100 năm sự kiện lần đầu tiên chứng minh thuyết tương đối rộng của Einstein

Chia sẻ
Tháng 5, tròn 100 năm kể từ khi những bức ảnh chụp hiện tượng nhật thực toàn phần vào năm 1919 đã lần đầu chứng minh thuyết tương đối rộng của Einstein là chính xác.
 

Tác giả của chúng là các khoa học người Anh do nhà thiên văn học Arthur Eddington (1882-1944) đứng đầu, theo The Guardian.

Trước thời điểm này, vào ngày 4/11/1915, nhà bác học lỗi lạc Albert Einstein đã trình bày tại Berlin (Đức) về thuyết tương đối rộng, trong đó ông cho rằng lực hấp dẫn không phải là lực duy nhất tác động giữa 2 vật thể như lý thuyết của Isaac Newton.

Cụ thể, ý tưởng cách mạng của Einstein là quan niệm lực hấp dẫn như độ cong của không gian và thời gian. Trái táo của Newton rơi xuống đất không phải vì bị Trái Đất hút, mà vì khối lượng Trái Đất đã làm cong không gian xung quanh nó, tạo ra một vùng trũng khiến các vật gần đó bị “rơi” xuống chứ không phải do lực hút. Điều đó giống như khi ta đặt một quả cầu nặng lên một cái nệm mút, khối lượng của nó sẽ làm miếng mút cong đi và tạo ra một vùng trũng, các vật ở gần sẽ bị rơi vào đó.

100 năm sự kiện lần đầu tiên chứng minh thuyết tương đối rộng của Einstein ảnh 1
Bức ảnh nhật thực toàn phần năm 1919 chụp tại Sobral, Brazil.
Giáo sư Carolin Crawford đến từ Viện nghiên cứu Thiên văn học của Đại học Cambridge (Anh) cho biết: Einstein đã sử dụng các kết quả quan trắc thiên văn thời đó để hỗ trợ cho lý thuyết của mình, thí dụ như khoảng cách gần nhất của Sao Thủy khi quay quanh Mặt Trời. Dẫu vậy, đó vẫn chỉ là giả thuyết. Nó cần được chứng minh. Cơ hội đó chính là sự kiện nhật thực toàn phần vào ngày 29/5/1919.

Eddington cho rằng, trong lúc nhật thực toàn phần quan sát từ Trái Đất, Mặt Trăng đi qua phía trước và che khuất hoàn toàn đĩa Mặt Trời. Điều này làm mờ các tia sáng chói mắt của Mặt Trời và cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu ánh sáng tương đối mờ của các ngôi sao. So sánh các bức ảnh hiện có của một cụm sao cụ thể với hình ảnh của chúng trong nhật thực toàn phần có thể phát hiện ra liệu cái sau có dịch chuyển vị trí hay không bởi không gian bị uốn cong khi chúng dịch chuyển gần Mặt Trời. Qua đó, họ có thể làm sáng tỏ lý thuyết của Einstein là đúng hay sai.

100 năm sự kiện lần đầu tiên chứng minh thuyết tương đối rộng của Einstein ảnh 2
Einstein và Eddington gặp nhau năm 1930 tại Đại học Cambridge.
Ông cùng đồng nghiệp Frank Watson Dyson đã dẫn đầu hai đoàn nghiên cứu của hội Thiên văn Hoàng gia Anh chụp ảnh hiện tượng nhật thực toàn phần. Trong đó, một nhóm tới đảo Príncipe thuộc quốc đảo São Tomé và Príncipe, còn một nhóm tới thị trấn Sobral, bang Ceará của Brazil. Đối tượng chụp là các ngôi sao của cụm Hyades trong chòm sao Kim Ngưu.

Theo giáo sư Crawford, thuyết vật lý của Newton cũng dự đoán vị trí các ngôi sao có thể thay đổi trong một lần nhật thực nhưng là tỷ lệ rất ít, trong khi thuyết Einstein cho rằng sai số đó cao hơn nhiều.

Do đó, Eddington phải đối mặt với hai vấn đề nan giải. Một là ông có thể phát hiện bất kỳ sự thay đổi vị trí các ngôi sao do Mặt Trời gây ra không? Hơn nữa, ông có thể đo chính xác để xác định xem liệu chúng đúng với thuyết của Newton hay của Einstein hay không? Theo Newton, trong một lần nhật thực, ngôi sao sẽ bị lệch khoảng 0,8 giây cung, trong khi Einstein nói rằng chúng sẽ bị di chuyển khoảng 1,8 giây cung. Chúng ta cũng cần biết rằng, một giây cung có giá trị bằng 1/3.600 độ, do đó những khác biệt như hai nhà khoa học trên đưa ra là cực kỳ nhỏ và sẽ rất khó phát hiện.

100 năm sự kiện lần đầu tiên chứng minh thuyết tương đối rộng của Einstein ảnh 3
Dụng cụ quan sát nhật thực toàn phần của nhóm thứ hai tại Sobral, Brazil.
Không những thế, nhóm của Eddington còn đối mặt với nhiều khó khăn hơn dự kiến trên đảo Príncipe thời điểm đó. Họ phải làm việc trong màn chống muỗi và liên tục xua đuổi những chú khỉ cố gắng “hai ngón” các thiết bị của họ. Vào sáng ngày 29/5 còn có một cơn mưa rào.

Mặc dù trời khá quang nhưng vẫn còn những mảng sương mù xen kẽ trên bầu trời khi nhật thực đang diễn ra. Họ đã chụp được 16 tấm ảnh. Tuy nhiên, sau đó ông phát hiện ra rằng chỉ có 2 bức ảnh trong số này chứa đủ các ngôi sao như dự kiến. Bên cạnh đó, lịch trình bằng tàu hơi nước buộc họ phải rời đảo Príncipe trong vòng vài ngày mà không kịp tiến hành các đo đạc cần thiết khác.

Nhóm thứ hai do các nhà thiên văn học Andrew Crommelin và Charles Rundle Davidson của Đài thiên văn Hoàng gia Greenwich dẫn đầu có nhiều trang bị quan sát tốt hơn và điều kiện sở tại tốt hơn so với nhóm của Eddington. Họ có kinh nghiệm quan sát điều kiện tốt hơn. Tuy nhiên, 19 bức ảnh họ chụp bằng kính viễn vọng chính đều bị mất nét do nhiệt độ Mặt Trời làm ảnh hưởng đến ống kính. May mắn thay, 8 bức ảnh khác được chụp bằng kính thiên văn dự phòng nhỏ hơn đã đem lại kết quả hoàn hảo.

100 năm sự kiện lần đầu tiên chứng minh thuyết tương đối rộng của Einstein ảnh 4
Bức ảnh ghi lại hố đen lần đầu tiên vừa được công bố vào tháng 4/2019 cũng là một chứng minh khác cho thuyết tương đối rộng của Einstein.
Hai nhóm đã cùng ngồi lại vào tháng 8/1919 và bắt đầu đo đạc vị trí các ngôi sao trước và trong quá trình nhật thực toàn phần vào tháng 5. Cuối cùng, họ đã thu được kết quả như mong đợi. Các bức ảnh chụp ở Sobral chỉ ra rằng các ngôi sao đã bị lệch 1,98 giây cung, trong khi ở Príncipe là 1,6 giây cung.

Như vậy, những con số này có điểm trùng khớp với dự đoán của thuyết tương đối rộng. Nói cách khác, thuyết tương đối rộng của Einstein bước đầu và lần đầu tiên được chứng minh là đúng trong thực tế. Nó được đánh giá là một trong những công trình có ý nghĩa lớn nhất trong lịch sử khoa học hiện đại.

Chiều ngày 6/11/1919, nhóm các nhà thiên văn học Dyson, Eddington và Crommelin đã công bố kết quả trên tại trụ sở của Hiệp hội Hoàng gia London, Anh. Kết quả hoàn toàn làm các thành viên của Hiệp hội bất ngờ. Chủ tịch Hiệp hội Hoàng gia London JJ Thomson khẳng định, đây là kết quả quan trọng nhất liên quan đến thuyết trọng lực kể từ thời Newton.

Ngay hôm sau, tờ The New York Times công bố kết luận trên, qua đó đưa tên tuổi của Einstein nổi tiếng nhanh chóng trên toàn thế giới.

Từ đây, ngành thiên văn học và nghiên cứu không gian đi theo một con đường hoàn toàn mới. Tới nay, người ta vẫn không ngừng chứng minh cho thuyết tương đối rộng của Einstein.

Ngân Anh

Tin liên quan

Chia sẻ

Bạn đọc bình luận

Vui lòng nhập tiếng Việt có dấu
Nhập mã bảo mật (*)    Refresh
Nguyen Cong
"Trước thời điểm này, vào ngày 4/11/2915". phải là "Trước thời điểm này, vào ngày 4/11/1915" mới đúng.

Cùng chuyên mục