Vì sao nói tia sáng trên trời là cong?

Năm 1919, trên tờ Times ở Luân Đôn có đăng tải một bài báo làm cho mọi người sửng sốt. Đầu đề của nó là “Tia sáng trên trời bị cong”. Mới nghe, cách nói ấy quả thực là khó hiểu. Trên thực tế, kết luận đó là hệ quả tất nhiên của không gian cong do Einstein nêu ra.

Không gian cong là gì? Hơn nữa, sức mạnh nào đã tạo nên không gian cong nhỉ?

Từ những kinh nghiệm sống hàng ngày, chúng ta biết rằng khi một vật thể nếu chịu hướng tác động của ngoại lực không giống với tốc độ chuyển động của bản thân nó thì vật thể sẽ lệch khỏi đường đi ban đầu mà chuyển động theo đường cong. Một ví dụ điển hình là chuyển động ném ngang. Sau khi một hòn đá được ném ra theo hướng nằm ngang, nó chịu tác động trọng lực thẳng đứng hướng xuống dưới, cho nên đường đi của nó biến thành đường parabon. Ai cũng biết rằng, Trái Đất quay xung quanh Mặt Trời, Mặt Trăng quay xung quanh Trái Đất, quỹ đạo vận hành của chúng cũng là đường cong. Nguyên nhân của nó bởi tại giữa Mặt Trời và Trái Đất, giữa Trái Đất và Mặt Trăng đang tồn tại lực vạn vật hấp dẫn. So sánh lực vạn vật hấp dẫn với lực ma sát, lực đàn hồi mà chúng ta rất quen thuộc, có thể nhận thấy, lực vạn vật hấp dẫn giữa hai vật thể sinh ra thông qua phạm vi không gian cách nhau, còn lực ma sát, lực đàn hồi sinh ra bởi hai vật thể trực tiếp tiếp xúc nhau. Không gian xảy ra lực hút này gọi là trường hấp dẫn.

Nội dung chủ yếu của thuyết tương đối của Einstein là quan niệm cho rằng, thời gian và không gian không phải là tuyệt đối như cách Newton đã nói, mà là những đại lượng vật lí tương quan mật thiết với trạng thái chuyển động của vật thể. Căn cứ vào nguyên lí của thuyết tương đối, sở dĩ Trái Đất chuyển động theo quỹ đạo cong, phải được coi là trường hấp dẫn do Mặt Trời sinh ra làm cho không gian bị cong đi gây ra. Vật thể có khối lượng càng lớn, không gian cong sinh ra càng rõ rệt. Khi một vật thể khác có khối lượng và tốc độ xác định, từ nơi rất xa chuyển động tới gần vật thể có khối lượng lớn ấy, nó từ không gian “bằng phẳng” liền đi vào không gian “cong”, thế là đường đi cũng bị đổi thành cong ngay.

Dùng quan điểm ấy để phân tích hiện tượng truyền đi của ánh sáng, chúng ta thấy ánh sáng truyền theo đường thẳng, đó là vì trong hành trình truyền đi, ánh sáng không tiến vào không gian cong, hoặc cho dù tồn tại không gian “cong” do khối lượng gây nên, mức độ cong của nó quá nhỏ bé, cho nên chúng ta không quan sát thấy sự lệch nhau giữa đường truyền đi của ánh sáng với đường thẳng. Song, một khi ánh sáng tiến vào không gian “cong” do sự tồn tại của khối lượng lớn tạo thành, ánh sáng không còn truyền theo đường thẳng nữa, mà phải theo đường cong. Ý tưởng này không phải là điều tưởng tượng vô căn cứ, mà là hoàn toàn được quan sát thực nghiệm chứng minh. Ngay từ tháng 5 năm 1919, nhà thiên văn người Anh, A. S. Eddington, lợi dụng thời cơ một lần quan sát nhật thực toàn phần, đã dẫn đầu một đội thám hiểm đến Châu Phi, nghiệm chứng được hiện tượng ánh sáng bị cong do khối lượng Mặt Trời gây nên. Mặc dù sự quan sát này quá khó khăn, sai số cũng lớn, nhưng kết quả đo đạc xác định nhiều lần chứng tỏ, tia sáng quả thực bị cong đi, góc cong ở trong khoảng 1,61″ – 1,95″. Tháng 11 năm đó, Hội khoa học Hoàng gia và Hội Thiên văn Hoàng gia của Anh đã phá lệ tiến hành cuộc họp liên tịch quy mô lớn, công bố cho mọi người trên thế giới về một trong những thành tựu vĩ đại nhất này trong lịch sử khoa học của nhân loại.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Hỏi đáp & Tư vấn © 2013 Hỏi đáp tư vấn