Thuyet tuong doi hep

HỎI ĐÁP VỀ
LÍ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
HỎI ĐÁP VỀ
LÍ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1. Từ đâu nảy sinh ý tưởng về tính tương đối ?
Trong xe lửa, máy bay (lúc không rung, không xóc, không tăng), khi ta đi lại, rót nước vào cốc v.v..., thì mọi việc xảy ra dường như xe lửa máy bay đứng yên.
Galilée, ngay đầu thế kỷ XVII cũng đã đề xuất ý tưởng: chuyển động là một khái niệm tương đối. Ông nói: “Nếu ta làm các thí nghiệm cơ học trong một con tàu chuyển động đều theo đường thẳng, thì ta không thể phát hiện chuyển động của con tàu”.
Vậy liệu có tồn tại một hệ quán tính hoàn toàn không ? Newton cho rằng có ! Ông nêu lên định đề về sự tồn tại của một "không gian tuyệt đối" đứng yên . Newton cũng cho rằng thời gian là tuyệt đối và trôi chảy đều đặn tại mọi điểm trong không gian. Ðó là "nguyên lý tương đối Galilée".
2. Chuyển động của ánh sáng phải chăng là chuyển động tương đối ?
Galilée cho rằng ánh sáng chuyển động với vận tốc hữu hạn. Với những kỹ thuật thích hợp ở thế kỷ XIX, người ta thu được giá trị gần 300.000 km trong một giây. Vấn đề này gần như được giải quyết, thì một vấn đề khác lại nổi lên: ánh sáng có bản chất sóng hay hạt ?
Vậy môi trường nào cho phép ánh sáng từ Mặt Trời và các vì sao truyền tới Trái Ðất? Người ta gọi đó là "ête" mà không hiểu biết gì về nó cả.
3. Ý TƯỞNG của Einstein là gì ?
Mãi đến năm 1905, Einstein đã trình bày nội dung mà ngày nay ta gọi là lý thuyết tương đối hẹp. Xuất phát từ "những thử nghiệm không thành công nhằm phát hiện chuyển động của Trái Ðất trong ête", Einstein đưa ra gợi ý là "không tồn tại sự bất động tuyệt đối".
Hai định đề cơ bản :
1) Các định luật vật lý là như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính.
2) Vận tốc ánh sáng trong chân không, không phụ thuộc chuyển động của nguồn sáng.
Kết quả khó hiểu của thí nghiệm Michelson thuộc về nguyên tắc. Einstein đã chứng tỏ rằng chính quan niệm của chúng ta về không gian và thời gian là nguyên nhân gây ra sự khó hiểu này.
4. Trong các định đề của Einstein có điều gì là nghịch lý ?
Cả hai hệ quả đầu tiên của các định đề Einstein đều trái ngược với trực giác:
1) Không thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng
2) Tính đồng thời cũng tương đối
Theo Einstein, từ "đồng thời" không có ý  nghĩa tuyệt đối. Trước khi sử dụng từ này, bao giờ ta cũng phải xác định rõ là ta đang ở trong hệ quy chiếu nào ? (trong ví dụ trên là con tàu vũ trụ nào?).
5. Tại sao nói thời gian giãn dài ra ?
Ta đưa hai đồng hồ ánh sáng giống hệt nhau lên hai con tàu vũ trụ chuyển động thẳng đều đối với nhau. Ta đặt hai đồng hồ sao cho các gương song song với chiều chuyển động. Giả sử bạn ở trên con tàu 1, còn tôi ở trên con tàu 2, và xét theo quan điểm của bạn, ở thời điểm tôi đi qua bạn, thì ánh sáng đều phát ra từ gương dưới của cả hai đồng hồ. Một lúc sau, bạn thấy cả hai chùm sóng đều đi qua cùng một khoảng cách
Ở GIỚI HẠN, NẾU chúng ta quan sát một con tàu chuyển động với vận tốc dần tới vận tốc ánh sáng, thì ta thấy đồng hồ trên tàu đó sẽ tiến tới sự ngừng chạy, trong khi chính những hành khách trên con tàu đó lại nhìn thấy đồng hồ của chúng ta cũng có khuynh hướng dừng lại. Còn nếu ta xem đồng hồ trên tàu của chính mình thì thấy thời gian có vẻ vẫn trôi chảy như thường lệ, không có gì khác lạ.
6. Tại sao nói chiều dài co ngắn lại ?
Ðo chiều dài của một vật là xác định vị trí hai đầu của nó ở cùng một thời điểm trong một hệ quy chiếu cho trước.
Nếu như thời gian của một hệ đang chuyển động, có vẻ trôi chảy chậm đi một nửa, thì chiều dài các vật nằm trong hệ đó dường như ngắn lại hai lần theo chiều chuyển động.
Hệ số co ngắn chiều dài là nghịch đảo của hệ số giãn dài thời gian.
Cả hai suy luận đều đúng trong hệ quy chiếu của mình, nhưng không một lập luận nào tuyệt đối đúng.

Ðối với người nông dân, thang chỉ hoàn toàn được xếp trong nhà kho một thời gian rất ngắn, trước khi xuyên thủng tường cuối nhà kho và tiếp tục văng đi !

Còn đối với con kiến, thì chẳng có lúc nào chiếc thang được đặt gọn hoàn toàn trong nhà kho dọc theo chiều dài, vì khi đầu thang va vào vách cuối nhà kho, thì chân thang hãy còn chưa vào lọt !
7. Tại sao nói rằng thời gian hòa lẫn với không gian ?
Theo lý thuyết tương đối hẹp, thì mỗi biến cố đều có bao nhiêu cách diễn tả nếu có bấy nhiêu hệ quy chiếu.
Theo cơ học cổ điển, thì số đo thời gian là tuyệt đối
Thế nhưng các phép biến đổi Lorentz lại cho chúng ta biết giờ giấc phụ thuộc địa điểm và địa điểm phụ thuộc giờ giấc. Thành thử "không gian và thời gian đã hòa lẫn vào nhau".
Tuy nhiên, lại có một tổ hợp nào đó của hai đại lượng này là như nhau đối với mọi người quan sát. Ðó là "khoảng không - thời gian"(1), nó là tuyệt đối.
8. Biểu thức E = mc2 có ý nghĩa gì ?


Các định đề của Einstein đã làm đổ nhào nhiều định đề khác đã được thừa nhận trong vật lý. Một trong số đó là định luật cơ bản của động lực học do Newton đưa ra.
Khối lượng tăng theo vận tốc, và khi gần đến vận tốc ánh sáng, thì khối lượng tiến tới vô hạn. Do vậy, không thể nào gia tốc đủ, để vật có thể chuyển động nhanh bằng ánh sáng.
Trái lại, nếu vận tốc của vật khá nhỏ so với vận tốc ánh sáng, thì thực tế khối lượng của vật bằng khối lượng nghỉ(2) của nó. Lúc này định luật Newton hoàn toàn đúng. Ðó là trường hợp xảy ra trong cuộc sống thường nhật của chúng ta.
Thế còn năng lượng mà lực truyền cho vật là gì ?
Khi lực làm tăng vận tốc của vật, thì cũng làm tăng khối lượng của vật. Mọi đóng góp năng lượng đều được thể hiện bởi sự tăng khối lượng. Thành thử, năng lượng truyền cho vật là độ tăng khối lượng của nó có thể được coi như các số đo khác nhau của cùng một vật thể. Vậy nên, ta đi đến một trong những sự hợp nhất đồng ấn tượng của vật  lý hiện đại.
Bây giờ người ta thường nói tới sự tương đương giữa năng lượng (E) và khối lượng (m): E = mc2 như Einstein đã viết: "Khối lượng của một vật là số đo năng lượng chứa trong nó".
9. Lý thuyết tương đối hẹp có được kiểm nghiệm không ?
Có ! đây chính là một trong nhiều lý thuyết được nghiệm đúng nhiều nhất và chính xác nhất bằng thực nghiệm.
Tuy nhiên, các hiệu ứng tương đối tính chỉ cảm thấy được rõ rệt ở vận tốc rất cao. Vậy phải xây dựng các máy gia tốc hạt rất lớn hoặc lắp đặt các thiết bị đo cực kỳ nhạy, và tốt nhất là cả  hai
Còn trong các hiện tượng thông thường xảy ra quanh ta, thì các hiệu ứng tương đối tính không tồn tại, và các phương trình Einstein lại quy về các phương trình Newton.
10. Vì sao lý thuyết tương đối này gọi là hẹp ?


“Nghịch lý anh em song sinh của Langevin".
Trong kịch bản tưởng tượng của Langevin, thì tên lửa phải tăng tốc lúc khởi hành, hãm chậm lại khi quay trở về, đổi hướng, lại tăng tốc rồi lại hãm  khi về đến đích. Lý thuyết tương đối hẹp không áp dụng được cho tình huống phức tạp này. Tính thuận nghịch là sai vì chỉ có một người song sinh là chịu các hiệu ứng gia tốc lớn.
Chính theo ý nghĩa này mà lý thuyết tương đối nêu lên ở đây gọi là "hẹp", vì nó chỉ có hiệu lực trong các hệ quán tính. Mười năm sau (1915), Einstein lại phát triển một lý thuyết có hiệu lực đối với mọi hệ quy chiếu gọi là "lý thuyết tương đối rộng", lý thuyết sẽ có thể giải quyết bài toán anh em song sinh.
XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN SỰ THEO DÕI CỦA MỌI NGƯỜI!