Một vấn đề trong Cơ học Tương đối tính

Từ nhiều ngàn năm về trước, khi nhìn vào thế giới chung quanh mình, người ta đã cho rằng không gian có ba chiều. Khởi đi từ quan điểm này trong dòng thời gian tuyệt đối, cơ học cổ điển đã được thành hình từ thế kỷ thứ 16, với các định nghĩa rõ ràng về vận tốc, gia tốc, động lượng, và lực… Qua nhiều trăm năm phát triển, nổi bật nhất là sự đóng góp của nhà khoa học thiên tài người Anh, Isaac Newton, nó đã đạt được những thành tựu vượt bực, như là giải thích được quỹ đạo hình bầu dục của các hành tinh, tìm được thêm Hải Vương Tinh, Thiên Vương Tinh, và tiểu hành tinh (dwarf planet) Diêm Vương trong Thái Dương Hệ, cũng như giúp người ta tính ra được các phương trình quỹ đạo của các vệ tinh nhân tạo và phi thuyền trong không gian. Cơ học Newton đã là một lý thuyết rất thành công. Nó đơn giản, rõ ràng và chặt chẽ.

co-hoc-tuong-doi-tinh

Nhưng đến đầu thế kỷ 20, khoa học gia người Ðức gốc Do Thái, đã đề xuất một ý tưởng mới lạ. Ông ta cho rằng thời gian chính là chiều thứ tư của không gian. Ông gộp chung không gian và thời gian lại với nhau, và gọi chúng là không-thời-gian (spacetime). Ý tưởng của ông đã được đại đa số các nhà vật lý ủng hộ và thuyết tương đối đã trở thành một trong hai cột trụ vững chắc nhất của khoa học hiện đại. Sự ra đời của thuyết tương đối hẹp và sau đó là thuyết tương đối rộng, đã tạo ra một chấn động mãnh liệt trong khoa học. Einstein đã khai mở một cuộc cách mạng về nhận thức, làm sụp đổ hoàn toàn một quan điểm đã có từ thuở xa xưa của nhân loại, quan điểm tuyệt đối về không gian và thời gian. Trong bài “Khối Lượng và Phương Trình của Thế Kỷ”, giáo sư Phạm Xuân Yêm có viết: Ðã không có hiện tại thì nói chi đến quá khứ và tương lai, đó là nội dung triết học quá ư kinh ngạc của thuyết tương đối hẹp và rộng trong nhận thức về thời gian, nó không phải là mũi tên trôi một chiều từ quá khứ đến tương lai mà chỉ là một trong bốn thành phần của một thực tại mang tên gọi không-thời gian chẳng cứng nhắc mà đàn hồi [1].

Tất cả các khái niệm cơ học cơ bản về vận tốc, gia tốc, động lượng, lực…mà chúng ta đã quen thuộc trong cơ học Newton, đều được định nghĩa lại trong thuyết tương đối. Các định nghĩa mới này đã không hề được đưa ra một cách tùy tiện, mà chúng được mô phỏng theo cơ học cổ điển. Ý nghĩa vật lý của chúng cũng tương tự như ý nghĩa của các khái niệm trong cơ học Newton. Ðiều khác biệt giữa hai hệ là, một bên là các vector trong không gian ba chiều (3D-vector) trong dòng thời gian tuyệt đối; còn một bên là các tứ-vector (four-vector) trong không-thời-gian bốn chiều [2]. Và tất cả mọi người sẽ phải cúi đầu khâm phục trí tuệ phi thường của nhà khoa học vĩ đại Albert Einstein, nếu từ thuyết tương đối hẹp người ta có thể đi đến mối tương quan giữa năng lượng và khối lượng E = mc2 mang tên ông.

co-hoc-tuong-doi-tinh1
Cuốn “Beyond the World of Relativity to the World of Invariance”, trình bày một phương cách đưa đến phương trình E = mc2  từ  quan điểm không gian và thời gian là tuyệt đối.

Nhưng sự thật thì không phải lúc nào cũng như mong đợi, các tứ-vector đã không thể dẫn đến phương trình thế kỷ, một hiện thực khá phũ phàng mà người ta đã tránh nói ra một cách minh bạch. Trước thực trạng này, các nhà khoa học ủng hộ thuyết tương đối đã tìm ra một cách giải quyết rất là “quyền nghi”. Ðể có được phương trình kỳ diệu, họ đã đưa ra một lý thuyết cơ học, mà họ gọi là cơ học tương đối tính (relativistic mechanics, còn được dịch là động lực học tương đối tính). Cần phải nói cho rõ ràng ở đây rằng, dù được gọi là “tương đối tính”, nhưng trong lý thuyết này, các khái niệm về vận tốc, gia tốc, động lượng, và lực lại được định nghĩa trong không gian… ba chiều, với sự hiện diện chỉ một lần của hệ số tương đối tính (Lorentz factor, gamma = (1-v2/c2)-1/2) trong định nghĩa về động lượng p = gamma.mov [3].

Thực tại có thể là dòng thời gian lưu chuyển bất tận trong không gian ba chiều như đã được mô tả trong cơ học cổ điển [4]. Thực tại cũng có thể là không-thời-gian bốn chiều co dãn như giáo sư Phạm Xuân Yêm đã viết. Nếu thực tại thật sự là không-thời-gian bốn chiều, thì tại sao các tứ-vector trong thuyết tương đối hẹp lại không thể nào dẫn đến phương trình E = mc2? Thực tại cũng có thể là một cái gì khác. Nhưng dù nó là cái gì đi nữa, thì không gian và thời gian cũng không thể vừa tuyệt đối, vừa tương đối. Ðộng lực học tương đối tính với các khái niệm cơ học cơ bản, vừa được định nghĩa trong không gian ba chiều, vừa có sự hiện diện của Lorentz factor, đã vi phạm nguyên tắc nhất quán trong khoa học. Con đường dẫn đến phương trình thế kỷ của cơ học tương đối tính là một tòa lâu đài lộng lẫy ẩn hiện trong các tầng mây xanh, tím, lơ lửng giữa không trung bao la, bát ngát. Cảnh tượng thần tiên này chỉ tồn tại trong những câu chuyện cổ tích, trong cõi mộng, trong trí tưởng tượng của con người mà thôi.

co-hoc-tuong-doi-tinh2
Albert Einstein

NGT

------------------------------------------

Những bài trên báo Trẻ phát hành Thứ Năm ngày 22 tháng 06 năm 2017

(xin lấy báo tại các thân chủ đăng trên báo Trẻ)

  • - Những cú knock-out chớp nhoáng (Thể Thao) - Trần Trí Dũng
  • - Ai Cập (Truyện Ngắn) - Lưu Na
  • - Nguyễn Khánh Linh thách thức với chính mình (Kiến Thức Trẻ) - Đinh Yên Thảo
  • - Ngoéo tay khởi đầu một niềm tin (Duyên Sài Gòn) - Du Uyên
  • - Otto Warmbier bài học đắt giá (Ghi Nhận Trong Tuần) - Vũ Hiến
  • - Bố và mẹ và con trai nhỏ (Giao Tiếp) - Minh Hải
  • - Những chiếc buýt màu vàng của Sài Gòn xưa (Bên Tách Cà Phê) - Tim Nguyễn
  • - Ấn tượng... Saigon (Chuyện Đời Thường) - Huy Phương
  • - Khi nào gọi là già (Chuyện Trò Thấy Thuốc) - Nguyễn Ý Đức
  • - Những điều không nên hỏi tiếp viên hàng không (Bạn Có Biết) - Mai Hoàng
  • - Rong chơi cuối đời quên lãng (Bên Lề Chính Trường) - Sĩ Nguyên
  • - Cuba còn ngái ngủ (Thế Giới Dế Mèn) - Trần Lý Lê
  • - Thơ phạm nhuận (Thơ) - Sao Khuê
  • - Mở mang bờ cõi (Theo Dòng Thời Gian) - Sean Bảo
  • - Mùa hè phải có canh giò (Hương Vị Quê Nhà) - Tạ Phong Tần
  • - Một số tin tức di trú đáng chú ý (Di Trú) - Lê Minh Hải
  • - Chợ bến thành ngày xưa (Việt Nam Ngày Cũ) - Trang Nguyên
  • - Khử mùi hôi cho quần áo (Bạn Có Biết) - Hoàng Hương
  • - Cabernet sauvignon (Món Lạ) - Nấm Mèo
  • - Tại sao cần che đèn LED của máy điện toán? (Ứng Dụng Thường Ngày) - P324530
  • - Cập nhật từ điển: Xóa Mù Bơi (Facebook Có Gì Ngộ) - Du Face
  • - Ngăn ngừa sưng bọng mắt (Trang Phụ Nữ) - Sông Hương
  • - Dì Johnny (Những Bông Hoa Cuộc Sống) - Như Sao
  • - Minh Đức Hoài Trinh và nỗi cô đơn sâu thẳm (Tạp Ghi) - Trịnh Thanh Thủy
  • - Văn Cao (70 Năm Tình Ca Việt Nam) - Hoài Nam Biên Soạn
  • - Swim suit đâu chỉ quyến rũ (Thời Trang) - Điệu Cô Nương
  • - Giải phẫu nụ hôn (Ký Sự ) - Ngọc Linh
  • - Cửu Long ký sự (Tạp Ghi) - Hỷ Long
  • - Thập niên cũ (Trong Hầm Rượu) - Trần Vũ
  • - Ván bài cuối cùng (Chuyện Vụ Án) - Nam Nhật
  • - Thông điệp ngọt ngào bố gửi con gái sắp vào đại học (Thế Giới Quanh Ta) - Dương Hùng
  • - Cảnh báo thuốc giảm cân (Bạn Có Biết) - Quỳnh Như
  • - Trang trí nhà mùa hè (Cái Nhà Của Ta) - Thiên Hương
  • - God's Own Country câu chuyện tình đồng tính (Thế Giới Điện Ảnh) - Song Chi
  • - Nầy em lớp 6! (Phiếm) - Đoàn Xuân Thu
  • - Nguyễn Thị Hoàng & đất hứa (Tài Liệu Văn Học) - Nguyễn & Bạn Hữu
  • - Máy kiểm tra giá trị (Truyện Ngắn) - Shizuka Ijuin
  • - Đệm dán sát bàn chân (Sản Phẩm Mới) - Bảo Sơn
  • - Tại sao không nên quen một Photographer (Góc Nhiếp Ảnh) - Andy Nguyễn
  • - Nàng marian của nước pháp (Tạp Ghi) - Mạnh Kim
  • - Tìm gì ở Hà Tiên (Phóng Sự Việt Nam) - Uyển Ca
  • - Những đứa bé lên 3 (Sổ Tay Thường Dân) - Tưởng Năng Tiến
  • - Tin thể thao (Thể Thao)
  • - Tình Chàng ý thiếp (Đời Sống)
  • - "Sex on the… (Chuyện Khó Tin)
  • - Mỗi tuần 1 con số (Thế Giới)
  • - Bảo tàng Mèo (Vui Lạ Khắp Nơi)
  • - Hậu quả (Câu Lạc Bộ Tiếu Lâm)
Facebook Comments
SHARE