thuyết tương đối hẹp của eistein
2.2 Thuyết tương đối hẹp của Einstein
Trước Einstein thì Phitgieren và Lorentz, cũng đã tìm cách giải thích kết quả của thí nghiệm Michelson-Moriley nhưng lúc bấy giờ lí thuyết của hai ơng được coi là hết sức kì quặc. Vì vậy mà lí thuyết đó khơng được ai cơng nhận.
Phitgieren cho rằng khoảng cách giữa hai điểm không phải là bất biến. Một vật đặt trong gió ête sẽ bị áp suất của ête tác dụng lên vật. Vì vậy vật bị co ngắn lại theo phương chuyển động (phương của gió ête). Cịn các phương khác kích thước của vật khơng thay đổi.
áp dụng quan sát điểm này vào sơ đồ thí nghiệm (hình 2.3) thì qng đường truyền ánh sáng theo phương PA sẽ bị co ngắn lại so với khi khơng có gió ête với hệ số co ngắn chiều dài là: 1 −
v 2
c 2 , trong đó c là vận tốc ánh
sáng trong chân không. Với quan điểm này Phigieren có thể giải thích được kết quả thí nghiệm Michelson-Moriley.
Lorentz cũng đưa ra lí thuyết tương tự: giả thuyết co ngắn chiều dài. Lorentz còn đưa ra giả thuyết rằng, dưới tác dụng của gió ête các đồng hồ chuyển động theo phương thức của gió ête cũng chạy chậm lại.
Năm 1905, Einstein cơng bố bài báo đầu tiên của mình và sau đó là một số ý kiến giải thích về nhiều vấn đề, từ đó những khó khăn trong ngành Vật lí học mới được giải quyết.
Đối với vấn đề gió ête Einstein khẳng định là khơng có. Einstein cũng tán thành quan điểm của cơ học Newton rằng chuyển động là có tính tương đối.
Những khó khăn mâu thuẫn trong lý thuyết được giải thích dựa vào hai tiên đề mà Einstein nêu ra trong thuyết tương đối hẹp.
Tiên đề 1: Nguyên lí tương đối Einstein :
Các quy luật của tự nhiên và các kết quả của tất cả các thí nghiệm tiến hành trong một hệ quy chiếu nào đó khơng phụ thuộc vào trạng thái chuyển động thẳng đều của hệ quy chiếu đó.
Hay có thể hiểu một cách đơn giản rằng các hiện tượng Vật lí diễn ra như nhau trong các hệ quy chiếu quán tính.
Tiên đề 2: Tiên đề về tính khơng đổi của vận tốc ánh sáng
Vận tốc ánh sáng không phụ thuộc vào trạng thái chuyển động của nguồn ánh sáng hay vận tốc của ánh sáng có giá trị như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính.
Tiên đề Einstein đã làm loé lên một gây ra mâu thuẫn trong quan điểm về thời gian. Cơ học Newton cho rằng thời gian là tuyệt đối cịn lí thuyết tương đối coi thời gian là đại
lượng tương đối, thời gian phụ thuộc vào hệ quy chiếu. Điều này được thể hiện rõ qua ví dụ sau:
Giả sử tại thời điểm ban đầu thì t = t’ = 0, gốc hai hệ toạ độ O và O’ trùng nhau, vào lúc đtia sáng tại gốc chung của hai hệ toạ độ.Sau thời gian t =0 ánh sáng truyền đi theo mọi phương và mặt đầu ánh sáng là mặt cầu bán kính R = c.t
Theo quan điểm của cơ học Newton thì tại thời điểm t người ta quan sát ở O và O’ đều thấy đầu sóng là mặt cầu tâm O (cả hai người quan sát ở O và O’ đều thấy mặy đầu sóng đồng thời truyền đến 2 điểm M, N).
Theo lí thuyết tương đối thì người quan sát ở O và O’ đều thấy mặt đầu ánh sáng là các mặt cầu nhưng tâm
của chúng không trùng nhau. Đối với người quan sát ở O mặt đầu ánh sáng là mặt cầu bán kính R = c.t tâm ở O. Đối với người quan sát ở O’ thì mặt đầu ánh sáng là mặt cầu có bán kính R’ = c.t’ và tâm ở O’. Đó chính là điều vơ lí đối với cơ học Newton. Bởi vì với người quan sát ở O thì mặt đầu ánh áng đồng thời truyền đến 2 diểm M, N trong khi đó đối với người A sát ở O, thì mặt đầu
ánh sáng lại đồng thời truyền đến 2 điểm N’ (hình 2.5)
Như vậy đã đến hai sự kiện đồng thời trong hai hệ này lại không phải là hai sự kiện đồng thời trong hai hệ kia. Đó chính là điều vơ lý theo quan diểm của cơ học Newton. Nó phải được hiểu theo quan điểm của lý thuyết tương đối.