Thuyết tương đối hẹp là một trong những học thuyết vật lý nổi tiếng nhất. Được đề xuất bởi nhà vật lý thiên tài Albert Einstein, thuyết tương đối đã thay đổi hoàn toàn cái nhìn của vật lý thời ấy. Thuyết tương đối được chia làm hai nhánh, được xuất bản trong hai năm riêng rẽ. Trong bài hôm nay chúng ta sẽ đi tìm hiểu về thuyết tương đối hẹp. Bài viết này mình sẽ cố gắng làm cho kiến thức trở nên dễ hiểu nhất có thể, tránh gây tranh cãi. Vì vậy, bài viết chống chỉ định với người ghét vật lý, các nhà vật lý học và học sinh giỏi quốc gia môn Vật lý
Đầu tiền, thuyết tương đổi hẹp được xây dụng trên hai định đề.
- Các định luật vật lý không thay đổi trong mọi hệ quy chiếu quán tình
- Tốc độ ánh sáng trong chân không, ký hiệu là c, là một hằng số và không phụ thuộc vào chuyến động tương đối của nguồn sáng
Thuyết tương đối hẹp cho rằng không gian và thời gian có mối liên hệ mật thiết, chúng kết hợp để tạo nên một không gian bốn chiều và gọi là không – thời gian. Và kể từ đó chúng ta có hàng loạt các hệ quả phản trục giác lại được chứng minh là đúng
- Sự giãn nở thời gian.
Sự giãn nở thòi gian có thể hiểu đơn giản là chuyển động càng nhanh thì thời gian trôi càng chậm. Điều này là do khi đang đứng yên, thực tế chúng ta đang chuyển động trong chiều thời gian. Và khi chúng ta chuyển động ở không gian, thì một phần chuyển động ở chiều thời gian sẽ bị lấy đi. Và chuyển động trong không gian càng nhanh thi chuyển động trong chiều thời gian càng chậm. Ví dụ đơn giản nhất có thể kể tới là hai người cùng tuổi. Một người bước lên tàu vũ trụ và bay với vận tốc tiệm cận vận tốc ánh sáng. Sau đó, nếu người trên vũ trụ mới chỉ trải qua một năm thì mọi người dưới Trái Đất đã trải qua 70 năm. Hiểu một cách đơn giản nhất thì bạn đi càng nhanh, thời gian trôi càng chậm và ngược lại.
2. Tính tương đối của tính đồng thời
Hiểu một cách dễ nhất thì Einstein cho rằng đối với hai người ở hai hệ quy chiếu khác nhau, thì một sự việc được cho là động thời đối với người này thì xảy ra ở hai thời điểm khác nhau đối với người khác. Và kì quặc là kết luận của cả hai đều đúng. Einstein đã dựng nên một thí nghiệm tường tượng như sau: Giả sử có một người ngồi trên ghế chờ tàu, con tàu đi qua và có hai tia sét đánh vào hai bên tàu cùng lúc. Nhưng người bạn của người đó đang trên tàu thì đang di chuyển về phía trước một chút nên thấy tia sét đánh ở đầu tàu nhanh hơn tia sét đánh ở đuôi tàu. Hai người đó cãi nhau và cạch mặt, còn ai đang đọc bài này sẽ biết cả hai đều nói đúng. Vì người đang di chuyển sẽ di chuyển về phía trước một chút, nên tia sét ở đầu tàu sẽ mất ít thời gian hơn để đến mắt người trên tàu, và tia phía đuôi tàu mất nhiều thời gian hơn.
3. Sự tương đương khối lượng – năng lượng
Đây chắc chắn là hệ quả nổi tiếng nhất nhưng không phải ai cũng biết đây là hệ quả của thuyết tương đối hẹp. Hệ quả này được thể hiện bằng phương trình nổi tiếng E = mc^2, với E là năng lượng, m là khối lượng và c là tốc độ ánh sáng trong chân không. Vị dụ như một người nặng vài chục kilogram có thể được chuyển hóa thành dạng năng lượng vài triệu Joule. Thục tế có một thành tố đã bị bỏ quả, đó là hằng số Lorentz. Vì khi vật đứng yên, hằng số Lorentz bằng 1, do đó nó có thể được bỏ qua. Còn khi tốc độ tiến đến tốc độ ánh sáng, thì ta sẽ cần một nguồn năng lượng vô hạn để đẩy một khối lượng có hạn lên tốc độ ánh sáng. Hay nói cách khác, tốc độ ánh sáng là giới hạn mà tốc độ của vật chất và thông tin có thể lan truyền trong vũ trụ.
Nguồn tham khảo
- VFacts
- Wikipedia
