Thuyết tương đối là một trong những bước ngoặt vĩ đại nhất của vật lý hiện đại. Nhiều người đặt câu hỏi: Ai đã phát triển nên học thuyết đầy ảnh hưởng này và tại sao nó lại quan trọng đến vậy trong khoa học và cuộc sống?
Thuyết tương đối là gì?
Thuyết tương đối là lý thuyết do Albert Einstein đề ra, gồm thuyết tương đối hẹp và thuyết tương đối rộng. Thuyết này cho rằng không gian và thời gian không cố định mà phụ thuộc vào chuyển động và khối lượng.
Nó giải thích rằng tốc độ ánh sáng luôn không đổi và lực hấp dẫn là do sự cong của không-thời gian gây ra. Đây là một trong những nền tảng quan trọng của vật lý hiện đại.
>>> Xem thêm tại: Các cách bảo vệ quyền riêng tư khi dùng internet
Einstein và hành trình của thuyết tương đối
Để hiểu rõ hơn về việc ai phát triển thuyết tương đối, chúng ta hãy cùng nhìn lại cuộc đời và những bước ngoặt trong tư duy của Einstein.
Giới thiệu về Einstein
Albert Einstein sinh năm 1879 tại Ulm, Đức. Từ nhỏ, ông đã bộc lộ sự tò mò đặc biệt và niềm đam mê với các câu hỏi về tự nhiên, khác biệt so với bạn bè cùng trang lứa.
Sau khi tốt nghiệp, ông làm việc tại Văn phòng cấp bằng sáng chế Thụy Sĩ, một công việc tưởng chừng không liên quan nhưng lại cho ông nhiều thời gian để suy tư và phát triển những ý tưởng vĩ đại của mình.
Năm kỳ diệu 1905
Năm 1905 được mệnh danh là "Năm Thần Kì" (Annus Mirabilis) của Einstein. Trong năm này, ông đã công bố 4 bài báo khoa học mang tính cách mạng, trong đó có bài giới thiệu về thuyết tương đối hẹp.
Thuyết tương đối hẹp (Special Relativity) ra đời để giải quyết những mâu thuẫn giữa cơ học Newton và lý thuyết điện từ của Maxwell. Nó khẳng định rằng:
+ Tốc độ ánh sáng trong chân không là không đổi đối với mọi người quan sát, bất kể chuyển động của họ.
+ Các định luật vật lý là như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính.
+ Hai khái niệm thời gian và không gian không còn là tuyệt đối mà phụ thuộc vào chuyển động tương đối của người quan sát. Điều này dẫn đến những hiện tượng lạ lùng như sự giãn nở thời gian và co ngắn chiều dài.
Từ đây, ông cũng đưa ra phương trình nổi tiếng nhất thế giới: E=mc2, cho thấy khối lượng và năng lượng có thể chuyển đổi cho nhau.
Thuyết tương đối tổng quát (General Relativity):
+ Sau hơn 10 năm nghiên cứu miệt mài, năm 1915, Einstein hoàn thiện thuyết tương đối tổng quát, mở rộng lý thuyết ban đầu để bao gồm cả trọng lực.
+ Ông giải thích rằng trọng lực không phải là một lực như Newton đã nghĩ, mà là biểu hiện của sự cong vênh của không-thời gian do khối lượng và năng lượng gây ra. Các vật thể chuyển động trong không-thời gian bị cong sẽ đi theo đường cong mà chúng ta cảm nhận là lực hấp dẫn.
+ Lý thuyết này đã dự đoán nhiều hiện tượng vật lý sau này được kiểm chứng như sự uốn cong ánh sáng bởi trường hấp dẫn, dịch chuyển đỏ hấp dẫn, và sự tồn tại của lỗ đen.
>>> Xem thêm tại: Công nghệ có giúp thu hẹp bất bình đẳng xã hội hay không?
Nền tảng của vật lý hiện đại và những ứng dụng
Thuyết tương đối của Einstein không chỉ là một lý thuyết trừu tượng mà còn là nền tảng cho nhiều khám phá và công nghệ hiện đại mà chúng ta sử dụng ngày nay.
Tầm quan trọng trong vật lý hiện đại:
+ Thuyết tương đối là một trong hai trụ cột của vật lý hiện đại (cùng với cơ học lượng tử), giúp các nhà khoa học hiểu sâu hơn về vũ trụ ở quy mô lớn (các thiên hà, lỗ đen) và quy mô nhỏ (các hạt cơ bản).
+ Nó đã mở ra các lĩnh vực nghiên cứu mới như vũ trụ học, vật lý thiên văn.
Ứng dụng thực tiễn:
+ Hệ thống định vị toàn cầu (GPS): Các vệ tinh GPS quay quanh Trái Đất ở tốc độ cao, và theo thuyết tương đối của Einstein, đồng hồ trên vệ tinh sẽ chạy nhanh hơn một chút so với đồng hồ trên mặt đất. Các nhà khoa học phải tính toán và điều chỉnh sự sai lệch này để GPS có thể hoạt động chính xác đến từng mét.
+ Năng lượng hạt nhân: Phương trình E=mc2 giải thích nguyên lý giải phóng năng lượng khổng lồ từ một lượng nhỏ khối lượng trong các phản ứng hạt nhân, từ đó dẫn đến việc phát triển năng lượng hạt nhân và cả vũ khí hạt nhân.
+ Nghiên cứu vũ trụ: Thuyết tương đối là công cụ không thể thiếu để các nhà khoa học hiểu về cấu trúc, sự tiến hóa của các thiên hà, lỗ đen, sóng hấp dẫn – những hiện tượng mà mắt thường không thể thấy.
Albert Einstein là người đã phát triển thuyết tương đối, thay đổi hoàn toàn cách con người nhìn nhận không gian, thời gian và trọng lực. Công trình của ông vẫn là nền tảng cho nhiều khám phá khoa học ngày nay.
