Gửi bình luận
γ = √(1 - v² / c²)
Vì luôn có v
m'=m/γ
l'=l.γ
Với γ (Hệ số Lorentz) luôn nhỏ hơn 1, nên ta thấy khi vật chuyển động so với bạn, bạn sẽ thấy khối lượng của vật tăng lên so với khi vật đứng im còn chiều dài theo phương chuyển động của vật thì lại giảm đi.
Tương tự với thời gian. Gọi khoảng thời gian đo được giữa 2 sự kiện bất kì tại hệ qui chiếu B vật chuyển động là t - đây là khoảng thời gian giữa 2 sự kiện tại hệ qui chiếu B do một người đứng tại hệ đó (cùng chuyển động với hệ B) đo được, thế thì tại hệ A, bạn (người quan sát) sẽ đo được khoảng thời gian giữa 2 sự kiện này là t':
t'=t/γ
Tức là bạn sẽ thấy khoảng thời gian giữa 2 sự kiện tại hệ B chuyển động so với bạn dài hơn khoảng thời gian đo được nếu bạn đứng trên hệ qui chiếu B (khi bạn đứng trên hệ qui chiếu B thì vật xét đến ở trên là đứng yên so với bạn).
Như vậy thuyết tương đối hẹp còn cho phép đưa ra một kết luận nhỏ nữa: khối lượng, độ dài và giá trị đo được của các khoảng thời gian cũng chỉ có tính tương đối, nó phụ thuộc vào vận tốc chuyển động.
Kết luận nhỏ trên có thể coi là một hệ quả của tính tương đối của không gian và thời gian. Bạn có thể dễ dàng nhận thấy nếu thay các giá trị của v vào hệ thức Lorentz nói trên thì với vận tốc rất nhỏ so với ánh sáng (v
Bản thân phép biến đổi Lorentz nói trên cũng là một cơ sở để khẳng định rằng không thể có vận tốc nào nhanh hơn ánh sáng. Với v>c thì v/c >1 và điều đó có nghĩa là biểu thức trong dấu căn có giá trị âm. Điều này là không thể vì khi đó biểu thức của hệ số Lorentz sẽ vô nghĩa.
...
Thuyết Tương Đối rộng (1915-1916)
Tiếp tục nghiên cứu về tính tương đối của chuyển động cũng như của không gian và thời gian, Einstein để ý đến sự bẻ cong của tia sáng khi nó đi qua gần những thiên thể lớn như Mặt Trời hay các ngôi sao.
Einstein đã nêu ra giả thiết rằng hấp dẫn có thể làm đường truyền của các tia sáng trong không gian bị bẻ cong. Thuyết tương đối rộng cùng với hệ quả quan trọng nhất của nó là nguyên lí tương đương ra đời năm 1916 khẳng định rằng: "Không có một thí nghiệm vật lí nào cho phép phân biệt sự gia tốc một cáh thích hợp với sự tồn tại của hiện tượng hấp dẫn".
Thí nghiệm tưởng tượng của Einstein để minh chứng cho kết luận này là thí nghiệm về chiếc thang máy Einstein. Nội dung của thí nghiệm này như sau: Nếu bạn đứng trong một cái thang máy lí tưởng , tức là một cái thang máy không cho phép bạn nhìn ra ngoài và cũng không nghe được thấy bất cứ một âm thanh nào của môi trường bên ngoài thang, mặt khác cái thang này êm đến mức bạn không thể cảm thấy độ rung của chiếc thang khi chuyển động.
Nếu chiếc thang chuyển động đều, sẽ không có một thí nghiệm vật lý nào thực hiện trong thang cho phép bạn khẳng định chiếc thang có chuyển động hay không. Còn nếu thang chuyển động với gia tốc bằng gia tốc trọng trường của Trái Đất, bạn sẽ có cảm giác bạn đang rơi tự do như khi nhảy từ trên nóc nhà cao tầng xuống, kể cả khi thang máy chuyển động đi lên trên nhưng với gia tốc nói trên, bạn vẫn cảm giác là mình đang rơi. Tương tự như vậy, với bất kì gia tốc nào của chiếc thang, bạn đều có thể cảm nhận thấy sự rơi tự do (nhưng khác với sự rơi trên Trái Đất nếu gia tốc khác với gia tốc trọng trường g). Khi Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời, các tia sáng từ các thiên hà, các sao ở xa khi đến với chúng ta nếu đi qua gần nhiều thiên hà và các, trong đó có cả Mặt Trời sẽ bị bẻ cong đường đi, không còn truyền theo đường thẳng nữa, không phải do hấp dẫn mạnh đến mức có thể hút được ánh sáng vào trong Mặt Trời, đơn giản là vì hạt ánh sáng (photon) không hề có khối lượng.
Lý do của việc này được giải thích trong thuyết tương đối rộng là do sự uốn cong của không gian, khiến đường đi của các tia sáng bị uốn về phía vật thể có khối lượng.
Bạn hãy tưởng tượng rằng không gian của chúng ta (3 chiều) là một tấm cao su mỏng (hay thực ra thì vật liệu gì cũng được, miễn là có thể đàn hồi để dễ hình dung), chúng ta đã thu gọn không gian thành 2 chiều. Trên đó đặt các hành tinh, các ngôi sao..., khối lượng của các ngôi sao này làm màng cao su (không gian) bị trũng xuỗng và khối lượng càng lớn thì độ trũng xuống càng lớn. Các tia sáng giống như những viên bi chuyển động trên những cái rãnh được vạch sẵn trên màng cao su đó, tuy nhiên tại khu vực gần các thiên thể nêu trên, màng cao su bị trũng xuống và do đó các rãnh đó cũng bị trũng xuồng theo và hướng của chúng thay đổi. Các viên bi của chúng ta không thể tiếp tục chạy thẳng vì đường đi của chúng đã bị "ấn" lõm xuống và gấp khúc trên không gian hai chiều của màng cao su.
Ở đây ta có thể giả định rằng ánh sáng của chúng ta là những viên bi đó, chúng bị bẻ cong đường đi không phải do lực hấp dẫn hút trực tiếp chúng vào như lý thuyết hấp dẫn ban đầu của Newton mà là do sự uốn cong của không gian trong phạm vi trường hấp dẫn (khái niệm truờng hấp dẫn này xuất hiện trong vật lí từ khi thuyết tương đối rộng ra đời). Vậy có khi nào độ cong của không gian lớn đến mức ánh sáng không thể đi qua được không?
Có! Đó là trường hợp các lỗ đen. Tại chân trời sự kiện của các lỗ đen, độ cong của không gian là vô hạn, có nghĩa là nếu chúng ta quay lại với thí dụ về màng cao su ở trên thì khi đặt một lỗ đen vào không gian - màng cao su đó thì màng sẽ không chỉ đơn giản là bị lõm mà sẽ xuất hiện một ... lỗ thủng. Có nghĩa là các viên bi (ánh sáng) khi đi vào đó sẽ không thể thoát ra ngoài đơn giản là vì đường đi của nó đã đi vào trong lỗ thủng đó. (Ở đây, cần có thêm một lưu ý là nếu như viên bi không đi qua biên của lỗ thủng thì nó vẫn chỉ bị uốn cong đường đi, có nghĩa là nếu một tia sáng không đi qua chân trời sự kiện của lỗ đen thì sự uốn cong đường đi của nó vẫn diễn ra tương tự như khi đi tới gần các sao và thiên hà khác. Nhiều người thường hiểu nhầm rằng lỗ đen có lực hút cô hạn và không tuân theo qui tắc thông thường ngay cả phía ngoài chân trời sự kiện. Điều đó là hoàn toàn sai).
Tiên đoán của Einstein về sự lệch của tia sáng đã được nhóm thám hiểm của Eddington kiểm nghiệm nhờ quan sát Nhật thực năm 1919 tại đảo Principe. Những quan sát này đã cho một kết quả hoàn toàn phù hợp với các dự đoán về độ lệch tia sáng của Einstein.
Đặng Vũ Tuấn Sơn
Bài viết thực hiện năm 2005, được đính chính một số điểm vào năm 2010 và 2013
