Lỗ đen, lỗ sâu đục và cỗ máy thời gian (Phần 48)

Thời gian trôi chậm lại Chúng ta đã đi tới tình huống kì lạ trên sau một số bước lôgic kết hợp với những kết quả thực nghiệm chắc chắn. Vậy thì chúng ta phạm sai lầm ở đâu? Xét cho cùng, cũng chùm ánh sáng đó; cũng sóng điện từ đó hay những photon hay bất cứ thứ gì mà bạn chọn là cái cấu tạo nên ánh sáng, nó đang rời khỏi ngọn đuốc. Làm thế nào bạn, trong khi đang chuyển động dọc theo nó ở một tốc độ đáng kể so với tốc độ ánh sáng,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lỗ đen, lỗ sâu đục và cỗ máy thời gian (Phần 48) Lỗ đen, lỗ sâu đục và cỗ máy thời gian (Phần 48)Thời gian trôi chậm lạiChúng ta đã đi tới tình huống kì lạ trên sau một số bướclôgic kết hợp với những kết quả thực nghiệm chắc chắn.Vậy thì chúng ta phạm sai lầm ở đâu? Xét cho cùng, cũngchùm ánh sáng đó; cũng sóng điện từ đó hay nhữngphoton hay bất cứ thứ gì mà bạn chọn là cái cấu tạo nênánh sáng, nó đang rời khỏi ngọn đuốc. Làm thế nào bạn,trong khi đang chuyển động dọc theo nó ở một tốc độđáng kể so với tốc độ ánh sáng, vẫn nhìn thấy nó đi quabạn với tốc độ bằng như người cầm đuốc nhìn thấy? Cáchduy nhất để xảy ra điều này là nếu thời gian của bạn đangtrôi ở một tốc độ chậm hơn thời gian của anh ta. Nếu anhta có thể nhìn thấy cái đồng hồ bấm giây mà bạn đangcầm, anh ta sẽ thấy nó đếm giây chậm hơn đồng hồ củaanh ta. Nếu bằng cách nào đó anh ta có thể đo từ xa nhịptim của bạn, anh ta sẽ thấy nó đập chậm hơn. Mọi thứ liênquan đến bạn, theo anh ta, đều đang chậm đi. Chưa hết,nếu trong khoảnh khắc bạn quên đi chùm ánh sáng đó, thìnguyên lí tương đối thứ nhất gợi ý rằng bạn cũng có thểxem người bạn của mình đang đứng trên đất là ngườiđang chuyển động ở tốc độ bằng ba phần tư tốc độ ánhsáng, theo chiều ngược lại. Bạn sẽ thấy thời gian của anhta trôi chậm hơn thời gian của bạn!Đây không phải là lí thuyết lập dị nào đó được nghĩ ra đểlàm cho quan niệm lố bịch rằng ánh sáng truyền đi ở tốcđộ như nhau đối với mọi người có ý nghĩa. Quan niệm vềtốc độ ánh sáng như thế còn lâu mới lố bịch và luôn đượcxác nhận trong các thí nghiệm trong các máy gia tốc hạtngày nay. Đây là những phòng thí nghiệm khổng lồ vớinhững đường hầm hình tròn dưới lòng đất, kéo dài vàidặm, gửi những chùm hạt hạ nguyên tử đi vòng quanh đếngần tốc độ ánh sáng, ví dụ như cơ sở CERN nổi tiếng ởThụy Sĩ. Sự trôi chậm lại (gọi là giãn ra) của thời gian làmột hệ quả không thể tránh khỏi của hành trạng củanhững hạt tốc độ cao.Trước tiên, tôi muốn đề cập tới những thí nghiệm hạt này.Người ta đã biết rằng một loại hạt hạ nguyên tử nhất định,gọi là pion, phát ra những photon ánh sáng. Khi hạt pionđứng yên thì, tất nhiên, photon đó sẽ xuất hiện ở tốc độánh sáng (xét cho cùng thì nó là một hạt ánh sáng). Nhưngtại CERN, người ta có thể làm cho các hạt pion chạy vòngquanh trong một đường hầm vòng tròn lớn ở dưới lòngđất đến rất gần tốc độ ánh sáng. Tuy nhiên, chúng vẫnphát ra những photon của chúng, và những photon xuấthiện theo hướng mà những pion đó đang chuyển động làcó thể phát hiện ra và tốc độ của chúng có thể đo được.Người ta tìm thấy tốc độ của chúng truyền đi vẫn bằng tốcđộ của chúng khi được phát ra từ một pion đứng yên.Như vậy, cùng một hạt photon xuất hiện từ pion đangchuyển động được nhìn thấy chuyển động ở tốc độ ánhsáng từ điểm nhìn của chúng ta đứng trong phòng thínghiệm và từ điểm nhìn của chính pion đó