Vật lý đại cương/Thuyết tương đối

Thuyết tương đối của Einstein

Lý thuyết tương đối của Albert Einstein bao gồm 2 lý thuyết vật lý: thuyết tương đối hẹp và thuyết tương đối rộng. Các lý thuyết này được hình thành khi người ta quan sát thấy bức xạ điện từ chuyển động với vận tốc không đổi trong chân không (vận tốc ánh sáng) trong mọi hệ quy chiếu, không tuân theo các quy luật trong cơ học cổ điển của Isaac Newton. Ý tưởng cơ bản trong hai lý thuyết để giải thích hiện tượng trên là: khi hai người chuyển động tương đối với nhau, họ sẽ đo được những khoảng thời gian và khoảng cách khác nhau giữa cùng những sự kiện, tuy nhiên các định luật vật lý vẫn hiện ra giống nhau đối với cả hai người.

Tiên Đề Thuyết tương đối của Einstein

Năm 1905 Einstein phát biểu nguyên lý tương đối về sự bình đẳng của các hệ qui chiếu quán tính với hai tiên đề. Tập tin:Albert Einstein 1979 USSR Stamp.jpg|nhỏ|250px|E=mc²

Tiên đề thứ nhất

Mọi hiện tượng vật lý (cơ học, nhiệt động lực học, điện từ học...) đều xảy ra như nhau trong các hệ qui chiếu quán tính.

Theo Cơ học Newton, Khối lượng vật chất không đổi trong khi di chuyển với mọi vận tốc $v=\lambda f$ . Mọi Quy luật của Newton đều đúng trên mọi vật có Khối Lượng đo được

Tiên đề này chỉ ra rằng các phương trình mô tả các hiện tượng tự nhiên đều có cùng dạng như nhau trong các hệ qui chiếu quán tính. Nó cũng phủ định sự tồn tại của một hệ qui chiếu quán tính đặc biệt, như một hệ qui chiếu đứng yên thật sự. Nói cách khác mọi hệ qui chiếu quán tính là hoàn toàn tương đương nhau. Từ tiên đề này các nhà khoa học khẳng định không thể tồn tại một môi trường ête (vật lý)|ête truyền sóng điện từ (ánh sáng) với một vận tốc khác biệt các hệ qui chiếu khác.

Phép biến đổi của Galileo Galilei làm cho các phương trình Newton trở nên bất biến. Điều đó không có gì mâu thuẫn so với giả thuyết thứ nhất của Einstein tuy nhiên khi xét đến tham số thời gian thì định luật 2 của Newton chỉ áp dụng một cách tổng quát cho biến thiên động lượng.

Theo Einstein, Khối lượng vật chất có thay đổi trong khi di chuyển với mọi vận tốc $v=\lambda f=C$ . Trên quan điểm này Mọi Quy luật của Newton đều không đúng trên mọi vật di chuyển với vận tốc ánh sáng

Tiên đề thứ hai

Tốc độ ánh sáng trong chân không là một đại lượng không đổi trong tất cả các hệ qui chiếu quán tính.

Giả thuyết này giải thích cho kết quả của thí nghiệm Michelson-Morley và thí nghiệm Sitter vì vận tốc truyền ánh sáng là như nhau theo mọi phương nên không thể sử dụng công thức cộng vận tốc Galileo cho ánh sáng.

Thực tế giả thuyết này có thể suy trực tiếp từ tiên đề đầu tiên. Mọi phương trình vật lý không thay đổi khi đi từ hệ quy chiếu quán tính này sang hệ quy chiếu quán tính khác, nghĩa là các phương trình Maxwell cũng bất biến, và một kết quả của nó là tiên đoán về tốc độ ánh sáng cũng phải bất biến. Do đó giả thuyết này không thể là tiên đề, chỉ là hệ quả của tiên đề tổng quát đầu tiên, nếu coi lý thuyết điện từ Maxwell là đúng.

Cũng có thể chú ý rằng, giả thuyết thứ hai có thể đứng độc lập thành một tiên đề, nếu không công nhận lý thuyết điện từ Maxwell hoặc không cần dùng đến hiểu biết về trường điện từ.

Theo Cơ học Newton, Khối lượng vật chất không đổi khi di chuyển với mọi vận tốc $v=C=\lambda f=3x10^{1}8$

Cơ Học Newton

Mọi vật đều có một khối lượng đo được
Khối lượng của mọi vật đều không đổi khi di chuyển dưới dạng Sóng có vận tốc $v=\lambda f$

Cơ Học Plank

Vận tốc Ánh Sáng là một Hằng số không đổi $V=C=3x10^{1}8=\lambda f$
Khi vật di chuyển với vận tốc Ánh sáng Vật không có Khối Lượng mà chỉ có Số Lượng đo bằng Hằng số Plank, h

Einstein's Relative theory

Mọi vật di chuyển dưới vận tốc ánh sáng khối lượng của vật

m = mo

Mọi vật di chuyển dưới vận tốc bằng vận tốc ánh sáng khối lượng của vật,

m = 0

Mọi vật di chuyển dưới vận tốc nhỏ hơn vận tốc ánh sáng khối lượng của vật sẻ thay đổi theo

m=m_{o}(1-{\frac {v}{C}})

p=p_{o}(1-{\frac {v}{C}})