Cơ bản về thuyết tương đối

[thongoc]

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 đối với nhau, họ sẽ đo được những khoảng thời gian và khoảng cách khác nhau giữa cùng những sự kiện, tuy nhiên các định luật vật lý vẫn hiện ra giống nhau đối với cả hai người.

Thuyết tương đối hẹp

Bài báo của Einstein vào năm 1905, Zur Elektrodynamik bewegter Körper ("Về điện động lực học của các vật thể chuyển động"), đã giới thiệu thuyết tương đối hẹp. Thuyết tương đối hẹp dựa trên một tiên đề duy nhất: "mọi định luật vật lý là giống nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính (tức là những hệ quy chiếu chuyển động với vận tốc không đổi so với nhau)". Do các định luật vật lý giống nhau, mọi người nằm trong một hệ quy chiếu quán tính không thể làm bất cứ thí nghiệm vật lý nào để xác định trạng thái chuyển động của mình.

Phát biểu ban đầu, Einstein còn đề cập "tiên đề thứ hai" được phát biểu là: "ánh sáng luôn chuyển động trong chân không với vận tốc không đổi". Tuy nhiên, đây chỉ là hệ quả của tiên đề phát biểu ở trên khi công nhận lý thuyết điện từ. Theo tiên đề trên, lý thuyết điện từ, một lý thuyết đưa ra công thức tính vận tốc ánh sáng từ các hằng số (xem bài vận tốc ánh sáng), là không thay đổi theo hệ quy chiếu quán tính. Vậy hiển nhiên vận tốc ánh sáng, kết quả của lý thuyết điện từ, cũng không thay đổi theo hệ quy chiếu quán tính.

Thuyết tương đối rộng

Thuyết tương đối rộng được Einstein công bố vào năm 1916 (trước đó đã nằm trong loạt bài giảng tại Viện Khoa học Phổ 25 tháng 11 năm 1915). Tuy nhiên, nhà toán học người Đức David Hilbert đã viết và công bố các phương trình hiệp biến trước Einstein. Có nhiều lý do cả Einstein và Hilbert được xem như đồng phát minh ra thuyết tương đối rộng. Lý thuyết này giới thiệu các phương trình thay cho định luật vạn vật hấp dẫn của Newton. 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 nhau trong mọi hệ quy chiếu (gồm cả những hệ quy chiếu chuyển động với vận tốc thay đổi so với nhau)". Trong lý thuyết này, trọng lực không tồn tại như lực riêng (như theo quan niệm của Newton), mà chẳng qua là lực quán tính, hay khái quát hơn là hệ quả của độ cong trong không-thời gian. Về mặt trực quan, cảm giác về lực hấp dẫn khi ngồi trên mặt đất giống cảm giác lúc trong thang máy đi lên (hoặc tương tự trong xe khi đang tăng tốc/giảm tốc). Lý thuyết tương đối rộng đã dẫn đến một kết quả là mọi vật chất (hay khối lượng hay năng lượng) đều làm cong không-thời gian, và độ cong này tác động đến đường 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 với Mặt Trời (nơi tập trung nhiều vật chất nhất trong Hệ Mặt Trời). Trong vũ trụ, đã quan sát thấy có nơi (ví dụ ở gần trung tâm các thiên hà) tập trung nhiều vật chất đến mức ánh sáng đến gần bị hút vào và không ra được nữa, gọi là các lỗ đen vì chúng không phát ra ánh sáng (hay không cho phép ánh sáng thoát ra).

Theo Wkipedia.

Bài tham khảo:

+ Hỏi đáp về lí thuyết tương đối

 

[dailuong]

Thuyết tương đối hẹp là thuyết vật lý do Albert Einstein đề xuất vào năm 1905.

Cơ học Newton cho rằng các hiện tượng cơ học chỉ liên quan đến các lực cơ bản đều xảy ra như nhau trong mọi hệ qui chiếu quán tính, nhưng không nói rõ các hiện tượng khác trong nhiệt động lực học, điện từ học... có xảy ra như nhau trong mọi hệ qui chiếu quán tính hay không. Điện từ học chỉ ra rằng tương tác từ xảy ra chủ yếu là do chuyển động của các hạt mang điện. Như vậy có thể trong các hệ qui chiếu quán tính khác nhau các hiện tượng điện từ sẽ xảy ra khác nhau. Nhiều thí nghiệm được thực hiện với các hệ qui chiếu quán tính khác nhau với mục đích tìm ra một hệ qui chiếu quán tính mà ở đó tốc độ ánh sáng khác hẳn với tốc độ ánh sáng trong các hệ qui chiếu quán tính khác. Nhưng những thí nghiệm đó không đạt được kết quả.

Năm 1905 Einstein phát biểu nguyên lý tương đối về sự bình đẳng của các hệ qui chiếu quán tính với hai tiên đề.

Trong tiên đề đầu tiên:

Mọi hiện tượng vật lý (cơ học, nhiệt động lực học, điện từ học...) đều xảy ra như nhau trong các hệ qui chiếu quán tính.

Tiên đề này chỉ ra rằng các phương trình mô tả các hiện tượng tự nhiên đều có cùng dạng như nhau trong các hệ qui chiếu quán tính. Nó cũng phủ định sự tồn tại của một hệ qui chiếu quán tính đặc biệt, như một hệ qui chiếu đứng yên thật sự. Nói cách khác mọi hệ qui chiếu quán tính là hoàn toàn tương đương nhau. Từ tiên đề này các nhà khoa học khẳng định không thể tồn tại một môi trường ête truyền sóng điện từ (ánh sáng) với một vận tốc khác biệt các hệ qui chiếu khác.

Phép biến đổi của Galileo Galilei làm cho các phương trình Newton trở nên bất biến. Điều đó không có gì mâu thuẫn so với giả thuyết thứ nhất của Einstein tuy nhiên khi xét đến tham số thời gian thì định luật 2 của Newton chỉ áp dụng một cách tổng quát cho biến thiên động lượng.

Trong tiên đề thứ hai, theo phát biểu ban đầu của Einstein:

Tốc độ ánh sáng trong chân không là một đại lượng không đổi trong tất cả các hệ qui chiếu quán tính.

Giả thuyết này giải thích cho kết quả của thí nghiệm Michelson-Morley và thí nghiệm Sitter vì vận tốc truyền ánh sáng là như nhau theo mọi phương nên không thể sử dụng công thức cộng vận tốc Galileo cho ánh sáng.

Thực tế giả thuyết này có thể suy trực tiếp từ tiên đề đầu tiên. Mọi phương trình vật lý không thay đổi khi đi từ hệ quy chiếu quán tính này sang hệ quy chiếu quán tính khác, nghĩa là các phương trình Maxwell cũng bất biến, và một kết quả của nó là tiên đoán về tốc độ ánh sáng cũng phải bất biến. Do đó giả thuyết này không thể là tiên đề, chỉ là hệ quả của tiên đề tổng quát đầu tiên, nếu coi lý thuyết điện từ Maxwell là đúng.

Cũng có thể chú ý rằng, giả thuyết thứ hai có thể đứng độc lập thành một tiên đề, nếu không công nhận lý thuyết điện từ Maxwell hoặc không cần dùng đến hiểu biết về trường điện từ.

 

[dailuong]

Lý thuyết tương đối rộng, còn được gọi là lý thuyết tương đối tổng quát, là một lý thuyết vật lý cơ bản về hấp dẫn. Lý thuyết này được Albert Einstein đưa ra vào năm 1915. Nó có thể coi là phần bổ sung và mở rộng của lý thuyết hấp dẫn Newton ở tầm vĩ mô và với vận tốc lớn.

Lý thuyết này mô tả hấp dẫn tương tự như sự biến dạng địa phương của không-thời gian. Cụ thể là một vật có khối lượng sẽ làm cong không thời gian xung quanh nó. Độ cong của không thời gian chính bằng lực hấp dẫn. Nói một cách khác, hấp dẫn là sự cong của không thời gian.

Từ khi ra đời đến nay, lý thuyết tương đối rộng đã chưa bao giờ thất bại trong việc giải thích các kết quả thực nghiệm. Nó là cơ sở nghiên cứu của các ngành thiên văn học, vũ trụ học và vật lý thiên văn. Nó giải thích được rất nhiều các hiện tượng mà vật lý cổ điển không thể làm được với độ chính xác và tin cậy rất cao, ví dụ như hiện tượng ánh sáng bị bẻ cong khi đi gần Mặt Trời, hoặc tiên đoán được sự tồn tại của sóng hấp dẫn, hố đen và sự giãn nở của vũ trụ.

Không giống như các lý thuyết vật lý cách mạng khác, như cơ học lượng tử chẳng hạn, lý thuyết tương đối chỉ do một mình Albert Einstein xây dựng nên, mặc dù ông cũng cần sự giúp đỡ của một người bạn là Marcel Grossmann về toán học các mặt cong.
Sưu tầm

 

[147852369]

Nếu ta xem không gian 3 chiều không được cấu tạo từ một hệ không gian duy nhất thì sao
tức là được cấu tạo bởi nhiều hệ không gian 3 chiều được xếp chồng lên nhau.
moi ạn ghé thăm blog cua toi
https://huyenbituongdoi.blogspot.com/