Ngày đăng: 25/01/2014, 09:20

thuyết tương đối rộng Hình ảnh hai chiều về sự biến dạng của không thời gian. Sự tồn tại của vật chất làm thay đổi kiểu dáng của không thời gian, sự cong của nó có thể được xem như là cuốn hút Lý thuyết tương đối rộng, còn gọi là thuyết tương đối tổng quát, là một thuyết vật căn bản về cuốn hút. thuyết này được Albert Einstein đặt ra vào năm 1915. Nó có thể coi là phần bổ sung & mở rộng của thuyết cuốn hút Newton ở tầm vĩ mô & với tốc độ lớn. Lý thuyết này miêu tả cuốn hút tương tự như sự biến dạng cục bộ của không-thời gian. Rõ ràng và cụ thể là một vật có khối lượng sẽ làm cong không thời gian xoay quang nó. Độ cong của không thời gian chính bằng lực cuốn hút. Nói một cách khác, cuốn hút là sự cong của không thời gian. Từ khi ra đời đến nay, thuyết tương đối rộng đã chưa khi nào thất bại trong việc giải thích các kết quả thử nghiệm. Nó là nền tảng tìm hiểu của các nghề thiên văn học, vũ trụ học & vật thiên văn. Nó giải thích được rất nhiều các hiện tượng mà vật cổ kính chẳng thể làm được với độ chuẩn xác & tin cậy rất cao, chẳng hạn như hiện tượng ánh sáng bị bẻ cong khi đi gần Mặt Trời, hoặc tiên đoán được sự tồn tại của sóng cuốn hút, hố đen & sự co giãn của vũ trụ. Không giống như các thuyết vật cách mạng khác, như cơ học lượng tử ví dụ, thuyết tương đối chỉ do một mình Albert Einstein xây dựng nên, mặc dầu ông cũng nên sự trợ giúp của một người bạn là Marcel Grossmann về toán học các mặt cong. Giới thiệu Trong cơ học Newton không gian là phẳng & hai vật thể hút nhau nhờ vào lực cuốn hút Trong thuyết tương đối rộng, các khối lượng làm cong không gian xoay quang nó. Hệ lụy của sự cong này tạo thành lực quán tính, giống như hệ lụy của hai vật thể hút nhau bằng lực cuốn hút. Lý thuyết tương đối rộng, ở dạng thuần túy, miêu tả không thời gian như một đa tạp Lorentz 4 chiều, bị làm cong bởi sự có mặt của khối lượng, năng lượng, & xung lượng (tenxơ ứng suất năng lượng) nằm trong nó. Mối liên hệ giữa tenxơ ứng suất năng lượng & độ cong của không thời gian được biểu thị qua phương trình trường Einstein. Trong số đó: • Rμν: tenxơ Ricci • R: vô hướng Ricci • gμν: tenxơ mêtric • Λ : hằng số vũ trụ • c : tốc độ ánh sáng trong chân không • G : hằng số cuốn hút (giống như hằng số cuốn hút trong định luật cuốn hút của Newton) • Tμν : tenxơ năng lượng-xung lượng Chuyển động quán tính của vật thể là chuyển động theo các đường trắc địa (đường trắc địa kiểu thời gian cho các vật có khối lượng & đường trắc địa kiểu ánh sáng cho photon) trong không thời gian & hoàn toàn lệ thuộc vào độ cong của không thời gian. Đặc điểm nổi bật nhất của thuyết tương đối rộng đối với các thuyết khác là ý tưởng về lực cuốn hút được thay bằng kiểu dáng của không thời gian. Các hiện tượng mà cơ học cổ kính miêu tả là ảnh hưởng của lực cuốn hút (như chuyển động của các hành tinh quanh Mặt Trời) thì lại được suy xét như là chuyển động theo quán tính trong không thời gian cong trong thuyết tương đối rộng. Xét chẳng hạn về một người chuyển động trên quỹ đạo quanh Trái Đất. Người đó sẽ cảm thấy phi trọng lượng giống như khi bị rơi tự do xuống Trái Đất. Trong thuyết cuốn hút Newton, chuyển động của người này là do lực cuốn hút giữa người này & Trái Đất tạo thành lực hướng tâm cho người đó quay xoay quang Trái Đất. Trong thuyết tương đối rộng, tình huống trên được giải thích khác hoàn toàn. Trái Đất làm biến dạng không thời gian & người du hành sẽ chuyển động theo quán tính trong không thời gian; nhưng hình chiếu của đường trắc địa trong không thời gian lên không gian 3 chiều cho thấy như thể Trái Đất công dụng một lực giữ người này trên quỹ đạo. Thực ra, người chuyển động trên quỹ đạo cũng làm cong không thời gian xoay quang anh ta, nhưng độ cong này rất nhỏ đối với độ cong mà Trái Đất tạo thành. Vì không-thời gian liên quan đến vật chất nên còn nếu không có vật chất thì việc xác nhận không-thời gian không được chuẩn xác. Chính vì như vậy người ta cần các giả thuyết đặc biệt như là các tính đối xứng để có thể thao tác các không-thời gian khả dĩ, sau đó mới tìm xem vật chất cần phải nằm ở đâu để xác nhận các thuộc tính hợp lý, Các điều kiện biên (có cách gọi khác là điều kiện ban đầu) có thể là vấn đề khổ cực. Sóng cuốn hút có thể vi phạm sáng kiến không-thời gian được xác nhận một lần cho mãi mãi. Lịch sửNgay sau thời điểm lớn mạnh thuyết tương đối đặc biệt năm 1905, Einstein khởi đầu nghĩ suy về sự tranh chấp giữa cuốn hút với thuyết này. Năm 1907, bắt đầu bằng thực nghiệm suy tưởng trong đó có một người xem xét rơi tự do, sau này là tám năm theo đuổi tìm kiếm một thuyết tương đối tính về cuốn hút. Năm 1912, Einstein tìm hiểu về một thuyết, trong đó cuốn hút được miêu tả như một hiện tượng hình học. Sau nhiều lần lỗi lầm & đi lệch hướng, cuối cùng trong thời điểm tháng mười một năm 1915, ông đã thuyết trình tại Viện hàn lâm Phổ một phương trình trọng tâm của thuyết (mà ngày này gọi là hệ phương trình trường Einstein). Hệ phương trình này xác nhận hình học của không gian & thời gian bị tác động như vậy nào bởi sự có mặt của vật chất. Hệ phương trình trường Einstein là phi tuyến & rất khó giải. Einstein đã sử dụng công thức sấp xỉ để nhận được những tiên đoán ban đầu của thuyết. Vào thời điểm đầu năm 1916, nhà thiên văn vật Karl Schwarzschild đã tìm ra đáp án chuẩn xác không tầm thường trước hết của hệ phương trình trường Einstein, lúc này gọi là metric Schwarzschild. Giải đáp này đã đặt nền móng cho sự diễn đạt hiện trạng cuối cùng của sự suy sụp cuốn hút, & ngày nay được biết là lỗ đen. Trong cùng năm, Reissner & Nordström đã tổng quát đáp án Schwarzschild cho các đối tượng tích điện, gọi là đáp án Reissner-Nordström & nối liền với lỗ đen tích điện. . Năm 1917, Einstein vận dụng thuyết của ông cho toàn thể vũ trụ, mở ra ngành nghề mới này là vũ trụ học tương đối tính. Theo dòng nhận thức đương thời, Einstein giả sử rằng vũ trụ là tĩnh, & ông thêm một tham số vào phương trình trước hết của mình – hằng số vũ trụ học – để thích hợp với “sự quan sát đó”. Bên cạnh đó, năm 1929, các kết quả của Hubble & những người khác nêu ra rằng vũ trụ đang co giãn. Điều này đã được diễn đạt bởi mở rộng đáp án vũ trụ học do Friedmann năm 1922, mà không cần tới hằng số vũ trụ học. Lemaître sử dụng đáp án này để đặt ra mô hình trước hết về vụ nổ lớn Big bang, trong đó vũ trụ tạo dựng từ một hiện trạng ban đầu cực kì nóng & sền sệt. Einstein sau đó công khai công nhận hằng số vũ trụ là lỗi lầm lớn nhất trong đời ông. Trong suốt thời đại này, thuyết tương đối tổng quát vẫn còn là một thuyết kỳ lạ trong các thuyết vật lý. Nó đẹp hơn thuyết của Newton, thích hợp với thuyết tương đối hẹp & giải thích được một vài hiệu ứng mà thuyết Newton chưa thành công. Chính Einstein đã nêu ra vào năm 1915 rằng: thuyết của ông đã giải thích được chuyển động bất thường của điểm cận nhật của sao Thủy như vậy nào mà không cần tới bất kể một tham số nào.Tương đương, năm 1919 một đoàn thám hiểm đi đầu bởi Arthur Eddington đã công nhận tiên đoán của thuyết tương đối tổng quát về sự lệch ánh sáng khi đi gần Mặt trời trong lần Nhật thực, khiến Einstein ngay mau lẹ trở nên nổi tiếng. & thuyết trở thành hướng đi chính của vật thuyết & thiên văn vật trong công đoạn lớn mạnh từ 1960 đến 1975, gọi là giai đoạn vàng của thuyết tương đối rộng. Các nhà vật khởi đầu hiểu định nghĩa lỗ đen, & đồng nhất những đối tượng thiên văn vật này với quasar. Có thêm nhiều kiểm nghiệm chuẩn xác trong hệ Mặt trời đã chứng tỏ sức mạnh tiên đoán của thuyết, & trong vũ trụ học tương đối tính cũng như vậy, nó đã phân phối những kiểm nghiệm xem xét trực tiếp. Các nguyên nền tảngLý thuyết tương đối rộng dựa vào các nguyên nền móng: • Nguyên hiệp biến: các định luật vật là như nhau trong tất các các hệ quy chiếu (các định luật vật là các phương trình tenxơ). • Chuyển động quán tính theo đường trắc địa. Nguyên tương đương, vốn dĩ là điểm bắt đầu trong tiến trình xây dựng thuyết tương đối rộng từ thuyết tương đối hẹp, sau này được nhận biết là hệ lụy của nguyên hiệp biến & nguyên chuyển động quán tính theo đường trắc địa. Nguyên này phát biểu rằng, không có một thực nghiệm tại không thời gian bản địa nào có thể phân biệt sự rơi tự do không quay trong trường cuốn hút với chuyển động thẳng đều khi không có trường cuốn hút. Nó cũng kéo theo kết quả trọng yếu là độ cong không thời gian gây nên bởi sự có mặt của vật chất, phương trình trường Einstein. Kiểm chứngGiống như toàn bộ các thuyết khoa học, thuyết tương đối rộng cần có các tiên đoán & phải được kiểm chứng bằng các kết quả thử nghiệm. Một số các tiên đoán của lý thuyết này gồm có sự chuyển dịch gần điểm cận nhật của quỹ đạo của các hành tinh (nhất là Sao Thủy), sự lệch của ánh sáng khi đi gần các vật thể có khối lượng lớn, & sự tồn tại của sóng cuốn hút. Hai tiên đoán trước hết đã được kiểm soát với độ chuẩn xác & tin tưởng cao. Phần đông các nhà vật đều tin vào sự tồn tại của sóng cuốn hút nhưng sự tồn tại của nó chưa được cam đoan trực tiếp. Bên cạnh đó các hiệu ứng gián tiếp đã được xem xét trong nhiều hệ sao đôi. Một số tiên đoán khác gồm sự co giãn của vũ trụ, sự tồn tại của hố đen & khả năng tồn tại của các lỗ giun, hố trắng. Ngày nay, sự tồn tại của hố đen nói chung là đã được đồng ý rộng rãi, nhưng khả năng tồn tại của các lỗ giun thì vẫn còn gây bàn cãi. Nhiều nhà khoa học tin là các lỗ giun chỉ có thể tồn tại khi hiện ra vật chất ngoại lai. Tiên đoán về hố trắng có lẽ rất xa vời, vì nó hình như trái với định luật hai nhiệt động lực học. Các tiên đoán định lượng khác của thuyết tương đối rộng đã được cam đoan bằng các xem xét thiên văn. Một trong những xem xét gần đây là việc phát xuất hiện chùm sao đôi neutron PSR J0737-3039 vào năm 2003 trong đó sự tiến động cận nhật là 16.88° một năm (tức là mau hơn của Sao Thủy khoảng 140.000 lần) [1] [2]. Tính phi Euclide của không-thời gian cũng có thể được kiểm chứng một cách trực tiếp. Chẳng hạn, thực nghiệm Pound-Rebka vào năm 1959 đã ghi thu được sự thay đổi bước sóng ánh sáng từ một nguồn cô ban do tác động của cuốn hút. Đồng hồ nguyên tử trên vệ tinh của hệ thống định vị toàn thế giới (GPS) được bố trí lại do cuốn hút của Trái Đất để thích hợp với đồng hồ trên mặt đất. Các tiên đoán như là chuyển dịch đỏ cuốn hút, các người nổi tiếng bẻ cong hướng truyền của ánh sáng, các hố đen, sự chững dần của thời gian trong trường cuốn hút, sửa đổi chút ít về định luật cuốn hút trong trường cuốn hút yếu cũng đều chưa bị một thực nghiệm nào phản bác. Toán học của thuyết tương đối rộngToán học của thuyết tương đối rộng cốt yếu là giải tích tensor & hình học phi Euclide trên không gian Riemann n-chiều, lớn mạnh từ năm 1854, bởi Bernhard Riemann. Việc dùng các tensor đã dễ dàng hóa rất nhiều các tính toán & trổ tài một thực tiễn là toàn bộ các xem xét là tương đương khi miêu tả các định luật vật lý. Một tensor trọng yếu trong thuyết tương đối là tensor Riemann, này là một ma trận số đo độ lệch của một véc tơ khi chuyển động xuôi theo một mặt phẳng cùng lúc với chính nó sau thời điểm đi được một vòng. Trong không gian phẳng, các véc tơ sẽ trở lại hướng của nó (tensor Riemann bằng không), nhưng trong không gian cong thì nó lại không làm được điều đó (nói chung tensor Riemann khác không). Trong các không gian hai chiều, tensor Riemann là một ma trận (tức là số thực) được gọi là độ cong Gauss hay độ cong vô hướng. Độ cong có thể được đo hoàn toàn trên một mặt phẳng & nó cũng tương tự đối với các mặt nhiều chiều hơn như là không gian hoặc không-thời gian. Động lực học của thuyết tương đối rộng liên quan đến các phương trình Einstein, một phương trình tensor miêu tả tiến trình vật chất tác động đến kiểu dáng của không-thời gian, một phương trình chuyển động miêu tả tiến trình các vật thể chuyển động trong không gian bị cong đó. Thông thường, người ta thường dùng các phép gần đúng khi làm việc với các phương trình này. Các phương trình Einstein là các phương trình vi phân riêng phần phi tuyến cho các hệ metric. Điều này phân biệt các phương trình này với các phương trình trường khác trong vật (chẳng hạn, hệ phương trình Maxwell là hệ tuyến tính trong trường điện từ, phương trình Schrodinger là tuyến tính với các hàm sóng). Đó cũng chính là điểm khác nhau cơ bản của thuyết tương đối rộng với các thuyết vật khác. Liên hệ với các thuyết vật khácLý thuyết tương đối hẹpTrong thuyết tương đối hẹp, toàn bộ các buổi lễ đều được quy về một, hay nhiều hơn một, hệ quy chiếu. Một hệ quy chiếu được xác nhận bằng việc chọn hệ nền tảng để xác nhận nó. Do vậy, toàn bộ các chuyển động đều được xác nhận & định lượng tương đối với nhau. Trong thuyết tương đối rộng, các hệ quy chiếu có thể được mở rộng đến vô hạn theo toàn bộ các hướng trong không-thời gian. thuyết tương đối hẹp tìm hiểu chuyển động của các vật thể trong các hệ quy chiều chuyển đông thẳng đều với nhau (tức là hệ quy chiếu quán tính), trong lúc đó, thuyết tương đối rộng lại tìm hiểu toàn bộ các loại hệ quy chiếu. tương tự như việc tất cả chúng ta vẽ bản đồ mặt phẳng Trái Đất nhưng tất cả chúng ta chẳng thể mở rộng để bao quát toàn thể mặt phẳng mà không biến dạng nó. Lý thuyết tương đối hẹp đặt ra các phương trình về chuyển động của các vật thể chuyển động khác nhau trên nền tảng một hằng số là tốc độ ánh sáng, này là một bất biến trong các hệ quy chiếu chuyển động thẳng đều tương đối với nhau. Hệ lụy của điều đó là vật chẳng thể tách không gian & thời gian khỏi nhau mà phải xét chúng như thể một hệ bốn chiều “không-thời gian”. Hệ này được chia thành hai loại hướng là “hướng kiểu thời gian” & “hướng kiểu không gian” lệ thuộc vào chuyển động của người xem xét. thuyết tương đối. Lý thuyết lượng tửMột vấn đề thuyết để nghĩ rằng thuyết này không bao gồm cơ học lượng tử. Thành ra, hiện đại là phối hợp thuyết lượng tử để khắc phục các vấn đề ở quy mô rất nhỏ trong không thời gian. Phần đông các nhà khoa học tìm hiểu về vấn đề này đều nghĩ rằng thuyết-M & thuyết cuốn hút lượng tử vòng là các thuyết có triển vọng. Nếu làm được điều này thì chiêm bao của Einstein về một thuyết thống nhất lớn, bao gồm các lực căn bản của tự nhiên sẽ thành công & chuẩn xác dưới toàn bộ các điều kiện. Các thuyết khácLý thuyết Brans-Dicke & thuyết Rosen là các thuyết lớn mạnh từ thuyết tương đối rộng & hiện tại vẫn chưa bị thực nghiệm nào bác bỏ. Xem thuyết Einstein-Cartan để xem phần mở rộng của thuyết tương đối rộng khi tính đến tiến trình xoắn. Lý thuyết Kaluza-Klein & thuyết chuẩn Weyl phấn đấu phối hợp lực cuốn hút & lực điện từ. . bản của lý thuyết tương đối rộng với các lý thuyết vật lý khác. Liên hệ với các lý thuyết vật lý khác Lý thuyết tương đối hẹpTrong lý thuyết tương đối hẹp,. chuyển động của lý thuyết tương đối. Lý thuyết lượng tửMột vấn đề lý thuyết để nghĩ rằng lý thuyết tương đối rộng không hoàn hảo này là lý thuyết này không

Xem Thêm  Siêu Trăng: Tin tức Siêu Trăng 2021 mới nhất

Hình ảnh hai chiều về sự biến dạng của không thời gian. Sự tồncủa vật chất làm thay đổi kiểu dáng của không thời gian, sự cong của nó có thể được xem như là cuốn hút Lýrộng, còn được gọi làtổng quát, là mộtthuyết vậtcơ bản về cuốn hút.này được Albert Einstein đặt ra vào năm 1915. Nó có thể coi là phần bổ sung & mởcủahấp dẫn Newton ở tầm vĩ mô & với tốc độ lớn. Lýnày miêu tả hấp dẫntự như sự biến dạng cục bộ của không-thời gian. Rõ ràng và cụ thể là một vật có khối lượng sẽ làm cong không thời gian xoay quang nó. Độ cong của không thời gian chính bằng lực cuốn hút. Nói một cách khác, cuốn hút là sự cong của không thời gian. Từ khi rađến nay,đã chưa khi nào thất bại trong việc giải thích các kết quả thử nghiệm. Nó là nền tảng tìm hiểu của các nghề thiên văn học, vũ trụ học & vậtthiên văn. Nó giải thích được rất nhiều các hiệnmà vậtcổ điển chẳng thể làm được với độ chuẩn xác & tin cậy rất cao, chẳng hạn như hiệnánh sáng bị bẻ cong khi đi gần Mặt Trời, hoặc tiên đoán được sự tồncủa sóng cuốn hút, hố đen & sự co giãn của vũ trụ. Không giống như cácvậtcách mạng khác, như cơ học lượng tử ví dụ,thuyếtchỉ do một mình Albert Einstein xây dựng nên, mặc dầu ông cũng nên sự trợ giúp của một người bạn là Marcel Grossmann về toán học các mặt cong. Giới thiệu Trong cơ học Newton không gian là phẳng & hai vật thể hút nhau nhờ vào lực cuốn hút Trongrộng, các khối lượng làm cong không gian xoay quang nó. Hệ lụy của sự cong này tạo thành lực quán tính, giống như hệ lụy của hai vật thể hút nhau bằng lực cuốn hút. Lýrộng, ở dạng thuần túy, miêu tả không thời gian như một đa tạp Lorentz 4 chiều, bị làm cong bởi sự có mặt của khối lượng, năng lượng, & xung lượng (tenxơ ứng suất năng lượng) nằm trong nó. Mối liên hệ giữa tenxơ ứng suất năng lượng & độ cong của không thời gian được biểu thị qua phương trình trường Einstein. Trong số đó: • Rμν: tenxơ Ricci • R: vô hướng Ricci • gμν: tenxơ mêtric • Λ : hằng số vũ trụ • c : tốc độ ánh sáng trong chân không • G : hằng số cuốn hút (giống như hằng số cuốn hút trong định luật cuốn hút của Newton) • Tμν : tenxơ năng lượng-xung lượng Chuyển động quán tính của vật thể là chuyển động theo các đường trắc địa (đường trắc địa kiểu thời gian cho các vật có khối lượng & đường trắc địa kiểu ánh sáng cho photon) trong không thời gian & hoàn toàn lệ thuộc vào độ cong của không thời gian. Đặc điểm nổi bật nhất củaso với cáckhác là ývề lực cuốn hút được thay bằng kiểu dáng của không thời gian. Các hiệnmà cơ học cổ kính miêu tả là ảnh hưởng của lực cuốn hút (như chuyển động của các hành tinh quanh Mặt Trời) thì lại được suy xét như là chuyển động theo quán tính trong không thời gian cong trongrộng. Xét chẳng hạn về một người chuyển động trên quỹ đạo quanh Trái Đất. Người đó sẽ cảm thấy phi trọng lượng giống như khi bị rơi tự do xuống Trái Đất. Tronghấp dẫn Newton, chuyển động của người này là do lực cuốn hút giữa người này & Trái Đất tạo thành lực hướng tâm cho người đó quay xoay quang Trái Đất. Trongrộng, tình huống trên được giải thích khác hoàn toàn. Trái Đất làm biến dạng không thời gian & người du hành sẽ chuyển động theo quán tính trong không thời gian; nhưng hình chiếu của đường trắc địa trong không thời gian lên không gian 3 chiều cho thấy như thể Trái Đất công dụng một lực giữ người này trên quỹ đạo. Thực ra, người chuyển động trên quỹ đạo cũng làm cong không thời gian xoay quang anh ta, nhưng độ cong này rất nhỏ đối với độ cong mà Trái Đất tạo thành. Vì không-thời gian liên quan đến vật chất nên còn nếu không có vật chất thì việc xác nhận không-thời gian không được chuẩn xác. Chính vì như vậy người ta cần các giảđặc biệt như là các tínhxứng để có thể thao tác các không-thời gian khả dĩ, sau đó mới tìm xem vật chất cần phải nằm ở đâu để xác nhận các thuộc tính hợp lý, Các điều kiện biên (có cách gọi khác là điều kiện ban đầu) có thể là vấn đề khổ cực. Sóng cuốn hút có thể vi phạm sáng kiến không-thời gian được xác nhận một lần cho mãi mãi. Lịch sửNgay sau thời điểm phát triểnđặc biệt năm 1905, Einstein khởi đầu nghĩ suy về sự tranh chấp giữa cuốn hút vớinày. Năm 1907, bắt đầu bằng thực nghiệm suy tưởng trong đó có một người xem xét rơi tự do, sau này là tám năm theo đuổi tìm kiếm mộttính về cuốn hút. Năm 1912, Einstein tìm hiểu về mộtthuyết, trong đó cuốn hút được miêu tả như một hiệnhình học. Sau nhiều lần lỗi lầm & đi lệch hướng, cuối cùng trong thời điểm tháng mười một năm 1915, ông đãtrìnhViện hàn lâm Phổ một phương trình trọng tâm của(mà ngày này gọi là hệ phương trình trường Einstein). Hệ phương trình này xác nhận hình học của không gian & thời gian bị tác động như vậy nào bởi sự có mặt của vật chất. Hệ phương trình trường Einstein là phi tuyến & rất khó giải. Einstein đã sử dụng công thức sấp xỉ để nhận được những tiên đoán ban đầu củathuyết. Vào thời điểm đầu năm 1916, nhà thiên văn vậtKarl Schwarzschild đã tìm ra đáp án chuẩn xác không tầm thường trước hết của hệ phương trình trường Einstein, lúc này gọi là metric Schwarzschild. Giải đáp này đã đặt nền móng cho sự diễn đạt hiện trạng cuối cùng của sự suy sụp cuốn hút, & ngày nay được biết là lỗ đen. Trong cùng năm, Reissner & Nordström đã tổng quát đáp án Schwarzschild cho cáctích điện, gọi là đáp án Reissner-Nordström & nối liền với lỗ đen tích điện. . Năm 1917, Einstein ứng dụngthuyết của ông cho toàn thể vũ trụ, mở ra ngành nghề mới này là vũ trụ họctính. Theo dòng nhận thức đương thời, Einstein giả sử rằng vũ trụ là tĩnh, & ông thêm một tham số vào phương trình trước hết của mình – hằng số vũ trụ học – để thích hợp với “sự quan sát đó”. Bên cạnh đó, năm 1929, các kết quả của Hubble & những người khác nêu ra rằng vũ trụ đang co giãn. Điều này đã được diễn đạt bởi mởlời giải vũ trụ học do Friedmann năm 1922, mà không cần tới hằng số vũ trụ học. Lemaître sử dụng đáp án này để đặt ra mô hình trước hết về vụ nổ lớn Big bang, trong đó vũ trụ tạo dựng từ một hiện trạng ban đầu cực kì nóng & sền sệt. Einstein sau đó công khai công nhận hằng số vũ trụ là lỗi lầm lớn nhất trongông. Trong suốt thời đại này,tổng quát vẫn còn là mộtkỳ lạ trong cácvật lý. Nó đẹp hơncủa Newton, thích hợp vớihẹp & giải thích được một vài hiệu ứng màNewton chưa thành công. Chính Einstein đã nêu ra vào năm 1915 rằng:của ông đã giải thích được chuyển động bất thường của điểm cận nhật của sao Thủy như vậy nào mà không cần tới bất kể một tham số nào.Tương đương, năm 1919 một đoàn thám hiểm đi đầu bởi Arthur Eddington đã công nhận tiên đoán củatổng quát về sự lệch ánh sáng khi đi gần Mặt trời trong lần Nhật thực, khiến Einstein ngay mau lẹ trở nên nổi tiếng. Vàtrở thành hướng đi chính của vậtvà thiên văn vậttrong công đoạn lớn mạnh từ 1960 đến 1975, gọi là giai đoạn vàng củarộng. Các nhà vậtbắt đầu hiểu định nghĩa lỗ đen, & đồng nhất nhữngthiên văn vậtnày với quasar. Có thêm nhiều kiểm nghiệm chuẩn xác trong hệ Mặt trời đã chứng tỏ sức mạnh tiên đoán củathuyết, & trong vũ trụ họctính cũng như vậy, nó đã phân phối những kiểm nghiệm xem xét trực tiếp. Các nguyênnền tảngLýdựa trên các nguyênnền tảng: • Nguyênhiệp biến: các định luật vậtlà như nhau trong tất các các hệ quy chiếu (các định luật vậtlà các phương trình tenxơ). • Chuyển động quán tính theo đường trắc địa. Nguyênđương, vốn dĩ là điểm bắt đầu trong tiến trình xây dựngđốitừhẹp, sau này được nhận biết là hệ lụy của nguyênhiệp biến & nguyênchuyển động quán tính theo đường trắc địa. Nguyênnày phát biểu rằng, không có một thí nghiệmkhông thời gian bản địa nào có thể phân biệt sự rơi tự do không quay trong trường cuốn hút với chuyển động thẳng đều khi không có trường cuốn hút. Nó cũng kéo theo kết quả trọng yếu là độ cong không thời gian gây nên bởi sự có mặt của vật chất, phương trình trường Einstein. Kiểm chứngGiống như toàn bộ cáckhoa học,cần có các tiên đoán & phải được kiểm chứng bằng các kết quả thử nghiệm. Một số các tiên đoán của lýnày gồm có sự chuyển dịch gần điểm cận nhật của quỹ đạo của các hành tinh (nhất là Sao Thủy), sự lệch của ánh sáng khi đi gần các vật thể có khối lượng lớn, & sự tồncủa sóng cuốn hút. Hai tiên đoán trước hết đã được kiểm soát với độ chuẩn xác & tincao. Phần đông các nhà vậtđều tin vào sự tồncủa sóng cuốn hút nhưng sự tồncủa nó chưa được cam đoan trực tiếp. Bên cạnh đó các hiệu ứng gián tiếp đã được xem xét trong nhiều hệ sao đôi. Một số tiên đoán khác gồm sự co giãn của vũ trụ, sự tồncủa hố đen & khả năng tồn tại của các lỗ giun, hố trắng. Ngày nay, sự tồncủa hố đen nói chung là đã được chấp nhậnrãi, nhưng khả năng tồncủa các lỗ giun thì vẫn còn gây bàn cãi. Nhiều nhà khoa học tin là các lỗ giun chỉ có thể tồnkhi hiện ra vật chất ngoại lai. Tiên đoán về hố trắng có lẽ rất xa vời, vì nó hình như trái với định luật hai nhiệt động lực học. Các tiên đoán định lượng khác củađã được cam đoan bằng các xem xét thiên văn. Một trong những xem xét gần đây là việc phát xuất hiện chùm saoneutron PSR J0737-3039 vào năm 2003 trong đó sự tiến động cận nhật là 16.88° một năm (tức là mau hơn của Sao Thủy khoảng 140.000 lần) [1] [2]. Tính phi Euclide của không-thời gian cũng có thể được kiểm chứng một cách trực tiếp. Chẳng hạn, thực nghiệm Pound-Rebka vào năm 1959 đã ghi thu được sự thaybước sóng ánh sáng từ một nguồn cô ban do tác động của cuốn hút. Đồng hồ nguyên tử trên vệ tinh của hệ thống định vị toàn thế giới (GPS) được bố trí lại do cuốn hút của Trái Đất để thích hợp với đồng hồ trên mặt đất. Các tiên đoán như là chuyển dịch đỏ cuốn hút, các người nổi tiếng bẻ cong hướng truyền của ánh sáng, các hố đen, sự chững dần của thời gian trong trường cuốn hút, sửachút ít về định luật cuốn hút trong trường cuốn hút yếu cũng đều chưa bị một thực nghiệm nào phản bác. Toán học củarộngToán học củachủ yếu là giải tích tensor & hình học phi Euclide trên không gian Riemann n-chiều, lớn mạnh từ năm 1854, bởi Bernhard Riemann. Việc dùng các tensor đã dễ dàng hóa rất nhiều các tính toán & trổ tài một thực tiễn là toàn bộ các xem xét làđương khi miêu tả các định luật vật lý. Một tensor trọng yếu tronglà tensor Riemann, này là một ma trận số đo độ lệch của một véc tơ khi chuyển động xuôi theo một mặt phẳng cùng lúc với chính nó sau thời điểm đi được một vòng. Trong không gian phẳng, các véc tơ sẽ trở lại hướng của nó (tensor Riemann bằng không), nhưng trong không gian cong thì nó lại không làm được điều đó (nói chung tensor Riemann khác không). Trong các không gian hai chiều, tensor Riemann là một ma trận (tức là số thực) được gọi là độ cong Gauss hay độ cong vô hướng. Độ cong có thể được đo hoàn toàn trên một mặt phẳng & nó cũngtựvới các mặt nhiều chiều hơn như là không gian hoặc không-thời gian. Động lực học củaliên quan đến các phương trình Einstein, một phương trình tensor miêu tả tiến trình vật chất tác động đến kiểu dáng của không-thời gian, một phương trình chuyển động miêu tả tiến trình các vật thể chuyển động trong không gian bị cong đó. Thông thường, người ta thường dùng các phép gần đúng khi làm việc với các phương trình này. Các phương trình Einstein là các phương trình vi phân riêng phần phi tuyến cho các hệ metric. Điều này phân biệt các phương trình này với các phương trình trường khác trong vật(chẳng hạn, hệ phương trình Maxwell là hệ tuyến tính trong trường điện từ, phương trình Schrodinger là tuyến tính với các hàm sóng). Đó cũng chính là điểm khác nhau cơ bản củavới cácvậtkhác. Liên hệ với cácvậtkhácLýhẹpTronghẹp, toàn bộ các buổi lễ đều được quy về một, hay nhiều hơn một, hệ quy chiếu. Một hệ quy chiếu được xác nhận bằng việc chọn hệ nền tảng để xác nhận nó. Do vậy, toàn bộ các chuyển động đều được xác nhận & định lượngvới nhau. Trongrộng, các hệ quy chiếu có thể được mởđến vô hạn theo toàn bộ các hướng trong không-thời gian.hẹp tìm hiểu chuyển động của các vật thể trong các hệ quy chiều chuyển đông thẳng đều với nhau (tức là hệ quy chiếu quán tính), trong lúc đó,lại tìm hiểu toàn bộ các loại hệ quy chiếu. thuyết tương đối rộng công nhận rằng tất cả chúng ta chỉ có cơ thể định được các hệ quy chiếu cục bộ với một độ chuẩn xác khẳng định trong một khoảng thời gian hữu hạn & trong một vùng không gian hữu hạn. Điều nàytự như việc tất cả chúng ta vẽ bản đồ mặt phẳng Trái Đất nhưng tất cả chúng ta chẳng thể mởđể bao quát toàn thể mặt phẳng mà không biến dạng nó. Lýhẹp đặt ra các phương trình về chuyển động của các vật thể chuyển động khác nhau trên nền tảng một hằng số là tốc độ ánh sáng, này là một bất biến trong các hệ quy chiếu chuyển động thẳng đềuvới nhau. Hệ lụy của điều đó là vậtkhông thể tách không gian & thời gian khỏi nhau mà phải xét chúng như thể một hệ bốn chiều “không-thời gian”. Hệ này được chia thành hai loại hướng là “hướng kiểu thời gian” & “hướng kiểu không gian” lệ thuộc vào chuyển động của người xem xét. thuyết tương đối rộng bổ sung thêm là không-thời gian cục bộ có thể bị bẻ cong do khối lượng của vật chất trong đó. Do vậy, đường thẳng trong không-thời gian có thể được tất cả chúng ta cảm tưởng là các đường cong trong không gian mà tất cả chúng ta thử nghiệm. Định luật đầu tiên của Newton được thay thế bằng định luật chuyển động củatương đối. Lýlượng tửMột vấn đềđể nghĩ rằng thuyết tương đối rộng không hoàn hảo đó lànày không bao gồm cơ học lượng tử. Thành ra, thuyết tương đối rộng sẽ không còn đúng khi năng lượng đủ cao. Một thách thức rất lớn của vậthiện đại là phối hợp thuyết tương đối rộng vớilượng tử để khắc phục các vấn đề ở quy mô rất nhỏ trong không thời gian. Phần đông các nhà khoa học tìm hiểu về vấn đề này đều cho rằngthuyết-M vàhấp dẫn lượng tử vòng là cáccó triển vọng. Nếu làm được điều này thì chiêm bao của Einstein về mộtthống nhất lớn, bao gồm các lực căn bản của tự nhiên sẽ thành công & chuẩn xác dưới toàn bộ các điều kiện. CáckhácLýBrans-Dicke vàRosen là cácphát triển từđốivà hiện tại vẫn chưa bị thực nghiệm nào bác bỏ. XemEinstein-Cartan để xem phần mởcủakhi tính đến tiến trình xoắn. LýKaluza-Klein vàchuẩn Weyl phấn đấu phối hợp lực cuốn hút & lực điện từ. . bản của lý thuyết tương đối rộng với các lý thuyết vật lý khác. Liên hệ với các lý thuyết vật lý khác Lý thuyết tương đối hẹpTrong lý thuyết tương đối hẹp,. chuyển động của lý thuyết tương đối. Lý thuyết lượng tửMột vấn đề lý thuyết để nghĩ rằng lý thuyết tương đối rộng không hoàn hảo này là lý thuyết này không

Xem Thêm  Truyền hình trực tiếp vệ tinh là gì

By ads_law

Trả lời