Thuyết tương đối hẹp

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Phương trình nổi tiếng của Einstein

Thuyết tương đối hẹp là thuyết vật lý do Albert Einstein đề xuất vào năm 1905.

Cơ học Newton cho rằng các hiện tượng cơ học chỉ liên quan đến các lực cơ bản đều xảy ra như nhau trong mọi hệ qui chiếu quán tính, nhưng không nói rõ các hiện tượng khác trong nhiệt động lực học, điện từ học,... có xảy ra như nhau trong mọi hệ qui chiếu quán tính hay không. Điện từ học chỉ ra rằng tương tác từ xảy ra chủ yếu là do chuyển động của các hạt mang điện. Như vậy có thể trong các hệ qui chiếu quán tính khác nhau các hiện tượng điện từ sẽ xảy ra khác nhau. Nhiều thí nghiệm được thực hiện với các hệ qui chiếu quán tính khác nhau với mục đích tìm ra một hệ qui chiếu quán tính mà ở đó tốc độ ánh sáng khác hẳn với tốc độ ánh sáng trong các hệ qui chiếu quán tính khác. Nhưng những thí nghiệm đó không đạt được kết quả.

Năm 1905 Einstein phát biểu nguyên lý tương đối về sự bình đẳng của các hệ qui chiếu quán tính với hai tiên đề.

Trong tiên đề đầu tiên:

Mọi hiện tượng vật lý (cơ học, nhiệt động lực học, điện từ học...) đều xảy ra như nhau trong các hệ qui chiếu quán tính.

Tiên đề này chỉ ra rằng các phương trình mô tả các hiện tượng tự nhiên đều có cùng dạng như nhau trong các hệ qui chiếu quán tính. Nó cũng phủ định sự tồn tại của một hệ qui chiếu quán tính đặc biệt, như một hệ qui chiếu đứng yên thật sự. Nói cách khác mọi hệ qui chiếu quán tính là hoàn toàn tương đương nhau. Từ tiên đề này các nhà khoa học khẳng định không thể tồn tại một môi trường ête truyền sóng điện từ (ánh sáng) với một vận tốc khác biệt các hệ qui chiếu khác.

Phép biến đổi của Galileo Galilei làm cho các phương trình Newton trở nên bất biến. Điều đó không có gì mâu thuẫn so với giả thuyết thứ nhất của Einstein tuy nhiên khi xét đến tham số thời gian thì định luật 2 của Newton chỉ áp dụng một cách tổng quát cho biến thiên động lượng.

Trong tiên đề thứ hai, theo phát biểu ban đầu của Einstein:

Tốc độ ánh sáng trong chân không là một đại lượng không đổi trong tất cả các hệ qui chiếu quán tính.

Giả thuyết này giải thích cho kết quả của thí nghiệm Michelson-Morleythí nghiệm Sitter vì vận tốc truyền ánh sáng là như nhau theo mọi phương nên không thể sử dụng công thức cộng vận tốc Galileo cho ánh sáng.

Thực tế giả thuyết này có thể suy trực tiếp từ tiên đề đầu tiên. Mọi phương trình vật lý không thay đổi khi đi từ hệ quy chiếu quán tính này sang hệ quy chiếu quán tính khác, nghĩa là các phương trình Maxwell cũng bất biến, và một kết quả của nó là tiên đoán về tốc độ ánh sáng cũng phải bất biến. Do đó giả thuyết này không thể là tiên đề, chỉ là hệ quả của tiên đề tổng quát đầu tiên, nếu coi lý thuyết điện từ Maxwell là đúng.

Cũng có thể chú ý rằng, giả thuyết thứ hai có thể đứng độc lập thành một tiên đề, nếu không công nhận lý thuyết điện từ Maxwell hoặc không cần dùng đến hiểu biết về trường điện từ.

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Theo quyển nhật ký của nhà toán học David Hilbert (từng là đồng nghiệp của Einstein vào cuối thế kỷ 19) thì vào tháng 8 năm 1898, ông nói Einstein đã phát minh ra một thuyết mà khi nhắc đến, người đời sẽ sửng sốt[cần dẫn nguồn]. Khi nghiên cứu những vật thể chuyển động với vận tốc rất lớn gần bằng với vận tốc ánh sáng, người ta thấy rằng cơ học cổ điển của Newton không còn thích hợp nữa. Do đó cần thiết phải xem lại các khái niệm về không gian và thời gian. Việc xem xét này thực hiện trong thuyết tương đối.

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]