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 17 tháng 08 năm 2017

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

  • - Thi xe lội sình (Thể Thao) - Trần Trí Dũng
  • - Hồn cây xương lá (Truyện Ngắn) - Lưu Na
  • - Đập thủy điện Grand Coulee Dam (Kiến Thức Trẻ) - Đinh Yên Thảo
  • - Nói chuyện "cắt... Đầu"! (Duyên Sài Gòn) - Du Uyên
  • - Khẩu chiến (Ghi Nhận Trong Tuần) - Vũ Hiến
  • - Ứng xử với bạn bè (Giao Tiếp) - Minh Hải
  • - Một thời hippie (Bên Tách Cà Phê) - Tim Nguyễn
  • - Kết quả thử máu (Chuyện Trò Thấy Thuốc) - Nguyễn Ý Đức
  • - Tổng thống Mỹ nghỉ phép (Bên Lề Chính Trường) - Sĩ Nguyên
  • - Giải lướt sóng (Tạp Ghi) - Thanh Thư
  • - Thơ thành tôn (Thơ) - Sao Khuê
  • - Thuỡ đi mây về gió (Theo Dòng Thời Gian) - Sean Bảo
  • - Canh tôm chua cay (Hương Vị Quê Nhà) - Tạ Phong Tần
  • - Những hồ sơ ngược đãi người hôn phối (Di Trú) - Lê Minh Hải
  • - Chợ ở gò vấp (Việt Nam Ngày Cũ) - Trang Nguyên
  • - Bảo trì xe hơi (Tạp Ghi) - Hoàng Hương
  • - Feijoada à Brasileira (Món Lạ) - Nấm Mèo
  • - Xin giải thích về các kỹ thuật VR, AR, MR (Ứng Dụng Thường Ngày) - P324530
  • - Con gái mang thai có được đi theo hồ sơ bảo lãnh F-3 của ba mẹ không? (Hỏi Đáp Visa) - Huy Tôn
  • - Cộng Sản chỉ tốt khi đã chết!!. (Facebook Có Gì Ngộ) - Du Face
  • - Diện đồ cho Black tie event (Trang Phụ Nữ) - Sông Hương
  • - Người đàn ông với cái hũ đựng tro cốt của vợ (Những Bông Hoa Cuộc Sống) - Như Sao
  • - Chuyện bên lề Ngày Thánh Mẫu lần thứ 40 năm 2017 (Phỏng Vấn) - Đặng Hiếu Sinh
  • - Nhật thực (Kiến Thức Phổ Thông) - Phượng Nghi
  • - Mốt của năm (Thời Trang) - Điệu Cô Nương
  • - Đinh Tiến Đạo họa sĩ tranh tường (Tạp Ghi) - Phóng Viên Trẻ
  • - Chuyện lạc xoong (Cõi Riêng) - Đặng Mỹ Hạnh
  • - Sự bùng nổ hột xoàn phòng lab (Tạp Ghi) - Mạnh Kim
  • - Bão thép (Trong Hầm Rượu) - Trần Vũ
  • - Bạo hành gia đình, nạn nhân & bị cáo (Góc Hoàng Hoa) - Ls. Anh Thư
  • - Thận trọng trong việc hưởng phúc lợi an sinh xã hội (Bạn Có Biết) - Quỳnh Như
  • - Phông ngoài trời (Cái Nhà Của Ta) - Thiên Hương
  • - Baby driver (Thế Giới Điện Ảnh) - Song Chi
  • - Buổi họp mặt (Phiếm) - Đoàn Xuân Thu
  • - Vĩnh biệt nhà văn Dương Nghiễm Mậu (Tài Liệu Văn Học) - Nguyễn & Bạn Hữu
  • - 6 bí quyết chụp ảnh thức ăn (Góc Nhiếp Ảnh) - Andy Nguyễn
  • - Glen cambell (Something And Anything) - Ian Bui
  • - Đại Nhạc Hội Cám Ơn Anh Người Thương Binh VNCH kỳ 11 tại San Jose (Tạp Ghi) - Huy Phương
  • - Chuyện tướng Lịch đi Tây & đám Quân Phiệt Việt (Sổ Tay Thường Dân) - Tưởng Năng Tiến
  • - Bé trai 5 tuổi cứu sống mẹ (Thế Giới Quanh Ta) - Dương Hùng
  • - Lanh (Câu Lạc Bộ Tiếu Lâm) -
  • - Trong, đục ao nhà (Chuyện Đời Thường) - Huy Phương
  • - Chăm sóc sức khỏe cho trẻ em trước ngày tựu trường (Bạn Có Biết) - Mai Hoàng
  • - Tin thể thao (Thể Thao)
  • - Phong thủy thời hiện đại (Phong Thủy)
  • - Lướt sóng (Vui Lạ Khắp Nơi)
  • - Cách mạng dù (Chuyện Khó Tin Nhưng Có Thật)
SHARE

NO COMMENTS