Đạo lý 6 điều có thể bạn chưa biết về Thuyết tương đối tổng quát của Einstein

1. Sự trợ giúp từ bạn bè và đồng nghiệp: Einstein nhận được sự hỗ trợ đáng kể từ bạn bè và đồng nghiệp trong quá trình phát triển lý thuyết này.
   
   
2. Lỗi lớn trong phiên bản đầu tiên: Phiên bản năm 1913 của lý thuyết có một lỗi toán học lớn về cách ánh sáng bị uốn cong bởi lực hấp dẫn.
   
   
3. Sự nổi tiếng chậm trễ: Einstein không trở nên nổi tiếng ngay lập tức sau khi công bố lý thuyết; phải đến năm 1919, ông mới trở thành một siêu sao quốc tế sau khi lý thuyết được xác nhận.
   
   
4. Cáo buộc đạo văn: Nhà toán học David Hilbert từng cáo buộc Einstein đạo văn, nhưng sau đó Einstein được chứng minh là người xứng đáng được công nhận.
   
   
5. Thiếu bằng chứng lúc Einstein qua đời: Vào thời điểm Einstein qua đời năm 1955, có rất ít bằng chứng chứng minh thuyết tương đối tổng quát trong thực tế.
   
   
6. GPS nhờ vào Einstein: Công nghệ GPS ngày nay dựa trên khái niệm của thuyết tương đối tổng quát, liên quan đến sự chênh lệch về tốc độ chảy của thời gian.

1. Einstein dựa vào bạn bè và đồng nghiệp để phát triển thuyết của mình.

Mặc dù thuyết tương đối tổng quát thường được trình bày như một tác phẩm của một thiên tài đơn lẻ, Albert Einstein thực tế đã nhận được sự giúp đỡ đáng kể từ nhiều bạn bè và đồng nghiệp ít nổi tiếng hơn trong việc phát triển các phép toán đằng sau thuyết này.

Các người bạn từ thời đại học Marcel Grossmann và Michele Basso (Einstein được cho là đã dựa vào ghi chép của Grossmann sau khi bỏ học) đã đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình này. Einstein và Grossmann, một giáo sư toán học tại Trường Bách khoa Thụy Sĩ, đã công bố một phiên bản sơ bộ của thuyết tương đối tổng quát vào năm 1913, trong khi Besso—người mà Einstein đã ghi nhận trong phần cảm ơn của bài báo về thuyết tương đối hẹp năm 1905—đã làm việc chặt chẽ với Einstein để phát triển thuyết tổng quát trong hai năm tiếp theo.

Công trình của các nhà toán học vĩ đại như David Hilbert (sẽ nói thêm về ông sau) và Emmy Noether cũng đóng góp vào các phương trình đằng sau thuyết tương đối tổng quát. Đến khi phiên bản cuối cùng được công bố vào năm 1916, Einstein cũng đã hưởng lợi từ công trình của các nhà vật lý trẻ hơn như Gunnar Nordström và Adriaan Fokker, cả hai đều giúp ông phát triển lý thuyết và định hình nó từ phiên bản ban đầu.



2. Phiên bản đầu tiên của thuyết này có một lỗi lớn.

Phiên bản được Einstein và Grossmann công bố vào năm 1913, được gọi là bài báo Entwurf (“bản phác thảo”), chứa một lỗi toán học lớn trong việc tính toán độ uốn cong của một tia sáng do lực hấp dẫn.

Lỗi này có thể đã bị lộ ra vào năm 1914, khi nhà thiên văn học người Đức Erwin Finlay Freundlich đến Crimea để kiểm tra thuyết của Einstein trong quá trình nhật thực vào tháng Tám năm đó.

Tuy nhiên, kế hoạch của Freundlich đã bị hủy hoại bởi sự bùng nổ của Thế chiến I ở châu Âu. Đến khi ông giới thiệu phiên bản cuối cùng của thuyết tương đối tổng quát vào tháng 11 năm 1915, Einstein đã thay đổi các phương trình trường, phương trình xác định cách mà vật chất uốn cong không-thời gian.

3. Bài báo nổi tiếng của Einstein không ngay lập tức làm ông nổi tiếng.

Việc công bố tác phẩm xuất sắc của ông tại Học viện Khoa học Phổ—và sau đó trên các trang của tạp chí Annelen Der Physik—chắc chắn đã mang lại cho Einstein rất nhiều sự chú ý, nhưng mãi đến năm 1919, ông mới trở thành một siêu sao quốc tế. Năm đó, nhà vật lý người Anh Arthur Eddington đã thực hiện cuộc thử nghiệm thực nghiệm đầu tiên của thuyết tương đối tổng quát trong quá trình nhật thực toàn phần xảy ra vào ngày 29 tháng 5.

Trong một thí nghiệm do Sir Frank Watson Dyson, Nhà thiên văn học Hoàng gia Anh, nghĩ ra, Eddington và các nhà thiên văn học khác đã đo vị trí của các ngôi sao trong quá trình nhật thực và so sánh chúng với vị trí “thực” của chúng. Họ phát hiện rằng lực hấp dẫn của mặt trời thực sự đã thay đổi đường đi của ánh sáng sao theo dự đoán của Einstein. Khi Eddington công bố kết quả của mình vào tháng 11 năm 1919, Einstein đã xuất hiện trên trang nhất của các tờ báo trên khắp thế giới.

4. Một nhà khoa học khác (và là bạn cũ) đã buộc tội Einstein đạo văn.

Năm 1915, nhà toán học hàng đầu của Đức, David Hilbert, đã mời Einstein đến giảng một loạt bài giảng tại Đại học Göttingen. Hai người đã thảo luận về thuyết tương đối tổng quát (lúc đó Einstein vẫn đang có nghi ngờ lớn về cách làm cho lý thuyết và các phương trình của mình hoạt động) và Hilbert bắt đầu phát triển lý thuyết của riêng mình, mà ông đã hoàn thành ít nhất năm ngày trước khi Einstein trình bày của mình vào tháng 11 năm 1915.

Những gì bắt đầu như một cuộc trao đổi ý tưởng giữa hai người bạn và đồng nghiệp khoa học đã trở nên gay gắt, khi mỗi người buộc tội người kia đạo văn. Einstein, tất nhiên, đã nhận được sự công nhận, và nghiên cứu lịch sử sau này đã chỉ ra rằng ông xứng đáng được công nhận: Phân tích các chứng minh của Hilbert cho thấy ông thiếu một thành phần quan trọng được gọi là tính đồng biến trong phiên bản của lý thuyết được hoàn thành vào mùa thu đó. Hilbert thực tế không công bố bài báo của mình cho đến ngày 31 tháng 3 năm 1916, vài tuần sau khi lý thuyết của Einstein đã được công bố. Đến thời điểm đó, các nhà sử học cho biết, lý thuyết của ông đã trở nên đồng biến.


5. Vào thời điểm Einstein qua đời năm 1955, các nhà khoa học hầu như không có bằng chứng về thuyết tương đối tổng quát trong thực tế.

Mặc dù cuộc thử nghiệm nhật thực năm 1919 đã cho thấy rằng lực hấp dẫn của mặt trời dường như làm uốn cong ánh sáng theo cách mà Einstein đã dự đoán, mãi đến những năm 1960, các nhà khoa học mới bắt đầu khám phá ra các đối tượng cực kỳ, như lỗ đen và sao neutron, ảnh hưởng đến hình dạng của không-thời gian theo các nguyên tắc của thuyết tương đối tổng quát.

Cho đến rất gần đây, họ vẫn đang tìm kiếm bằng chứng về sóng hấp dẫn, những gợn sóng trong cấu trúc của không-thời gian gây ra (theo Einstein) bởi sự gia tốc của các vật thể lớn. Vào tháng 2 năm 2016, sự chờ đợi lâu dài đã kết thúc, khi các nhà khoa học tại Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO) thông báo rằng họ đã phát hiện ra sóng hấp dẫn gây ra bởi vụ va chạm của hai lỗ đen khổng lồ.


6. Bạn có thể cảm ơn Einstein vì GPS.

Mặc dù lý thuyết của Einstein chủ yếu hoạt động giữa các lỗ đen và các vụ va chạm vũ trụ, hoặc ở quy mô siêu nhỏ (hãy nghĩ đến thuyết dây), nó cũng đóng một vai trò trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Công nghệ GPS là một ví dụ nổi bật về điều này. Thuyết tương đối tổng quát cho thấy rằng tốc độ chảy của thời gian phụ thuộc vào việc bạn gần một vật thể có khối lượng lớn đến mức nào. Khái niệm này rất quan trọng đối với GPS, hệ thống tính đến việc thời gian trôi với tốc độ khác nhau đối với các vệ tinh quay quanh Trái đất so với chúng ta trên mặt đất.

Kết quả là, thời gian trên đồng hồ vệ tinh GPS tiến nhanh hơn so với đồng hồ trên mặt đất khoảng 38 microsecond mỗi ngày. Điều này có vẻ không phải là sự khác biệt lớn, nhưng nếu không được điều chỉnh, nó sẽ gây ra lỗi định vị trong vòng vài phút. GPS bù đắp cho sự chênh lệch thời gian này bằng cách điều chỉnh tốc độ của đồng hồ vệ tinh và xây dựng các hàm toán học trong máy tính để giải quyết vị trí chính xác của người dùng—tất cả đều nhờ vào Einstein và thuyết tương đối.

Bấm để mở rộng...