Vận tốc ánh sáng không phải là giới hạn của mọi vận tốc

Kính thưa quí vị quan tâm.

Nhà nghiên cứu Lê Văn Cường là công tác viên của Trung Tâm nghiên cứu Lý học Đông phương. Anh đã có nhiều công trình nghiên cứu về Vật Lý đăng tải trên General science Journa. Quan điểm của anh cho rằng ánh sáng không phải vận tốc giới hạn của vũ trụ. Điều này trùng hợp với quan niệm của thuyết Âm Dương Ngũ hành được phục hồi nhân danh nền văn hiến Việt trải gần 5000 năm - cho rằng: Giới hạn tốc độ của vũ trụ bằng/0/. Đây là bản tiếng Việt của bài viết này gửi cho diễn đàn để chúng ta tham khảo.

Trân trong cảm ơn sự nhiệt tình của anh Lê Văn Cường và sự quan tâm của quí vị.

*

Vận tốc ánh sáng không phải là giới hạn của mọi vận tốc

Le Van Cuong

Nguồn: General science Journa.

Bản tiếng Việt.

Về cơ bản Thuyết tương đối của nhà bác học lừng danh thế giới Albert Einstein là đúng, tuy nhiên nó vẫn còn có những mâu thuẫn, sai sót cần phải chỉnh sửa để hoàn thiện hơn.

Để hiểu được những điều còn vướng mắc, mâu thuẫn cần phải chỉnh sửa trong Thuyết tương đối, trước hết chúng ta phải xem lại phần chứng minh Thời gian dãn ra tại trang 551 và 552 trong sách Giáo trình phổ biến kiến thức khoa học: “ Physics principles & problems” xuất bản tại nhà xuất bản: Merril publishing company-Columbus,Ohio 43216 :

“Phụ lục A: 4 ý nghĩa của thời gian

Einstein đã lưu ý rằng định đề về thời gian được xem như một nghịch lý. Cùng là sự trôi của thời gian, nhưng ở những vị trí hoàn cảnh khác nhau thời gian trôi sẽ khác nhau.

Thời gian, Einstein nói, là một cái gì đó được đo bằng đồng hồ. Chúng ta hãy xem xét một chiếc đồng hồ đặc biệt được đặt trên con tầu vệ tinh. Từ sàn đến trần của vệ tinh có chiều cao là Ls .Tại sàn vệ tinh ta đặt một chiếc đèn có thể bật tắt những tia sáng và có một người kiểm tra giám sát tại đó. Trên trần vệ tinh có gắn một chiếc gương. Ánh sáng khi ta bật đèn sẽ di chuyển tới gương rồi phản xạ lại chỗ người kiển tra giám sát. Người giám sát phát khởi bật đèn sản sinh ra nhưng tia sáng. Mỗi một tia sáng chớp sáng giống một tíc tắc của đông hồ. Đây không phải là đồng hồ để giải trí mà là đồng hồ minh họa một nguyên lý căn bản. Các nhà du hành ngồi trên con tầu vệ tinh khi chưa chuyển động để ý tới đồng hồ sẽ thấy rằng thời gian giữa những tíc tắc là ts , sẽ bằng với khoảng cách di chuyển của ánh sáng là 2Ls , được chia với tốc độ ánh sáng là c , nên ts=2Ls/c hoặc cts=2Ls .

Nếu vệ tinh chuyển động với vận tốc v theo phương vuông góc với phương từ sàn tới trần của vệ tinh, thì những người quan sát đứng trên trái cũng sẽ trông thấy toàn bộ các thiết bị thực nghiệm trên vệ tinh. Khi đèn được bật, ánh sáng sẽ xuất phát và di chuyển tới gương, thời gian trôi là tm , đồng thời gương cũng di chuyển với khoảng cách là vtm . Như xem trong hình A-2 , một phần của ánh sáng sẽ di chuyển trên cạnh huyền của tam giác có chiều cao là Ls hoặc cts/2 và cạnh đáy là vtm. Vì ánh sáng di chuyển với cùng một vận tốc c đối với mọi người quan sát, nên khoảng cách di chuyển sẽ là ctm . Theo định lý Pitago ta thấy:

Thời gian từ gương di chuyển trở lại người quan sát bằng với từ đèn tới gương. Đặt te là thời gian giữa những “tíc tắc” được đo từ người quan sát trên trái đất. Khi đó te=2tm

.

Vận tốc v luôn nhỏ hơn c nên mẫu số luôn nhỏ hơn, do đó te luôn lớn hơn ts Người quan sát đứng trên trái đất đo thời gian trôi thấy đồng hồ đặt trên vệ tinh khi nó chuyển động chạy chậm. Điều này gọi là thời gian dãn ra” .

Hình A-2 Thiết bị thực nghiệm đo thời gian trôi thông qua sự truyền của ánh sáng.

Trong bài chứng minh thời gian dãn ra trên, chúng ta nhận thấy ts là một “tíc tắc” của đồng hồ hoặc là một giây trôi của thời gian tại hệ đứng yên, (Vệ tinh khi đứng yên, tạm gọi là hệ đứng yên: “Clock at rest”), và te=2tm là một “tíc tắc” của đồng hồ hay một giây trôi tại hệ chuyển động, (Vệ tinh khi chuyển động nhanh gây hiệu ứng biến đổi không gian và thời gian, tạm gọi là hệ chuyển động: “Moving clock”.

; vì ; nên te=ts.γ , ( γ gọi là hệ số dãn).

Nếu chúng ta gọi ts=so là đơn vị đo thời gian tại hệ đứng yên: “Clock at rest” thì te=sr là đơn vị đo thời gian tại hệ chuyển động: “Moving clock”.

Từ Hình: A-2, chúng ta thấy ls=2Ls=c.ts giả thiết với đơn vị đo: kmo là khoảng cách thực mà ánh sáng di chuyển tại hệ đứng yên: “Clock at rest”, thì le=c.2tm giả thiết với đơn vị đo: kmr là khoảng cách thực mà ánh sáng di chuyển tại hệ chuyển động: “Moving clock”.

Theo tiên đề thứ hai của Einstein trong Thuyết tương đối thì vận tốc ánh sáng là hằng số, tuyệt đối không thay đổi và bằng c=300.000 km/s trong chân không tại bất cứ nơi nào. Điều đó có nghĩa là t=s trong đơn vị đo vận tốc ánh sáng: km/s hoặc là một “tíc tắc” của đồng hồ hay là một giây trôi ts=so tại hệ đứng yên: “Clock at rest”, hoặc là một “tíc tắc” hay là một giây trôi te=sr tại hệ chuyển động: “Moving clock”. Nếu t=s là ts=so , (t=ts ,s=so), thì t=s sẽ khác với te=sr , (t ≠ te , s ≠ sr), vì te=ts.γ và sr=so.γ .

Từ c=co=300.000 km/s=300.000 kmo/so , khoảng cách truyền của ánh sáng ls trong hệ đứng yên: “Clock at rest” sẽ là:

ls=2Ls=c.ts=300.000 kmo/so. ts=300.000 kmo/so. so = 300.000 kmo .

Và khoảng cách truyền của ánh sáng le trong hệ chuyển động: “Moving clock” là:

le=c.te=300.000 kmo/so. te=300.000 kmo/so. sr .

Trường hợp này không tính được vì đơn vị đo thời gian te=sr tại hệ chuyển động: “Moving clock” khác với đơn vị đo thời gian ts=so tại hệ đứng yên: “clock at rest”. Khoảng cách truyền của ánh sáng le tại hệ chuyển động này chỉ tính được khi đơn vị đo của vận tốc ánh sáng: kmo/so tại hệ đứng yên đổi thành đơn vị đo của vận tốc ánh sáng: kmr/sr tại hệ chuyển động. Hoặc đơn vị đo thời gian: te tại hệ chuyển động: “Moving clock” đổi thành đơn vị đo thời gian: te=ts.γ , sr=so.γ tại hệ đứng yên: “Clock at rest”.

Lúc đó, vì te=sr ; te=ts.γ ; ts=so và le=cr.te nên

le=cr.te=300,000 kmr/sr . sr=300,000 kmr

hoặc le=co.ts.γ=300,000 kmo/so . so .γ =300,000 kmo . γ = lo.γ

Chúng ta thấy

Rõ ràng là ánh sáng di chuyển cùng một vận tốc không đổi đối với mọi người quan sát theo đơn vị đo của họ. Người quan sát tại hệ đứng yên: “Clock at rest” hoặc tại trái đất được coi là hệ đứng yên thấy và đo được vận tốc ánh sáng là c=co=300.000 kmo/so , còn người quan sát trên vệ tinh chuyển động hay tại hệ chuyển động: “Moving clock” cũng thấy và đo được vận tốc ánh sáng tại đó là cr=300.000 kmr/sr .

Người quan sát trên trái đất hay trong hệ đứng yên: “Clock at rest” chỉ có thể nhìn thấy ánh sáng cr tại hệ chuyển động: “Moving clock” chứ không thể đo được cr . Ngược lại, người quan sát tại hệ chuyển động: “Moving clock” cũng chỉ có thể nhìn thấy ánh sáng co tại hệ đứng yên: “ Clock at rest” hay trên trái đất chứ không đo được co . Do đó người quan sát trên trái đất hay tại hệ đứng yên: “Clock at rest” tưởng rằng ánh sáng tại hệ chuyển động: “Moving clock” là ánh sáng thông thường c=co=300.000 kmo/so . Thực ra ánh sáng đó không phải là c=co mà là cr=300.000 kmr/sr =300.000 kmo.γ/so.γ .

Sự thực thì ánh sáng c=co tại hệ đứng yên: “Clock at rest” hay tại trái đất chỉ đồng dạng với ánh sáng cr tại hệ chuyển động: “Moving clock” chứ chúng không bằng nhau. Ít nhất thì chúng ta cũng thấy đơn vị đo: kmo/so của c=co khác với đơn vị đo: kmr /sr của cr . Điều này có thể được minh họa bằng những đồ thị của vận tốc ánh sáng, không gian, thời gian của hệ đứng yên: “Clock at rest” và hệ chuyển động: “Moving clock” như sau:

Từ các đồ thị minh hoạ trên một lần nữa khẳng định rằng:

(2)

Do vậy vận tốc ánh sáng tại hệ chuyển động” “Moving clock” là cr chứ không phải là co=c , và phần chứng minh Thời gian dãn ra trên phải được sửa đổi như sau:

Theo định lý pitago:

cr2 trong (4) thay thế cho cr2 trong (3):

(5)

Hệ số dãn của Einstein khi v=c=co ( v là vận tốc của hệ chuyển động: “Moving clock”) thì , đây cũng là hạn chế của Thuyết tương đối gây ra nhiều tranh cãi về phương diện toán học cũng như tính logíc của sự kiện thực tế xảy ra về tính đồng thời hay không đồng thời tuỳ vị trí của người quan sát. Nhưng hệ số dãn đã chỉnh sửa lại thì dù dù vận tốc của hệ chuyển động có bằng hoặc lớn hơn vận tốc ánh sáng thì nó cũng là phương trình toán học có nghĩa, có thể giải được. Hơn nữa, nó còn giải thích rành mạch về tính đồng thời hay không đồng thời tuỳ vị trí của người quan sát như ví dụ dưới đây:

Giả thiết có một vệ tinh chuyển động nhanh gây hiệu ứng biến đổi không gian, thời gian trong chân không vũ trụ. Giữa vệ tinh có bố trí một ngọn đèn mà ánh sáng của nó chiếu sáng tới đầu và cuối vệ tinh. Tại đầu và cuối vệ tinh lắp đặt hai cánh cửa tự động mở khi gặp tia sáng từ ngọn đèn ở giữa vệ tinh chiếu đến. Đề nghị xem hình vẽ minh họa Hình 1 .

Khi vệ tinh chuyển động với vận tốc v < c , người quan sát trên trái đất được coi là hệ đứng yên sẽ thấy hai cánh cửa mở không đồng thời. Cánh cửa B ở cuối vệ tinh mở truớc và cánh cửa A ở phía đầu vệ tinh mở sau. Điều này là hợp lý vì những tia sáng từ ngọn đèn chiếu đến cửa B và sự di chuyển của cửa B ngược chiều nhau nên cửa B mở trước, còn những tia sáng từ ngọn đèn đến cửa A và sự di chuyển của cánh cửa A cùng chiều nên cửa A mở sau. Nhưng người quan sát ở trên vệ tinh lại thấy hai cánh cửa A và B mở đồng thời. Điều này cũng là hợp lý vì đối với họ ngọn đèn và hai cánh cửa A và B là đứng yên, khoảng cách từ ngọn đèn đến hai cửa A và B bằng nhau đồng thời vận tốc ánh sáng là không đổi ở mọi phương.

Nhưng nếu vận tốc của vệ tinh lớn bằng vận tốc ánh sáng , v=c , thì người quan sát trên trái đất hay ở hệ đứng yên so với sự chuyển động của vệ tinh chỉ thấy có một cửa B mở, còn cửa A không mở. Có điều này vì lẽ theo như Einstein thì vận tốc ánh sáng là giới hạn của mọi vận tốc, vận tốc ánh sáng là lớn nhất, các vận tốc khác cùng lắm là chỉ bằng với vận tốc ánh sáng, mà vận tốc của ngọn đèn cũng chính là vận tốc của vệ tinh lại bằng với vận tốc ánh sáng nên không thể có tia sáng nào từ ngọn đèn đến cánh cửa A được, vì thế cửa A không mở. Nếu có tia sáng từ ngọn đèn đến cửa A thì hoá ra người quan sát trên trái đất ở hệ đứng yên thấy có vận tốc lớn hơn vận tốc ánh sáng ? và sự tuyên bố của Einstein về vận tốc ánh sáng là vận tốc giới hạn của mọi vận tốc là không đúng ?

Trong khi người quan sát trên trái đất thấy chỉ có một cửa B mở thì người quan sát ở trên vệ tinh vẫn cứ thấy hai cánh cửa A và B mở đồng thời. Điều này cũng logíc vì chẳng nhẽ ngọn đèn ở giữa vệ tinh không bị che chắn gì mà lại chỉ sáng có một nửa ? Chỉ ưu tiên chiếu sáng cho phía cửa B, còn cửa A thì không ?

Quả thật nếu có tư duy theo logíc thì có lẽ ai cũng chỉ chấp nhận sự kiện người quan sát trên trái đất ở hệ đứng yên thấy hai cánh cửa của vệ tinh là hệ chuyển động mở không đồng thời, chứ không thể chấp nhận việc họ thấy chỉ có một cánh cửa mở, trong khi người quan sát trên vệ tinh lại thấy cả hai cánh cửa đều mở.

Do vậy chúng ta có quyền nghi ngờ hệ số dãn là chưa chuẩn xác, (vì hệ số dãn này Einstein đã công bố vận tốc ánh sáng là giới hạn của mọi vận tốc). Hệ số dãn γ cần phải chỉnh sửa lại cho logíc hơn. Sự kiện này được minh họa như sau:

Hình 1:

Chú ý: Vì cr ≠ c , nghĩa là tần số sóng của cr chỉ phù hợp với không gian: kmr và thời gian: sr khác với tần số sóng của c chỉ phù hợp với không gian: km và thời gian: s nên người quan sát trên trái đất đang trong không gian: km và thời gian: s khó có thể trông thấy tia sáng cr tại hệ chuyển động với tốc độ nhanh đã bị biến đổi không gian và thời gian xung quanh hệ. Khó có thể trông thấy hay không thể trông thấy không có nghĩa là tia sáng cr không tồn tại.

Kết luận:

Phần chứng minh thời gian dãn ra trong sách: “ Physics principles & problems” về cơ bản là đúng, nhưng hệ số dãn phải sửa lại là để có ý nghĩa logíc trong toán học cũng như giải đáp những sự kiện thiếu logíc như đã nêu trên. Qua đó cần khẳng định lại rằng vận tốc ánh sáng không phải là giới hạn của mọi vận tốc.

Thực chất vận tốc ánh sáng chỉ là hằng số và là giới hạn của mọi vận tốc khi không gian và thời gian không thay đổi. Khi không gian và thời gian thay đổi từ km , s thành kmr , sr thì vận tốc ánh sáng: c cũng thay đổi theo thành: cr cho phù hợp với không gian và thời gian đã bị thay đổi đó. Vận tốc ánh sáng cr sẽ lớn hơn vận tốc ánh sáng: c trong trường hợp hệ chuyển động có vận tốc lớn xấp xỉ vận tốc ánh sáng gây hiệu ứng biến đổi không gian, thời gian xung quanh hệ chuyển động. Lúc đó vận tốc ánh sáng xung quanh hệ chuyển động, (trong không gian: kmr , thời gian: sr ) sẽ là: , (trong đó v là vận tốc của hệ chuyển động, c là vận tốc ánh sáng thông thường trong không gian và thời gian khi chưa bị biến đổi và cr là vận tốc ánh sáng trong không gian, thời gian đã bị biến đổi, có tần số sóng khác với tần số sóng của c ).

Hà nội, ngày 30/12/2008

Lê Văn Cường

Khẳng định 1: General Science Journal không phải là một tạp chí nghiên cứu.

http://en.wikipedia.org/wiki/General_Science_Journal

  Quote

One feature of the journal is its open access (you don't need to pay to view the articles), and its freedom of speech (no censorship) and open to all without needing to have any university affiliation (as a difference with other such us arXiv or PRL Journals).

Tức là không có kiểm duyệt thẩm định nội dung. Hệ quả, đây không phải là tạp chí đáng tin cậy, kiểu như blog cá nhân mà thôi.

Tôi đã đọc qua. Đề nghị tác giả học lại về thuyết tương đối hẹp của Einstein.