LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
➤ Gửi thông báo lỗi ⚠️ Báo cáo tài liệu vi phạmNội dung chi tiết: LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
1Lược thuật về thuyết Tương ĐổiPhần I - Tương Đỗi HẹpPhạm Xuân YêmAi nong chúng ta đi máy bay cửa sổ đóng kin. sau khi máy dà vút lèn cao đê bay đều đ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIđều. mà không cám thấy như vần ngồi yên. đâu có nhận ra minh di chuyên với vận tốc khoáng ngàn cày sổ trong một giờ? Hon bốn trảm năm trước đây Galileo Galilei cũng đưa ra một thí dụ tương tự. mớ dầu cho nguyên lý tương đối mang tên ông: trong hầm kín cùa một chiếc tàu thủy di chuyên thăng và đều đặ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIn (vectơ vận tốc cồ đinh, không thay đồi với thời gian), ta hày quan sát những con bướm lượn và những giọt nước tí tách lơi. Nay tàu đứng yên. nhịp dộLƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
bướm bay và nước rơi vẫn như khi tàu di chuyển, chảng có gì thay dồi. Rồi tàu lại di chuyền nhưng với vận tốc và chiều hướng cố định khác, bướm vẫn l1Lược thuật về thuyết Tương ĐổiPhần I - Tương Đỗi HẹpPhạm Xuân YêmAi nong chúng ta đi máy bay cửa sổ đóng kin. sau khi máy dà vút lèn cao đê bay đều đ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIkhông phu thuộc vào vận tốc di chuyền thăng và đều cùa hè quy chiều trong dó xàỵ ra các hiện tượng vật lý. Người ớ trong tàu kin mít nếu chì quan sát do lường những hiên tượng trong tàu má không tiếp xúc với bèn ngoài đê so sánh thi chăng sao biết là tàu đứng hay di. và di với vận tốc nào. chiều hướ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIng nào. Nói cách khác, di dộng đều dặn chi là chuyện tương dối. chăng sao phân biệt bến hay tàu cái nào dứng yên, cái nào chuyên vận.Nguyên lý tương đLƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
ối được Galilei tóm tắt trong một càu ngăn gọn “di chuyền đều đận cùng như không”, hàm ý là những đinh luật cơ học không thay đỏi dạng trong các hệ qu1Lược thuật về thuyết Tương ĐổiPhần I - Tương Đỗi HẹpPhạm Xuân YêmAi nong chúng ta đi máy bay cửa sổ đóng kin. sau khi máy dà vút lèn cao đê bay đều đ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIđộng cùa một vật (kề cá ánh sáng) là sự thay dõi vị tri không gian cùa vật đó theo thời gian, nên ta gọi tọa đò cùa đa tạp không- thời gian bốn chiều trong K lã X. y. z. t (toạ độ cùa không gian ba chiều là X. y. z và cùa thời gian Là t) còn too độ trong K* Là x\ y‘. z’. c. Hai đa tạp dó có tung dộ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐILà trục thời gian Ot (OT) và hoành dò là ba trục không gian Ox. Oy. Oz (0*x\ 0‘y‘. 0*z’).Phương ninh f(x.y.z.t) diều tã một sự kiện vật lý trong hệ quLƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
y chiếu K phải bằt biến khi ta chuyên sang hệ quy chiếu K f(x. y, z. t) = f (x\ y’, z". f), không có hệ quy chiếu quán tinh não đặc thù. K hay Ẵ." đều1Lược thuật về thuyết Tương ĐổiPhần I - Tương Đỗi HẹpPhạm Xuân YêmAi nong chúng ta đi máy bay cửa sổ đóng kin. sau khi máy dà vút lèn cao đê bay đều đ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIthi hãm f(x. y, z. t) mang dạng X2 + V2 + z2 - (ct)2. Lúc não vã ớ đâu cũng ton tại một đại hrọng bất biển s2 — X2 + y2 + z2 - (ct)2. vi c = r/t với 1 = (x2 + V2 + z2)/: nên giá tri băng sổ của s2 là 0.Đò thị của phương trinh s2 = X2 - y2 + z2 - (ct)2 trong đa tạp bốn chiều khỏng-thỡi gian lã một cá LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIi nón ánh sáng2 (light cone) vã biêu thức X2 + y2 + z2 - (ct)2 đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong sự khám phá thuyết tương đối (hẹp và rộng) như taLƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
sè thay.2A- Không can ether đê truyền đi sóng điện-từKhơi đầu là một hiện tượng mà Albert Michelson và Edward Morley phát hiên năm 1887, nó trái ngược1Lược thuật về thuyết Tương ĐổiPhần I - Tương Đỗi HẹpPhạm Xuân YêmAi nong chúng ta đi máy bay cửa sổ đóng kin. sau khi máy dà vút lèn cao đê bay đều đ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIh là dạng dao dòng tuần hoàn cùa nước và cùa không khí. theo thứ tự nliìhig loại sõng dó cần nước và không khi đè truyền di. do dó mọi người cho răng phái có một chất liêu nào dó (tạm gọi là ether) dè truyền ánh sáng.Vì ánh sáng đến với ta tữ các thiên thè xa xỉím. ether phai trãi rộng tràn ngập khắ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIp vù trụ không gian, dàu vã lúc nào cùng có. như vậy ether được coi là một hệ quy chiều tuyệt dối bất dộng.Lay trường hợp vectơ vận toe V song song cùLƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
ng chiểu VỚI hai trục Ox, O’x' như một thi dụ cụ thẻ của hai hệ quy chiêu quán tính đơn giãn nhắt là J (ben đứng yên) và J' (tàu chuyên động với vận t1Lược thuật về thuyết Tương ĐổiPhần I - Tương Đỗi HẹpPhạm Xuân YêmAi nong chúng ta đi máy bay cửa sổ đóng kin. sau khi máy dà vút lèn cao đê bay đều đ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐItàu lã c thì đoi với người trên bền đứng yên. vận tốc ánh sáng ờ trên tàu phái là c ± V tuỳ theo ánh sáng phát ra song song cùng hay ngược chiều với tàu (luật cộng trữ vận tốc). Cũng vậy. người trên tàu khi do vận tốc ánh sáng cùng thấy vận tốc dó phái khác cái vận tốc ánh sáng truyền đi tiên bển. s LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIự khác biệt đó sè cho ta vectơ vận tốc V cua tàu dối với bển. Michelson và Morley tim kiềm vận tốc V cùa làn gió ether thôi so với trái dất coi như dứLƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
ng yên bằng cách do lường sự khác biệt cùa khoáng cách ma ánh sáng truyền di theo hai chiều thẳng góc với nhau (song song VỚI V vá thảng góc với nó nh1Lược thuật về thuyết Tương ĐổiPhần I - Tương Đỗi HẹpPhạm Xuân YêmAi nong chúng ta đi máy bay cửa sổ đóng kin. sau khi máy dà vút lèn cao đê bay đều đ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIng thấy chút khác biệt nào và như vậy vận tốc ánh sáng không thay dổi trong bẫt kỳ chiều hướng nào nó phát ra trên trái dất. do đó cluing sao plrát hiên nói etherDùng kết quà thực nghiệm nãy. Einstein bẽn chấp nhận nguyên Ịý tương đối áp dụng cho hiện tượng điện-từ như một tiên đề. theo đó vận toe á LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐInh sáng c bao giở cùng bang nhau trong tat cã các hệ quy chiếu quân tinh, chúng đứng yên hay chuyên động đều đặn cũng như nhau. Như vậy hệ quy chiếu tLƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
uyệt đối bất động (chat liệu ether tràn ngập vũ tụi đê cho ánh sáng truyền di) không còn cần thiết nữa. ánh sáng có thê truyền đi trong chân không với1Lược thuật về thuyết Tương ĐổiPhần I - Tương Đỗi HẹpPhạm Xuân YêmAi nong chúng ta đi máy bay cửa sổ đóng kin. sau khi máy dà vút lèn cao đê bay đều đ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIư vậy khới đầu từ Galilei - trong đó suy luận, phè phán băng lý tính và kiêm chứng băng thực nghiệm đóng vai trò chu dạo - Là bài học sàu xa cho hậu thế và tiếp tục Lãm kim chi nam cho tiến trinh nghiên cứu sáng tạo cùa khoa học ngày nay. Phương pháp cùa Einstein khác hẳn phương pháp cùa Hendrik Lor LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIentz và Henri Poincaré vì hai vị (và nhiều nhã vật lý khác) đều phai đề xuất một vài già thuyết nào dó về vật chất và lực tác dộng lèn chúng đê tim cáLƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
ch chứng minh ngược lại là hiện tương điện-tữ phai tuân thù nguyên ỉý tương đối. Một bèn chấp nhận kết quà thực nghiệm cùa Michelson và Morley như một1Lược thuật về thuyết Tương ĐổiPhần I - Tương Đỗi HẹpPhạm Xuân YêmAi nong chúng ta đi máy bay cửa sổ đóng kin. sau khi máy dà vút lèn cao đê bay đều đ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIp cận tuy trái ngược nhung đểu củng triển khai một phương trình diển tã tinh bat biến cũa vận toe ánh sáng trong các hệ quy chiếu quán tinh: c = r/t = r’/t’ VỚI r2 = X2 + y2 + z2, r’2 = x’2 + y’2 + z’23s2 - X2 + y2 + z2 - ( LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIz’. f) của hai hệ quy chiếu quán tính phải hên kết. hoán chuyển giừa chúng với nhau như thế nào để sao cho đại lượng s2 bất biến.B- Hoán chuyên LorentLƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
z cùa không-thời gian và Cơ học tương đối tinhTrong thí dụ trẽn về hai hệ quy chiếu đơn gian nhất J và J' (vận tốc V và trục O’x’ cùa J' nằm song song1Lược thuật về thuyết Tương ĐổiPhần I - Tương Đỗi HẹpPhạm Xuân YêmAi nong chúng ta đi máy bay cửa sổ đóng kin. sau khi máy dà vút lèn cao đê bay đều đ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIhoán chuyển giữa cãc tọa độ (x’, cf) vã (x. ct) phải lã:x’ = Ỵ (x - vt) và t’ = V (t - xv/c2) với Ỵ = 1 />ll- (v/c)2(I)Ngược lại. hệ quy chiếu J chạy với vận tốc - V so với hệ quy chiểu J' và như vậy ta có :X = V (x’ + vt’) và t = Y (t’ + x’v/c2).(I)Sự hoán chuyên không gian và thời gian hồn hợp nha LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIu như vậy trong hai còng thức trên thường được gọi là phép hoán chuyên Lorentz1 đặc biệt. Dũng phép hoán chuyên này, ta kiêm chứng dề dâng là khi X =LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
ct thi tự động ta cùng cỏ x‘ = ct’ kèm theo, vận tổc ánh sáng - đo lường trong các hệ quy chiếu quán tinh di chuyên với bất kỹ vectơ vận tốc co đụúi V1Lược thuật về thuyết Tương ĐổiPhần I - Tương Đỗi HẹpPhạm Xuân YêmAi nong chúng ta đi máy bay cửa sổ đóng kin. sau khi máy dà vút lèn cao đê bay đều đ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIheo đó thời gian Là phó quát và không gian chẳng liên hệ với thời gian) cho ta x' = X - vt. y’ = y. z’ = z. t’ = t. Như vậy X2 + y2 + z2 - (ct)2 và x’2 + y’2 + z’2 - (ct’)2 khác nhau, và s2 không bat biến đà lâm đau đau bao nhã khoa học vi không sao giãi thích nồi mâu thuần giừa cơ học cỏ điên và th LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIực nghiệm của Michelson và Morley.Einstein giái quyết màu thuần nói trên như thể nào? Trước hết õng nhận xét là tinh đồng thời cua hai (hay nhiều) sựLƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
kiên phải phụ thuộc vào hệ quy chiếu, điều má cơ học cồ điền Newton bó qua không xét kỹ. Thực thề. nếu đinh nghía tinh đổng thời ờ hai điểm xa nhau A 1Lược thuật về thuyết Tương ĐổiPhần I - Tương Đỗi HẹpPhạm Xuân YêmAi nong chúng ta đi máy bay cửa sổ đóng kin. sau khi máy dà vút lèn cao đê bay đều đ LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIa đối với quan sát viên ngồi ờ trên bến M phãi khác cái đồng thời xây ra ờ trên tàu (chạy với vận tốc V song song với AB) Thực thế. tín hiệu ánh sáng phát ra từ B đế tới M (nay ngồi trẽn tàu) phai đến tiước tin hiệu ánh sáng phát ra từ A. vi ánh sáng chạy theo B và bo lại A đẳng sau. Vi vận tốc ánh LƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐIsáng c tuy rất lớn nhưng không vò hạn. nó cần thời gian đè gứi tin hiệu nén cái đồng thời cùa người đứng yên phai khác cái đồng thời cùa người di độngLƯỢC THUẬT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
. Khi phàn tích sâu sác khái niệm về thời gian. Einstein4nhận ra vai trò cực kỳ quan trọng của nó trong cách giãi quyết mâu thuẫn, đó Lã một bước vượtGọi ngay
Chat zalo
Facebook