Thuyết Tương Đối

Một quan niệm mới về không gian, thời gian và trọng lựcTrong hơn hai thế kỷ, lực hấp dẫn đã được nhìn theo cách Isaac Newton nhìn nó – như một lực hấp dẫn giữa các vật thể. Nhưng vào năm 1915, Einstein đã đưa ra một lời giải thích mới về lực hấp dẫn, mô tả nó không phải là một lực mà là một độ cong của không gian gây ra bởi sự hiện diện của các vật thể lớn, bao gồm các ngôi sao và hành tinh.Điều đó hơi khó hình dung, nhưng Einstein và các đồng nghiệp của mình chỉ ra rằng nếu lý thuyết này đúng, nó sẽ có một hiệu ứng đơn giản, có thể đo lường được: Trọng lực sẽ làm dịch chuyển một luồng ánh sáng một lượng rất nhỏ.

Chúng ta có xu hướng nghĩ về ánh sáng là hoàn toàn không trọng lượng, nhưng nó không hoàn toàn đơn giản. Ánh sáng là một dạng năng lượng và Einstein đã chỉ ra trong phương trình nổi tiếng E = mc2 năm 1905 rằng năng lượng có thể hành xử giống như khối lượng. Sự hiểu biết mới đó, cộng với khám phá Einstein về không gian cong, có nghĩa là một chùm ánh sáng sẽ bị bẻ cong – nghĩa là đi theo một đường cong chứ không phải theo đường thẳng – để đáp ứng với trọng lực.Bất kỳ khối lượng nào – một quả bóng bowling, một ngọn núi, Trái đất – sẽ bẻ cong một chùm ánh sáng. Nhưng các nhà thiên văn học biết rằng độ lệch của ánh sáng tỷ lệ thuận với khối lượng của vật thể gây ra độ lệch. Để đo độ lệch nhỏ, họ cần một cái gì đó thực sự khổng lồ – thứ gì đó giống như mặt trời của chúng ta.

Hãy tưởng tượng một chùm ánh sáng tăng tốc truyền tới

chúng ta từ một ngôi sao xa xôi, đi qua mặt trời trên đường đến Trái đất. Khi ánh sáng phóng qua mặt trời, trọng lực mặt trời phải bẻ cong con đường của chùm tia, khiến vị trí của ngôi sao bị lệch đi một khoảng cách rất nhỏ.

Einstein đã tiên đoán rằng ánh sáng phải bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn, ông Daniel Kennefick, nhà vật lý thiên văn và nhà sử học khoa học tại Đại học Arkansas ở Fayetteville nói. Điều đó có nghĩa là một chùm ánh sáng sẽ bị lệch đi một lượng nhỏ, và chúng ta phải có thể đo được độ lệch này.

Thực hiện một phép đo như vậy là khó khăn. Hầu hết thời gian mặt trời quá sáng đến nỗi không thể quan sát các ngôi sao nằm gần nó trên bầu trời. Nhưng trong vài phút trong nhật thực, mặt trăng làm mờ ánh sáng mặt trời, các ngôi sao nền có thể được chụp ảnh và vị trí của chúng có thể được xác định chính xác.Tất nhiên, nhật thực toàn phần rất hiếm, chỉ xảy ra khoảng một lần mỗi năm và chỉ có thể nhìn thấy dọc theo một dải hẹp trên bề mặt Trái đất. Nhưng điều phức tạp là lý thuyết Einstein chỉ dự đoán một sự dịch chuyển thật nhỏ của ánh sao – tương đương với chiều rộng của một đồng xu nicken được nhìn từ cách xa một dặm. Kính viễn vọng và kỹ thuật chụp ảnh lúc ấy cũng chỉ có khả năng phát hiện ra một sự dịch chuyển nhỏ như vậy mà thôi.

Thông qua đám mây. Hy vọng.

Đến các địa điểm để xem nhật thực năm 1919 không phải là vấn đề dễ dàng, theo ông Kennefick, trong cuốn sách  “No Shadow of a Suspt”, kể về câu chuyện thử nghiệm quan trọng này của lý thuyết Einstein. Trước đó, phải mất ít nhất một năm để tổ chức một cuộc thám hiểm nhật thực, và không ai biết cuộc thế chiến thứ nhất sẽ kéo dài bao lâu. Vào tháng 11 năm 1918 – sáu tháng trước khi nhật thực xảy ra-Eddigton và Crommelin ” đã sắp phải tuyên bố huỷ cuộc thực nghiệm”, ông Kennefick nói. Nếu cuộc thế chiến không kết thúc một tuần sau đó, có lẽ họ đã bỏ cuộc.

Cuối cùng, thời tiết đã bị xáo trộn. Bầu trời ở Sobral rất rõ ràng. Nhưng tại Principe bị mây che phủ, nhưng may mây đã loãng

đủ lâu để nhóm Eddington, có được một vài bức ảnh trước khi nhật thực kết thúc.

Eddington đã gửi một bức điện tín cho các đồng nghiệp của mình ở London: “Qua đám mây. Hy vọng.”
Sau khi nhật thực kết thúc và các nhà thiên văn học đã trở về nhà, họ đã mất nhiều tháng để đo vị trí chính xác của các ngôi sao có thể nhìn thấy trên các tấm ảnh. Cuối cùng, họ kết luận rằng ánh sáng sao thực sự bị dịch chuyển – và theo một lượng phù hợp với lý thuyết Einstein.Nhà thiên văn học Hoàng gia Anh, Frank Dyson, đã trình bày kết quả tại một cuộc họp chung của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia và Hội Hoàng gia tổ chức vào ngày 6 tháng 11 năm 1919 tại London. Dyson cho biết, không thể nghi ngờ gì về việc các phép đo nhật thực, xác nhận dự đoán của Einstein.Einstein trở thành người nổi tiếngThời báo Luân Đôn đã báo cáo tin tức vào ngày hôm sau và Thời báo New York một vài ngày sau đó – và Einstein đã trở nên nổi tiếng trên toàn thế giới. Và mặc dù sự phức tạp khó hiểu của thuyết tương đối rộng, sự xác nhận của lý thuyết Einstein đã gây được tiếng vang với hàng triệu người trên khắp thế giới.Đây là một tin đáng chú ý, rằng bất ngờ một lý thuyết của Newton đã bị lật đổ, được thay thế bằng một lý thuyết từ anh chàng này [Einstein] mà họ chưa từng nghe tên, Kennefick nói. Lời nói và lý thuyết được cho là xuất sắc đến mức ít người có thể hiểu được. Đó là, tôi nghĩ, rất ấn tượng đối với mọi người.

Thật vậy, mọi người dường như bám chặt vào lý thuyết mặc dù – hoặc có lẽ vì – sự phức tạp của nó.Thuyết tương đối rộng là một lý thuyết lạ lùng, mới mẻ, khó hiểu, với ý nghĩa kịch tính đối với bản chất của thế giới, chuyên gia vật lý của Caltech Sean Carroll nói. Tuy nhiên, bạn vẫn có thể thấy [kết quả]; bạn có thể chụp ảnh nó Vì vậy, mọi người bị cuốn vào sự phấn khích đó.

Trong những năm qua, các nhà sử học đã đặt câu hỏi liệu kết quả của cuộc thử nghiệm năm 1919 có được báo cáo chính xác hay không. Một số người đã lập luận rằng Eddington, đặc biệt, rất háo hức chứng minh Einstein chính xác, rằng ông đã sắp xếp lại các

dữ liệu – hoặc thậm chí có thể bỏ qua các điểm dữ liệu mà dường như không phù hợp. Nhưng Kennefick nói rằng các cuộc phân tích sau đó về các dữ liệu quan sát thu được vào năm 1919 đã xác nhận kết quả ban đầu – và trên thực tế, lý thuyết Einstein Einstein đã vượt qua thử nghiệm tuyệt vời của nó.

Thuyết tương đối đã được xác nhận hàng chục lần trong những thập kỷ tiếp theo, với độ chính xác cao hơn nhiều – và đã dẫn đến việc đảo lộn những suy nghĩ thông thường về thiên văn học trước đó , bao gồm các lỗ đen và sóng hấp dẫn.