ALBERT EINSTEIN --Đặc Thuyết Tương Đối

Thảo luận trong 'Tư liệu - bài viết - bài giảng' bắt đầu bởi dinh trong phuc, 4/3/15.

  1. dinh trong phuc Moderator

    Ngày tham gia:
    12/8/10
    Số bài viết:
    150
    Địa điểm:
    san jose CA
    [IMG]
    Albert Einstein (1879 - 1955)


    Đặc Thuyết Tương Đối (hay Lý Thuyết Tương Đối - the Special Theory of Relativity ) do bác học Albert Einstein (1879-1955) đề xướng lúc đầu vào năm 1905. Tại sao chúng ta nói nó đặc biệt? vì nó sinh ra trong trường hợp có những điều kiện rất đặc biệt khi những khả năng hiểu biết đòi hỏi phải toàn diện .
    Thuyết Tương Đối Tổng Quát được đề xướng lại vào năm 1915.


    Ý Niệm tương đối không gian và thời gian SpaceTime

    Với hệ tọa trục bình thuờng chúng ta thuờng dùng hàng ngày , chúng ta có thể xác định điểm đứng của chúng ta ; lấy ví dụ,"về đông 20 cây số lên bắc 5 dặm và đào sâu xuống 3 mét sẽ có kho tàng chôn ở đó" . Đó là hệ thống không gian ba chiều bình thuờng. Đối với bác học Einstein ông còn thêm một yếu tố nữa đó là THỜI GIAN.

    hợp thể KHÔNG GIAN- THÒI GIAN -SPACE TIME CONTINUUM
    youtube: [xin độc giả bấm vào cc để đọc phụ đề Anh ngữ ]
    THỜI GIAN LÀ MỘT ẢO NIỆM---QUÁ KHỨ HIỆN TẠI TƯƠNG LAI ĐỀU CÓ THẬT VÀ TRƯỜNG CỮU TRONG HỆ KHÔNG GIAN THỜI GIAN THEO ĐẶC THUYẾT TƯƠNG ĐỐI ....


    Với một đồng hồ nguyên tử atomic clock , kiểm chứng nhiều lần từ năm 1971 được thực hiện trên nhiều chuyến bay ngang qua Đại tây Dương. Một đồng hồ nguyên tử cài vào chuyến hành trình dài đường này. Đương nhiên chúng ta biết vận tốc nhanh nhất của máy bay có nhanh gì cũng chỉ là một phần quá nhỏ so với tốc độ ánh sáng , tuy vậy người ta cũng đo được độ biến thiên PHẦN TRIỆU CỦA GIÂY với thuyết "moving clocks run slow" khi có sự so sánh giữa 2 đồng hồ nguyên tử (atomic clock) , một đứng yên trên mặt đất và một di chuyển theo máy bay. Chuyện này đang hé lộ thuyết tương đối của Einstein là có thật !
    trong vật lý , phạm trù Thời gian Không Gian là một mô thức toán học kết hơp giữa không gian thời gian thành một dãi kết nối liên tục (interwoven continuum). Hình học Euclid xưa xem không gian gồm 3 chiều (dài rộng cao ). Nay Spacetime có thêm chiều thứ 4 đó là CHIỀU THỜI GIAN
    QUÁ KHỨ HIỆN TẠI TƯƠNG LAI CŨNG TƯƠNG ĐỐI
    Nói gọn lại, Einstein trong ĐẶC THUYẾT TƯƠNG ĐỐI, thời gian là TƯƠNG ĐỐI ...giả dụ ở một thiên hà rất xa hàng tỷ năm ánh sáng một hoạt động của người vũ trụ nào đó "ĐANG XẢY RA" nhưng đối với chúng ta nó đã là QUÁ KHỨ , hay ngược lại là TƯƠNG LAI đời cháu chắt chít của chúng ta vậy.
    [Hai thời gian chạy khác nhau ở đây không có nghĩa là hai "đồng hồ một nhanh một chậm" đó là trở ngại cơ khí của cái đồng hồ chỉ giờ. Thời gian trong thuyết tương đối đối với Einstein chỉ là một ảo tưởng (ILLUSION) vì nó không nhất quán . , quá khứ hiện tại và ngay cả tương lai trong Hệ Kết Nối SpaceTime đang tồn tại mãi.
    Ý niệm này đưa chúng ta đến các giả thuyết khoa học giả tưởng gặp lại quá khứ để nói chuyện với người xưa như anh hùng Nguyễn Huệ và trở về "tương lai" để thấy được xã hội chúng ta vào năm 3000 chẳng hạn hay sao?!!! ]
    [IMG]
    Tại sao chúng ta gọi spacetime là một dãi liên tu bất tận (continuum)? trong vô tận khoảng khắc xuất hiện của môt vật trong không gian nó là sự kết nối của vô tận khoảng khắc (instants) đó sự liên kết với điều kiện hoàn toàn không có sự mất mát của điểm nào trong không gian cả. Nói như thế, chiều thời gian (time dimension) của Spacetime là chiều thứ 4 không thể thiếu trong lý thuyết vũ trụ và khác xa với không gian 3 chiều của hình học Euclid (dài rộng cao)
    Đặc thuyết của Einstein khám phá ra rằng khi con người ta di chuyển với vận tốc gần kề với vận tốc ánh sáng (gần 300,000cs/giay) mọi thứ xảy ra khác với điều chúng ta thuờng nghĩ tới. Chúng ta càng di chuyển nhanh chừng nào thì đồng hồ chỉ thời gian chúng ta mang theo chậm lại chừng đó so với những ai còn đứng yên không di động theo chúng ta. Thời gian, đối vói các động tử di chuyển kể trên có thay đổi ! Thời gian và không gian đúng ra là hai thực tế tách biệt giờ đây là một thể , đó gọi là hợp thể KHÔNG GIAN- THÒI GIAN Spacetime ; rút gọn chúng ta nói " đồng hồ lao đi thì chạy chậm lại "- moving clocks run slow !
    [IMG]


    HAI ĐỊNH ĐỀ CỦA EINSTEIN



    Lý thuyết Tương Đối của Einstein dựa trên Hai Định Đề căn bản

    [gọi là Định đề vì không thể chứng minh hay chưa chứng minh ra ]

    *1- Luật vật lý bình thuờng trong đời sống mà chúng ta thấy bất cứ phần tử nào trong không gian đều nằm trong hệ thống 3 chiều giống nhau đó là đồng- tây và nam-bắc cùng trên hay dưới đó là không gian ba chiều . Hệ quy chiếu này áp dụng lên mọi hoàn cảnh cho chúng ta hàng ngày mà chúng ta vẫn thấy ; đó là dung tích , thể tích , vị trí một vật...

    *2- tốc độ ánh sáng là bất biến. Nói như vậy trong môi trường chân không như không gian , tốc độ ánh sáng luôn luôn giống nhau dù bạn có đi theo hay đi ngược chiều với nó bất cứ tốc độ nào.


    Chuyện này rõ ràng quá lạ đối với chúng ta . Tại sao vậy?

    ví dụ chúng ta đuổi theo chiếc xe đò chạy 30 cây số giờ , trong lúc vận tốc chúng ta là 10 cây số giờ thì theo quy luật vật lý bình thuờng chiếc xe đò chỉ di chuyển với tốc độ chỉ còn 20 cây số giờ đối với chúng ta thôi. Trong hệ thống quy chiếu 3 chiều bình thuờng điều này chúng ta dễ hiểu , hiệu số tốc độ hai động tử đồng chiều và tổng số tốc độ nếu là nghịch chiều.

    Với định đề hai mọi chuyện khác với chúng ta nghĩ.

    Giả dụ chúng ta ngồi trên một hỏa tiển di chuyển với tốc độ rất nhanh 100000 cây số một giây từ đây chúng ta chiếu ra một tia sáng ; bình thuờng chúng ta nghĩ rằng giờ đây vận tốc tia sáng đó di chuyển xa chúng ta giờ chỉ còn 300000-100000 = 200000 cây số /1 giây xa chúng ta thôi.

    -SAI !

    Định Đề thứ 2 của Einstein cho rằng tia sáng đó vẫn có tốc độ 300000 cây số/1 giây đối với chiếc hỏa tiển đó. Cũng tương tự chiếc hỏa tiển có tốc độ 100 ngàn cây số/1 giây đó đang lao về một nguồn sáng ; bình thuờng chúng ta cho rằng tốc độ gần nhau giờ đây là 100000+300000 =400000 cây số/1 giây ?

    -SAI !

    ánh sáng đó tiến gần chúng ta cũng 300 ngàn cây số 1 giây thôi.

    Nếu bất cứ trường hợp nào tốc độ ánh sáng cũng giữ nguyên thì có cái gì xảy ra chăng ?
    - đó là THỜI GIAN THỜI GIAN LÀ TƯƠNG ĐỐI

    Nói tới đây chúng ta nghe có vẻ lạ kỳ , hình như thời gian không còn cố định nữa chăng? Thật vậy, với hệ thống Không Gian- Thời Gian (spacetime) không còn bất biến nữa . Nó có thể bị lệch lạc , thay đổi . Di chuyển càng nhanh thời gian càng chạy chậm lại, với điều kiện không bình thuờng , có nghĩa là gần với tốc độ ánh sáng một tốc độ lấy thí dụ chúng ta bay vòng quanh 7 lần địa cầu trong 1 GIÂY đồng hồ. Thời gian chạy khác nhau ; không có nghĩa tương tự là cái đồng hồ yếu pin thì chạy chậm lại như trong nhà chúng ta. Mà một giây của một động tử lao với vận tốc gần ánh sáng nó đã còn một nửa so với một vật thể đang đứng yên.

    Một chuyện đầy kịch tính đối với cuộc đời bình thuờng nhưng trong THUYẾT TƯƠNG ĐỐI (Relativity) thời gian tự nó chạy khác nhau đối với hai người, lấy thí dụ, di chuyển với hai tốc độ khác nhau. Ngang đây chúng ta lại quên đi các vận tốc bình thuờng trong cuộc đời.


    CÂU CHUYỆN Y NHƯ "TỪ THỨC VỀ LẠI CÕI TRẦN "
    Chúng ta lấy thí dụ, Mary là một phi hành gia NASA 30 tuổi từ giã mũi Canaveral Hoa Kỳ trong một hỏa tiển tốc độ siêu nhanh (gần tốc độ ánh sáng) vào năm 2010 với một sứ mạng 10 năm tới một tinh cầu gần chúng ta. Sau thời gian ngắn di chuyển với tốc độ bằng 90% tốc độ ánh sáng tức là 270,000 cây số 1 giây. Với Mary mọi thứ trong phi thuyền của cô trông có vẻ bình thuờng vẫn chạy đều không có gì lạ. Dưới địa cầu , người chị sinh đôi với Mary , sau 10 năm chờ đợi sứ mạng chiếc phi thuyền của Mary trở về an toàn.
    Bây giờ đây chuyện lạ XẢY RA :

    Thời gian trong phi thuyền của Mary chỉ chạy đúng 5 NĂM tức Mary mới 35 tuổi , nhưng tại địa cầu người chị sinh đôi với Mary đã là 40 tuổi !

    Giờ hai chị em sinh đôi một người 35 tuổi và một người là 40 tuổi.

    Với tốc độ gần ánh sáng, "moving clocks run slow" với tốc độ 90% tốc độ ánh sáng thời gian trong phi thuyền chỉ còn một nửa tương đối với người ở lại trên địa cầu. Trong khi thời gian trôi đi 10 năm đối với người chị sinh đôi ở lại thì chỉ có 5 năm trôi qua với phi hành gia Mary vì đồng hồ của Mary chỉ chạy với tốc độ 1/2 đối với đồng hồ trên địa cầu. Nên nhớ rằng trong khi Mary có thêm 5 tuổi cô vẫn cảm thấy rằng thời gian trôi đi bình thuờng trong phi thuyền với 5 năm ; không phải cái chuyện trường sinh thêm 5 tuổi , cũng phải chuyện đồng hồ hư chạy chậm lại như trên địa cầu lo nghĩ mà chính THỜI GIAN TRONG PHI THUYỀN CHẠY CHẬM LẠI MỘT NỬA !!! Trường hợp này gọi là chuyện nghịch lý từ đôi song sinh (Twin Paradox)

    KHỐI LƯỢNG mass CŨNG TƯƠNG ĐỐI
    KHỐI LƯỢNG mass CŨNG KHÔNG PHẢI BẤT BIẾN TRONG THUYẾT TƯƠNG ĐỐI

    Theo vật lý thông thuờng khối lượng (mass) là đại lượng không thay đổi thuờng được viết tắt là (m). Trọng lượng của một vật là tích số khối lượng (m) và gia tốc trọng trường (g) (gravitational acceleration ) hay P=mg gia tốc trọng trường càng cao thì trọng lượng càng nặng. tuy rằng trọng lượng một vật trên mặt trăng chỉ bằng 1/6 trên trái đất vì gia tốc trọng trường trên mặt trăng yếu bằng 1/6 trên địa cầu nhưng khối lượng m vẫn không thay đổi.

    Trong thuyết TƯƠNG ĐỐI của Einstein khối lượng -mass (m) không còn cố định nữa , nó thay đổi theo vận tốc và sự thay đổi này rõ rệt khi nó di chuyển với vận tốc cận kề với ánh sáng. Einstein cho rằng đạt đến vận tốc 90% tốc độ ánh sáng khối lượng (m) sẽ gấp đôi. Tốc độ 99% của ánh sáng thì khối lượng tăng cao gấp 7 lần !
    [IMG]


    CÓ CÁI GÌ ĐẠT ĐẾN VẬN TỐC ÁNH SÁNG CHĂNG?

    Einstein lý luận rằng một vật chất đạt đến vận tốc ánh sáng thì khối lượng biến đổi đến vô biên(infinitive) . Chuyện đời thuờng khối lượng càng tăng thì càng cần nhiều năng lựợng để chuyển động nó . Khi khối lượng tăng đến vô biên thì năng lượng phải vô biên ĐIỀU NÀY KHÔNG THỂ CÓ ; do vậy không có cái gì di chuyển NHANH HƠN TỐC ĐỘ ÁNH SÁNG

    Chúng ta đang sống trong một vũ trụ có sự chi phối của Đặc Thuyết Tương Đối , một nơi không gì đi nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Tuy vậy Einstein và các bác học sau này đang có một mơ ước về những gì "NHANH HƠN " tốc độ ánh sáng. Giấc mơ này đã và đang đưa hoạt động nghiên cứu của các bác học thế giới đi vào thế giới của nguyên tử gồm Hạt (particles) và các hạt HẠ NGUYÊN TỬ (sub atomic particles). Những điều này có vẻ bất thuờng đối với Thuyết Tương Đối.

    [IMG]
    Đó là gì chúng ta thấy tương tự với khoa học hiện đại với Máy Gia Tốc Hạt Lớn Nhất Châu Âu (Large Hadron Collier LHC) là cỗ máy gia tốc hạt khởi động vào ngày 10/9/2008. LHC gồm một ống vòng (ring)liên hợp dài 27 km , kết tạo bởi hệ từ trường siêu dẫn (superconducting mangnets) có khả năng thăng hoa năng lực đưa vận tốc hạt truyền dẫn các hạt (particles) trong ống này lên suýt soát với tốc độ ánh sáng.

    KIỂM CHỨNG THUYẾT TƯƠNG ĐỐI : CÓ THẬT KHÔNG?

    [IMG]


    Với một đồng hồ nguyên tử atomic clock , kiểm chứng nhiều lần từ năm 1971 được thực hiện trên chuyến bay ngang qua Đại tây Dương. Một đồng hồ nguyên tử cài vào chuyến hành trình dài đường này. Đương nhiên chúng ta biết vận tốc nhanh nhất của máy bay có nhanh gì cũng chỉ là một phần quá nhỏ so với tốc độ ánh sáng , tuy vậy người ta cũng đo được độ biến thiên PHẦN TRIỆU CỦA GIÂY với thuyết "moving clocks run slow" khi có sự so sánh giữa 2 đồng hồ nguyên tử (atomic clock) , một đứng yên trên mặt đất và một di chuyển theo máy bay. Chuyện này đang hé lộ thuyết tương đối của Einstein là có thật !
    Dinh trong Phuc
    BA Social Science San Jose State University

Chia sẻ trang này