|
|
Hoạt động của la bàn đã gợi cho Einstein một nhận thức sâu sắc: “phải có điều gì đó ẩn sâu đằng sau mọi thứ”. Tranh trong sách. |
Khi còn là một cậu bé sống ở Đức, Albert Einstein đã lần đầu tiên trông thấy chiếc la bàn bỏ túi. Chiếc la bàn đã để lại ấn tượng sâu sắc với ông. Dù ông cầm la bàn và quay về bất kỳ hướng nào, kim của nó luôn chỉ cùng một hướng. Có những lực nào đó bên ngoài đang điều khiển nó. Điều này đã nung nấu trong ông khát khao tìm kiếm sự thật về vũ trụ.
Suốt một thời gian dài, Einstein không thể xin được việc làm vì đã chọc giận một số người quan trọng. Khi ông tìm được việc vào năm 1902 tại Bern, Thụy Sĩ, đó chỉ là vị trí nhân viên tại Văn phòng cấp bằng sáng chế. Nhưng trong thời gian rảnh rỗi, ông bắt đầu phát triển một lý thuyết có tính cách mạng.
Năm 1887, các nhà khoa học người Mỹ Albert Michelson và Edward Morley nghĩ rằng họ sẽ sử dụng ánh sáng để đo vận tốc của Trái đất theo quỹ đạo của nó. Theo Isaac Newton, ánh sáng đi cùng chiều với Trái đất sẽ chậm lại, giống như một chiếc xe hơi trông có vẻ chạy chậm hơn khi được quan sát từ chiếc xe hơi phía sau. Nhưng tốc độ của ánh sáng lại không thay đổi. Có điều gì đó không đúng với thế giới của Newton.
 |
| Thiên tài Albert Einstein. Ảnh trong sách. |
Michelson và Morley đã sử dụng một bàn xoay với hai chùm ánh sáng xuyên qua nó. Các tấm gương kết hợp các chùm sáng thành một mẫu có thể hiển thị bất kỳ sự khác biệt nào về tốc độ ánh sáng theo hai hướng. Nhưng dù lật ngược bàn xoay theo cách nào, họ cũng không thấy sự thay đổi.
Thuyết tương đối hẹp của Einstein được công bố vào năm 1905 đã giải cứu Vật lý khỏi sự bối rối này. Nó điều hòa thuộc tính của ánh sáng cùng với các lực cơ học mà Newton đã biết. Với sự trợ giúp về ý tưởng từ nhà vật lý người Hà Lan Hendrik Lorentz, Einstein đã sửa đổi các định luật Newton để chúng có thể dự đoán vận tốc không đổi đối với ánh sáng.
Các sửa đổi khiến các định luật của Newton hầu như không thay đổi ở vận tốc thông thường, nhưng ở những vận tốc gần bằng với vận tốc ánh sáng, sẽ có những điều kỳ lạ xảy ra đối với các vật thể chuyển động. Giống như khi nhìn thấy một người đang di chuyển với một tốc độ khác biệt, độ dài theo hướng chuyển động của họ giảm, khối lượng của họ tăng lên và bất kỳ quá trình nào bên trong họ cũng chậm lại.
Nói một cách đơn giản nhất, Thuyết tương đối hẹp nói rằng khối lượng của một vật thể phụ thuộc vào tốc độ của nó. Nếu có một lực tác dụng lên một vật, nó sẽ tăng tốc, nhưng khi đó, năng lượng dùng để làm tăng khối lượng của vật sẽ nhiều hơn so với năng lượng làm tăng tốc độ. Điều này ngăn vật đạt đến vận tốc ánh sáng. Hệ quả là ta có phương trình E=mc2, phương trình này nói lên rằng khối lượng và năng lượng có thể hoán đổi cho nhau.
Nhưng Thuyết tương đối hẹp chưa hoàn chỉnh. Nó chưa giải thích được lực hấp dẫn. Einstein đã khắc phục điều này vào năm 1915 với Thuyết tương đối rộng. Thay thế không gian và thời gian bằng không-thời gian,
Thuyết tương đối rộng nói rằng lực hấp dẫn là một thuộc tính của không gian, không phải một lực. Lúc đầu, điều này dường như đi ngược lại với định luật bảo toàn năng lượng, nhưng nhà toán học người Đức Emmy Noether đã chứng minh rằng định luật này vẫn được duy trì, qua đó cứu vãn lý thuyết dự đoán lỗ đen và khả năng bẻ cong ánh sáng của trọng lực.
