Trọng Lực

20 điều bạn chưa biết về trọng lực

G S Tôn Thất Trình

1 - Trong phim “ Chiến Tranh Các Vì - Ngôi Sao, Star Wars “ tài tử Obi-Wan Kenobi nói là Lực – Force “ vây quanh chúng ta và xuyên vào chúng ta ; nó làm dính thiên hà lại cùng nhau”. Có lẽ Kenobi đã nói trọng lực – gravity. Các đặc tính hút dẫn của trọng lực rỏ ràng làm dính thiên hà với nhau. Nhưng nó cũng “ xuyên qua” chúng ta, nới rộng theo vật lý học qua chúng ta , giúp chúng ta dính liền với Trái Đất.

                                     Star eaten by a black hole: still blasting away

2 - Khác với Lực – Force , có hai khía cạnh đen tối và sáng, trọng lực không có tính hai mặt này : nó chỉ luôn luôn hút dẫn, không bao giờ đẩy đi.

3 - Cơ quan Không gian Hoa Kỳ -NASA đang cố gắng phát triển những luồng sức kéo đi, có thể di chuyễn các vật thể lý học, tạo ra một lực hút dẫn có cơ làm quân bài thắng trọng lực.

4 - Các hành khách ở công viên tiêu khiển cỡi chạy và kinh nghiệm trọng lực mi crô- microgravity của Trạm Không Gian Quốc tế - gọi sai lầm là trọng lực số không zero, vì chúng rơi xuống cùng một tốc độ với xe chở .

5 - Ai đó nặng 150 cân Anh ( khỏang 72 kí ) tại Trái Đất, sẽ nặng nếu như anh ta có thể đứng ở trên Sao Mộc – Jupiter òan ọach đến 354 cân Anh ( trên 160 kí ) tại hành tinh khí khổng lồ này. Khối lượng- masses càng lớn thì trọng lực cũng càng lớn.

6- Muốn để lại đằng sau sức kéo trọng lực của Trái Đất, một vật thể phải du hành 7 dặm Anh một giây đồng hồ, nghĩa là tốc độ hành tinh chúng ta thóat đi.

7 - Trọng lực là lực yếu nhất của 4 lực căn bản. 3 lực kia là điện từ - electromagnetism, lực hạt nhân yếu – weak nuclear force cai quản cách nào các nguyên tử tan rã, và lực hạt nhân mạnh - strong nucler force giữ các nhân nguyên tử với nhau .

8 - Một nam châm bằng đồng xu (đồng cắt ) có đủ lực điện từ để vượt qua tất cả trọng lực của Trái Đất và dính chặc vào thành tủ lạnh .

9 - Trái táo (tây ) không đụng vào đầu Isaac Newton, nhưng đã làm Newton tự hỏi là lực khiến những trái táo rơi xuống có ảnh hưởng đến Mặt Trăng chuyễn động quanh Trái Đất.

10 - Trái táo trong mắt Newton đưa tới luật nghịch đảo vuông- bình phương đầu tiên – first inverse square law ở khoa học: F= G ( mM)/ r2 . Có nghĩa là một vật thể cách xa hai lần đặt áp lực một phần tư của sức kéo trong lực.

11- Luật nghịch đảo bình phương cũng có nghĩa là nơi đến của hút dẫn trọng lực là vô hạn trên phương diện kỷ thuật – technically infinite . Chao – whoa ơi.

12 - Định nghĩa khác của trọng lực – có nghĩa là cân nặng ( nặng kí ) hay nghiêm trọng – nói trước tiên, nguồn gốc của từ la tinh” gravis” hay “ heavy”.

13 - Lực trọng lực gia tốc mọi điều theo cùng một xác xuất bất cứ cân nặng ra sao đi nữa. Nếu bạn làm rơi những trái banh kích thước bằng nhau ở những bề cao khác nhau trừ một mái nhà, chúng sẽ đụng nhằm mặt đất cùng một thời gian như nhau. Tính ì – inertia nặng hơn của các vật thể nặng hơn, gạt bỏ hết bất cứ tốc độ nào vật thể nặng có được trên vật thể nhẹ hơn.

14 - Lý thuyết tổng quát về tương đối của Einstein lần đầu tiên xem trọng lực như thể là một biến dạng- công vênh của không gian – thời gian ( space- time ), một vải vóc bao trùm khắp hết vũ trụ.

15 - Bất cứ điều gì với khối lượng – mass đều uốn cong, làm vênh không gian – thời gian bao quanh nó. Năm 2011, thí nghiệm Máy dò Trọng Lực B của NASA cho thấy là Trái Đất giật mạnh, kéo vũ trụ quanh Trái Đất như thể một trái banh gỗ quay tròn trong mật ( mía ), y hệt như Einstein đã tiên đóan.

16 - Khi làm vênh không gian – thời gian quanh nó, một vật thể khối lượng lớn đôi khi đưa ánh sáng trở lại qua đó, không khác chi một lăng kính làm ra. Lăng kính trọng lực có thể phóng đại một thiên hà xa xôi hay bôi bẩn ánh sáng thiên hà thành những hình dạng lạ lùng.

17- “ Vấn đề Ba Thân thể - Three-Body Problem” qui định mọi mô hình ba vật thể xoay quanh quỉ đạo của nhau có thể lấy đi, nếu chỉ duy nhất trọng lực ảnh hưởng, đã làm bối rối các nhà vật lý học trong 300 năm . Cho đến nay họ chỉ tìm ra 16 lọai giải pháp mà 13 giải pháp cũng chỉ mới được khám phá, tháng 3 năm 2013.

18 – Dù rằng cả 3 lực căn bản khác chơi trò tốt đẹp với cơ học hạt lượng – quantum mechanics – ngành khoa học của những gì rất nhỏ- trọng lực cứng đầu không thích nghi với nó ; các phương trình hạt lượng tan vỡ khi chúng cố gắng gôm luôn cả trọng lực . Cách nào hòa giải hai điều hòan tòan chánh xác này nhưng diễn tả đối nghịch nhau là một trong những vấn đề vật lý học to lớn nhất.

Đài quan sát LIGO ở Hanford, Washington (trên) và ở Livingston, Louisiana (dưới).

19 - Muốn hiểu biết trọng lực hơn , các nhà vật lý học nhìn vào các làn sóng trọng lực , các gợn sóng ở không gian – thời gian , thành quả của những điều như các lỗ đen – black holes đụng chạm nhau và các vì sao nổ tan, theo lời Amber Stuver, nhà vật lý học Đài quan sát LIGO –Laser Interferometer Gtravitational – Wave Observatory ( Đài Quan sát Làn sóng Trọng lực Giao thoa kế Laser ) ở bang Louisiana- Hoa Kỳ .

20 - Một khi các nhà khảo cứu LIGO thành công dò ra các làn soóg trọng lực, họ có thể đủ khả năng sử dụng chúng, nhìn thấy vũ trụ- cosmos chưa bao giờ nhìn thấy trước đây. Stuver nói: “ Mỗi khi chúng ta nhìn vào vũ trụ theo một phương cách mới, thì nó cách mạng hóa hiểu biết của chúng ta về vũ trụ” Hãy trò chuyện về nặng kí đi !

( Chiếu theo nhà vật lý học Bill Andrew, Irvine - Ca Li ngày 2 tháng 7 năm 2013 )