I. MỤC ĐÍC H YấU CẦU
1. Sự mõu thuẫn của phộp biến đổi Galileo với thuyết tương đối Einstein
Xột hai hệ qui chiếu quỏn tớnh K và K'. Hệ K' chuyển động thẳng đều với vận tốc V so với hệ K, dọc theo phương x. Theo phộp biến đổi Galileo, thời gian diễn biến một quỏ trỡnh vật lớ trong cỏc hệ qui chiếu quỏn tớnh K và K’ đều như nhau: t = t’. Khoảng cỏch giữa hai điểm 1 và 2 nào đú đo được trong hai hệ K và K’ đều bằng nhau:
trong hệ K trong hệ K/
Vận tốc của chất điểm chuyển động trong hệ K bằng tổng cỏc vận tốc của chất điểm đú trong hệ K’ và vận tốc V của hệ K' đối với hệ K:
Tất cả cỏc kết quả trờn đõy đều đỳng đối với v << c. Nhưng chỳng mõu
thuẫn với lớ thuyết tương đối của Einstein. Theo thuyết tương đối: thời gian
khụng cú tớnh tuyệt đối, khoảng thời gian diễn biến của một quỏ trỡnh vật lớ phụ
thuộc vào cỏc hệ qui chiếu. Đặc biệt khỏi niệm đồng thời phụ thuộc vào hệ qui
chiếu, tức là cỏc hiện tượng xảy ra đồng thời ở trong hệ qui chiếu quỏn tớnh này sẽ khụng xảy ra đồng thời ở trong hệ qui chiếu quỏn tớnh khỏc. Để minh họa chỳng ta xột vớ dụ sau:
Hai hệ qui chiếu quỏn tớnh K và K’ với cỏc trục tọa độ x, y, z và x’, y’, z’. Hệ K’ chuyển động thẳng đều với vận tốc V so với hệ K theo phương x. Từ một điểm A bất kỡ, trờn trục x’ cú đặt một búng đốn phỏt tớn hiệu sỏng theo hai phớa ngược nhau của trục x. Đối với hệ K’ búng đốn là đứng yờn vỡ nú cựng chuyển động với hệ K’. Trong hệ K’ cỏc tớn hiệu sỏng sẽ tới cỏc điểm B và C ở cỏch đều A cựng một lỳc. Nhưng trong hệ K, điểm B chuyển động đến gặp tớn hiệu sỏng, cũn điểm C chuyển động ra xa khỏi tớn hiệu sỏng, do đú trong hệ K tớn hiệu sỏng sẽ đến điểm B sớm hơn đến điểm C. Như vậy trong hệ K, cỏc tớn hiệu sỏng tới điểm B và điểm C khụng đồng thời.
Hỡnh 5-1. Thớ dụ minh họa khỏi niệm đồng thời cú tớnh tương đối
Định luật cộng vận tốc, hệ quả của nguyờn lớ tương đối Galileo cũng khụng ỏp dụng được. Theo định luật này thỡ ỏnh sỏng truyền đến B với vận tốc c +V > c, cũn ỏnh sỏng truyền đến C với vận tốc c -V< c. Điều này mõu thuẫn với nguyờn lớ thứ 2 trong thuyết tương đối Einstein.