Câu hỏi: Nếu ánh sáng không có khối lượng thì tại sao lỗ đen lại hút được ánh sáng? Điều đó cũng có nghĩa là trọng lực không phụ thuộc vào khối lượng mà thay vào đó là năng lượng và động lượng?
Trả lời bởi Shivam Chaudhary , Vì tình yêu Vật lý!
Điều gì bạn nghĩ tới đầu tiên khi nhắc đến Albert Einstein?
Chắc chắn là một ông già với mái tóc nhiễm điện, tay cầm viên phấn và viết lên bảng E = mc^2. Ông đã được vinh danh là Người của thế kỉ 20 và điều đó có ý nghĩa rất nhiều. Năm 1905 đã được gọi là năm của phép màu bởi ông, ông đã công bố 3 luận văn về hiệu ứng quang điện, chuyển động Brown và thuyết tương đối hẹp và sau đó ông suy ra thuyết tương đối rộng. Và thật bất ngờ,người đàn ông được coi là cha đẻ của E=mc^2 (suy ra từ thuyết tương đối hẹp) không thể giành giải Nobel vì phát minh này, mà thay vào đó,ông giành giải Nobel nhờ giải thích được hiệu ứng quang điện. Tại sao? Bởi vì ông đã đi trước thời đại. Thuyết của ông không thể chứng minh bằng thực nghiệm trong thời đó! Và hiện tượng bạn vừa nêu ra là một thí nghiệm chứng thực cho thuyết tương đối rộng của Einstein.
Hãy làm một việc, nhờ 2 người bạn của bạn căng tấm ga trải giường và giữ nó ở đó. Bạn sẽ có được một tấm ga trải giường có bề mặt phẳng. Bây giờ hãy tìm một quả cầu nặng và đặt nó vào tấm ga, đừng để tấm ga bị lỏng ra.Không lạ,quả cầu sẽ lún xuống tấm ga. Điều mà bạn đang nhìn thấy chính là điều mà Einstein đã làm,chỉ là ở mức độ lớn và hoài nghi. Ông nói, trái ngược với mọi người đã nghĩ trước ông, đó là không gian và thời gian không phải 2 đặc tính riêng biệt, cả 2 đều là một. Thứ tương tự tấm ga trải giường được căng ra được gọi là không-thời gian. Và đó là cả vũ trụ nếu chúng ta lấy toàn bộ thiên thể ra khỏi nó. Khi một hành tinh, ví dụ, tồn tại trong vũ trụ, nó sẽ tạo ra một vết lõm trong cấu trúc không-thời gian.
Thuyết này giải thích cách trọng lực hoạt động như thế nào. Newton từng nghĩ rằng trọng lực là một nội lực… sự tồn tại của nó là nguyên nhân sinh ra nó. Nhưng Einstein không đồng tình với điều này. Vậy trọng lực thực sự hoạt động ra sao? Hãy quay trở lại với thí nghiệm của chúng ta,chúng ta đã đặt một quả cầu trên tấm ga và nó đã tạo ra một vết lõm ngay chỗ đó. Bây giờ hãy lấy một quả cầu khác,nhỏ hơn quả trước đó,và lăn nó ở vùng biên cách quả cầu cũ một đoạn với vận tốc nhất định. Quả cầu nhỏ hơn sẽ xoay vòng quanh quả kia cho tới khi va chạm với quả cầu cũ. Bây giờ, nếu chúng ta phóng quả cầu đi với vận tốc quỹ đạo thì nó sẽ đi vòng vòng trong rất lâu… đó chính là thứ đang diễn ra ở mọi nơi trong vũ trụ của chúng ta, đó là lý do tại sao trái đất quay xung quanh mặt trời cũng như mặt trời quay xung quanh trung tâm dải ngân hà của chúng ta. Có thể bạn sẽ tự hỏi rằng:” Tại sao chúng ta không thể thấy những điều này xảy ra, hoặc sự uốn cong như trong thí nghiệm với tấm ga trải giường của chúng ta? Lý do thật đơn giản, lấy một tấm ga trải giường phẳng…
không có bất cứ họa tiết gì, chỉ là một tấm ga trải giường đơn giản… Đó là cấu trúc không thời gian ra sao… hoàn toàn trống rỗng. Bây giờ lặp lại thí nghiệm trên, và nhìn nó từ phía trên. Tất cả những gì sẽ bạn nhìn thấy chỉ là một quả cầu nằm giữa tấm ga.
Bây giờ, song song với những gì ta cảm nhận được, quả cầu nặng hơn sẽ tạo ra một vết lõm sâu hơn.
Nhưng tại sao ánh sáng lại bị ảnh hưởng mặc dù nó không có khối lượng? Câu trả lời cho bạn chỉ bằng một câu duy nhất – Ánh sáng luôn đi theo con đường ngắn nhất.
Đây là một chút xoắn não cho bạn: Con đường ngắn nhất giữa hai điểm không phải luôn luôn là đường thẳng. Đúng vậy, giáo viên tiểu học đã nói dối với bạn. Mang về nhà, ngẫm nghĩ thêm một chút nữa.
Sự thật là, lý thuyết đường thẳng chỉ hoạt động trên không gian 2 chiều, như là trên một mảnh giấy. Trên một bề mặt cong, nó không còn đúng nữa. Và một vết lõm là một bề mặt cong. Bây giờ, giả định một hành tinh, gọi là Omega, nằm trong cấu trúc không-thời gian, vậy dựa trên thuyết trên, nó sẽ tạo ra một vùng lân cận xung quanh nó nơi mà sự lún bắt đầu sâu xuống. Thứ này là thứ làm cho ánh sáng bị uốn. Khi một tia băng qua vùng lân cận này, nó sẽ bị cong xuống một chút so với Omega, bởi vì từ điểm bắt đầu của vùng lân cận này, đường đi ngắn nhất cho ánh sáng không phải là một đường thẳng và nó nó uốn cong một cách ngắn nhất phù hợp trên bề mặt cong. Và bây giờ, vì các lỗ đen có khối lượng gần như vô hạn,chúng tạo ra một vết lõm sâu hơn bao giờ hết, gọi là điểm kỳ dị, và khi ánh sáng vượt qua hoặc đến gần biên của vùng lân cận của nó, gọi là chân trời sự kiện, nó sẽ bị quấn vào vĩnh viễn và không bao giờ trở lại… đó là lý do tại sao hố đen lại… đen.
Khía cạnh này của Thuyết tương đối rộng, sự bẻ cong ánh sáng khi nó lướt qua các thiên thể, đã được Sir Arthur Eddington chứng minh sau đó và ông không thể làm gì khác ngoài sự kinh ngạc về lý thuyết của Einstein. Tôi đang đăng bức ảnh mà Sir Arthur đã chụp khi ông đang thực hiện thí nghiệm.
Một trong những bức ảnh của Eddington về nhật thực toàn phần ngày 29 tháng 5 năm 1919, được trình bày trong bài báo năm 1920 công bố thành công của nó, xác nhận lý thuyết của Einstein rằng ánh sáng “uốn cong”.
Ngay cả khi bây giờ bạn cũng không hiểu những gì tôi nói, hãy nhắn tin cho tôi và tôi sẽ cố gắng giải thích nó theo cách khác.
__________
Source: https://qr.ae/Tcs4zK
Cảm ơn bài dịch của bạn Hưng Đỗ được đăng ở group Quora Việt Nam
