Thuyết tương đối hẹp và rộng viết cho đại chúng

THUYET TưÕNp ĐOI HẸP V VÀ RỘNG Với: Einstein Eddington Planck Poincaré Newton Mach THUYẾT TƯƠNG ĐỒI HẸP VÀRỌNG ■ ■ Albert E instein ( V iế t c h o đ ạ i c h ú n g ) BIỂU GHI BIÊN MỤC TRƯỚC XUẤT BẢN ĐƯỢC THỰC HIỆN BỞI THƯ VIỆN KHTH TP. HCM Einstein, Albert Thuyết tương đối hẹp và rộng / Albert Einstein; Nguyễn Xuân Xanh địch. HỖ Chí M inh : Nxb. Hô Chí Minh, 2014.

Thuyết tương đối (Vật lý học). Nguyễn Xuân Xanh.11 - dc 23 E35 THUYẾT TƯONG ĐỐI HEP VÀ RONG Albert E in s te in ( V iế t c h o đ ạ i c h ú n g ) NGUYỄN XUÂN XANH sứu tầm và chuyển ngữ Tác giả của cuốn EINSTEIN Huy chương Vàng Sách hay 2008 (Tái bản) NHÀ XUẤT BẢN TỔNG HỢP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH In lần thứ ba: tháng 3-2016 In lần thứ hai: tháng 10-2015 In lần thứ nhất: tháng 8-2014 Albert Einstein (14-3-1879- 18-4-1955) Tìm đọc cùng tác giả: EINSTEIN Nhân vật huyễn thoại đã cách mạng ngành vật lý thế giới, một Copernicus thế kỷ XX. Quyển sách được GIẢI VÀNG SÁCH HAY 2008 Bestseller và Longseller Tại: Nhà xuất bản Tồng hợp Thành phố Hồ Chí Minh 62 Nguyễn Thị Minh Khai, Quận 1, Thành phố Hổ Chí Minh Sach Online: www.vn - Ebook: www.vn Nếu một con bọ bò dọc trên một cành cây cong, nó không biết rằng cành cây bị cong. Bô" có diễm phúc nh ận ra điều mà con bọ đã không thấy.

ALBERT EINSTEIN Từ một cuộc trò chuyện với cậu con trai chín tuổi Eduard, năm 1919 Đối với những con người hành động, nhận thức một lần về chân lý là không đủ; ngược lại, nh ận thức này phải được luôn luôn làm mới lại một cách không m ệt mỏi nếu không muốn nó bị mai một. Nhận thức giống một bức tượng cẩm thạch đứng giữa sa mạc và luôn có nguy cơ bị gió cát chôn vùi. Những bàn tay siêng năng phải luôn luôn không ngừng hoạt động để cho cẩm thạch có thể tiếp tục lấp lánh dưới án h m ặt trời. ALBERT EINSTEIN MỤC LỤC Trang Lời tựa cho lần in thứ hai: Một trăm năm Nguyễn Xuân Xanh.

V Dẫn nhập: Cuộc lệch giờ trăm năm Nguyễn Xuân Xanh. XV THUYẾT TƯƠNG Đ ố i HẸP VÀ RỘNG (A. EINSTEIN) Lời nói đầu Einstein. 1 Phần I THUYẾT TƯƠNG Đối HẸP § 1.

Ý nghĩa vật lý của các định lý hình học. Hệ thống tọa độ. Không gian và thời gian trong cơ học cổđiển. Hệ tọa độ Galilei.

Nguyên lý tương đối (theo nghĩa h ẹp ). Định lý cộng của vận tốc theo cơ học cổ điển. Vẻ mâu thuẫn của định luật truyền ánh sáng với nguyên lý tương đối. Về khái niệm thời gian trong vật lý.

Tính tương đối của tính đồng th ờ i. Tính tương đôi của khái niệm khoảng cách không gian. Phép biến đổi Lorentz. Vận hành của thước đo và đồng hồ trong chuyển động.

Định lý cộng vận tốc. Thí nghiệm Fizeau. Giá trị hỗ trợ phát minh của thuyết tương đôi. Những kết quả tổng quát của lý thuyết.

Thuyết tương đốì hẹp và kinh nghiệm. Không gian Minkowski bốn chiều .56 Phần II THUYẾT TƯƠNG Đ ối RỘNG § 18. Nguyên lý tương đối hẹp và rộng. Trường hấp dẫn.

Đẳng thức giữa khối lượng quán tính và khôi lượng hấp dẫn như một lý lẽ cho định đề tương đối rộng. Trong chừng mực nào các cơ sở của cơ học cổ điển và thuyết tương đối hẹp là không thỏa đáng. Vài suy diễn từ nguyên lý tương đối rộng. Sự vận hành của đồng hồ và thanh đo trên một vật thể quy chiếu quay.

Continum Euclid và phi-Euclid. Continum không-thời gian của thuyết tương đối hẹp là Euclid. Continum không-thời gian của thuyết tương đốì rộng là phi-Euclid. Sự diễn tả chính xác của nguyên lý tương đốì rộng.

Lời giải của bài toán lực hấp dẫn trên cơ sở nguyên lý tương đối rộng. 100 Phần III SUY NGHĨ VỀ VŨ TRỤ NHƯ MỘT TổNG THỂ § 30. Những khó khăn vũ trụ học của thuyết Newton. Khả năng của một vũ trụ “hữu hạn" nhưng “không giới hạn”.

Cấu trúc của không gian theo thuyết tương đối rộ n g. 115 Phần IV PHỤ LỤC Phụ lục I. Sự suy diễn đơn giản của phép biến đổi Lorentz. 119 Phụ lục II.

Không gian Minkowski bốn chiều.125 Phụ lục III. Về sự xác nhận thực nghiệm của thuyết tương đối rộng .127 Phụ lục IV. Cấu trúc của không gian trong mốì liên hệ với thuyết tương đối rộ n g. Thuyết tương đối và vấn đề không gian .140 TƯ LIỆU LỊCH SỬ 1.

167 - Về điện động học của các vật thể chuyển động (1905). 167 - Thuyết tương đối là gì? (1919). 176 - về thuyết tương đối (1921).184 - Hình học và Kinh nghiệm (1921). 189 - Tôi đã tìm thấy thuyết tương đối như thế nào (1922).

201 - Đôi điều về sự hình thành của thuyết tương đối rộng (1930) .209 - Về phương pháp của vật lý lý thuyết (1933). 216 - Thuyết tương đối (1936). Max Planck và Thuyết tương đối (1909). Eddington: Thuyết tương đối và ảnh hưởng của nó lên tư duy khoa học (1922).

Henri Poincaré: “Các nguyên lý của Vật lý toán" hay là cuộc khủng hoảng của ngành Vật lý toán (1904). Isaac Newton: Các nguyên lý toán học của triết học tự nhiên (1687). Em st Mach: Lịch sử cơ học được trình bày dưới dạng phê phán (1883). Tư liệu tham khảo.

285 Lời tựa cho lần in th ứ hai MỌT TRAM NAM Tôi sẽ dẫn dắt người đọc lên một con đường mà chính tôi đã đi, một con đường khá gồ ghề và uốn khúc, vì nếu khác đi, tôi không thể hy vọng anh ta sẽ có hứng thú với các kết quả ở cuối cuộc hành trình. Albert E instein Q 0 1 5 đánh dấu 100 năm Thuyết tương đối rộng của ẩL J Einsteiii, nền tảng của một lý thuyết của ưủ trụ học trong thế kỷ X X về nguồn gốc, cấu trúc và sự tiến hóa của vũ trụ. Cùng với nó, các ngành thiên văn học và vật lý thiên văn dựa trèn quan sát cũng phát triển song song chưa từng thấy như những minh họa đẹp mắt. Có thể nói tương tự như nhà di truyền học Theodosius Dobzhansky đã nói về thuyết tiến hóa của Darivin: “Không có gì trong vủ trụ học có ý nghĩa trừ khi được đặt dưới áng sáng của thuyết tương đối rộng.” Thuyết tương đối rộng có những hệ lụy sâu rộng.

Nó truyền cảm hứng cả cho các nhà khoa học giả tưởng, củng như chạm đến những vấn đề triết học và tôn giáo ở chiều sâu. Theo thuyết tương đối rộng, lực hấp dẫn ngày xưa, gravity, nay không còn là một “lực” nữa, mà là độ cong Thuyết tương đối Einstein của không - thời gian. Hay nói một cách khác: Độ cong của không thời gian chính là sự biểu thị của lực, đúng như ý tưởng ban đầu của Riemann. Một tờ giấy cong biểu thị một lực nhất định.

Không gian và thời gian mà chúng ta sống và các vật thể chuyển động trong đó củng không còn là cố định hay tuyệt đối, như Neivton đã quan niệm. Chúng bị cong và co giãn bởi sự hiện diện của vật chất và năng lượng như một khu sân golf. Các vật th ể khi được đặt trong đó sẽ chuyển động như các trái banh trên sân g o lf với những chỗ cao chỗ thấp. Không gian, và thời gian không phải là cái sân khấu cố định và có sẵn cho vật chất, mà chúng cùng tồn tại hay cùng biến đi với vật chất.

Chúng củng không phải không gian Euclid và “tiên nghiệm ” như Kant quan niệm, mà là phi-Euclid với các độ cong. Quan điểm của K ant dễ hiểu, bởi vì cho đến khi Kant m ất, khái niệm không gian phi-Euclid của Gauss, Riem ann vẫn chưa ra đời cho đến gần nửa thế kỷ sau. Trong lịch sử phương Tãy có hai khám phá thiên văn gây chấn động mạnh mẽ nhất: Quyển sách Sidereus Nuncius (Thông điệp sao) của Galilei năm 1610 báo cáo những kết quả quan sát trên bầu trời bằng viễn vọng kính tự tạo, chứ chưa phải là tác phẩm “Về các vòng quay* của Copernic 67 năm trước đó. Thông điệp sao đã hé lộ một thế giới hoàn toàn khác với những gì Aristote, Ptolemy và Giáo hội La Mã quan niệm, và làm hiện ra chứng cứ càng rõ của thuyết nhật tâm Copernic.

Rồi “Gần cả trăm năm, vũ trụ hoạt động theo bộ máy đồng hồ của Galilei và Newton - dựa trên các quy luật tuyệt đối - đã tạo thành nền tảng tâm lý cho Khai sảng, với Lời tựa cho lần in thứ hai niềm tin vào quy luật nhân quả, trật tự, tính hữu lý và cả nhiệm vụ cần thiết” (W. S ự kiện thứ hai ba trăm năm sau đó, càng gây chấn động cả th ế giới hơn, là thuyết tương đối rộng của Einstein năm 1915, đã cách mạng đến nền tảng quan niệm về th ế giới, thời gian, không gian, lực hấp dẫn và năng lượng. Nó giúp con người hiểu sự hình thành và tiến hóa của vũ trụ, sự “Tạo thiên lập địa” - Creation - Big Bang - và những hiện tượng huyền bí khác trên trời, như ánh sáng bị cong, không gian cong, sự chuyển dịch đỏ, đồng hồ chạy chậm hơn ở những nơi trường hấp dẫn m ạnh hơn, thấu kính hấp dẫn, bức xạ nền của vũ trụ thời trẻ, tuổi của vũ trụ, sự giãn nở, giãn nở gia tốc, sóng hấp dẫn, các pulsar, quasar, lỗ đen. Sóng hấp dẫn ban sơ của vũ trụ vẫn còn là một bí ẩn lớn.

Chúng là hệ quả của các chấn động của sự lạm phát diễn ra vào thời điểm 10 35 giây sau Big Bang, như tiên đoán của Einstein, và truyền đi dọc theo tấm thảm của không thời gian. Nhưng các nhà vật lý rất hy vọng tìm thấy các sóng này trong những năm tới, và cùng với bức xạ nền vào thời điểm 300.000 năm sau Big Bang, một khám phá có ý nghĩa rất to lớn, chúng sẽ hoàn thiện bức tranh tráng lệ và vĩ đại của thuyết Big Bang. huyết tương đối rộng được Einstein trình bày T trước Hàn lâm viện khoa học Phổ cuối 1915, và được công bố trên tạp chí Annalen der Physik đầu năm sau. Cuối năm đó, Einstein cũng viết xong tác phẩm bất hủ cho đại chúng về các ý tưởng chính của thuyết này củng như của thuyết tương đối hẹp có tên Thuyết tương vii Thuyết tương đối Einstein đôi hẹp và rộng mà quý độc giả đang có trong tay.

Quyển sách được xuất bản vào đầu năm 1917 tại N hà xuất bản Vieweg & Sohn, nước Đức.