Thuyết tương đối của Einstein chính xác đến đâu

Các nhà khoa học vừa xúc tiến một dự án thuộc hàng siêu “khủng”, nhằm kiểm tra độ chính xác của thuyết tương đối - một trong những lý thuyết vật lý làm thay đổi hầu như toàn bộ nền khoa học hiện đại.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thuyết tương đối của Einstein chính xác đến đâu Thuyết tương đối của Einstein chính xác đến đâu Các nhà khoa học vừa xúc tiến một dự án thuộc hàng siêu “khủng”,nhằm kiểm tra độ chính xác của thuyết tương đối - một trong những lýthuyết vật lý làm thay đổi hầu như toàn bộ nền khoa học hiện đại. Có điều, đểthực hiện được một dự án như vậy, ngoài trình độ tổ chức, năng lực của cácnhà khoa học, cần có khoản tiền không dưới 760 triệu đô la. Dự án đã được các nhà khoa học công bố trong cuộc họp báo tại Washingtoncuối tháng Tư vừa qua. Các nhà khoa học thuộc Đại học Stanford đã lên tiếngkhẳng định giá trị và độ chính xác khoa học được nêu ra trong lý thuyết tương đốicủa nhà bác học Einstein. Tuy nhiên, để kiểm định cụ thể trong thực tế, cần triểnkhai một dự án nghiên cứu khoa học khổng lồ, kéo dài trong nhiều năm với sựtham gia của nhiều chuyên gia thuộc các lĩnh vực khác nhau. “Tư tưởng củaEinstein vẫn sống - giáo sư Francis Everitt, Giám đốc chương trình Gravity Probe B,tự tin tuyên bố. Trái đất và các hành tinh thực sự uốn cong không gian xung quanhchính nó - chính điều này đã tuân thủ đầy đủ các phương trình của thuyết tươngđối!”. Cần nhớ lại rằng vào năm 2004, NASA đã cho phóng vệ tinh mang tênGravity Probe B lên quỹ đạo. Nó có nhiệm vụ đo lường hiệu ứng các tác động tinhtế của Trái đất tới cấu trúc Không-Thời gian xung quanh hành tinh này. GravityProbe B chính thức làm việc từ 2005 và truyền về mặt đất vô số thông tin khôngthể nào ngờ trước đó… Vấn đề ở chỗ, người ta đã thiết kế trên vệ tinh này nhữngcon quay hồi chuyển chính xác chưa từng có, và bộ máy đã được định vị thườngtrực khi nhắm vào một ngôi sao rất xa (như một điểm tham chiếu). Thiết bị vệ tinhsiêu nhạy này đã “chộp bắt” được trục trôi của các con quay hồi chuyển để báo“lỗi” trong khoảng 1/10.000 giây cung (arcseconds). Trong năm 2007, các nhà bác học Mỹ đã chính thức công bố các kết quả phântích đầu tiên từ các dữ liệu Gravity Probe B thu thập được. Đối với thuyết tươngđối rộng, các chuyên gia đã nhìn nhận với tinh thần lạc quan. Nhưng khi ấy cũngnảy sinh vấn đề khi người ta phát hiện ra có các lực bổ sung nào đó, liên quan đếncấu trúc của vệ tinh. Việc tính toán để điều chỉnh sao cho các yếu tố “phát sinh” ấykhông ảnh hưởng tới đối tượng đang theo dõi đã lấy đi “vèo” 5 năm trời bóp đầubóp trán của các nhà vật lý thiên văn! Trong thực tế, các nhà nghiên cứu đã gắnglưu lại toàn bộ dự án, các thông số và xử lý, phân tích lại hàng tỷ gigabyte thông tinnguồn. Và công trình tưởng “dã tràng xe cát” này đã không phải vô ích: Einstein đãđúng. Ở độ cao 642 km (tính từ Trái đất), độ dài chu vi quỹ đạo của vệ tinh là trên40 ngàn km. Đường bay của vệ tinh Gravity Probe B cho thấy: giá trị chính xác vềđộ dài của quỹ đạo này ngắn hơn khoảng 3 cm - so với thông số tính theo quỹ đạohình học Euclide. Độ “lệch” chuẩn này thật thú vị, vì nó cho thấy độ lõm biến dạngtrong thực tế (do bị “uốn cong”…). Vấn đề “lệch” chuẩn xảy ra do thực tế là khốilượng của Trái đất giống như một không gian uốn cong, tạo ra “hốc” và vi phạm tớinguyên lý các hình học phẳng của không gian. “Khối lượng của Trái đất đã kéo hút Không-Thời gian, nói một cách ‘tươngđối’, vào một hình cong nông như chiếc nón, - giáo sư Everitt giải thích. Biến dạngnày có thể được biểu diễn như là cắt ra một miếng hình nêm nhỏ của chiếc bánh.Kết quả là, bề mặt vòng tròn “uốn cong” đến 2,8 cm. Trong trường hợp của các vệtinh, con quay hồi chuyển quay quanh trục của nó khi nó đi vào quỹ đạo, và tất cảcác thời gian đã bị từ chối bởi một góc ‘lệch’ rất nhỏ. Có điều, sau cả một năm, lỗinày đã liên tục tích lũy thêm tới mức các thiết bị đã có thể ‘chộp bắt’ tận tay đượcnó. Hiệu ứng thứ hai - “sức hút khung”, đó là hiện tượng phối hợp quán tính hệthống tọa độ kéo cho Trái Đất quay. “Điều này tựa như việc hành tinh của chúng tađã được đắm mình trong mật ong” - Francis Everitt so sánh một cách hình ảnh.Hiệu ứng này dẫn đến một độ “lệch” chậm chạp của trục các con quay trong mặtphẳng xích đạo. Bằng những trang bị tối tân nhất, Gravity Probe B đã tìm thấy độ“lệch” của hiệu ứng này. Độ chính xác của số đo hai hiệu ứng “lệch” được mô tả ởtrên là 0,25% và 19%. Hầu như nỗ lực của các nhà khoa học đã gần đạt được mụctiêu, khi các giá trị thu được về độ “lệch” của trục con quay hồi chuyển rất khớp vớitiên lượng thiên tài của Alber Einstein... Những kết quả phát hiện do Gravity Probe B đem lại - về cơ bản, đã xua tannghi ngờ của không ít nhà nghiên cứu lâu nay với những câu hỏi hóc búa “phảnbiện” thuyết tương đối. Dù chương trình thẩm định trên được triển khai khi khôngcòn nhà vật lý thiên tài, nó vẫn sẽ mang lại kết quả hởi lòng hởi dạ cho những tínđồ của Thuyết tương đối. Vấn đề là phải tiêu tốn ngót tỷ đô - cái giá để xóa đi nỗingờ vực hằng ám ảnh, kể từ ngày nhà bác học thiên tài đưa ra lý thuyết nghe quá ư“tương đối” của mình. Năm 1905, Einstein công bố bài báo Zur Elektrodynamik bewegter Korper(Về điện động lực học của các vật thể chuyển động), giới thiệu thuyết tương đốihẹp. Tới năm 1916, Albert Einstein công bố Thuyết tương đối rộng (Generaltheory of relativity) - trước đó, ông đã đưa vào trong loạt bài giảng tại Viện Khoahọc Phổ, ngày 25 tháng 11 năm 1915. Theo lý thuyết này, trọng lực không tồn tại như lực riêng (như quan niệmcủa Newton), mà chẳng qua là lực quán tính, hay là hệ quả của độ cong trongKhông-Thời gian. Về mặt trực quan, cảm giác về lực hấp dẫn khi ngồi trên mặt đấtgiống cảm giác lúc trong thang máy đi lên (hoặc tương tự trong xe khi đang tăngtốc/giảm tốc). Lý thuyết tương đối rộng đã dẫn đến một kết quả là mọi vật chất(hay khối lượng hoặc năng lượng) đều làm cong Không-Thời gian, và độ cong nàytác động đến đường rơi tự do của các vật chất khác (kể cả đường đi của ánh sáng). Các quan điểm về bản chất ánh sáng Ánh sáng ...