anhtuanpham87
Rìu Bạc
Hơn 100 năm trước, vào ngày 29/5/1919, các nhà thiên văn học đã quan sát nhật thực toàn phần trong một nỗ lực đầy tham vọng nhằm kiểm tra thuyết tương đối rộng của Einstein bằng cách quan sát hoạt động của nó. Về cơ bản Einstein cho rằng thời gian và không gian hoà quyện vào nhau trong một tấm vải vô hạn. Một vật thể khổng lồ như mặt trời uốn cong không - thời gian bằng lực hấp dẫn của nó, làm cho ánh sáng không truyền theo phương thẳng khi đi qua nó.
Điều này có nghĩa là những ngôi sao ở gần mặt trời có vẻ hơi dịch chuyển khi không có mặt trời (bao gồm cả khi có hiệ tượng nhật thực). Vì lực hấp dẫn của mặt trời bẻ cong ánh sáng.
Thế giới đã ăn mừng với thí nghiệm quan sát hiện tượng nhật thực này. Một chiến thắng dành cho Einstein, mở ra một thời kỳ thiên văn mới cho nhân loại.
Thuyết tương đối rộng có nhiều hệ quả quan trọng đối với những gì chúng ta thấy trong vũ trụ và cách chúng ta thực hiện khám phá trong không gian sâu sau này. Điều này cũng đúng so với lý thuyết cũ hơn của Einstein với phương trình được biết đến rộng rãi E = mc^2. Dưới đây là 10 hệ quả rút ra từ thuyết tương đối của Einstein:
1. Giới hạn về tốc độ chung
Phương trình nổi tiếng E=mc^2 có chứa "c", tốc độ của ánh sáng trong chân không. Mặc dù ánh sáng xuất hiện dưới nhiều màu sắc khác nhau nhưng Einstein chỉ ra rằng tất cả ánh sáng đều tuân theo một quy luật về tốc độ khoảng 186000 dặm/ giây (300.000km/s). Vì vậy ngay cả khi những hạt mang năng lượng khác nhau thì chúng cũng có cùng tốc độ.
Điều này đã được thưc nghiệm trong không gian. Năm 2009 một kính viễn vọng của NASA đã phát hiện 2 photon gần như trong cùng một thời điểm. Trong đó có một hạt photon mang năng lượng gấp gần 1 triệu lần hạt còn lại. Hai hạt này đều xuất hiện từ một vụ va chạm của 2 ngôi sao Neutron khoảng 7 tỷ năm trước. Trong khi các lý thuyết khác cho rằng không - thời gian có cấu tạo bọt có thể làm chậm các hạt năng lượng yếu hơn thì quan sát thực nghiệm này lại ủng hộ Einstein.
2. Thấu kính mạnh
Giống như mặt trời bẻ cong ánh sáng của các ngôi sao chiếu tới gần nó. Một vật thể khổng lồ như thiên hà làm biến dạng ánh sáng chiếu tới nó ở một phạm vi xa hơn nhiều. Trong một số trường hợp, điều này giúp chúng ta khám phá ra một số thiên hà mới. Chúng ta nói rằng vật thể ở gần hoạt động giống như một thấu kính, chúng hoạt động giống như 1 kính thiên văn giúp chúng ta thấy một vật ở xa hơn.
Năm 1979, các nhà khoa học lần đầu tiên quan sát được hình ảnh kép của một chuẩn tinh một hình ảnh rất sáng ở trung tâm của thiên hà liên quan đến một lỗ đen siêu lớn đang ăn các khí thối vào nó. Các bản sao biểu kiến này của vật thể ở xa sẽ thay đổi độ sáng nếu vật thể ban đầu thay đổi do không gian tự nó bị bẻ cong bởi lực hấp dẫn của tiền cảnh.
("Đoạn này có thể mô tả như này: Ví dụ chúng ta đang quan sát một hành tinh A, đúng lúc quan sát thì một hành tinh lớn B di chuyển tới gần hành tinh A. Lúc đó ánh sáng từ hành tinh A đi tới sát hành tinh B bị bẻ cong, chúng không di chuyển theo đường thẳng nữa. Một số chùm tia bị bẻ cong giống như chùm ánh sáng hội tụ. Giúp chúng ta có khả năng quan sát các vật thể ở xa hơn bình thường và đôi khi có thể quan sát được hai hay vài hành tinh A cùng lúc.")
3. Thấu kính yếu
Khi một vật có khối lượng lớn làm thấu kính cho một vật ở xa hơn, nhưng vật này không được căn chỉnh so với tầm nhìn của chúng ta, thì chúng ta chỉ nhận được một hình ảnh của vật ở xa. Trọng lực của vật thể gần hơn làm cho vật thể ở xa trông lớn hơn và kéo dài với so với thực chất của nó. Đây được gọi là thấu kính yếu.
Thấu kính yếu rất quan trọng trong việc nghiên cứu các bí ẩn của vũ trụ: Vật chất tối và năng lượng tối. Vật chất tối là một vật chất vô hình, chỉ tương tác với các vật chất khác thông qua lực hấp dẫn và giữ toàn bộ thiên hà và nhóm thiên hạ lại với nhau, nó như một chất keo vũ trụ vậy. Năng lượng tối thì hoạt động giống như ngược lại với lực hấp dẫn. Làm cho các vật thể lùi ra xa nhau.
4. Microlensing.
5. Hố đen
Sự tồn tại của các hố đen với những vật thể dày đặc mà không ánh sáng nào có thể thoát ra ngoài được, đó cũng là một suy đoán của thuyết tương đối rộng. Chúng là đại diện cho những biến dạng cực đoan nhất của cấu trúc không – thời gian. Và chúng đặc biệt nổi tiếng vì lực hấp dẫn khổng lồ của chúng ảnh hưởng đến ánh sáng mà chỉ có thuyết tương đối rộng của Einstein mới giải thích được.
6. Máy bay phản lực
7. Xoáy hấp dẫn
Nói về lỗ đen, chúng có lực hấp dẫn mạnh đến nỗi làm cho các vật chất xung quanh chúng bị chao đảo. giống như một chiếc thìa đang khuấy mật ong, trong đó mật ong là vật chất xung quanh lỗ đen. Cho đến trước đây, điều này chỉ là lý thuyết. Nhưng vào năm 2016 các nhà khoa học quốc tế đã sử dụng XMM-Newton và NASA đã quan sát được các vật chất chao đảo đầu tiên. Các nhà khoa học sẽ nghiên cứu thêm để chứng minh những ý tưởng của Einstein.
Tình cờ, sự lắc lư của các vật chất xung quanh lỗ đen lại tương tự như Einstein giải thích quỹ đạo kỳ lạ của sao Thuỷ. Hành tinh gần mặt trời nhất và chịu sự ảnh hưởng của lực hấp dẫn của Mặt trời rõ rệt nhất.
Nói về
8. Sóng hấp dẫn
Các gợn sóng trong không-thời gian được gọi là sóng hấp dẫn đã được Einstein đưa ra giả thuyết cách đây khoảng 100 năm, nhưng thực tế không được quan sát cho đến gần đây. Vào năm 2016, một sự hợp tác quốc tế của các nhà thiên văn học làm việc với máy dò sóng hấp dẫn LIGO đã khám phá được những điều mang tính bước ngoặt. Thí nghiệm khổng lồ này đã phát hiện ra tín hiệu tinh vi của sóng hấp dẫn đã di chuyển trong 1,3 tỷ năm sau khi hai lỗ đen hợp nhất trong một sự kiện đại hồng thủy. Điều này đã mở ra một cánh cửa hoàn toàn mới trong một lĩnh vực khoa học, trong đó cả sóng hấp dẫn và ánh sáng đều có thể được nghiên cứu.
9. Mặt trời làm trễ tín hiệu vô tuyến.
Các tàu vũ trụ thăm dò hành tinh cũng cho thấy Einstein đã đúng về thuyết tương đối rộng. Vì các tàu vũ trụ liên lạc với Trái đất bằng ánh sáng, dưới dạng sóng vô tuyến, chúng mang lại cơ hội tuyệt vời để xem liệu lực hấp dẫn của một vật thể khổng lồ như Mặt trời có thay đổi đường đi của ánh sáng hay không.
Năm 1970, Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA thông báo rằng Mariner VI và VII, những người đã hoàn thành các cầu bay của Sao Hỏa vào năm 1969, đã tiến hành các thí nghiệm bằng tín hiệu vô tuyến - và cũng đồng ý với Einstein. Hai Mariners đã thực hiện hàng trăm phép đo vô tuyến cho mục đích này. Các nhà nghiên cứu đã đo thời gian để các tín hiệu vô tuyến truyền từ đĩa DSN ở Goldstone, California, đến tàu vũ trụ và quay trở lại. Như Einstein đã dự đoán, đã có sự chậm trễ trong tổng thời gian một vòng vì lực hấp dẫn của Mặt trời. Đối với Mariner VI, độ trễ tối đa là 204 micro giây, trong chưa đầy một giây, gần như chính xác với những gì lý thuyết của Einstein dự đoán.
10. Bằng chứng từ quỹ đạo trái đất
Năm 2004 NASA phóng tàu vũ trụ có tên Gravity Probe B được thiết kế đặc biệt để theo dõi lý thuyết của Einstein diễn ra trên quỹ đạo Trái đất. Lý thuyết cho rằng Trái đất, một vật thể quay, nên kéo kết cấu không-thời gian xung quanh nó khi nó quay, làm biến dạng ánh sáng với lực hấp dẫn của nó.
Tàu vũ trụ có bốn con quay hồi chuyển và chỉ vào ngôi sao IM Pegasi trong khi quay quanh Trái đất qua các cực. Trong thí nghiệm này, nếu Einstein sai, những con quay hồi chuyển này sẽ luôn hướng về cùng một hướng. Nhưng vào năm 2011, các nhà khoa học tuyên bố họ đã quan sát thấy những thay đổi nhỏ về hướng của con quay hồi chuyển do hệ quả của Trái đất, do lực hấp dẫn của nó, kéo theo không-thời gian xung quanh nó
Nguồn Nam Bạn j2team
Điều này có nghĩa là những ngôi sao ở gần mặt trời có vẻ hơi dịch chuyển khi không có mặt trời (bao gồm cả khi có hiệ tượng nhật thực). Vì lực hấp dẫn của mặt trời bẻ cong ánh sáng.
Thế giới đã ăn mừng với thí nghiệm quan sát hiện tượng nhật thực này. Một chiến thắng dành cho Einstein, mở ra một thời kỳ thiên văn mới cho nhân loại.
Thuyết tương đối rộng có nhiều hệ quả quan trọng đối với những gì chúng ta thấy trong vũ trụ và cách chúng ta thực hiện khám phá trong không gian sâu sau này. Điều này cũng đúng so với lý thuyết cũ hơn của Einstein với phương trình được biết đến rộng rãi E = mc^2. Dưới đây là 10 hệ quả rút ra từ thuyết tương đối của Einstein:
1. Giới hạn về tốc độ chung
Phương trình nổi tiếng E=mc^2 có chứa "c", tốc độ của ánh sáng trong chân không. Mặc dù ánh sáng xuất hiện dưới nhiều màu sắc khác nhau nhưng Einstein chỉ ra rằng tất cả ánh sáng đều tuân theo một quy luật về tốc độ khoảng 186000 dặm/ giây (300.000km/s). Vì vậy ngay cả khi những hạt mang năng lượng khác nhau thì chúng cũng có cùng tốc độ.
Điều này đã được thưc nghiệm trong không gian. Năm 2009 một kính viễn vọng của NASA đã phát hiện 2 photon gần như trong cùng một thời điểm. Trong đó có một hạt photon mang năng lượng gấp gần 1 triệu lần hạt còn lại. Hai hạt này đều xuất hiện từ một vụ va chạm của 2 ngôi sao Neutron khoảng 7 tỷ năm trước. Trong khi các lý thuyết khác cho rằng không - thời gian có cấu tạo bọt có thể làm chậm các hạt năng lượng yếu hơn thì quan sát thực nghiệm này lại ủng hộ Einstein.
2. Thấu kính mạnh
Giống như mặt trời bẻ cong ánh sáng của các ngôi sao chiếu tới gần nó. Một vật thể khổng lồ như thiên hà làm biến dạng ánh sáng chiếu tới nó ở một phạm vi xa hơn nhiều. Trong một số trường hợp, điều này giúp chúng ta khám phá ra một số thiên hà mới. Chúng ta nói rằng vật thể ở gần hoạt động giống như một thấu kính, chúng hoạt động giống như 1 kính thiên văn giúp chúng ta thấy một vật ở xa hơn.
Năm 1979, các nhà khoa học lần đầu tiên quan sát được hình ảnh kép của một chuẩn tinh một hình ảnh rất sáng ở trung tâm của thiên hà liên quan đến một lỗ đen siêu lớn đang ăn các khí thối vào nó. Các bản sao biểu kiến này của vật thể ở xa sẽ thay đổi độ sáng nếu vật thể ban đầu thay đổi do không gian tự nó bị bẻ cong bởi lực hấp dẫn của tiền cảnh.
("Đoạn này có thể mô tả như này: Ví dụ chúng ta đang quan sát một hành tinh A, đúng lúc quan sát thì một hành tinh lớn B di chuyển tới gần hành tinh A. Lúc đó ánh sáng từ hành tinh A đi tới sát hành tinh B bị bẻ cong, chúng không di chuyển theo đường thẳng nữa. Một số chùm tia bị bẻ cong giống như chùm ánh sáng hội tụ. Giúp chúng ta có khả năng quan sát các vật thể ở xa hơn bình thường và đôi khi có thể quan sát được hai hay vài hành tinh A cùng lúc.")
3. Thấu kính yếu
Khi một vật có khối lượng lớn làm thấu kính cho một vật ở xa hơn, nhưng vật này không được căn chỉnh so với tầm nhìn của chúng ta, thì chúng ta chỉ nhận được một hình ảnh của vật ở xa. Trọng lực của vật thể gần hơn làm cho vật thể ở xa trông lớn hơn và kéo dài với so với thực chất của nó. Đây được gọi là thấu kính yếu.
Thấu kính yếu rất quan trọng trong việc nghiên cứu các bí ẩn của vũ trụ: Vật chất tối và năng lượng tối. Vật chất tối là một vật chất vô hình, chỉ tương tác với các vật chất khác thông qua lực hấp dẫn và giữ toàn bộ thiên hà và nhóm thiên hạ lại với nhau, nó như một chất keo vũ trụ vậy. Năng lượng tối thì hoạt động giống như ngược lại với lực hấp dẫn. Làm cho các vật thể lùi ra xa nhau.
4. Microlensing.
5. Hố đen
Sự tồn tại của các hố đen với những vật thể dày đặc mà không ánh sáng nào có thể thoát ra ngoài được, đó cũng là một suy đoán của thuyết tương đối rộng. Chúng là đại diện cho những biến dạng cực đoan nhất của cấu trúc không – thời gian. Và chúng đặc biệt nổi tiếng vì lực hấp dẫn khổng lồ của chúng ảnh hưởng đến ánh sáng mà chỉ có thuyết tương đối rộng của Einstein mới giải thích được.
6. Máy bay phản lực
7. Xoáy hấp dẫn
Nói về lỗ đen, chúng có lực hấp dẫn mạnh đến nỗi làm cho các vật chất xung quanh chúng bị chao đảo. giống như một chiếc thìa đang khuấy mật ong, trong đó mật ong là vật chất xung quanh lỗ đen. Cho đến trước đây, điều này chỉ là lý thuyết. Nhưng vào năm 2016 các nhà khoa học quốc tế đã sử dụng XMM-Newton và NASA đã quan sát được các vật chất chao đảo đầu tiên. Các nhà khoa học sẽ nghiên cứu thêm để chứng minh những ý tưởng của Einstein.
Tình cờ, sự lắc lư của các vật chất xung quanh lỗ đen lại tương tự như Einstein giải thích quỹ đạo kỳ lạ của sao Thuỷ. Hành tinh gần mặt trời nhất và chịu sự ảnh hưởng của lực hấp dẫn của Mặt trời rõ rệt nhất.
8. Sóng hấp dẫn
Các gợn sóng trong không-thời gian được gọi là sóng hấp dẫn đã được Einstein đưa ra giả thuyết cách đây khoảng 100 năm, nhưng thực tế không được quan sát cho đến gần đây. Vào năm 2016, một sự hợp tác quốc tế của các nhà thiên văn học làm việc với máy dò sóng hấp dẫn LIGO đã khám phá được những điều mang tính bước ngoặt. Thí nghiệm khổng lồ này đã phát hiện ra tín hiệu tinh vi của sóng hấp dẫn đã di chuyển trong 1,3 tỷ năm sau khi hai lỗ đen hợp nhất trong một sự kiện đại hồng thủy. Điều này đã mở ra một cánh cửa hoàn toàn mới trong một lĩnh vực khoa học, trong đó cả sóng hấp dẫn và ánh sáng đều có thể được nghiên cứu.
9. Mặt trời làm trễ tín hiệu vô tuyến.
Các tàu vũ trụ thăm dò hành tinh cũng cho thấy Einstein đã đúng về thuyết tương đối rộng. Vì các tàu vũ trụ liên lạc với Trái đất bằng ánh sáng, dưới dạng sóng vô tuyến, chúng mang lại cơ hội tuyệt vời để xem liệu lực hấp dẫn của một vật thể khổng lồ như Mặt trời có thay đổi đường đi của ánh sáng hay không.
Năm 1970, Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA thông báo rằng Mariner VI và VII, những người đã hoàn thành các cầu bay của Sao Hỏa vào năm 1969, đã tiến hành các thí nghiệm bằng tín hiệu vô tuyến - và cũng đồng ý với Einstein. Hai Mariners đã thực hiện hàng trăm phép đo vô tuyến cho mục đích này. Các nhà nghiên cứu đã đo thời gian để các tín hiệu vô tuyến truyền từ đĩa DSN ở Goldstone, California, đến tàu vũ trụ và quay trở lại. Như Einstein đã dự đoán, đã có sự chậm trễ trong tổng thời gian một vòng vì lực hấp dẫn của Mặt trời. Đối với Mariner VI, độ trễ tối đa là 204 micro giây, trong chưa đầy một giây, gần như chính xác với những gì lý thuyết của Einstein dự đoán.
10. Bằng chứng từ quỹ đạo trái đất
Năm 2004 NASA phóng tàu vũ trụ có tên Gravity Probe B được thiết kế đặc biệt để theo dõi lý thuyết của Einstein diễn ra trên quỹ đạo Trái đất. Lý thuyết cho rằng Trái đất, một vật thể quay, nên kéo kết cấu không-thời gian xung quanh nó khi nó quay, làm biến dạng ánh sáng với lực hấp dẫn của nó.
Tàu vũ trụ có bốn con quay hồi chuyển và chỉ vào ngôi sao IM Pegasi trong khi quay quanh Trái đất qua các cực. Trong thí nghiệm này, nếu Einstein sai, những con quay hồi chuyển này sẽ luôn hướng về cùng một hướng. Nhưng vào năm 2011, các nhà khoa học tuyên bố họ đã quan sát thấy những thay đổi nhỏ về hướng của con quay hồi chuyển do hệ quả của Trái đất, do lực hấp dẫn của nó, kéo theo không-thời gian xung quanh nó
Nguồn Nam Bạn j2team
