Lý thuyết tương đối

Phương trình nổi tiếng của Einstein Lý thuyết tương đối của Albert Einstein bao gồm 2 lý thuyết vật lý: thuyết tương đối hẹp và thuyết tương đối rộng. Các lý thuyết này được hình thành khi người ta quan sát thấy bức xạ điện từ chuyển động với vận tốc không đổi trong chân không (vận tốc ánh sáng) trong mọi hệ quy chiếu, không tuân theo các quy luật trong cơ học cổ điển của Isaac Newton. Ý tưởng cơ bản trong hai lý thuyết để giải thích hiện tượng trên là: khi hai người chuyển động tương...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lý thuyết tương đối Lý thuyết tương đối Phương trình nổi tiếng của EinsteinLý thuyết tương đối của Albert Einstein bao gồm 2 lý thuyết vật lý: thuyết tương đốihẹp và thuyết tương đối rộng. Các lý thuyết này được hình thành khi người ta quan sátthấy bức xạ điện từ chuyển động với vận tốc không đổi trong chân không (vận tốc ánhsáng) trong mọi hệ quy chiếu, không tuân theo các quy luật trong cơ học cổ điển củaIsaac Newton. Ý tưởng cơ bản trong hai lý thuyết để giải thích hiện tượng trên là: khi haingười chuyển động tương đối với nhau, họ sẽ đo được những khoảng thời gian và khoảngcách khác nhau giữa cùng những sự kiện, tuy nhiên các định luật vật lý vẫn hiện ra giốngnhau đối với cả hai người.Thuyết tương đối hẹpE = mc2Bài báo của Einstein vào năm 1905, Zur Elektrodynamik bewegter Körper (Về điệnđộng lực học của các vật thể chuyển động) tập 17, xêri 4, đã giới thiệu thuyết tương đốihẹp. Thuyết tương đối hẹp dựa trên một tiên đề duy nhất: mọi định luật vật lý là giốngnhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính (tức là những hệ quy chiếu chuyển động với vậntốc không đổi so với nhau). Do các định luật vật lý giống nhau, mọi người nằm trongmột hệ quy chiếu quán tính không thể làm bất cứ thí nghiệm vật lý nào để xác định trạngthái chuyển động của mình. Với Thuyết tương đối hẹp, không gian và thời gian khôngphải là bất di bất dịch như trong quan điểm của Isaac Newton - cha đẻ của vật lý học cổđiển, mà trái lại, nó có thể co lại tùy tình hình.. Einstein đã thay không gian, thời giantuyệt đối bằng không gian, thời gian tương đối.Phát biểu ban đầu, Einstein còn đề cập tiên đề thứ hai được phát biểu là: ánh sáng luônchuyển động trong chân không với vận tốc không đổi. Tuy nhiên, đây chỉ là hệ quả củatiên đề phát biểu ở trên khi công nhận lý thuyết điện từ. Theo tiên đề trên, lý thuyết điệntừ, một lý thuyết đưa ra công thức tính vận tốc ánh sáng từ các hằng số (xem bài vận tốcánh sáng), là không thay đổi theo hệ quy chiếu quán tính. Vậy hiển nhiên vận tốc ánhsáng, kết quả của lý thuyết điện từ, cũng không thay đổi theo hệ quy chiếu quán tính.Thuyết tương đối rộngThuyết tương đối rộng được Einstein công bố vào năm 1916 (trước đó đã nằm trong loạtbài giảng tại Viện Khoa học Phổ 25 tháng 11 năm 1915). Tuy nhiên, nhà toán học ngườiĐức David Hilbert đã viết và công bố các phương trình hiệp biến trước Einstein. Cónhiều lý do cả Einstein và Hilbert được xem như đồng phát minh ra thuyết tương đốirộng. Lý thuyết này giới thiệu các phương trình thay cho định luật vạn vật hấp dẫn củaNewton. Nó sử dụng hình học vi phân và tenxo để mô tả trọng trường.Lý thuyết này cũng dựa trên một tiên đề duy nhất: mọi định luật vật lý là giống nhautrong mọi hệ quy chiếu (gồm cả những hệ quy chiếu chuyển động với vận tốc thay đổi sovới nhau). Trong lý thuyết này, trọng lực không tồn tại như lực riêng (như theo quanniệm của Newton), mà chẳng qua là lực quán tính, hay khái quát hơn là hệ quả của độcong trong không-thời gian. Về mặt trực quan, cảm giác về lực hấp dẫn khi ngồi trên mặtđất giống cảm giác lúc trong thang máy đi lên (hoặc tương tự trong xe khi đang tăngtốc/giảm tốc). Lý thuyết tương đối rộng đã dẫn đến một kết quả là mọi vật chất (hay khốilượng hay năng lượng) đều làm cong không-thời gian, và độ cong này tác động đếnđường rơi tự do của các vật chất khác (kể cả đường đi của ánh sáng).Hiện tượng vật chất bẻ cong đường đi ánh sáng đã được kiểm chứng lần đầu tiên đối vớiMặt Trời (nơi tập trung nhiều vật chất nhất trong Hệ Mặt Trời). Trong vũ trụ, đã quan sátthấy có nơi (ví dụ ở gần trung tâm các thiên hà) tập trung nhiều vật chất đến mức ánhsáng đến gần bị hút vào và không ra được nữa, gọi là các lỗ đen vì chúng không phát raánh sáng (hay không cho phép ánh sáng thoát ra). ...