Ebook Con đường mới của vật lý học: Phần 2 trình bày về tương tác điện, tương tác hỗn hợp điện - hấp dẫn và những vấn đề tồn đọng. Những nội dung chính được đề cập trong phần 2 gồm có: tương tác điện tĩnh, tương tác điện động, sự thống nhất về hình thức luận giữa tương tác điện và hấp dẫn, lý thuyết về dipol DR các hạt sơ cấp hình thành từ DR, Lý thuyết về dipol-Q và proton, trường lực thế hỗn hợp điện hấp dẫn, giả thuyết về nguyên tử hydrozen, giả thuyết về tương tác hạt nhân, những vấn đề còn tồn đọng. Mời các bạn cùng tham khảo.
Chương III TƯƠNG TÁC ĐIỆN 153 Chương III TƯƠNG TÁC ĐIỆN “Vật lý! Hãy cẩn trọng với siêu hình!” Isaac Newton 3.1 Tương tác điện tĩnh 1.Định luật Coulomb điện tích điểm Khi có chất điểm A B với điện tích q1 q2 (cịn gọi điện tích điểm) hình thành hệ coi lập (xem Hình 3.1a), chúng có lực tương tác gọi lực Coulomb, hay lực điện tĩnh; HQC bán thật đặt điện tích đó, có dạng: FC = k C q1 q , R2 (3.1) kC =1/4πε0 ≈ 9x109 N.m2/C2 – số điện tĩnh; ε0 = 8,85×10-12 (F/m); R – khoảng cách điện tích điểm Y q1 Y FC1 FC2 q2 R a) X E q1 FC1 FC2 q2 X R b) Hình 3.1 Tương tác điện tĩnh – lực Coulomb Các điện tích biểu thức (3.1) (+) mà (–) nên, dấu lực tương tác (+) hay (–), khác với lực hấp dẫn, lực Coulomb có trạng thái: đẩy điện tích dấu hút điện tích trái dấu Trong trường hợp chung, biểu diễn lực điện tĩnh (3.1) dạng véc tơ: Chương III TƯƠNG TÁC ĐIỆN 154 FC = k C q1 q eF , R2 (3.2) với eF véc tơ đơn vị có hướng trùng với hướng tác động lực FC Ta có khái niệm cường độ trường điện tĩnh điện tích Q điểm tương ứng có điện tích thử qx đó, cách chia lực tác động lên điện tích xác định theo (3.2) cho giá trị điện tích thử qx: EQ = FQq qx = kC Q R2 eF , (3.3) đó, (3.3) cịn phụ thuộc vào điện tích Q khoảng cách R tới Lực điện tĩnh, cịn viết dạng: FQq = q x E Q (3.4) Công thức (3.1) áp dụng hướng điện trường ngồi điện tích khác E hồn tồn trùng với hướng tương tác điện tích với (xem Hình 3.1b), cần lưu ý tới nguyên lý xếp chồng tương tác theo đó, lực tác động tổng hợp lên điện tích bằng: FΣ = q x (E + E Q ) (3.5) Như vậy, tương tự với tương tác hấp dẫn, tồn tác nhân gây tương tác, có điều khối lượng hấp dẫn mà điện tích Song, thân điện tích phải hiểu giống khối lượng hấp dẫn chỗ đại lượng đặc trưng khơng cho riêng phần “vật thể” mà cho phần “trường” thực thể vật lý thống Ta chấp nhận tiên đề hạt Chương III TƯƠNG TÁC ĐIỆN 155 Tiên đê Electron positron hạt đó, tác động positron chủ động – quy ước gọi “mang điện tích (+)” cịn tác động electron bị động – quy ước gọi “mang điện tích (–)”; hạt có tương tác điện khơng có tương tác hấp dẫn Điều biết tới mục 1.3.1 “hạt bản” Có số chứng thực nghiệm ủng hộ cho tiên đề + Thứ nhất, khối lượng electron (e-) positron (e+) xác định thực nghiệm: me + = me − = me ≈ 9,109548 × 10 −31 kg (3.6) theo cách sử dụng tượng qn tính trường điện từ, mà có nghĩa xác định khối lượng qn tính khơng phải khối lượng hấp dẫn chúng! Trong đó, số hạt sơ cấp proton, neutron ngun tắc thơng qua phép đo gián tiếp, không thiết phải sử dụng tới chuyển động chúng để xác định khối lượng hấp dẫn, ví dụ thơng qua ngun tử lượng số Avogadro Việc cho hạt electron positron có khối lượng hấp dẫn xuất phát từ quan niệm từ thời Newton cho vật thể hấp dẫn lẫn (vì có tên gọi định luật “vạn vật hấp dẫn”), nữa, khối lượng quán tính khối lượng hấp dẫn thí nghiệm khơng hiểu lại luôn – gọi “nguyên lý tương đương” đề cập đến Chương II; chứng minh mục 2.1.4, quan niệm khơng cịn nữa, khơng có lý ngăn cản chúng có khối lượng qn tính trường điện mà khơng có khối lượng qn tính trường hấp dẫn – chúng không tương tác hấp dẫn với nhau! Căn vào thí nghiệm đo khối lượng quán tính electron positron, nói kết đo theo (3.6) khối lượng quán tính riêng Chương III TƯƠNG TÁC ĐIỆN 156 chúng HQC phịng thí nghiệm Khi đó, chúng có khối lượng quán tính chung xác định theo biểu thức (2.16) + Thứ hai, thân gọi “khối lượng hấp dẫn” có (?) có lẽ gây nên tương tác “hấp dẫn” chúng tính theo cơng thức (2.1) bằng: FN = 6,67 x10 −11.9,12 x10 −62 5,28 × 10 −69 ≈ (N), R2 R2 (3.7) đó, tương tác điện tính theo (3.1) với điện tích qe+ = - qe-= e ≈1,6x10-19 C bằng: FC = x10 9.1,6 x10 −38 2,3 × 10 −28 ≈ (N) R2 R2 Chia (3.8) cho (3.7) ta được: FC ≈ × 10 40 FN (3.8) (3.9) Có nghĩa tương tác điện lớn gấp 4x1040 lần tương tác hấp dẫn chúng (nếu có) nên, nguyên tắc, bỏ qua tương tác hấp dẫn với sai số (nếu có) khơng vượt q 10-40 Ngay kể tương tác hấp dẫn chúng với Trái đất (nếu có) cho ta giá trị 9,1x10-31.9,8 ≈ 9x10-30 (N), tương tác điện e- e+ cự ly nguyên tử (10-10 m) đạt tới 2,3x10-8 N, tức lớn gấp 1021 lần – hồn tồn bỏ qua + Thứ ba, khối lượng quán tính e- e+ nhỏ tất khối lượng quán tính hạt sơ cấp đo thực nghiệm Việc khối lượng neutrino có giá trị 10-9m) với lượng tử điện tích ± e Bằng cách mơ hình hóa máy tính điện tử tụ điện phẳng có kích thước hữu hạn LxL với khoảng cách cực d, tác giả tính độ sai lệch mơ hình phân bố điện tích liên tục (định luật OstrogratskyGauss) so với mơ hình phân bố điện tích rời rạc công thức đơn giản: γz ≥ 90,031d/L ≈ 90d/L (%) (3.17) Dấu “=” công thức (3.17) ứng với điểm má tụ điện phẳng, cịn dấu “>” ứng với phần khơng gian cịn lại bên kích thước LxL Cơng thức (3.17) sử dụng để đánh lại giá sai số thiết bị dùng để nghiên cứu hạt sơ cấp buồng Willson hay khối phổ kế v.v Từ kết cấu cụ thể thực tế với d/L ≈ 0,1 cho thấy sai số không nhỏ: γz ≥ 9%! Khơng thế, cịn cảnh báo sai lệch khái niệm “điện thế” bề mặt (3.15) mà dùng phép đo thuộc lĩnh vực kỹ thuật điện, vật lý nguyên tử vật lý hạt nhân Những sai lệch kiểu thuộc loại sai số phương pháp (sai số hệ thống) mà không nhà vật lý thực nghiệm tính đến, thân thiết bị đo nhà sản xuất khắc độ theo Chương III TƯƠNG TÁC ĐIỆN 160 quy luật (3.12), (3.14) hay (3.16); mà số vật lý lĩnh vực hạt sơ cấp xem có sai số f0! Nhưng điều khơng thể đó, hướng tia sáng tới song song với mặt gương, gọi “tia sáng phản xạ” thật tia sáng tới nên tần số f nguyên tắc phải f0 chứ? Chưa hết, trường hợp gương chuyển động lại gần, hồn tồn có khả xẩy tình ánh sáng phản xạ từ gương khơng thể khỏi bề mặt gương, thành phần vận tốc chiều chuyển động với gương lại nhỏ vận tốc gương! Cơng thức (P21.1) khơng làm sáng tỏ tình Theo CĐM, quan hệ tần số ánh sáng tới ánh sáng phản xạ tuân theo công thức: cosα + β f cos α − β (P21.3) α > arccos β (P21.4) f '= với điều kiện: Có thể thấy ánh sáng chiếu vng góc với bề mặt gương, tức α=0, hay cosα =1, biểu thức (P21.1) (P21.3) cho kết quả: f ' = f "= 1+ β f 1− β (P21.5) PHỤ LỤC 297 Nhưng vấn đề khác nhiều, α=π/2, hay cosα =0, tức ánh sáng “sượt” qua gương, biểu thức (P21.3) cho ta kết đúng: f’=f (có dấu “–” điều kiện (P21.4) không thỏa mãn) 22 Vật chất, khơng gian thời gian có điểm bắt đầu Vật chất, không gian thời gian sinh từ “khơng có gì”! – điểm bắt đầu Vũ trụ theo lý thuyết Big Bang hành Người ta cố biện luận “khơng có gì” lượng, lượng mà lại tồn khơng cần tới vật chất vậy? Và nghĩa sinh ra? Rồi sau khơng gian lại cịn giãn nở? Cịn lạm phát? Vậy thân thực thể vật lý electron, proton đến Trái đất, Mặt trăng, Mặt trời có dãn nở khơng? Vì thân chúng có khơng gian riêng phần không tách rời không gian Vũ trụ mà? Rồi cịn thời gian, lý mà lại khơng “giãn nở”, khơng “lạm phát” không gian lẫn vật chất giãn nở? Dù muốn hay không, phải thừa nhận: Big Bang = Sự sáng Chúa trời!!! Còn nói truyện ngụ ngơn người Việt nam “Trời sinh thế”!!! Mọi cố gắng Hawking tạo Vũ trụ khơng có biên nhờ vào gọi “thời gian ảo” không đem lại ý nghĩa thực tiễn vật lý cho dù ông cố gắng thuyết phục người rằng: “tới lúc đó, người ta chấp nhận thời gian ảo giống chấp nhận Trái đất quay xung quanh Mặt trời vậy” Theo CĐM, vật chất không sinh ra, không nên không gian thuộc tính vậy; cịn thời gian độ đo vận động vật chất mà không tồn khách quan (xem mục 1.1) Hơn đặc tính vơ cùng, vơ tận vật chất vận động khơng ngừng nghỉ khơng cho phép giả thuyết kiểu Big Bang phép tồn 23 Quay mà lại không hiểu quay! PHỤ LỤC 298 Trong học lượng tử, người ta đưa khái niệm spin – tức mômen quay hạt Tuy nhiên, hạt xem hạt điểm, khơng có kích thước nên dĩ nhiên khái niệm “tự quay” chúng vơ nghĩa; cịn gán cho hạt kích thước đó, tính tốn mơ men quay dựa số liệu đo đạc cho thấy vận tốc quay hạt vi phạm nghiêm trọng TTH - nghĩa chúng khơng thể quay Ấy mà “nhắm mắt làm ngơ” để gán cho chúng spin với nghĩa “thuộc tính” chúng lại giải thích nhiều tượng Vậy tóm lại, cho chúng có mơ men quay – spin đừng có hiểu chúng quay!(?) Xét từ góc độ vật lý đại, khái niệm tràn lan khắp nơi, chẳng hạn không – thời gian chiều, 11 chiều, 23 chiều thời gian ảo, photon ảo, “nhịe lượng tử” v.v khơng thể cịn hình dung Những khái niệm siêu hình dần trở thành “bắt buộc” vật lý “buộc tội” ý thức người q “thơ thiển” “ấu trĩ” để nhận thức mà “Tự nhiên thế” mà khác! 24 Giới hạn tốn học* Để nghiên cứu q trình vật lý, người ta thường phải sử dụng toán học cơng cụ hữu hiệu, loại mơ hình đơi khơng thể thay có tính vạn Tuy nhiên, toán học sản phẩm tư trừu tượng – khơng thể thay thực khách quan Ví dụ Vận tốc tức thời gia tốc tức thời Để mô tả chuyển động vật thể, ta viết phương trình chuyển động nó: ma (t ) = m dV (t ) d x(t ) =m =F dt dt (P24.1) x(t) – hàm HTĐ x0t biểu diễn quãng đường mà vật được; PHỤ LỤC 299 V (t ) = dx(t ) dV (t ) a (t ) = dt dt (P24.2) vận tốc tức thời gia tốc tức thời tương ứng HTĐ Giải phương trình (P24.1) ta hàm x(t) Nếu xét từ phương diện tốn học t V(t) độ dốc đường x(t) điểm ứng với hoành độ t mặt phẳng toạ độ x0t so với trục hồnh 0t, cịn a(t) độ dốc đường V(t) điểm Nhưng từ phương diện vật lý, khái niệm “vận tốc tức thời” mô hàm V(t) lại khơng có nghĩa đơn giản nói tới “thời điểm” t thơi vật chưa “dịch chuyển” đâu làm có khái niệm “vận tốc”? Ở có khái niệm “vận tốc trung bình” hiểu “quãng đường” mà vật sau “khoảng thời gian” có ý nghĩa vật lý Tương tự “gia tốc tức thời” Ví dụ Tần số tức thời Đối với q trình dao động, có lặp đi, lặp lại trạng thái định gọi chu kỳ T, người ta sử dụng khái niệm tần số dao động f định nghĩa “số chu kỳ dao động đơn vị thời gian”: f = T (P24.3) Ở chu kỳ lẫn tần số khái niệm thuộc trình diễn biến theo thời gian dạng hiển khơng thể có khái niệm thời điểm và, nữa, lại liên tục theo thời gian Thí dụ Trái đất quay xung quanh Mặt trời với chu kỳ 365 ngày, nó, khơng thể nói “thời điểm” 0h00’ngày 1/1/2007 chu kỳ 365 ngày trải qua 365 ngày, Trái đất hồn thành xong chu kỳ nhờ vào cơng thức (P24.3) để tính tần số quay Vậy biểu diễn T hay f hàm thời gian thời điểm 1h00’, 2h00’ v.v ngày 1/1/2007 đây? Nói cách khác, đại lượng có nghĩa khoảng thời gian khơng có nghĩa thời điểm, kể “thời điểm” PHỤ LỤC 300 hiểu với nghĩa mục 1.1.3 Chính vậy, khơng thể có khái niệm “chu kỳ tức thời” hay “tần số tức thời”, coi chúng “hàm liên tục thời gian” để áp dụng phép tính vi phân hay tích phân cách tùy tiện Ví dụ Cường độ điện trường Trong lý thuyết trường điện từ, người ta gán cho điểm trường đại lượng đặc trưng gọi “véc tơ cường độ điện trường” xác định theo biểu thức (3.7), thực chất đem chia lực tương tác cho giá trị điện tích vật thể tồn điểm đó, kết biểu thức (3.7) khơng cịn phụ thuộc vào điện tích vật thể Trên sở đó, người ta tiến hành khảo sát gọi điện trường hoàn toàn độc lập với điện tích tồn – lý thuyết trường điện từ đời Tuy nhiên, người ta lại quên chi tiết phép chia đó, thực chất thao tác toán học túy, khơng mà vật thể với điện tích biến khỏi điểm – tồn anh “chia chác” nào! Vậy câu hỏi đặt điều xẩy với thao tác chia đó, ta vứt bỏ ln vật thể tích điện khỏi điện trường? Tại điểm cịn chơ vơ lại gọi “véc tơ cường độ điện trường E”? Thật đáng tiếc Từ quan điểm vật biện chứng nói tới Chương I, thực thể vật lý phải bao gồm thành phần: vật thể trường, nữa, coi tồn tương tác với thực thể vật lý khác; cịn lại – khái niệm không gian “ngoại vi” vô nghĩa, tức khái niệm trường vô nghĩa theo, kết gọi “chỉ cịn lại mình” vơ nghĩa nốt! Nó cách khác, vứt bỏ vật thể tích điện khỏi điểm xét đồng nghĩa với “khơng cịn để nói” Có thể làm động tác ngược lại, ta thấy rõ điều Cụ thể điểm xét đó, ta đặt vật thể có điện tích lớn nhiều điện tích vật thể có điện trường cần khảo sát, đó, anh có thực phép chia điện tích hay khơng chia điện tích, gọi điện trường ban đầu khơng cịn – bị biến dạng, khơng riêng điểm mà tồn điểm khác Phép chia PHỤ LỤC 301 mặt tốn học rõ ràng khơng sai có giới hạn Giới hạn cần phải tính đến Ngồi ra, cịn phải kể đến khơng-thời gian chiều Mincopsky, Riemann thuyết tương đối – khơng gian túy tốn học khơng khơng liên quan tới khơng gian vật chất đề cập tới mục 1.1.2, hay việc áp dụng giải tích véc tơ mục 1.3.3 Như vậy, cho dù thuận tiện đến đâu nữa, cần phải biết “điểm dừng” chuyển tải khái niệm trừu tượng tư sang khái niệm vật lý, không, vơ tình tạo điều kiện để “siêu hình” len lỏi vào vật lý lúc Trường hợp tương tự xẩy “sóng điện từ” - nghiệm phương trình Maxwell Phụ lục 25 Giới hạn thực nghiệm* Các triết gia vật thường nói: “thực tiễn tiêu chuẩn chân lý”, nhà vật lý nói: “lý thuyết cần phải kiểm chứng thực nghiệm” Những điều Tuy nhiên, vấn đề trước hết lại chỗ có “được kiểm chứng” “tiêu chuẩn” hóa hay khơng, mà lại gọi “thực tiễn” hay “thực nghiệm” này! Học thuyết địa tâm Ptoleme dựa vào “thực nghiệm” sao? Ai mà chẳng “tận mắt” nhìn thấy Mặt trời mọc đằng Đông lặn đằng Tây, Mặt trăng bầu trời đầy vần xoay quanh ta vậy? Đó giới hạn thực nghiệm! Thực nghiệm trình sử dụng phương tiện vật chất theo quy trình định nhằm mục đích kiểm tra tượng hay vật Như có yếu tố hình thành nên gọi “thực nghiệm” đó: + phương tiện vật chất bao gồm thiết bị đo đạc, thiết bị hỗ trợ, tạo mẫu, tính tốn, mơ v.v PHỤ LỤC 302 + sở lý thuyết nhờ xây dựng nên quy trình thí nghiệm, chương trình tính tốn, xử lí số liệu + người thí nghiệm tiếp nhận thơng tin điều khiển tồn q trình Như thấy yếu tố không hồn thiện mà ln có giới hạn vượt qua nên gọi “thực nghiệm”, nguyên tắc, có giới hạn, vậy, việc hài lịng với gọi “kết thực nghiệm vậy” dẫn dắt tới sai lầm mà giá phải trả lớn Có thể lấy thí nghiệm rơi tự kiểu Galileo làm ví dụ minh họa Thả lơng ngỗng, hịn bi sắt mẩu gỗ vào ống thủy tinh hút chân khơng, đặt dựng đứng lên bất ngờ lật ngược xuống – vật rơi xuống đáy lúc, với gia tốc rơi tự g = 9,8m/s2, bất chấp khối lượng chúng chênh lệch trăm lần Từ tuyên bố “gia tốc rơi tự vật nhau, không phụ thuộc vào khối lượng chúng” Và gia tốc rơi tự rút tương đương khối lượng hấp dẫn khối lượng qn tính Kết nâng lên thành nguyên lý cho tất vật thể Vũ trụ - nguyên lý tương đương Song, tiếc điều lại sai lầm Chỉ cần thay thí nghiệm thí nghiệm tưởng tượng khác chọn vật rơi có khối lượng tương đương khối lượng Trái đất thấy gia tốc rơi tự khơng cịn g mà phải ~2g – nguyên lý tương đương khơng cịn nữa! Nói cách khác, gia tốc rơi tự phụ thuộc vào khối lượng hai vật không vật Sai số thực nghiệm đánh giá tỷ số (xem biểu thức (2.29)): δ≈ Mx M TĐ Với Mx MTĐ khối lượng hấp dẫn vật thử Trái đất tương ứng Trong thí nghiệm Galileo, sai số 10-24 – độ xác “nằm mơ khơng thể có được”, mà sai tới 100% khối lượng PHỤ LỤC 303 nhau! Nghe nói tới, NASA cho chi 500 tr USD vào vũ trụ để kiểm tra sai khác khối lượng với sai số dự kiến giảm xuống 10-16 thay 10-12 nay, tiên đoán trước kết chẳng nhận khác hơn! 26 Sự tồn tự thân tính chất* “Chân khơng lượng tử” nơi khơng có dạng tồn vật chất “năng lượng” khơng khơng! Theo lý thuyết “Big Bang” vật chất, khơng gian thời gian sinh từ vụ nổ - tức trước có vật chất tồn “năng lượng tự thân”! Dường quên trình nhận thức người tuân theo quy luật “từ trực quan sinh động đến tư trừu tượng” Các khái niệm sinh từ q trình Nhận thấy vật thể va chạm tạo nên chuyển dịch (một tượng trực quan), người ta đưa khái niệm lực, công (lực nhân với chuyển dịch) lượng (khả sinh công) Như vậy, khái niệm “lực”, “công” “năng lượng” gắn với đối tượng cụ thể, q trình cụ thể với tư cách tính chất chúng Nếu chúng khơng tồn làm cịn tồn gọi “tính chất chúng"? Nói cách khác, khơng tồn “tính chất tự thân” mà tồn đối tượng vật lý có tính chất mà thơi Từ xét rộng - tồn vật chất dạng khác với tính chất khác chúng khơng tồn “tính chất tự thân” (“năng lượng” ngoại lệ) Như vậy, việc xem vật chất sinh từ “năng lượng” - tính chất – hồn toàn trái với “bằng chứng thực nghiệm” Cái gọi “thăng giáng” “chân không lượng tử”, thực chất, cách mô tả “tuỳ hứng” thực khách quan Không đâu chẳng tạo gọi “chân không lượng tử” với nghĩa PHỤ LỤC 304 không tồn hình thức vật chất mà lại tồn “năng lượng” cả, khơng thể loại bỏ photon vốn tồn khắp nơi Nói tóm lại, nghịch lý nhận thức Nghịch lý có lẽ cổ vũ công thức tiếng Einstein: E=mc2 Người ta cho cơng thức nói lên tương đương lượng khối lượng, mà khối lượng lại “thước đo” lượng vật chất nên có nghĩa tương đương lượng vật chất Nói Einstein, chuyển hố qua lại “năng lượng” vật chất – điều không Không nên quên để dẫn cơng thức này, người ta phải dựa vào phương trình chuyển động vật có khối lượng m hệ quy chiếu Kết nhận đơn vật có khối lượng m hàm chứa lượng tối đa mc2 chẳng có “chuyển hố” Hơn nữa, khối lượng khơng đồng nghĩa với vật chất mà vơ vàn tính chất khác vật chất mà thơi Đấy chưa nói đến nghịch lý “cười nước mắt” Phụ lục 19 – công thức E=mc2 chưa chứng minh 27 Bằng chứng vật chất tối lượng tối* Các số liệu đo đạc thiên văn cho thấy tốc độ quay thiên hà nhanh so với kết tính toán, đặc biệt xa tâm thiên hà chênh lệch tốc độ quay lớn Lý thuyết hành cho chứng thuyết phục gọi “vật chất tối” “năng lượng tối” tràn ngập khắp Vũ trụ, phải chiếm tới 95% tổng số vật chất Vũ trụ Nhưng vật chất tối lượng tối mà gây nên hiệu ứng hấp dẫn lớn đến bỏ qua tương tác điện từ bao gồm quang học? Hơn nữa, lý mà lại tồn khoảng cách xa mà bên cạnh, ta lại khơng thấy bóng dáng mà “vật chất thấy được” phần nhỏ bé so với chúng? PHỤ LỤC 305 Theo CĐM, túy hiệu ứng quang học Những kính thiên văn ghi nhận đơn giản không gian vật lý không gian vật chất tương tác hấp dẫn với vận tốc lan truyền hữu hạn tạo nên “ảo ảnh” tượng quay nói mà không kèm với lực tương tác phụ thêm ứng với gọi “vật chất tối” (xem mục 1.3.7) Hiệu ứng lớn khoảng cách tới thiên hà kích thước chúng lớn, mà điều hồn tồn phù hợp với kết quan sát Bên cạnh đó, lượng thực thể vật lý đánh giá lại có tính đến trường lực mà chúng tồn theo mục 2.2, thực chất lớn gấp lần so với công thức Einstein bù đắp thêm tới 100% lượng thấy xung quanh ta 28 Một lý thuyết tổng quát lại dựa tiên đề mang tính cục Thuyết tương đối tổng quát Einstein xây dựng dựa tiên đề tiên đề thứ nguyên lý tương đương mạnh: “hiện tượng quán tính tương đương với tượng hấp dẫn" Nguyên lý Einstein phát biểu dựa vào thí nghiệm tưởng tượng phi thuyền cô lập không gian, khơng có trường hấp dẫn (tất nhiên khơng có ngoại lực tác động lên nó); bây giờ, cách đó, cho phi thuyền chuyển động với gia tốc g, phi hành gia, thay trạng thái khơng trọng lượng, cảm nhận thấy đứng Trái đất Nói cách khác, “lực qn tính tương đương với lực hấp dẫn” tác động lên phi hành gia Nhưng, Einstein thừa nhận, “tương đương” mang tính cục Mà khơng phải có thế, thời gian để trì trạng thái “tương đương” lại hữu hạn, lượng cung cấp cho phi thuyền để trì gia tốc hữu hạn Tuy nhiên, từ tượng (nếu có) mang tính cục không gian, hữu hạn thời gian lại tổng quát hóa lên thành nguyên lý cho tồn vũ trụ e PHỤ LỤC 306 khơng hợp lơgíc, thế, việc dẫn đến kết luận “Vũ trụ hạt dẻ” thay vơ cùng, vơ tận khơng có lạ Bên cạnh đó, “nguyên lý tương đương yếu”: “khối lượng quán tính tương đương với khối lượng hấp dẫn” (mx = Mx ) có nguyên nhân trực tiếp từ quan niệm HQC quán tính – hệ tồn tự thân Rõ ràng theo định luật rơi tự Galileo, ax = gđ với: gđ = γ MĐ R2 cường độ trường hấp dẫn theo định luật vạn vật hấp dẫn Newton: P = Mxgđ; theo định luật Newton, ta lại có: F = mxax; P = F, nên suy mx = Mx! Tuy nhiên, định luật Newton HQC quán tính nên đương nhiên nguyên lý tương đương yếu khơng thể vượt ngồi phạm vi Theo quan điểm CĐM tồn phụ thuộc tất thực thể vật lý thí nghiệm tưởng tượng Einstein lại dẫn đến kết luận hoàn toàn khác Thứ nhất, có phi thuyền đơn độc gọi “khơng gian” gia tốc so với HQC nào? Thứ hai, qn tính tương tác thực thể vật lý trường lực với thực thể vật lý khác, nên cịn lại nó, tượng quán tính biến mất, nữa, gọi tồn vơ nghĩa Rõ ràng thí nghiệm tưởng tượng này, Einstein tư theo quan niệm sai lầm tồn tự thân hệ qn tính tự thân Cịn “ngun lý tương đương yếu” thực chất “ảo tưởng” “định luật rơi tự do” Galileo khơng đúng, cho dù để phản bác thí nghiệm tháp Pisa phải cần tới thiết bị đo có sai số khơng lớn 10-24 – điều không tưởng! Mặc dù vậy, rơi vật lại hoàn toàn PHỤ LỤC 307 phù hợp với quan niệm Aristotle: “các vật thể khác rơi khác nhau”, cụ thể định lượng theo CĐM là: ax = γ Mx + MĐ = gx + gđ R2 Hay nói cách khác, quan niệm Aristotle đúng, quan niệm Galileo gần phạm vi sai số cho phép δcp: Mx ≤ δ cp MĐ − δ cp 29 Nghịch lý hấp dẫn theo lý thuyết hấp dẫn Newton** Theo định luật vạn vật hấp dẫn Newton, tính giá trị lực hấp dẫn điểm Vũ trụ vô cùng, vô tận không phụ thuộc vào phần vật chất bên ngồi mặt cầu bán kính R tiếp xúc với điểm đó, vậy, lực hấp dẫn điểm khơng đơn trị mà nhận giá trị phụ thuộc vào “giả thiết ban đầu” việc cho trước bán kính R phần khơng gian có chứa vật chất hình cầu khơng gian cịn lại trống rỗng Vũ trụ sau lấp đầy vật chất Theo CĐM, có hai điều phủ nhận tính “nghịch lý”: thứ nhất, Vũ trụ không trống rỗng để phụ thuộc vào việc “ai đó” lựa chọn khối vật chất hình cầu ban đầu có bán kính R để “tính tốn” lực hấp dẫn, mà trái lại, Vũ trụ “không sinh ra, không đi” – “giả thiết ban đầu” không khả thi; thứ hai thật có điều xẩy có lạ đâu? Trong thực tế, thiếu tượng xẩy bị phụ thuộc vào điều kiện ban đầu mà thật có điều kiện ban đầu ảnh hưởng tới q trình đó, ví dụ viên đạn bị bắn với vận tốc ban đầu khác rơi khác cho dù góc bắn Giá Vũ trụ có điểm ban đầu đó, lặp lại thời điểm PHỤ LỤC 308 ban đầu với bán kính R ban đầu khác việc lực hấp dẫn có gía trị khác với nay, khác với kết “quan sát” có nghịch lý đâu? Đơn giản sống Vũ trụ khác với – thôi! – Big Bang ví dụ: cần thay đổi “chút xíu” lực tương tác ban đầu ngơi khơng thể hình thành kể người vậy! 30 Nghịch lý Olbers (1823) – bầu trời sáng đêm** Olbers cho khơng gian vũ trụ vơ tận phải có nhiều đến mức nhìn lên bầu trời, ánh mắt ta gặp Và ta thấy bầu trời sáng rực ban ngày vào ban đêm Nhưng thực tế, bầu trời ban đêm lại tối đen, bầu trời đêm tối đen chứng tỏ vũ trụ vơ cùng, vơ tận Giả thuyết đóng vai trị định việc hình thành lý thuyết Big Bang Tuy nhiên, vấn đề có mặt ngơi theo hướng nhìn ta mà điều cịn phải độ sáng ngơi chứ? Ngơi xa, độ sáng nhỏ theo tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách, đó, ngơi q xa Trái đất có độ sáng nhỏ ngưỡng độ nhậy mắt người nói tới chiếu sáng ban ngày được? Ngồi ra, nghịch lý cịn gỡ bỏ tính chất già hóa photon theo khoảng cách xét đến mục 1.3.3 nữa, cho dù Vũ trụ vô cùng, vô tận 31 Con lắc Foucault ** Người ta cho mặt phẳng dao động lắc Foucault thiên thể xa xăm Vũ trụ khống chế (nguyên lý Mach) Bằng chứng hướng mặt phẳng tới ngơi xa sai lệch theo thời gian PHỤ LỤC 309 chúng ngày nhỏ Và nữa, khống chế xẩy gần tức thời, bất chấp thuyết tương đối! Theo CĐM, mặt phẳng dao động lắc Foucault thật trường hấp dẫn Trái đất chủ yếu, có nhiễu loạn khơng đáng kể Mặt trăng Mặt trời Trái đất tự quay quanh trường lực - khơng gian vật chất dạng cầu lại gần không quay, mà mặt phẳng dao động lắc lại định hướng theo trường lực này, chia trường lực làm phần đối xứng Khi đó, khơng khó khăn để tính mặt phẳng lắc hướng phía Mặt trời sau tháng, Mặt trời di chuyển lệch so với mặt phẳng góc 30° kết quan sát thiên văn Trên thực tế, cấu tạo Trái không đồng nhất, chí khơng hồn tồn hình cầu, nên phát sinh chuyển động quay trường hấp dẫn nó, khiến mặt phẳng dao động lắc quay theo thí nghiệm xác nhất, đây, NASA thực ... luận, biểu thức (3 .2) , (3.33) (3.36) tương đương khác hệ số tỷ lệ tương ứng kC, kA kL E2 E1 V1 q1 q2 d q α FA1 FA2 E1 V1 V2 FA1 V1 E2 a) q1 FA2 E2 FA1 r q1 FA2 q2 q2 E V2 b) E1 V V2 c) Hình 3.5 Trường... Ampere: FA = − µ i1 B2 i1i2 l, 2? ?r (3.18) d i2 dl i α F1 F2 B1 a) i1 i2 B F1 F2 B2 B r B1 c) b) Hình 3 .2 Quan niệm từ trường sinh dòng điện µ0 = 4π1 0-7 H/m độ từ thẩm chân không; i1, i2 dòng điện chạy... (3.44) Thay giá trị @ từ (3.43) vào (3.44), ta χC ≈ 2, 78x1032N.m2/kg2 Để so sánh, nên nhớ γ biểu thức (2. 2) 6,67x1 0-1 1N.m2/kg2 tỷ số χC/γ ≈ 4x10 42 – khác biệt lớn Tương tự trường hấp dẫn, ta có