Vật lý - Thuyết tương đối

SƠ LƯỢC LỊCH SỬ VŨ TRỤ Thuyết tương đốiNăm 1905, Einstein công bố thuyết tương đối hẹpThời gian chỉ có tính tương đối, phụ thuộc vào hệ quy chiếu;Mọi định luật vật lý là như nhau trong mọi hệ quy chiếu.Thuyết tương đối Khối lượng có thể chuyển hóa thành năng lượng, và ngược lại.Bí mật năng lượng của các ngôi saoChế tạo bom nguyên tửThuyết tương đối2 anh em sinh đôi John và JimJohn bay vào không gian với vận tốc 87% vận tốc ánh sángJim ở lại Trái đất2 người gửi sóng vô tuyến để liên lạcThuyết tương đốiJim thấy: John già chậm hơn mình 2 lần Phi thuyền của John ngắn đi 2 lần so với kích thước nó trên Trái đấtKhối lượng phi thuyền John tăng gấp 2 so với khi nó ở trên Trái đất. Thuyết tương đốiHệ quả suy ra từ thuyết tương đối hẹp:Vận tốc ánh sáng là vận tốc lớn nhất trong tự nhiênKhông thể tăng vận tốc một vật có khối lượng đạt đến vận tốc ánh sángThuyết tương đốiNewton: Xem không gian là phẳng, các vật hút nhau bởi lực hấp dẫn.Einstein: Không gian chỉ phẳng khi không có vật chất và năng lượngThuyết tương đối 10 năm sau, Einstein công bố thuyết tương đối rộng:Thuyết tương đối Thấu kính hấp dẫnVũ trụ giãn nở Hiệu ứng DopplerVũ trụ giãn nở Hiệu ứng Doppler: Tần số tăng lên khi nguồn tiến về phía người quan sát, và giảm đi khi nguồn đi ra xa người quan sát (với điều kiện chuyển động giữa nguồn và người không phải là chuyển động đều).Vũ trụ giãn nở Năm 1929, Erwin Hubble quan sát thấy phổ các thiên hà đang dịch chuyển về phía đỏ. Mức độ dịch chuyển tỷ lệ với khoảng cách thiên hà đến chúng ta.Các thiên hà đang lùi ra xa chúng ta với tốc độ ngày càng lớn. Big Bang Lí thuyết Big Bang được đề ra bởi George Gamov vào năm 1948. Ðây là một lí thuyết về một vũ trụ đặc và nóng, có điểm khởi đầu. Lí thuyết này cho biết vũ trụ đã khởi đầu bằng một vụ nổ lớn (bigbang) diễn ra cách đây chừng 15 tỷ năm. Big BangBig Bang- t = 0. Vũ trụ ra đời bằng bigbang. không có gì để nói vì thời gian này được giới hạn bởi bức tường Plank- t = 10-43 s. Thời gian Plank, kích thước vũ trụ là 10-33 cm, đây là những giới hạn lượng tử mà vật lí chưa thể vượt qua. Nhiệt độ của vũ trụ lúc này là khoảng 10^32K. Tất cả mọi trạng thái của vũ trụ là hết sức hỗn độn.Big BangTiếp sau là thời kì lạm phát, kích thước vũ trụ tăng lên rất nhanh và hình thành các hạt và phản hạ. Tiếp nữa là thời kì bức xạ, nhiệt nộ giảm dần, hình thành nên những hạt nhân nguyên tử của nguyên tố đầu tiên: hidro và heli, các hạt nhân này chiếm ưu thế trong vũ trụ một thời gian dài. Big BangNhiệt độ tiếp tục giảm, các e bị thu về các hạt nhân, tạo nên nguyên tử của các nguyên tố. Các hạt cơ bản tạo ra các dạng vật chất, khi và bụi tăng lên rồi tập hợp với nhau thành từng nhóm, tạo nên các thiên hà và các ngôi sao. Big BangBig BangPenzias và Wilson phát hiện ra bức xạ hoá thạch Vệ tinh COBE đo được phông bức xạ hoá thạch là 2.7 độ KTương lai của vũ trụMật độ mật độ tới hạn: đóng, elipxoitNgười ta đã đo được dt = 10^ -29 g/cm^3Năng lượng tốiVật chất tốiThuyết Big Bang lạm phát John Wheeler đưa ra thuyết “Vũ trụ luân hồi”, cho rằng lực hấp dẫn sẽ thắng sự giãn nở của vũ trụ và co lại, gọi là vụ co lớn (Big Crunch) Đa vũ trụCác giả thuyết khác về vũ trụVũ trụ tĩnh địnhÁnh sáng mệt mỏiCơ học lượng tửCơ học lượng tử là một lý thuyết cơ học, nghiên cứu về chuyển động và các đại lượng vật lý liên quan đến chuyển động như năng lượng và xung lượng, của các vật thể nhỏ bé, ở đó lưỡng tính sóng hạt được thể hiện rõ. Cơ học lượng tử Cơ học lượng tử không cho ra các quan sát có giá trị xác định. Thay vào đó, nó tiên đoán một phân bố xác suất, tức là, xác suất để thu được một kết quả khả dĩ từ một phép đo nhất định. Cơ học lượng tử cho ta một mô tả chính xác thế giới vật lý với hầu hết các điều kiện khác nhau. Dường như là cơ học lượng tử không còn đúng ở lân cận các hố đen hoặc khi xem xét vũ trụ như một toàn thể Big Bang trong thuyết dâyThuyết thống nhất giữa thuyết tương đối lớn và cơ học lượng tửcấu tử cơ bản của vũ trụ là dây một chiều, màng hai chiều hay các thực thể nhiều chiều hơn (đến 10 chiều). Chúng luôn dao động và các kiểu dao động cộng hưởng được xem là các hạt cơ bản mà ta thấy. Big Bang trong thuyết dâyKhông thời gian trong lý thuyết dây có 11 chiều, với bảy chiều cong lại và nhỏ bằng độ dài Planck. Đó là lý do ta sống trong 11 chiều mà chỉ “thấy” bốn chiều đã trải rộng ra nhờ vụ nổ lớn.Big Bang trong thuyết dâycác qui luật vật lý của thế giới “nhỏ” sau bức tường Planck hoàn toàn đồng nhất thế giới “lớn” trước bức tường khởi thuỷ không phải là một kì dị, mà là một trạng thái “hấp dẫn lượng tử” kích thước Planck với 11 chiều. Rồi một vụ nổ khiến bốn chiều không thời gian giãn ra tạo nên vũ trụ. Và nếu co lại, vũ trụ cũng không co về điểm kì dị chung cục Big Crunch, mà chỉ co đến kích thước Planck rồi lại nở ra. Quá trình có thể lặp lại mãi như thế. Big Bang trong thuyết dâyvũ trụ chúng ta cũng có thể là một màng bốn chiều, vốn là biên của một hình cầu năm chiều. Nằm cách ta một khoảng cách vi mô trong chiều thứ năm là một màng khác, được gọi là “màng bóng”. Hai màng hình và bóng chỉ tương tác nhau qua lực hấp dẫn. Khi đó vật chất hay năng lượng tối của màng này chính là vật chất thông thường của màng bên cạnh. Hai màng có thể tự co giãn và va chạm nhau. Đối với chúng ta (đang sống trên một màng), cú và chạm chính là Big Bang. Và có thể có nhiều vụ nổ và co lớn nhỏ nối tiếp hay xen kẽ nhau. Vật chất tốiNăm 1933, Fritz Zwicky phát hiện ra sự xuất hiện của loai vật chất này khi đo vẫn tốc của các thiên hà trong quần thiên hà Coma. Gathienology © 2008Cảm ơn các bạn đã theo dõi!