nhận rằng Trái đất đang quay trên trục của nó, song vẫn chưa ai thực sự kiểm chứng được điều này. Đối với một người quan sát bình thường, Trái đất dường như đứng yên và nằm bên ngoài sự chuyển động quay tròn (dễ dàng nhận thấy) của bầu trời, và không một hiệu ứng nào (có thể quan sát được) đủ thuyết phục để chứng minh cho chuyển động quay của Trái đất.
Jean Bernard Léon Foucault (1819 – 1868) là nhà vật lý thực nghiệm hàng đầu thế giới khi ấy. Trong một lần làm việc với đồng hồ và một con lắc hình nón, Foucault đã đặt một thanh thép vào máy tiện và vô tình va phải, khiến nó dao động. Ông nhận thấy thanh thép có xu hướng duy trì mặt phẳng giao động ngay cả khi đang quay. Từ đó, Foucault nghĩ rằng, nếu một con lắc dao động cũng duy trì mặt phẳng dao động, giống như thanh thép, thì đó hoàn toàn có thể là một bằng chứng cơ học về chuyển động quay của Trái đất.
Sau nhiều thử nghiệm, Foucault đã trình diễn khám phá của mình trước với Viện Hàn lâm Khoa học (Academy of Science) tại Đài thiên văn Paris vào tháng 1/1851 và thuyết phục được những người chứng kiến, phản biện. Tháng 3/1851, theo đề nghị của Tổng thống Louis Napoléon Bonaparte, ông đã có một buổi trình diễn chính thức trước công chúng tại điện Panthéon, với dụng cụ là một con lắc rất lớn, nặng 28 kg và được treo trên sợi dây thép dài khoảng 67 mét. Sau khi thả con lắc, nếu không có tác động của ngoại lực, theo định luật bảo toàn momen động lượng, mặt phẳng dao động của con lắc trong không gian sẽ không thay đổi; Tuy nhiên, điều kì lạ đã xảy ra: trong quá trình dao động, con lắc dần xoay hướng; Sau khoảng gần 32 giờ, con lắc đã xoay đúng 1 vòng theo chiều kim đồng hồ. Đây là hệ quả của hiệu ứng Coriolis sinh ra do chuyển động tự quay quanh trục của Trái đất. Do Paris nằm ở bán cầu Bắc nên con lắc xoay theo chiều kim đồng hồ; Ở bán cầu Nam, con lắc sẽ xoay ngược chiều kim đồng hồ; Còn ở xích đạo, mặt phẳng dao động biểu kiến của con lắc sẽ không thay đổi.
Buổi trình diễn thực sự đã thu hút được rất nhiều sự quan tâm và thích thú. Khán giả đã vô cùng kinh ngạc khi chứng kiến vòng quay của Trái đất được hiển thị lại ngay trước mắt. Con lắc Foucault, cho đến nay vẫn luôn được xem là một trong những thí nghiệm tráng lệ, thực tế và thuyết phục nhất mọi thời đại, mà ngay đến người quan sát không có nhiều kiến thức nền khoa học cũng có thể hiểu được.
Sau đó, tin tức về Foucault và con lắc của ông đã lan truyền với tốc độ chóng mặt, để rồi mọi người trên khắp châu Âu và Mỹ bắt đầu sục sạo để tìm cách thực hiện lại thí nghiệm và giải thích cho hiện tượng. Công việc đã được lặp đi lặp lại không biết bao nhiêu lần, tại các phòng thí nghiệm, nhà riêng, chốn công cộng, tòa nhà chính phủ, trường học và nhà thờ. Chưa từng có một thí nghiệm khoa học nào lại chiếm lĩnh trí tưởng tượng của công chúng đến như vậy.
“Điều khiến con lắc Foucault trở nên nổi tiếng là nhờ vào hiệu ứng thị giác cao, giúp minh họa cho một nguyên tắc vật lý cơ bản, nhờ một cơ chế tương đối dễ thiết lập cùng khả năng mê hoặc các nhà quan sát của nó”, tác giả Michael F. Conlin cho biết. Ngoài ra, “Các chức sắc của Giáo hội cũng đã không phản đối việc thực hiện chứng minh chuyển động quay của Trái đất bằng con lắc Foucault ngay bên trong nhà thờ; Thay vào đó, họ đã chủ động tham gia vào cuộc tranh luận khoa học. Như mục sư John L. Dagg – nhà thần học Baptist hàng đầu, hiệu trưởng của Đại học Mercer – đã trình bày một chứng minh hình học cho con lắc Foucault.” Và cuối cùng, thí nghiệm vĩ đại này đã giúp xóa bỏ dấu vết cuối cùng của sự nghi ngờ dai dẳng mà Giáo hội đã áp đặt bấy lâu để không thừa nhận thuyết nhật tâm.
“Con lắc Foucault cũng đã giúp minh oan cho Galileo, Copernicus và Giordano Bruno,” tác giả Amir D. Aczel đã viết như vậy trong cuốn Pendulum: Léon Foucault và Triumph of Science (Con lắc của Léon Foucault và sự chiến thắng của khoa học). Sau sự chấn động mà Foucault tạo ra, các học giả của Giáo hội đã buộc phải chấp nhận quan điểm của những người Copernic về thế giới tự nhiên, rồi công khai viết về chứng minh này. Năm 1911, linh mục Dòng Tên J.G. Hagen đã xuất bản một nghiên cứu nổi bật mang tên The Rotation of the Earth: The Earth’s Mechanical Proofs Ancient and New (Sự quay vòng của Trái đất: Bằng chứng cơ học cổ xưa và mới).
Ngày nay, chúng ta vẫn có thể dễ dàng nhìn thấy một con lắc Foucault đang quay tại nhiều nhà thờ, trong đó có thánh đường St. Isaac ở Saint Petersburg, St. Peter và St. Paul ở Kraków, St. San Petronio ở Bologna, St. Grote Kerk ở Veere, … và nhiều địa danh khác.