Thuyết tương đối cho mọi người
Giả sử rằng trong một thời điểm nhất định, mọi vật trong vũ trụ bắt đầu chuyển động chậm hơn hoặc nhanh hơn, hoặc giả hoàn toàn dừng lại một vài triệu năm, sau đó lại chuyển động trở lại, liệu ta có thể nhận ra những thay đổi đó không?
Tuyệt đối hay tương đối?
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 1
MUÅC LUÅC
Giúi thiïåu......................................................................................3
Phêìn I ...........................................................................................5
Ph?n II........................................................................................10
Phêìn III......................................................................................15
Phêìn IV ......................................................................................23
Phêìn V........................................................................................29
Phêìn VI ......................................................................................36
Phêìn VII.....................................................................................43
Phêìn VIII ...................................................................................47
Phêìn IX ......................................................................................56
Phêìn X........................................................................................62
Phêìn XI ......................................................................................66
Phêìn XII.....................................................................................71
Phêìn XIII ...................................................................................75
Phêìn XIV....................................................................................79
Phêìn XV .....................................................................................83
Phêìn XVI....................................................................................89
Phêìn XVII ..................................................................................93
Phêìn XVIII.................................................................................96
Phêìn XIX....................................................................................99
Phêìn XX ...................................................................................102
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 2
Phêìn XXI..................................................................................105
Phêìn cuöëi..................................................................................108
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 3
GIÚI THIÏÅU
Khöng mêëy ai khöng biïët àïën tïn tuöíi cuãa Albert Einstein,
nhûng cuäng khöng mêëy ai hiïíu àûúåc tû duy àêìy saáng taåo cuãa öng.
Coá leä caái àöåc àaáo coá möåt khöng hai cuãa öng cuäng coân laâ úã chöî àoá
chùng?
Nhên loaåi chuáng ta àaä bûúác qua nùm 2001, nùm múã àêìu cuãa
thïë kyã 21, nùm àêìu tiïn cuãa thiïn niïn kyã thûá 3. Vaâo dõp chuyïín
giao troång àaåi giûäa hai thiïn niïn kyã. Taåp chñ Myä Time Magazine
àaä bêìu choån möåt tïn tuöíi saáng choái - Albert Einstein - nhaâ vêåt lyá
hoåc lûâng danh thïë giúái, ngûúâi coá cöëng hiïën vô àaåi àöëi vúái loaâi ngûúâi -
laâm danh nhên tiïu biïíu söë 1 cuãa loaâi ngûúâi trong voâng möåt trùm
nùm cuãa thïë kyã 20. Chùæc hùèn chuáng ta àïìu chia seã hoan hó àöëi vúái
sûå bêìu choån àêìy tñnh thuyïët phuåc êëy.
Nhûng cuäng àaáng suy nghô biïët bao khi möåt thiïn taâi kyâ vô
nhû vêåy cuãa nhên loaåi dûúâng nhû vêîn coân nhû xa laå vúái chuáng ta,
vò öng ñt àûúåc giúái thiïåu vúái àöng àaão cöng chuáng nûúác ta.
Nhaâ vêåt lyá hoåc ngûúâi Myä Gardner, taác giaã cuöën saách maâ
chuáng ta dõch ra àêy cuäng tûâng noái rùçng, trïn thïë giúái chó coá chûâng
mûúi mûúâi hai ngûúâi hiïíu àûúåc öng, kïí caã nhûäng nhaâ vêåt lyá têìm
cúä. Laåi nûäa, nhû möåt chuyïån vui vïì cuöåc àöëi thoaåi giûäa Einstein vaâ
vua hïì Charles Chaplin kïí rùçng chñnh laâ Chaplin àaä thûâa nhêån
mònh nöíi tiïëng vò ai cuäng hiïíu coân Einstein thûâa nhêån mònh nöíi
tiïëng vò khöng ai hiïíu!
Nhûng may thay trong gêìn möåt trùm nùm trúã laåi àêy, kïí tûâ
khi Einstein cöng böë phaát minh thuyïët tûúng àöëi heåp vaâo nùm
1905 vaâ thuyïët tûúng àöëi töíng quaát vaâo nùm 1916, coá nhiïìu nhaâ
khoa hoåc mïën möå öng vaâ tòm caách "diïîn nghôa" tû tûúãng cuãa öng
vúái àöng àaão baån àoåc, vaâ coá nhûäng thaânh cöng àaáng kïí nhû
Bectúrùng vúái cuöën ABC vïì thuyïët tûúng àöëi vaâ gêìn àêy Martin
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 4
Gardner vúái cuöën Thuyïët tûúng àöëi cho moåi ngûúâi (Relativity for
the million) v. v...
Vúái têët caã nhûäng bûác xuác, trùn trúã vaâ cú höåi coá àûúåc, chuáng
töi àaä maåo muöåi àïì xuêët viïåc dõch sang tiïëng viïåt cuöën saách cuãa M.
Gardner vaâ rêët mûâng laâ ngay lêåp tûác yá tûúãng naây àaä àûúåc Nhaâ
xuêët baãn Àaåi hoåc Quöëc gia nhiïåt liïåt uãng höå. Nhûng vò trònh àöå coá
haån vaâ thúâi gian gêëp gaáp, chùæc chùæn baãn dõch khöng traánh khoãi
nhûäng thiïëu soát vïì nöåi dung cuäng nhû vïì thuêåt ngûä.
Vûúåt lïn têët caã laâ mong coá sûå àoáng goáp nhoã beá naâo àoá àïí tû
tûúãng vô àaåi cuãa Einstein àûúåc ngaây caâng àïën gêìn vúái moåi ngûúâi
hún, trong àoá coá caã baãn thên ngûúâi dõch, àöìng thúâi cuäng laâ àïí
hûúáng àïën nùm 2005 kyã niïåm 100 nùm ngaây ra àúâi cuãa thuyïët
tûúng àöëi vaâ 50 nùm ngaây maâ Anbert Einstein, giöëng nhû chaâng
Atlas huyïìn thoaåi àïí laåi traái àêët cho nhên loaåi vaâ bay vaâo vuä truå
vônh hùçng trong niïìm thûúng tiïëc vaâ biïët ún vö haån cuãa nhên loaåi
trûúâng sinh.
Xin chên thaânh caãm ún Nhaâ xuêët baãn Àaåi hoåc Quöëc gia Haâ
Nöåi vaâ sûå chó giaáo goáp yá cuãa àöng àaão baån àoåc gêìn xa.
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 5
PHÊÌN I
Giaã sûã rùçng trong möåt thúâi àiïím nhêët àõnh, moåi vêåt trong vuä
truå bùæt àêìu chuyïín àöång chêåm hún hoùåc nhanh hún, hoùåc giaã hoaân
toaân dûâng laåi möåt vaâi triïåu nùm, sau àoá laåi chuyïín àöång trúã laåi,
liïåu ta coá thïí nhêån thêëy nhûäng thay àöíi àoá khöng?
Tuyïåt àöëi hay tûúng àöëi?
Hai chaâng thuyã thuã laâ Jo vaâ Mo, sau möåt tai naån àêm taâu, àaä
daåt vaâo möåt hoang àaão. Nhiïìu nùm tröi qua, möåt höm Jo phaát hiïån
ra möåt caái chai bõ soáng àaánh daåt vaâo búâ. Àoá laâ caái voã chai coân àïì
nhaän bïn dûúái laâ "Coca - cola", Jo taái mùåt ài.
- Naây Mo - Anh ta kïu lïn - Chuáng ta àaä beá ài biïët bao
nhiïu?
Tûâ cêu noái vui àoá coá thïí ruát ra möåt baâi hoåc nghiïm tuác, phaán
àoaán vïì àöëi tûúång bêët kyâ khöng thïí naâo khaác hún laâ so saánh noá vúái
kñch thûúác cuãa möåt àöëi tûúång khaác. Ngûúâi Liliput xem ngûúâi
Gulivú laâ khöíng löì. Àöëi vúái dên chuáng vuâng Bropdingú thò ngûúâi
Gulivú laåi laâ loaåi chim chñch. Vêåy quaã cêìu laâ lúán hay nhoã? Dûúâng
nhû noá laâ cûåc lúán so vúái nguyïn tûã, nhûng laåi cûåc nhoã so vúái traái
àêët.
Jun Andre Poangcare, nhaâ toaán hoåc nöíi tiïëng ngûúâi Phaáp thïë
kyã XIX, trong khi tiïn àoaán nhiïìu luêån àiïím cuãa thuyïët tûúng àöëi
àaä àïì cêåp vêën àïì naây nhû sau (caác nhaâ khoa hoåc goåi phûúng phaáp
cuãa öng laâ phûúng phaáp tiïëp cêån bùçng tû duy thûåc nghiïåm. Cuäng
tûác laâ pheáp thûåc nghiïåm suy tûúãng nhûng khöng thûåc hiïån àûúåc
trïn thûåc tïë): Chuáng ta cûá hònh dung rùçng, öng noái, vaâo ban àïm,
khi chuáng ta nguã say, moåi thûá trong vuä truå trúã nïn lúán gêëp haâng
ngaân lêìn trûúác àoá. ÚÃ àêy, Poangcare muöën noái moåi thûá hiïån hûäu
nhû àiïån tûã, nguyïn tûã, àöå daâi soáng aánh saáng, baãn thên chuáng ta,
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 6
caái giûúâng ta nùçm, cùn nhaâ ta úã, traái àêët, mùåt trúâi vaâ caác vò sao.
Baån coá thïí seä noái rùçng khi tónh giêëc àaä coá àiïìu gò àoá xaãy ra chùng?
Coá thïí dêîn ra àêy möåt thñ nghiïåm tûúãng nhû chûáng minh àûúåc
rùçng baån àaä thay àöíi vïì kñch thûúác?
- Khöng, Poangcare noái, möåt thñ nghiïåm nhû vêåy laâ khöng
thûåc hiïån àûúåc. Thûåc vêåy, vuä truå dûúâng nhû giöëng y hïåt trûúác àoá,
thêåt laâ vö lyá khi noái rùçng vuä truå àaä trúã nïn lúán hún. "Lúán hún" àiïìu
àoá coá nghôa laâ khaác hún àöëi vúái möåt vêåt khaác. Trong trûúâng húåp
naây khöng hïì coá vêåt naâo khaác caã. Cuäng vö lyá biïët bao khi noái rùçng
toaân böå vuä truå àaä co laåi vïì kñch thûúác.
à ö ëi x a ác à õ n h k ñ c h t h û ú ác c u ãa möåt àöëi tûúång naâo àoá vaâ khöng thïí noái
rùçng noá coá möåt kñch thûúác naâo àoá, hay möåt kñch thûúác tuyïåt àöëi
naâo àoá. Coá thïí xaác àõnh kñch thûúác bùçng caách sûã duång nhûäng thûúác
ào khaác, vñ nhû, thûúác ào àöå daâi hoùåc thûúác meát. Nhûng thûúác meát
coá àöå daâi laâ bao nhiïu?
Trûúác ngaây 1 thaáng giïng nùm 1962, àún võ meát àûúåc xaác
àõnh laâ àöå daâi cuãa möåt thanh platin xaác àõnh, àûúåc baão quaãn úã
nhiïåt àöå khöng àöíi trong hêìm ngêìm Sevrú thuöåc nûúác Phaáp. Tûâ
ngaây 1 thaáng giïng nùm 1962, tiïu chuêín múái cuãa meát laâ
1650763,73 àöå daâi cuãa soáng aánh saáng maâu da cam, kiïíu xaác àõnh
phaát ra trong chên khöng búãi nguyïn tûã Kripton - 86. Têët nhiïn,
nïëu hïët thaãy trong vuä truå, kïí caã àöå daâi soáng bûác xaå àoá tùng hoùåc
giaãm theo möåt tyã lïå nhêët àõnh, thò khöng möåt phûúng phaáp thûåc
nghiïåm naâo coá thïí nhêån ra sûå thay àöíi àoá.
Àiïìu àoá cuäng àuáng caã vïì mùåt thúâi gian. Cêìn "nhiïìu" hay "ñt"
thúâi gian àïí traái àêët quay möåt voâng quanh mùåt trúâi? Àöëi vúái möåt
em beá, thúâi gian tûâ nùm múái naây sang nùm múái khaác dûúâng nhû laâ
vö têån. Coân àöëi vúái nhaâ àõa chêët quen tñnh toaán thúâi gian haâng
triïåu nùm thò möåt nùm chó giöëng nhû möåt nhaáy mùæt.
Khoaãng thúâi gian cuäng tñnh nhû
b ù çn g c a ác h n a âo k h a ác h ú n l a â s o s a án h n o á v ú ái m ö åt k h o a ãn g t h ú âi g i a n k h a ác .
M ö åt n ù m à û ú åc x a ác à õ n h b ù çn g t h ú âi g i a n t r a ái à ê ët q u a y x u n g q u a n h m ù åt
trúâi, ngaây laâ thúâi gian cêìn thiïët àïí traái àêët quay möåt voâng quanh
truåc cuãa noá. Giúâ laâ thúâi gian chiïëc kim lúán cuãa àöìng höì quay àûúåc
möåt voâng. Luön coá möåt khoaãng thúâi gian àûúåc ào bùçng caách so
saánh noá vúái khoaãng thúâi gian khaác.
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 7
G. Well coá viïët möåt truyïån khoa hoåc viïîn tûúãng nöíi tiïëng coá
nhan àïì laâ Maáy gia töëc múái, trong àoá coá thïí ruát ra chó möåt baâi hoåc
tûâ möåt cêu noái àuâa vïì hai chaâng thuyã thuã, song baâi hoåc khöng
àuång chaåm àïën khöng gian, maâ laâ àïën thúâi gian. Möåt nhaâ baác hoåc
phaát minh ra phûúng phaáp tùng töëc moåi quaá trònh diïîn ra trong cú
thïí mònh. Traái tim anh ta àêåp nhanh hún. Baån thûã àoaán xem
chuyïån gò seä xaãy ra. Moåi thûá trïn thïë gian àöëi vúái anh ta dûúâng
nhû bõ chêåm laåi àïën kinh khuãng, nïëu khöng noái laâ dûâng laåi hoaân
toaân. Nhaâ baác hoåc ra ài daåo vaâ bûúác thuãng thùèng sao cho khöng
khñ bõ coå saát khöng laâm cho böëc chaáy chiïëc quêìn àang mùåc cuãa anh
ta. Phöë xaá chêåt cûáng nhûäng ngûúâi tûúång. Àaân öng bõ àöng cûáng vaâo
thúâi àiïím anh ta àaão mùæt nhòn hai cö gaái ài qua. Trong cöng viïn
möåt daân nhaåc àang chúi phaát ra möåt thûá êm thanh chaát chuáa. Con
ong vo vo trong khöng trung trong khi di chuyïín vúái töëc àöå cuãa loaâi
sïn.
Chuáng ta dêîn ra àêy möåt thñ nghiïåm tûúãng tûúång. Giaã sûã
rùçng trong möåt thúâi àiïím nhêët àõnh, moåi vêåt trong vuä truå bùæt àêìu
chuyïín àöång chêåm hún hoùåc nhanh hún, hoùåc giaã hoaân toaân dûâng
laåi möåt vaâi triïåu nùm, sau àoá laåi chuyïín àöång trúã laåi, liïåu ta coá thïí
nhêån thêëy nhûäng thay àöíi àoá khöng? Khöng thïí coá möåt thñ nghiïåm
naâo àïí nhêån chên àiïìu êëy. T h ú âi g i a n , t û ú n g t û å n h û k h o a ãn g c a ác h t r o n g
k h ö n g g i a n l a â t û ú n g à ö ëi .
Nhiïìu khaái niïåm khaác maâ ta biïët tûâ cuöåc söëng haâng ngaây àïìu
laâ tûúng àöëi. Chuáng ta thûã xem xeát caác khaái niïåm "lïn trïn" vaâ
"xuöëng dûúái". Nhiïìu thïë kyã qua loaâi ngûúâi àaä khöng dïî daâng hiïíu
àûúåc rùçng con ngûúâi úã phña bïn kia cuãa traái àêët laåi löån xuöëng maâ
toaân böå maáu khöng bõ àöí döìn lïn àêìu. Bêy giúâ thò caã treã em nhúâ àoá
maâ lêìn àêìu tiïn hiïíu ra rùçng traái àêët coá hònh troân.
Giaá nhû traái àêët laâm bùçng kñnh trong suöët vaâ baån coá thïí
nhòn qua kñnh viïîn voång xuyïn suöët, thò hùèn baån àaä nhòn thêëy
trïn thûåc tïë nhûäng con ngûúâi àûáng löån àêìu xuöëng chên chöíng
ngûúåc lïn, tûác laâ traái vúái chiïìu àûáng cuãa baån. Trïn mùåt àêët hûúáng
"lïn trïn" laâ hûúáng tñnh tûâ têm cuãa traái àêët. Hûúáng "xuöëng dûúái"
laâ hûúáng vïì têm cuãa traái àêët. Trong khoaãng khöng giûäa caác vò sao
tuyïåt àöëi khöng coá khaái niïåm trïn vaâ dûúái vò úã àoá khöng coá haânh
tinh àïí coá thïí sûã duång "hïå thöëng àoåc söë".
Ta haäy hònh dung möåt con taâu vuä truå dûúái daång möåt caái
tröëng lúán àang chuyïín àöång trong hïå mùåt trúâi. Noá bõ quay taåo ra
lûåc ly têm laâm thaânh trûúâng trong luác nhên taåo. Khi úã bïn trong
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 8
con taâu, caác nhaâ du haânh vuä truå coá thïí ài laåi trïn thaânh trong nhû
ài trïn nïìn nhaâ. Àöëi vúái hoå "xuöëng dûúái" cuäng tûác laâ tûâ phña têm
con taâu, coân "lïn trïn" tûác laâ hûúáng vïì phña têm, cuäng tûác laâ ngûúåc
hùèn vúái võ trñ trïn haânh tinh àang quay.
Nhû vêåy, caác baån seä thêëy rùçng trong vuä truå khöng hïì coá
"phña trïn" vaâ "phña dûúái" möåt caách tuyïåt àöëi. Lïn trïn vaâ xuöëng
dûúái chó laâ phûúng hûúáng àöëi vúái hûúáng hoaåt àöång cuãa troång
trûúâng. Thêåt laâ vö nghôa khi noái rùçng luác baån nguã toaân böå vuä truå
löån àêìu àuöi, búãi vò laâm gò coá hïå thöëng àoåc söë naâo àïí lyá giaãi vêën àïì
vuä truå coá võ trñ nhû thïë naâo.
Möåt kiïíu thay àöíi khaác cuäng coá yá nghôa tûúng àöëi, àoá laâ sûå
thay àöíi cuãa àöëi tûúång khi phaãn chiïëu trong gûúng. Nïëu nhû chûä R
hoa in ngûúåc laåi ta seä àûúåc chûä / , baån coá thïí nhêån ngay ra rùçng
àoá laâ chûä phaãn chiïëu trong gûúng cuãa chûä R. Nhûng nïëu toaân böå
vuä truå (kïí caã baån) bêët ngúâ àûúåc phaãn chiïëu qua gûúng thò baån coá cú
höåi phaát hiïån nhûäng thay àöíi tûúng tûå.
Têët nhiïn, nïëu nhû chó coá möåt ngûúâi àûúåc phaãn chiïëu qua
gûúng (vïì àiïìu naây ) G. Well cuäng àaä viïët möåt truyïån coá nhan àïì
Truyïån vïì Pletttner, coân vuä truå laåi vêîn nguyïn nhû cuä, tûác laâ
tûúãng nhû moåi thûá àïìu àaão löån. Muöën àoåc saách anh ta cêìn phaãi
àûa noá gêìn gûúng, giöëng nhû chaâng Alice úã trong gûúng ranh
maänh àoåc caác chûä in úã trong gûúng thi phêím Jabberwocky, trong
khi vêîn giûä thi phêím àoá trûúác gûúng vêåy. Nhûng nïëu nhû têët caã
àïìu àaão löån thò khöng möåt thûåc nghiïåm naâo phaát hiïån sûå thay àöíi
àoá. Cuäng thêåt phi lyá maâ noái rùçng coá sûå biïën àöíi tûúng tûå xaãy ra,
giöëng nhû khi noái rùçng vuä truå àaä àaão löån vaâ tùng lïn gêëp àöi vïì
kñch thûúác.
Vêåy thò chuyïín àöång coá tuyïåt àöëi khöng? Coá loaåi cöng cuå naâo
khaã dô chûáng minh àûúåc rùçng àöëi tûúång àang chuyïín àöång hay
àûáng yïn? Chuyïín àöång vêîn coân laâ möåt phaåm truâ tûúng àöëi, khùèng
àõnh vïì noá chó coá thïí àem so saánh võ trñ cuãa möåt àöëi tûúång naây vúái
võ trñ cuãa möåt àöëi tûúång khaác? Hoùåc giaã chuyïín àöång haâm chûáa
möåt sûå àöåc àaáo naâo àoá khiïën noá khaác vúái caác phaåm truâ liïn quan
àûúåc xem xeát úã trïn?
Baån haäy dûâng laåi vaâ suy nghô thïm vïì vêën àïì naây chñnh xaác
trûúác khi chuyïín sang chûúng tiïëp theo.
Chñnh laâ àaáp ûáng nhûäng vêën àïì nhû vêåy maâ Anhxtanh àaä
phaát triïín thuyïët tûúng àöëi cuãa mònh. Thuyïët cuãa öng mang tñnh
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 9
caách maång, traái ngûúåc vúái "tû duy laânh maånh" khiïën cho thêåm chñ
àïën têån luác naây coá haâng trùm nhaâ khoa hoåc (kïí caã caác nhaâ vêåt lyá)
vêîn gùåp nhûäng khoá khùn àïí hiïíu nhûäng nguyïn lyá cú baãn cuãa noá
giöëng hïåt nhû treã em khi muöën àûúåc lyá giaãi taåi sao nhûäng ngûúâi úã
nam ban cêìu khöng rúi khoãi traái àêët.
Nïëu nhû baån coân treã thò àoá laâ lúåi thïë lúán so vúái caác nhaâ khoa
hoåc naây. Trong àêìu oác cuãa baån vêîn coân chûa ùn sêu nhûäng tû duy
kiïíu àûúâng moân. Nhûng duâ tuöíi taác baån nhû thïë naâo chùng nûäa,
nïëu nhû baån sùén saâng reân luyïån trñ lûåc cuãa mònh thò seä khöng coân
lyá do naâo ngùn caãn baån coá àûúåc caãm xuác nhû úã nhaâ trong thïë giúái
múái meã kyâ laå naây cuãa thuyïët tûúng àöëi.
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 10
PHAN II
Vaâo thïë kyã XIX, trûúác caã Anhxtanh, caác nhaâ vêåt lyá àaä hònh
dung ra möåt khöng gian chûáa àêìy möåt loaåi chêët àùåc biïåt, khöng
chuyïín àöång vaâ khöng nhòn thêëy, àûúåc goåi laâ ïte. Thûúâng ngûúâi ta
goåi noá laâ ïte "mang aánh saáng", nguå yá rùçng noá laâ vêåt mang soáng
aánh saáng...
Chuyïín àöång phaãi chùng laâ tûúng àöëi?
Sau ñt phuát suy nghô, hùèn baån seä nghiïng vïì cêu traã lúâi:
"Vêng, têët nhiïn". Baån haäy hònh dung möåt taâu hoaã chuyïín àöång
lïn phña bùæc vúái vêån töëc 60 km/giúâ. Möåt ngûúâi trong con taâu ài
ngûúåc lïn phña nam vúái vêån töëc 3km/giúâ. Anh ta àang chuyïín àöång
theo hûúáng naâo vaâ vêån töëc laâ bao nhiïu. Hoaân toaân roä raâng laâ
khöng thïí traã lúâi cêu hoãi naây maâ khöng chó ra hïå thöëng tñnh toaán.
So vúái con taâu anh ta chuyïín àöång vïì phña nam vúái vêån töëc 3
km/giúâ. So vúái traái àêët, anh ta chuyïín àöång vïì phña bùæc vúái vêån töëc
60 trûâ 3, tûác 57km/giúâ.
Coá thïí noái rùçng vêån töëc cuãa ngûúâi so vúái traái àêët (57 km/giúâ)
laâ vêån töëc thûåc tuyïåt àöëi àûúåc khöng? Khöng, búãi vò coá caã nhûäng hïå
thöëng khaác coá tó lïå coân lúán hún. Baãn thên traái àêët àang chuyïín
àöång. Noá quay xung quanh truåc cuãa noá, àöìng thúâi cuäng chuyïín
àöång xung quanh mùåt trúâi.
Mùåt trúâi cuâng caác haânh tinh khaác chuyïín àöång bïn trong
thiïn haâ. Thiïn haâ quay vaâ chuyïín àöång so vúái caác thiïn haâ khaác.
Caác thiïn haâ laåi taåo thaânh caác àoaån thiïn haâ chuyïín àöång àöëi vúái
nhau, khöng ai biïët àûúåc caác chuöîi chuyïín àöång naây trïn thûåc tïë
coá thïí tiïëp tuåc àïën bao xa, khöng coá möåt caách thûác roä raâng xaác
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 11
àõnh chuyïín àöång cuãa möåt àöëi tûúång naâo àoá; noái khaác ài laâ khöng
coá möåt hïå thöëng àoåc söë cöë àõnh theo àoá coá thïí ào à û ú åc m o åi c h u y ï ín
à ö ån g . C h u y ï ín à ö ån g v a â à û án g y ï n , g i ö ën g n h û l ú án v a â n h o ã, n h a n h v a â chêåm,
trïn vaâ dûúái, traái vaâ phaãi, nhû moåi ngûúâi àaä biïët, àïìu laâ hoaân toaân
tûúng àöëi. Khöng coá caách naâo ào chuyïín àöång bêët kò, ngoaâi viïåc so
saánh chuyïín àöång cuãa noá vúái chuyïín àöång cuãa möåt àöëi tûúång khaác.
Thêåt laâ khöng àún giaãn chuát naâo! Coân nïëu nhû coá thïí giúái
haån chó vaâo àiïìu àaä noái vïì tñnh tûúng àöëi cuãa chuyïín àöång thò hùèn
àaä khöng cêìn thiïët àïí Anhxtanh saáng lêåp ra thuyïët tûúng àöëi.
Nguyïn do rùæc röëi nhû sau: coá hai phûúng phaáp rêët àún giaãn
phaát hiïån chuyïín àöång tuyïåt àöëi. Möåt trong nhûäng phûúng phaáp
àoá laâ sûã duång baãn chêët cuãa aánh saáng, coân phûúng phaáp khaác laâ caác
hiïån tûúång khaác nhau cuãa quaán tñnh xuêët hiïån khi thay àöíi búãi àöëi
tûúång chuyïín àöång cuãa àûúâng àaån hoùåc vêån töëc.
Thuyïët Tûúng àöëi heåp cuãa Anhxtanh coá liïn quan àïën
phûúng phaáp àêìu tiïn, coân thuyïët Tûúng àöëi töíng quaát thò liïn
quan àïën phûúng phaáp thûá hai. ÚÃ chûúng naây vaâ hai chûúng tiïëp
theo seä àïì cêåp àïën phûúng phaáp àêìu, ngoä hêìu laâm chòa khoaá àïí
hiïíu vïì chuyïín àöång tuyïåt àöëi, tûác laâ phûúng phaáp vêån duång baãn
chêët cuãa aánh saáng.
ÚÃ thïë kyã XIX, trûúác caã Anhxtanh, caác nhaâ vêåt lyá àaä hònh
dung ra möåt khöng gian chûáa àêìy möåt l o a åi c h ê ët à ù åc b i ï åt , k h ö n g
c h u y ï ín à ö ån g v a â k h ö n g n h ò n t h ê ëy , à û ú åc g o åi l a â ï t e . T h û ú ân g ngûúâi ta goåi
noá laâ ïte "mang aánh saáng", nguå yá rùçng noá laâ vêåt mang soáng aánh
saáng. Ete chêët àêìy toaân böå vuä truå. Noá thêím thêëu vaâo toaân böå caác
thûåc thïí vêåt chêët. Nïëu nhû têët caã khöng khñ àïìu luác lùæc dûúái möåt
quaã chuöng bùçng kñnh àaä bõ chêët àêìy ïte, laâm sao maâ aánh saáng coá
thïí ài qua chên khöng àûúåc? AÁnh saáng àoá laâ chuyïín àöång bùçng
soáng.
Nhû vêåy, hùèn laâ coá sûå xuêët hiïån caác dao àöång àêy. Baãn thên
ïte caã khi töìn taåi dao àöång hiïëm khi (nïëu khöng noái rùçng khöng
bao giúâ) chuyïín àöång so vúái caác àöëi tûúång vêåt chêët, caác vêåt caâng
chuyïín àöång nhanh hún qua noá tûúng tûå nhû chuyïín àöång cuãa caác
dêy böåt trong nûúác. Chuyïín àöång tuyïåt àöëi cuãa ngöi sao, cuãa haânh
tinh hoùåc cuãa möåt àöëi tûúång khaác bêët kyâ àûúåc àún giaãn hoaá (caác
nhaâ vêåt lyá thúâi kyâ naây tin tûúãng nhû vêåy), nïëu chuyïín àöång àûúåc
xem xeát vúái caã biïín ïte khöng chuyïín àöång, khöng nhòn thêëy àûúåc.
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 12
Nhûng, caác baån seä hoãi rùçng, nïëu nhû ïte laâ möåt thûåc thïí phi
vêåt chêët khöng thïí nhòn thêëy àûúåc, khöng thïí nghe thêëy àûúåc, caãm
thêëy, ngûãi hoùåc nïëm àûúåc võ cuãa noá, thò laâm sao coá thïí nghiïn cûáu
chuyïín àöång, chùèng haån, cuãa traái àêët so vúái noá? Cêu traã lúâi thêåt
àún giaãn. Ngûúâi ta coá thïí ào àûúåc nhúâ so saánh chuyïín àöång cuãa
traái àêët vúái chuyïín àöång c u ãa c h u âm a án h s a án g .
Muöën hiïíu àiïìu àoá, ta haäy xem xeát thúâi gian àöëi vúái baãn chêët
cuãa aánh saáng. Trïn thûåc tïë, aánh saáng chó laâ phêìn nhoã beá nhòn thêëy
àûúåc cuãa phöí bûác xaå àiïån tûâ maâ thaânh phêìn cuãa noá göìm coá soáng vö
tuyïën, soáng cûåc ngùæn, tia höìng ngoaåi, tia tûã ngoaåi vaâ caác tia
gamma. Trong cuöën saách naây, chuáng ta sûã duång tûâ "aánh saáng" àïí
chó möåt kiïíu bêët kyâ cuãa bûác xaå àiïån tûâ, búãi vò tûâ àoá ngùæn hún tûâ
"bûác xaå àiïån tûâ". aánh saáng laâ chuyïín àöång mang tñnh soáng.
Suy nghô vïì sûå chuyïín àöång nhû vêåy maâ khöng suy nghô
àöìng thúâi vïì ïte vêåt chêët dûúâng nhû àöëi vúái caác nhaâ vêåt lyá thúâi
trûúác laâ thêåt phi lyá, giöëng hïåt nhû suy nghô vïì soáng trong nûúác maâ
khöng suy nghô vïì baãn chêët nûúác vêåy.
Nïëu nhû àûúåc bùæn ra tûâ möåt maáy bay phaãn lûåc àang chuyïín
àöång theo hûúáng chuyïín àöång cuãa maáy bay, thò vêån töëc cuãa viïn
àaån àöëi vúái traái àêët seä lúán hún vêån töëc cuãa viïn àaån bùæn ra tûâ khêíu
suáng trûúâng trïn mùåt àêët, vêån töëc cuãa viïn àaån àöëi vúái traái àêët thu
àûúåc bùçng caách cöång vêån töëc cuãa maáy bay vaâ vêån töëc cuãa viïn àaån.
Trong trûúâng húåp naây, vêån töëc cuãa chuâm saáng khöng phuå
thuöåc vaâo vêåt thïí maâ tûâ àoá aánh saáng àûúåc phaát ra - thûåc tïë naây àaä
àûúåc chûáng minh bùçng thûåc nghiïåm vaâo cuöëi thïë kyã XIX vaâ àêìu
thïë kyã XX vaâ tûâ àoá vúái nhiïìu lêìn àûúåc khùèng àõnh. Lêìn kiïím tra
cuöëi cuâng àûúåc tiïën haânh vaâo nùm 1955 búãi caác nhaâ thiïn vùn Xö -
Viïët bùçng caách sûã duång aánh saáng tûâ phña àöëi lêåp cuãa mùåt trúâi àang
tûå quay. Möåt ròa cuãa Mùåt Trúâi luön chuyïín àöång vïì phña chuáng ta,
coân ròa kia thò vïì phña àöëi lêåp. Àaä tòm thêëy rùçng aánh saáng tûâ hai
ròa ài túái traái àêët vúái möåt vêån töëc nhû nhau.
Caác thñ nghiïåm tûúng tûå àûúåc tiïën haânh caã haâng chuåc nùm
trûúác vúái aánh saáng cuãa caác ngöi sao keáp àang chuyïín àöång. Mùåc duâ
coá sûå chuyïín àöång cuãa nguöìn saáng, vêån töëc aánh saáng trong khoaãng
tröëng luön nhû nhau, khoaãng 300.000 km/giêy.
Thûã xem bùçng caách naâo maâ sûå kiïån naây taåo ra phûúng phaáp
cho nhaâ khoa hoåc (chuáng ta seä goåi hoå laâ nhaâ quan saát) tñnh àûúåc
vêån töëc tuyïåt àöëi. Nïëu aánh saáng truyïìn baá qua möi trûúâng ïte
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 13
khöng chuyïín àöång, khöng thay àöíi vúái möåt vêån töëc nhêët àõnh vaâ
nïëu vêån töëc àoá khöng phuå thuöåc vaâo vêån töëc chuyïín àöång cuãa
nguöìn saáng, thò vêån töëc aánh saáng coá thïí duâng laâm tiïu chuêín àïí
xaác àõnh chuyïín àöång tuyïåt àöëi cuãa ngûúâi quan saát.
Ngûúâi quan trùæc chuyïín dõch cuâng hûúáng vúái chuâm saáng hùèn
àaä phaát hiïån ra rùçng, chuâm saáng ài qua anh ta vúái vêån töëc nhoã hún
c: ngûúâi quan trùæc àang chuyïín dõch ngûúåc vúái chuâm saáng hùèn
phaãi nhêån thêëy rùçng chuâm saáng àïën gêìn anh ta vúái vêån töëc lúán
hún caã.
Noái khaác ài, kïët quaã ào vêån töëc aánh saáng hùèn phaãi thay àöíi
tuyâ thuöåc vaâo sûå chuyïín dõch cuãa ngûúâi quan trùæc so vúái chuâm
saáng. Nhûäng thay àöíi naây hùèn àaä phaãn aánh sûå chuyïín dõch tuyïåt
àöëi thûåc sûå thöng qua möi trûúâng ïte.
Khi mö taã hiïån tûúång naây, caác nhaâ vêåt lyá thûúâng sûã duång
khaái niïåm "ngoån gioá ïte". Àïí hiïíu nöåi dung cuãa thuêåt ngûä naây, ta
haäy nghiïn cûáu laåi con taâu àang chuyïín àöång. Chuáng ta thêëy rùçng
vêån töëc cuãa ngûúâi ài trïn con taâu laâ 3km/giúâ luön luön laâ nhû nhau
so vúái con taâu vaâ khöng phuå thuöåc vaâo viïåc anh ta ài vïì phña àêìu
maáy hay vïì phña cuöëi con taâu. Àiïìu àoá seä àuáng caã àöëi vúái vêån töëc
cuãa soáng êm thanh bïn trong toa taâu àoáng kñn. Êm thanh laâ
chuyïín àöång mang tñnh soáng àûúåc chuyïín taãi búãi caác phêìn tûã
khöng khñ. Búãi vò khöng khñ coá bïn trong toa taâu, êm thanh úã bïn
trong toa seä truyïìn baá lïn phña bùæc cuâng vúái vêån töëc (so vúái toa taâu)
nhû vïì phña nam.
Tònh hònh seä thay àöíi nïëu nhû chuáng ta chuyïín tûâ möåt toa
haânh khaách kheáp kñn sang möåt sên ga ngoaâi trúâi. Khöng khñ trong
toa ñt bõ giam haäm hún. Nïëu nhû con taâu chuyïín àöång vúái vêån töëc
60km/giúâ, do sûác caãn cuãa gioá, vêån töëc cuãa êm thanh theo hûúáng tûâ
cuöëi àïën àêìu toa seä nhoã hún bònh thûúâng. Vêån töëc cuãa êm thanh
theo hûúáng ngûúåc laåi seä lúán hún bònh thûúâng.
Caác nhaâ vêåt lyá cuãa thïë kyã XIX àaä tin rùçng, möi trûúâng ïte
cuäng giöëng nhû khöng khñ àang thöíi trïn sên ga. Vêåy coá gò khaác ài
khöng? Nïëu ïte khöng chuyïín àöång thò bêët kyâ möåt vêåt thïí naâo
chuyïín dõch trong àoá àïìu bùæt gùåp ngoån gioá ïte thöíi theo hûúáng
ngûúåc laåi. AÁnh saáng laâ chuyïín àöång mang tñnh soáng trong möi
trûúâng ïte khöng chuyïín àöång. Ngoån gioá ï t e , à û ú n g n h i ï n c o á a ãn h
h û ú ãn g à ï ën v ê ån t ö ëc a án h s a án g à o à û ú åc t û â m ö åt v ê åt t h ï í c h u y ï ín à ö ån g .
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 14
Traái àêët töìn taåi trong khöng gian bùçng caách quay xung
quanh mùåt trúâi vúái vêån töëc khoaãng 30km/giêy. Chuyïín àöång naây
theo caác nhaâ vêåt lyá, phaãi taåo ra ngoån gioá ïte thöíi ngûúåc chiïìu vúái
traái àêët trong khoaãng tröëng giûäa caác nguyïn tûã vúái vêån töëc
30km/giêy.
Muöën ào chuyïín àöång tuyïåt àöëi cuãa traái àêët (chuyïín àöång àöëi
vúái möi trûúâng ïte khöng di àöång), chó cêìn ào vêån töëc, maâ vúái vêån
töëc àoá, aánh saáng ài qua möåt khoaãng caách nhêët àõnh naâo àoá trïn bïì
mùåt traái àêët. Nhúâ ngoån gioá ïte, aánh saáng seä chuyïín àöång nhanh
hún theo hûúáng naây so vúái hûúáng khaác. So saánh vêån töëc cuãa aánh
saáng phaát ra theo caác hûúáng khaác nhau laâ coá thïí tñnh toaán àûúåc
hûúáng tuyïåt àöëi vúái vêån töëc chuyïín àöång cuãa traái àêët taåi möåt thúâi
àiïím àaä biïët bêët kyâ.
Thñ nghiïåm naây àûúåc àïì xuêët lêìn àêìu tiïn vaâo nùm 1875, 4
nùm trûúác khi Anhxtanh ra àúâi, búãi nhaâ vêåt lyá vô àaåi ngûúâi
Scotland tïn laâ J. C Macxoen
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 15
PHÊÌN III
Nùm 1881, Anbe Abraham Maikenxún, luác àoá laâ möåt sô quan
treã cuãa haãi quên Hoa Kyâ, àaä àñch thên laâm cuöåc thñ nghiïåm naây.
Maikenxún sinh úã Àûác, böë meå öng laâ ngûúâi Balan. Cha öng di cû
sang Myä khi Maikenxún múái àûúåc hai tuöíi.
Sau khi töët nghiïåp hoåc viïåc haãi quên úã Anapolixú vaâ phuåc vuå
hai nùm trong quên nguä, Maikenxún bùæt àêìu daåy vêåt lyá vaâ hoaá hoåc
taåi hoåc viïån naây. Sau khi nghó pheáp daâi, öng sang chêu Êu du hoåc.
Taåi trûúâng Àaåi hoåc Berlin, trong phoâng thñ nghiïåm cuãa nhaâ vêåt lyá
hoåc ngûúâi Àûác nöíi tiïëng German Hemhönxú, chaâng thanh niïn treã
lêìn àêìu tiïn coá yá àõnh khaám phaá ngoån gioá ïte.
Àiïìu ngaåc nhiïn lúán àöëi vúái öng laâ khöng dûåa vaâo möåt
phûúng hûúáng cuãa àõa baân, öng àaä phaát hiïån ra sûå khaác biïåt trong
töëc àöå khûá höìi cuãa aánh saáng. Àiïìu àoá cuäng giöëng nhû con caá phaát
hiïån rùçng noá coá thïí búi theo möåt hûúáng bêët kò trong biïín maâ khöng
kõp nhêån ra chuyïín àöång cuãa nûúác àöëi vúái cú thïí cuãa noá, cuäng
giöëng nhû ngûúâi phi cöng bay vúái caái löìng cabin múã cuãa maáy bay
maâ khöng nhêån ra ngoån gioá thöíi taáp vaâo mùåt.
Nhaâ vêåt lyá hoåc ngûúâi AÁo nöíi tiïëng Ernest Makhú (chuáng ta seä
coá dõp noái vïì öng úã chûúng 7) khi àoá àaä coá sûå phï phaán àöëi vúái quan
niïåm vïì chuyïín àöång tuyïåt àöëi qua möi trûúâng ïte.
Sau khi àoåc baãn baáo caáo àûúåc cöng böë cuãa Maikenxún vïì thñ
nghiïåm, öng àaä kïët luêån ngay rùçng cêìn phaãi loaåi boã quan niïåm vïì
möi trûúâng ïte. Song àa söë caác nhaâ vêåt lyá àaä tûâ chöëi ài möåt bûúác
taáo baåo nhû vêåy. Duång cuå cuãa Maikenxún khaá thö sú, chó àuã àïí coá
cú súã cho rùçng, cuöåc thñ nghiïåm nïëu coá àûúåc nhûäng maáy moác nhaåy
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 16
beán hún chùæc chùæn seä cho kïët quaã khaã quan. Baãn thên Maikenxún
cuäng nghô nhû vêåy. Khöng thêëy àûúåc sai lêìm trong thñ nghiïåm cuãa
mònh, öng àaä cöë gùæng lêåp laåi cuöåc thñ nghiïåm.
Maikenxún àaä chöëi boã phuåc vuå trong haãi quên vaâ trúã thaânh
giaáo sû taåi trûúâng khoa hoåc thûåc nghiïåm Cêyxú (bêy giúâ laâ àaåi hoåc
Cêyxú) úã Clipland, bang Ohio. Gêìn àoá, taåi trûúâng Àaåi hoåc miïìn
Têy, Moocly daåy mön hoaá hoåc. Hai öng trúã thaânh àöi baån töët cuãa
nhau. "Bïn ngoaâi - Becna Jaffe àaä viïët trong cuöën saách Maikenxún
vaâ töëc àöå aánh saáng - hai nhaâ baác hoåc naây laâ hònh mêîu tûúng phaãn.
Maikenxún àiïín trai, rûåc rúä, luön luön maây rêu nhùén nhuåi.
Moocly cuãa àaáng töåi, cêíu thaã trong ùn mùåc vaâ àiïín hònh laâ möåt
giaáo sû àaäng trñ, àêìu toác buâ xuâ khoá coi".
Nùm 1887, trong cùn hêìm cuãa phoâng thñ nghiïåm Moocly, hai
nhaâ baác hoåc àaä tiïën haânh cuöåc thñ nghiïåm thûá hai chuêín xaác hún
àïí tòm ra ngoån gioá ïte chûa bõ nùæm bùæt. Thñ nghiïåm cuãa hoå nöíi
tiïëng vúái tïn goåi laâ thñ nghiïåm Maikenxún - Moocly, möåt bûúác
ngoùåt vô àaåi cuãa vêåt lyá hoåc hiïån àaåi.
Maáy moác àûúåc àùåt trïn möåt phiïën àaá hònh vuöng coá caånh gêìn
möåt meát rûúäi vaâ bïì daây hún 30 cm. Phiïën àaá naây àùåt tröi nöíi trong
nûúác thuyã ngên àïí loaåi trûâ hiïån tûúång rung vaâ giûä thùng bùçng ngoä
hêìu cho pheáp dïî daâng quay noá xung quanh trung têm.
Möåt hïå thöëng gûúng hûúáng chuâm saáng theo hûúáng nhêët àõnh,
têëm gûúng phaãn xaå chuâm saáng túái vaâ lui theo hûúáng sao cho chuâm
saáng taåo thaânh têëm gûúng gêëp khuác. (Àiïìu naây nhùçm muåc àñch
keáo daâi töëi àa àoaån àûúâng àöìng thúâi giûä cho kñch thûúác cuãa duång
cuå vûâa àuã àïí noá coá thïí quay àûúåc dïî daâng). Àöìng thúâi, möåt hïå
thöëng gûúng khaác dêîn nguöìn saáng àïën têm theo àûúâng gêëp khuác
theo hûúáng taåo thaânh vuöng goác vúái chuâm saáng àêìu tiïn.
Giaã sûã rùçng khi phiïën àaá bõ quay sao cho möåt trong caác chuâm
saáng ài túái ài lui song song vúái ngoån gioá ïte , thò chuâm saáng seä taåo
ra tia saáng trong thúâi gian lúán hún, chuâm saáng khaác ài qua cuäng
khoaãng caách nhû vêåy. Ban àêìu àûúâng ài ngûúåc laåi múái laâ àuáng. Ta
haäy xem xeát aánh saáng truyïìn baá theo chiïìu gioá vaâ ngûúåc chiïìu gioá.
Phaãi chùng gioá seä tùng töëc trïn möåt àûúâng cuâng vúái giaãm töëc trïn
àûúâng khaác? Nïëu quaã laâ nhû vêåy thò viïåc tùng töëc vaâ giaãm töëc àaä
àûúåc cên bùçng vaâ thúâi gian chi phñ cho àoaån àûúâng ài hùèn cuäng
bùçng vúái khi khöng coá ngoån gioá naâo noái chung.
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 17
Thûåc vêåy, ngoån gioá seä tùng töëc theo möåt hûúáng àuáng bùçng vúái
giaá trõ bõ giaãm ài úã hûúáng khaác, song àiïìu quan troång nhêët laâ ngoån
gioá seä giaãm töëc trong suöët khoaãng thúâi gian. Caác tñnh chêët chó ra
rùçng àïí khùæc phuåc caã àoaån àûúâng ngûúåc ngoån gioá phaãi mêët khoaãng
thúâi gian lúán hún laâ khi vùæng ngoån gioá. Ngoån gioá seä hoaåt àöång
chêåm laåi caã àöëi vúái chuâm saáng truyïìn baá vuöng goác vúái noá. Àiïìu
naây cuäng dïî daâng àûúåc xaác nhêån.
Dûúâng nhû laâ hoaåt àöång chêåm laåi giaãm thiïíu trong trûúâng
húåp chuâm saáng truyïìn baá song song vúái ngoån gioá. Nïëu nhû traái àêët
chuyïín àöång qua biïín ïte khöng di àöång thò hùèn phaãi xuêët hiïån
ngoån gioá ïte vaâ duång cuå cuãa Maikenxún - Moocly hùèn phaãi ghi laåi
àûúåc. Trïn thûåc tïë caã hai nhaâ baác hoåc àïìu tin rùçng, hoå coá thïí
khöng chó phaát hiïån ra ngoån gioá, maâ coân xaác àõnh (quay phiïën àaá
cho àïën khi tòm àûúåc möåt võ trñ maâ taåi àoá khaác biïåt thúâi gian ài
qua cuãa aánh saáng theo caã hai hûúáng laâ cûåc àaåi) vaâo möåt thúâi àiïím
àaä cho bêët kyâ hûúáng chñnh xaác chuyïín àöång cuãa traái àêët, qua möi
trûúâng ïte.
Cêìn phaãi thêëy rùçng duång cuå cuãa Maikenxún - Moocly àaä
khöng ào àûúåc vêån töëc thûåc cuãa aánh saáng cuãa tûâng chuâm saáng. Caã
hai chuâm saáng, sau khi àaä hoaân thaânh söë àûúâng gêëp khuác ài vaâ
àïën (khûá höìi), àaä àûúåc thöëng nhêët thaânh möåt chuâm saáng duy nhêët
ngoä hêìu coá thïí quan saát trong kñnh viïîn voång trung bònh. Duång cuå
àûúåc quay chêåm raäi. Möåt sûå thay àöíi bêët kyâ cuãa vêån töëc tûúng àöëi
cuãa hai chuâm saáng hùèn àaä gêy ra sûå di àöång cuãa bûác tranh giao
thoa vò caác gian saáng töëi àan xen lêîn nhau.
Vaâ möåt lêìn nûäa, Maikenxún laåi thêët baåi vaâ buöìn chaán. Caác
nhaâ vêåt lyá hoåc trïn thïë giúái cuäng sûãng söët. Mùåc duâ Maikenxún vaâ
Moocly àaä àaão duång cuå, hoå vêîn khöng nhêån ra möåt dêëu vïët naâo cuãa
ngoån gioá ïte! Chûa bao giúâ trûúác àoá trong lõch sûã khoa hoåc gùåp
phaãi möåt kïët cuåc bi àaát nhû vêåy. Maikenxún phaãi thuá nhêån möåt
lêìn nûäa rùçng thñ nghiïåm cuãa öng àaä khöng thaânh cöng. Öng khöng
hïì nghô rùçng "sûå khöng thaânh cöng naây khiïën cho cuöåc thñ nghiïåm
cuãa öng trúã thaânh möåt trong nhûäng thñ nghiïåm têìm cúä nhêët, caách
maång nhêët trong lõch sûã khoa hoåc".
Ñt lêu sau, Maikenxún vaâ Moocly àaä laâm laåi cuöåc thñ nghiïåm
cuâng vúái duång cuå hoaân thiïån hún. Caác nhaâ vêåt lyá khaác cuäng laâm
nhû vêåy. Caác cuöåc thñ nghiïåm chñnh xaác nhêët àaä àûúåc thûåc hiïån
vaâo nùm 1960 búãi Saclú Taunxú úã trûúâng àaåi hoåc Colombia. Böå
duång cuå cuãa öng coá sûã duång maze (àöìng höì nguyïn tûã, dûåa trïn
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 18
nhûäng dao àöång cuãa caác phên tûã), nhaåy caãm àïën mûác coá thïí nhêån
ra ngoån gioá ïte, kïí caã khi traái àêët chuyïín àöång vúái vêån töëc chó bùçng
phêìn nghòn vêån töëc thûåc. Nhûng dêëu vïët cuãa möåt ngoån gioá nhû vêåy
cuäng bùåt vö êm tñn.
Caác nhaâ vêåt lyá ban àêìu ngaåc nhiïn vïì kïët quaã tiïu cûåc cuãa
thñ nghiïåm Maikenxún - Moocly àaä nghô túái möåt sûå giaãi thñch àïí
cûáu lyá thuyïët vïì ngoån gioá ïte, têët nhiïn nïëu nhû thñ nghiïåm àûúåc
tiïën haânh haâng trùm nùm trûúác àoá. Theo nhêån xeát cuãa G. J. Uitroi
trong cuöën saách Sûå cêëu thaânh cuãa vuä truå, viïåc giaãi thñch rêët àún
giaãn vïì sûå cêëu thaânh cuãa traái àêët àaä nhanh choáng ùn sêu vaâo tiïìm
thûác möîi ngûúâi.
Nhûng àiïìu giaãi thñch àoá cuãa thñ nghiïåm dûúâng nhû khöng
àuáng vúái sûå thêåt. Lúâi giaãi thñch töët nhêët laâ lyá thuyïët (lêu hún nhiïìu
so vúái thñ nghiïåm Maikenxún - Moocly) khùèng àõnh rùçng ïte àûúåc
hêëp dêîn búãi traái àêët, giöëng nhû khöng khñ úã bïn trong toa taâu àoáng
kñn. Caã Maikenxún cuäng suy nghô nhû vêåy. Nhûng nhûäng thñ
nghiïåm khaác, trong àoá coá thñ nghiïåm do chñnh Maikenxún thûåc
hiïån, àaä loaåi boã caã löëi giaãi thñch àoá.
Nhaâ vêåt lyá hoåc Ailen J.F. Phitxújeral coá sûå giaãi thñch àöåc àaáo
nhêët. Öng noái: Coá thïí laâ ngoån gioá ïte àaä aáp chïë vêåt thïí àang
chuyïín àöång buöåc noá phaãi co laåi theo hûúáng cuãa chuyïín àöång. Àïí
xaác àõnh àöå daâi cuãa vêåt thïí àang chuyïín àöång phaãi lêëy àöå daâi cuãa
noá trong traång thaái àûáng yïn nhên vúái àaåi lûúång àûúåc cho búãi cöng
thûác: cùn bêåc 2 cuãa 1 - v2/c2. Trong àoá, v bònh phûúng laâ bònh
phûúng vêån töëc cuãa vêåt thïí àang chuyïín àöång, coân c bònh phûúng
laâ bònh phûúng vêån töëc aánh saáng.
Tûâ cöng thûác trïn coá thïí thêëy rùçng giaá trõ giaãm thiïíu nhoã
khöng àaáng kïí khi vêån töëc vêåt thïí nhoã, tùng lïn khi vêån töëc tùng
vaâ trúã thaânh lúán khi vêån töëc cuãa vêån thïí tiïën gêìn túái vêån töëc aánh
saáng. Vñ nhû, möåt con taâu vuä truå vïì hònh daång giöëng nhû àiïëu xò
gaâ daâi, khi chuyïín àöång vúái vêån töëc lúán seä coá hònh daång àiïëu xò gaâ
ngùæn.
Vêån töëc aánh saáng laâ giúái haån khöng àaåt túái àûúåc; àöëi vúái vêåt
thïí chuyïín àöång vúái vêån töëc naây, cöng thûác coá daång: cùn bêåc 2 cuãa
1 - c2/c2, vaâ biïíu thûác naây bùçng 0. Nhên àöå daâi vêåt thïí vúái söë 0, ta
seä àûúåc àaáp söë bùçng 0. Noái caách khaác ài, nïëu nhû coá möåt vêåt thïí
b ê ët k y â c o á t h ï í à a åt t ú ái v ê ån t ö ëc a án h s a án g , t h ò n o á s e ä k h ö n g c o á m ö åt à ö å d a âi n a âo
t h e o h û ú án g c h u y ï ín à ö ån g c u ãa b a ãn t h ê n n o á!
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 19
Nhaâ vêåt lyá Henàri Lorenxú, ngûúâi àöåc lêåp cuäng ài àïën giaãi
thñch nhû vêåy vïì hònh daång toaán hoåc cuãa lyá thuyïët Phitxújeral (vïì
sau Lorenxú àaä trúã thaânh möåt trong nhûäng ngûúâi baån gêìn guäi nhêët
cuãa Anhxtanh, song thúâi gian àoá hai ngûúâi vêîn chûa quen nhau).
Lyá thuyïët naây cuäng nöíi tiïëng nhû lyá thuyïët giaãm thiïíu cuãa
Lorenxú - Phitxújeral hay (Phitxújeral - Lorenxú).
Dïî daâng hiïíu àûúåc lyá thuyïët giaãm thiïíu àaä giaãi thñch sûå thêët
baåi cuãa thñ nghiïåm Maikenxún - Moocly nhû thïë naâo. Nïëu nhû
phiïën àaá hònh vuöng vaâ toaân böå duång cuå trïn àoá giaãm thiïíu chuát ñt
theo hûúáng maâ ngoån gioá ïte thöíi thò aánh saáng hùèn àaä ài möåt àoaån
àûúâng àêìy àuã ngùæn hún.
Vaâ mùåc duâ ngoån gioá àaä taác àöång chêåm laåi àöëi vúái chuyïín àöång
cuãa chuâm saáng theo hûúáng thuêån vaâ nghõch con àûúâng ngùæn hún
hùèn àaä cho pheáp chuâm saáng kïët thuác cuöåc haânh trònh àoá àuáng
trong thúâi gian nhû vêåy, giöëng nhû nïëu khöng coá gioá, khöng coá sûå
giaãm thiïíu. Noái khaác ài, sûå giaãm thiïíu àuáng laâ àïí baão toaân sûå
khöng àöíi cuãa vêån töëc aánh saáng àöåc lêåp vúái hûúáng àaão duång cuå cuãa
Maikenxún - Moocly.
Baån coá thïí hoãi taåi sao khöng thïí ào möåt caách àún giaãn àöå daâi
cuãa duång cuå vaâ xem xeát coá phaãi trïn thûåc tïë coá sûå ruát ngùæn theo
hûúáng chuyïín àöång cuãa traái àêët? Nhûng chñnh laâ thûúác daâi cuäng bõ
ruát ngùæn theo cuâng möåt tyã lïå. Viïåc àoá àaä cho ta kïët quaã hïåt nhû
khi khöng coá sûå ruát ngùæn.
Trïn traái àêët àang chuyïín àöång, moåi thûá àïìu bõ ruát ngùæn.
Tònh hònh nhû vêåy giöëng nhû trong thñ nghiïåm thuêìn lyá cuãa
Poùngcarï, trong àoá vuä truå àöåt nhiïn lúán lïn haâng nghòn lêìn,
nhûng chó trong lyá thuyïët cuãa Lorenxú - Phitxújeral viïåc àoá múái
xuêët phaát theo möåt hûúáng duy nhêët. Búãi vò moåi thûá àïìu bõ thay àöíi
nïn khöng coá phûúng phaáp phaát hiïån hûúáng.
Bïn trong caác giúái haån nhêët àõnh (caác giúái haån àûúåc xaác àõnh
búãi topo hoåc, tûác laâ khoa hoåc vïì caác thuöåc tñnh àûúåc baão toaân khi
laâm biïën daång àöëi tûúång) hònh daång cuäng tûúng àöëi nhû kñch
thûúác. Hiïån tûúång co ruát cuãa duång cuå cuäng nhû co ruát moåi thûá trïn
traái àêët phaãi chùng chó àûúåc nhêån ra àöëi vúái nhûäng ai àûáng bïn
ngoaâi traái àêët vaâ khöng chuyïín àöång cuâng vúái noá.
Nhiïìu nhaâ vùn khi noái vïì thuyïët tûúng àöëi àaä xem giaãi thiïët
co ruát Lorenxú - Phitxújeral laâ giaã thuyïët ad hoc (thaânh ngûä Latin
coá nghôa laâ "chó àïí cho trûúâng húåp àaä biïët"), khöng kiïím tra àûúåc
http://ebooks.vdcmedia.com
THUYÏËT TÛÚNG ÀÖËI CHO MOÅI NGÛÚÂI 20
bùçng bêët cûá thñ nghiïåm naâo khaác. Adolpho Grunbaun cho rùçng
àiïìu àoá khöng hoaân toaân àuáng. Giaã thuyïët co ruát ad hoc chó coá
nghôa laâ khöng coá caách naâo kiïím tra noá.
Trïn nguyïn tùæc, noá hoaân toaân khöng ad hoc vaâ àiïìu àoá àaä
àûúåc chûáng minh vaâo nùm 1932, khi Kennúài vaâ Túcàaicú baác boã
bùçng thûåc nghiïåm giaã thiïët naây.
Kennúài vaâ Túcàaicú, hai nhaâ vêåt lyá hoåc Myä àaä lêåp laåi thñ
nghiïåm Maikenxún - Moocly. Nhûng thay vò àaåt túái hai àûúâng vai
bùçng nhau, hoå laåi laâm cho àöå daâi cuãa chuáng khaác nhau cûåc lúán. Àïí
phaát hiïån thúâi gian hao phñ cho aánh saáng ài qua theo hai àûúâng,
caác öng àaä àaão duång cuå.
Phuâ húåp vúái lyá thuyïët ruát ngùæn chïnh lïåch thúâi gian phaãi
thay àöíi khi àaão maáy. Coá thïí nhêån thêëy àiïìu àoá (nhû trong thñ
nghiïåm cuãa Maikenxún - Moocly) theo sûå thay àöíi cuãa bûác tranh
giao thoa xuêët hiïån khi àan xen hai chuâm saáng. Nhûng ngûúâi ta
àaä khöng phaát hiïån ra sûå thay àöíi nhû vêåy.
Kiïím tra möåt caách àún giaãn nhêët lyá thuyïët ruát ngùæn coá thïí
thûåc hiïån àûúåc khi ào vêån töëc chuâm saáng truyïìn baá theo caác hûúáng
àöëi nghõch: doåc theo hûúáng chuyïín àöång cuãa traái àêët vaâ ngûúåc vúái
noá. Roä raâng rùçng ruát ngùæn àoaån àûúâng khöng thïí naâo phaát hiïån
ngoån gioá ïte, nïëu nhû noá coá töìn taåi. Trûúác khi khaám phaá khöng lêu
hiïåu ûáng Mocbacú (seä àïì cêåp úã chûúáng 8) nhiïìu khoá khùn kyä thuêåt
ghï gúám àaä ngùn trúã thûåc thi thñ nghiïåm naây.
Thaáng 2 nùm 1962, taåi höåi nghõ cuãa Höåi Hoaâng gia taåi
London, giaáo sû Mulú cuãa trûúâng àaåi hoåc Copenhagen àaä kïí rùçng,
coá thïí dïî daâng thûåc hiïån thñ nghiïåm naây khi sûã duång hiïåu ûáng
Mocbacú. Muöën vêåy, nguöìn saáng vaâ hêëp thuå dao àöång àiïån tûâ àûúåc
àùåt trïn caác àêìu àöíi àiïån cuãa baân quay. Mulú chó ra rùçng thñ
nghiïåm nhû vêåy coá thïí àaão löån lyá thuyïët ruát ngùæn ban àêìu; coá thïí
laâ khi àang in cuöën saách naây thñ nghiïåm àoá seä àûúåc thûåc thi.
Mùåc duâ caác thñ nghiïåm àaåi loaåi nhû vêåy khöng thïí thûåc hiïån
àûúåc úã thúâi Lorenxú, noá tiïn liïåu khaã nùng coá tñnh nguyïn tùæc cuãa
chuáng vaâ àûúåc xem laâ hoaân toaân phuâ húåp lyá cuãa viïåc àïì xuêët rùçng
nhûäng thñ nghiïåm naây, giöëng nhû thñ nghiïåm cuãa Maikenxún seä
dêîn àïën thêët baåi. Muöën giaãi thñch àiïìu àoá, Lorenxú àaä coá böí xung
quan troång vaâo lyá thuyïët ruát ngùæn ban àêìu. Öng noái rùçng caác àöìng
höì hùèn phaãi chêåm laåi dûúái taác àöång cuãa ngoån gioá ïte, àöìng thúâi
http://ebooks.vdcmedia.com
