Thuyết Tương đối thu hẹp tổng quát Einstein Vũ trụ Newton không đầy đủ dù cho phép phát triển ngành Thiên văn Vũ trụ Newton không thay đổi hai kỷ, đầu kỷ thứ 20, Einstein đề nghị thuyết Tương Ðối I) Thuyết Tương đối thu hẹp Ánh sáng lan truyền với vận tốc định: Năm 1675 Oleaus Römer người nhận định ông khảo sát vệ tinh Jupiter thiên thực chúng (éclipse)Tính chất sóng ánh sáng đưa vào kỷ thứ 18, năm 1817 Fresnel chứng tỏ chuyển động ngang Bởi có dao động (vibration) nên ông cho phải có mặt (support): ÉTHER , vô cứng rắn hoàn toàn chống đối với thiên thể Năm 1887, Michelson Morley, thí nghiệm tiếng, chứng tỏ rằng, có diện Éther trái Ðất phải có vận tốc không so với chất Những thất bại liên tiếp Cơ học cổ điển tính cách không thích hợp với Ðiện từ học mang đến cho Einstein thuyết Tương đối thu hẹp dựa lý thuyết bản: * Chuyển động vật định nghĩa so với vật khác, thực nghiên cứu vật lý cho phép xác định vận tốc chuyển động * Vận tốc ánh sáng tuyệt đối toàn (universel) Từ kết nguyên tắc đó, luật cộng vận tốc với Galilée trở thành sai Nếu người di chuyển với vận tốc mét/ giây tàu lửa người di chuyển 10 m/ giây so với người quan sát cố định, người quan sát thấy người xe lửa di chuyển với vận tốc 11m /s: luật cổ điển cộng vận tốc, chừng cho chuyển động cóvận tốc nhỏ Luật Tương đối Trong Cơ học cổ điển, v vận tốc vật chuyển động hệ quy chiếu di chuyển với vận tốc V, vận tốc vật chuyển động hệ quy chiếu đứng yên diễn tả là: v' = v + V (1) Trong thuyết Tương Ðối, luật tạo thành vận tốc trở thành: v' = (v+V)/(1+vV/c 2) (2) Lẽ đương nhiên vận tốc nhỏ so với vận tốc ánh sáng c, vV/c2 xem không đáng kể hai biểu thức (1) (2) xem Từ đưa kết luận số đo thời gian, chiều dài lượng tương đối, có nghĩa số đo vận tốc riêng biệt cho người quan sát Trong phạm vi thuyết Tương Ðối Thu hẹp, số đo không gian-thời gian tính hàm số tọa độ x, y, z t dạng: ds2=c2dt2-dx2-dy2-dz2 De Minkowski nói : Métrique định nghĩa espace-temps plat (không gian-thời gian phẳng) giống espace-temps tuyệt đối Newton métrique diễn tả hình thức ds2=dx2+dy2+dz2 Vậy khoảng cách điểm nằm TRÊN HÌNH NÓN ÁNH SÁNG (cône de lumière) không (ds=0) điểm nằm TRONG hình nón gặp (joignable) khoảng cách ds2 hai điểm phải luôn dương (số đo khoảng cách số hình học) Hai đường chéo màu đỏ tạo thành hình nón ánh sáng (cône de lumière) II) Thuyết tương đối tổng quát Mười năm sau thuyết Tương đối thu hẹp, Einstein tổng quát hóa nguyên tắc tương đương cho hệ qui chiếu cho chuyển động Einstein đưa nguyên tắc tương đương: không phân biệt gia tốc (accélération)và sức hấp dẫn (gravitation), có nghĩa thí nghiệm cho phép ta định hệ thống quy chiếu mà ta bị ảnh hưởng gia tốc -một tên lửa phóng chẳng hạn- hay trọng trường vật thể ( le champ de pesanteur d'une masse ) - đến bề mặt trái Ðất hay thiên thể Ngược lại với không gian tuyệt đối Newton, không gian Einstein dính liền với vật chứa (le contenu) Không gian KHÔNG CÓ TRƯỚC mà diện khối lượng áp đặt hình học từ thay đổi cách hoạt động vật thể ánh sáng * Vũ trụ Newton cứng cỏi thay espace-temps bốn chiều, cong diện khối lượng * Lực hấp dẫn thay đặc tính hình học không gian: Vật thể làm cong espace-temps chung quanh * Ðể hiểu tượng này, ta phải loại bỏ vũ trụ ba chiều Newton mà dùng toán espace-temps bốn chiều * Trong Newton thấy lực hai vật Einstein thấy đường cong espace-temps, thiên thể quay chung quanh thiên thể khác thấy quay theo đường cong tạo thiên thể Sự việc cho hậu nào? Chúng ta thấy rõ ràng: :Tia sáng bị lệch chạm vật thể theo quỹ đạo tương ứng với đường ngắn (đường trắc địa, géodésique) Khi đến gần vật thể, thời gian chậm Hậu hiệu ứng lực hấp dẫn redshift, ( redshift gravitationnel, xem từ vựng Thiên văn) , xê dịch (décalage) đến tần số thấp tia phát từ bề mặt vật thể Khi tia sáng gần vật thể, chúng bị trễ, chúng phải trải qua khoảng cách lớn (hiệu ứng Shapiro, xem tài liệu đây)Tất kết được đo thí nghiệm Một thử nghiệm khác liên quan tới đến sớm điểm périhélie Mercure (périhélie điểm hành tinh hay chổi gần mặt trời nhất, điểm xa gọi aphélie) Hành tinh cò quỹ đạo lệch tâm (excentrique) có thay đổi quan trọng vận tốc Thuyết tương đối tổng quát thuyết cho phép giải thích kỷ điểm gần mặt trời đến sớm 43 giây sau khấu trừ ảnh hưởng hành tinh khác (xem tài liệu đây) ... lumière) II) Thuyết tương đối tổng quát Mười năm sau thuyết Tương đối thu hẹp, Einstein tổng quát hóa nguyên tắc tương đương cho hệ qui chiếu cho chuyển động Einstein đưa nguyên tắc tương đương:... cho Einstein thuyết Tương đối thu hẹp dựa lý thuyết bản: * Chuyển động vật định nghĩa so với vật khác, thực nghiên cứu vật lý cho phép xác định vận tốc chuyển động * Vận tốc ánh sáng tuyệt đối. .. aphélie) Hành tinh cò quỹ đạo lệch tâm (excentrique) có thay đổi quan trọng vận tốc Thuyết tương đối tổng quát thuyết cho phép giải thích kỷ điểm gần mặt trời đến sớm 43 giây sau khấu trừ ảnh hưởng