Ánh Sáng trong Trọng Trường - Sự hiện hửu của Black Hole?
Chào các bạn,
Khi ánh sáng chuyển động trong trọng trường, người ta biết rằng: Nếu ánh sáng tiến sâu vào tâm của trọng trường, th́ tần số của nó tăng lên; và nếu ánh sáng rời xa tâm của trọng trường, th́ tần số của nó giảm đi.
[COLOR="#B22222"][B]Thuyết tương đối hẹp[/B][/COLOR] mô tả mối tương quan trên với phương tŕnh dưới đây:
[B][COLOR="#B22222"]f/f[SUB]o[/SUB] [U]~[/U] 1 [U]+[/U] gh/c[SUP]2[/SUP][/COLOR][/B]
Phương tŕnh của thuyết tương đối hẹp là một phương tŕnh gần đúng. Có nghĩa là nếu bạn muốn biết một cách chính xác tần số f là bao nhiêu, th́ thuyết tương đối hẹp không tính được, nó chỉ gíúp bạn t́m được một giá trị khá chính xác.
Cũng theo thuyết tương đối hẹp th́ mức độ chính xác của phương tŕnh trên giảm đi khi trọng trường trở nên quá lớn, như trường hợp ánh sáng đi quá gần một black hole.
=================
[COLOR="#000080"][B]Thuyết bất biến[/B][/COLOR] giới thiệu một phương tŕnh khác, là một phương tŕnh với dấu bằng, và có thể áp dụng ở bất cứ mức độ trọng lực nào:
[B][COLOR="#000080"]f/f[SUB]o [/SUB]= e[SUP][U]+[/U]gh/cc[/SUP][/COLOR][/B]
f và f[SUB]o[/SUB] là tần số ánh sáng tại hai đầu của cao độ h.
g là giá trị trung b́nh của gia tốc trọng trường trong suốt đoạn đường mà tia sáng đi qua.
e là cơ số của hàm số mũ, cũng là cơ số của logarith tự nhiên.
Phương tŕnh này cũng cho thấy rằng ánh sáng có thể chuyển động rời xa tâm của bất cứ một trọng truờng nào, dù cho trọng trường đó lớn bao nhiêu đi nữa. Nói một cách khác, [B][COLOR="#000080"]theo thuyết bất biến th́ black hole là không tồn tại.[/COLOR][/B]
Đôi hàng về tác giả và tác phẩm....
Chào Vân Nương,
Thuyết bất biến tuy chỉ là một lư thuyết vật lư nhỏ bé, nhưng v́ nó bơi ngược ḍng, nên nó có tính chất "nhạy cảm". V́ nhạy cảm, bao giờ nó c̣n chưa được báo giới "khuấy động", th́ các vị giáo sư tiến sĩ nhà ta vẫn c̣n "né". Họ "né" kỹ lắm, bao gồm luôn cả việc dùng nick name lên diễn đàn tranh luận.
Tuy chỉ mới được giới thiệu trên Vietland, nhưng thuyết bất biến đă có mặt trên không gian ảo cũng gần 1.5 năm trời. Trong khoảng thời gian này, Cindy mong đợi một vài phản biện mạnh, đến từ các bạn master, cử nhân, giáo chức, sinh viên ngành lư, nhưng vẫn c̣n chưa nghe thấy ǵ....
Vậy th́ báo giới bao giờ mới chịu "nhập cuộc"? Cũng khó biết lắm. Nhớ lại, trong ṿng khoảng 10 năm qua, ở trong nước, có khoảng chừng 5, 6 người, cũng "chịu" công kích thuyết tương đối lắm. Mặc dù những điều họ viết rất "trời thần", báo chí trong nưóc cũng "quảng cáo" rùm beng. C̣n ở hải ngoại, xem ra báo chí của người Việt rất thận trọng khi đăng các tin "ngược ḍng".....
==================
Ngược ḍng thời gian, trở về hơn 26 năm trước, tác giả là một thuyền nhân, trôi dạt trên biển Thái B́nh bao la, ngay trên đường ranh sanh tử luân hồi, giửa muôn trùng sóng gào gió thét....
Đầu năm 2011, trong bầu không khí trong lành của thế giới tự do, Thuyết Bất Biến được chào đời ...
Trong thuyết này, tác giả đă tŕnh bày một quan điểm "mới lạ" về không gian và thời gian. Tuy gọi là "mới lạ", nhưng nó lại không hề mới và cũng không hề lạ, bởi v́ quan điểm này chính là quan điểm của loài người từ thế kỷ 19 trở về trước. Vâng! Đó chính là quan điểm về một không gian và thời gian tuyệt đối - một quan điểm đă bị lung lay từ đầu thế kỷ 20 với sự ra đời của Thuyết Tương Đối.... mà trong khoảng 60 năm nay, quan điểm tuyệt đối về không gian và thời gian bị xói ṃn dữ dội để chỉ c̣n là một h́nh bóng của một thời quá khứ.
Tuy vậy, qua Thuyết Bất Biến, quan điểm xưa cũ đó đă được hồi sinh với một phong cách hoàn toàn mới. Và cũng khác hơn Thuyết Tương Đối Đặc Biệt với nhiều nghịch lư, hay Thuyết Tương Đối Tổng Quát với những phương tŕnh cùng các phép toán cao cấp khó hiểu; các phương tŕnh từ Thuyết Bất Biến được tác giả tŕnh bày từ việc giải những phép toán sơ cấp - phép toán ở phổ thông trung học quen thuộc với nhiều người....
==================
Cindy sẽ trở lại nói thêm về hố đen.....
Hố Đen trong thuyết tương đối
Trong cơ học Newton, không gian có 3 chiều, và độc lập với thời gian. Không gian và thời gian là tuyệt đối, độc lập, không phụ thuộc vào vật chất.
C̣n trong thuyết tương đối, không gian và thời gian là không thể tách rời. Thời gian được xem như là chiều thứ tư của không gian. Không thời gian là tương đối, và là thuộc tính của vật chất.
Tuy hai cái nh́n về vũ trụ là khác biệt nhau. Cả hai đều đồng ư rằng ánh sáng là truyền thẳng - định luật truyền thẳng của ánh sáng.
Người ta nhận thấy rằng ánh sáng khi đi ngang qua một tinh cầu có khối lượng lớn th́ sẽ bị uốn cong đi. Cơ học Newton có thể giải thích sự uốn cong này là do lực hấp dẫn của tinh cầu đó gây ra.
C̣n trong thuyết tương đối, vật chất không có lực hấp dẫn nhưng lại có một tính chất là làm cho không thời gian chung quanh nó bị uốn cong đi. Ánh sáng vẫn truyền "thẳng" trong không thời gian cong này và được nh́n thấy như là truyền cong trong một không gian phẳng.
Trở lại hố đen, thuyết tương đối bảo rằng do ảnh hưởng từ khối lượng của singularity, mà vùng không thời gian ở khoảng cách R[SUB]s[/SUB] từ singulariry, bị uốn cong một cách mạnh mẽ. Khi ánh sáng được phát ra từ trên ṿng tṛn chân trời sự kiện theo [COLOR="#800000"]phương thẳng góc với bán kính R[SUB]s[/SUB][/COLOR] th́ nó sẽ tiếp tục truyền "thẳng" trong không thời gian cong này, và được nh́n giống như là tia sáng đó đă tiếp tục truyền cong, đi trên ṿng tṛn chân trời sự kiện và cứ đi măi măi như thế mà không thể thoát ra được bên ngoài.
Lời giải thích này khả chấp.
Nhưng khi tia sáng trên ṿng tṛn chân trời sự kiện được [COLOR="#000080"]hướng thẳng ra ngoài [/COLOR](hướng thẳng góc với ṿng tṛn) th́ giải thích thế nào nếu vẫn bảo là nó cũng không thể thoát ra được thế giới bên ngoài?
(c̣n tiếp)
Hố Đen trong thuyết tương đối
[QUOTE=CindyNg;148798]Nhưng khi tia sáng trên ṿng tṛn chân trời sự kiện được [COLOR="#000080"]hướng thẳng ra ngoài [/COLOR](hướng thẳng góc với ṿng tṛn) th́ giải thích thế nào nếu vẫn bảo là nó cũng không thể thoát ra được thế giới bên ngoài?
[/QUOTE]
Trong trường hợp này, người ta lại giải thích như sau:
[COLOR="#000080"]Do không gian chung quanh hố đen bị "cuốn hút" vào trong hố đen.[/COLOR]
T́nh trạng tương tự như khi người ta đi trên một hành lang thang cuốn thường gặp ở các phi cảng. Khi người bộ hành đi với vận tốc 5km/h đối với hành lang thang cuốn, và thang cuốn cũng có vận tốc là 5km/h theo chiều ngược lại, thành thử người bộ hành đó vẫn là đứng yên tại toạ độ đó.
Họ nói, do không gian tại ṿng tṛn chân-trời-sự-kiện bị cuốn vào hố đen với vận tốc là 300000km/s, nên khi một tia sáng được phát ra từ ṿng tṛn chân-trời-sự-kiện, phát thẳng góc với phương tiếp tuyến của ṿng tṛn này, sẽ không thể nào thoát ra khỏi được v́ vận tốc của ánh sáng cũng là 300000km/s. Họ "thêm" vào hai khái niệm mới: [COLOR="#000080"]Local speed [/COLOR]và [COLOR="#0000CD"]Global speed[/COLOR]. Ánh sáng vẫn có vận tốc là 300000km/s (local speed) đối với vùng không gian ngay chung quanh nó, nhưng vận tốc của nó lại là zero (global speed) đối với người quan sát đang đứng cách xa hố đen, đứng tại Trái Đất chẳng hạn.
Chúng ta có thể chất vấn:
Lúc th́ anh bảo là [COLOR="#000080"]không thời gian bị singularity uốn cong[/COLOR]; lúc th́ anh bảo là [COLOR="#0000CD"]không gian bị cuốn vào singulariry[/COLOR]? Rồi ánh sáng lại có thêm một global speed nữa?
Các nhà khoa học giải thích như vầy:
Mặc dù khi giải thích hiện tượng bằng ngôn ngữ thông thường th́ chuyện [COLOR="#000080"]không thời gian bị uốn cong[/COLOR] nghe [B][I]khác[/I][/B] với chuyện [COLOR="#0000CD"]không gian bị cuốn vào[/COLOR], nhưng nếu diễn tả bằng ngôn ngữ toán học, th́ chúng là như nhau. Và dù ánh sáng có thêm một global speed = 0, cũng không phải là trái với tiên đề 1, v́ local speed của nó vẫn là 300000km/s. Theo các phương tŕnh của thuyết tương đối th́ nó là như vậy.
============
Các bạn thân mến,
1. Chuyện khái niệm hố đen, Albert Einstein bảo là không có, các nhà khoa học hiện nay bảo là có.
2. C̣n chuyện tại sao ánh sáng không thoát khỏi hố đen, th́ lời giải thích cũng có phần "quanh co, khúc khuỷu, gập ghềnh"
C̣n nữa, trong trường hợp ánh sáng tại ṿng chân trời sự kiện được phát ra theo một góc alpha đối với phương tiếp tuyến của ṿng tṛn chân trời sự kiện, ( 0[SUP]o[/SUP] < alpha < 90[SUP]o[/SUP] ) th́ sao? Tại sao nó cũng không thoát ra được? Các nhà khoa học vẫn bảo là trường hợp đó cũng như là 2 trường hợp trên mà thôi, nếu biểu thị bằng ngôn ngữ toán học.
Các bạn cũng biết, toán là toán, lư là lư. Toán là một công cụ để nghiên cứu, khai phá khoa học, cho nên không thể nào có thể thay thế toàn bộ các kiến thức Vật Lư bằng các phương tŕnh toán học được. Nhưng nói sao th́ nói, thuyết tương đối vẫn là main stream trong Vật lư hiện đại. Các bạn nào thấy nó ổn th́ cứ tiếp tục đi trên chiếc tàu tương đối, c̣n các bạn nào thấy nó có phần bất ổn th́ có thể bước sang con thuyền bất biến.
:) It is a free cruise. :)
Các bạn nào c̣n đang suy nghĩ, vẫn chưa quyết định rời bỏ con tàu tương đối, th́ Cindy mời bạn tiếp tục theo dơi bài post kế ...