Những lý giải mới về thời gian và bản chất của ánh sáng từ thí nghiệm của Michelson-Morley, phần V
3. Thấu kính hấp dẫn và thấu kính khí quyển
Thấu kính hấp dẫn là sự suy luận từ quan niệm cho rằng sự di chuyển của ánh sáng là sự di chuyển của các dòng lượng tử ánh sáng hay các hạt ánh sáng. Khi các hạt ánh sáng di chuyển, do chúng có khối lượng nên chúng sẽ chịu tác động của lực hấp dẫn của các ngôi sao, các hố đen có khối lượng lớn, đường đi của chúng vì vậy sẽ bị uốn cong. Ánh sáng di chuyển dưới dạng sóng (như chứng minh trong phần 2) sẽ không chịu tác động của lực hấp dẫn nên đường đi của ánh sáng sẽ không bị uốn cong bởi tương tác hấp dẫn mà chỉ bị uốn cong bởi sự khúc xạ. Tầng khí quyển trong suốt bao quanh các ngôi sao và các hành tinh sẽ tạo nên các thấu kính hội tụ quang học (gọi là thấu kính khí quyển) làm cong các tia sáng đi xuyên qua tầng khí quyển đó. Còn thấu kính hấp dẫn có thực sự tồn tại hay không cần có sự xem xét đến tính chất, tác dụng của thấu kính này và so sánh với thấu kính quang học để tránh việc lầm tưởng thấu kính quang học là thấu kính hấp dẫn. Tầng khí quyển và trường hấp dẫn có những điểm khác nhau, do đó ảnh hưởng của chúng tới các tia sáng quan sát được cũng sẽ có những điểm khác nhau. Giới hạn của tầng khí quyển là rất nhỏ so với trường hấp dẫn của cùng một ngôi sao hay một thiên thể. Vì vậy việc quan sát cũng phải chia ra các trường hợp riêng. Với thấu kính là tầng khí quyển mặt trời và các thiên thể khác thì do trái đất nằm ngoài tầng khí quyển của mặt trời nên sự quan sát từ trái đất là bên ngoài thấu kính (Hình 1.6), với thấu kính hấp dẫn của mặt trời thì sự quan sát là bên trong, với các ngôi sao rất xa thì sự quan sát được xác định là bên ngoài. Việc chia ra các trường hợp đối với thấu kính hấp dẫn có nguyên nhân từ quan niệm cho rằng ánh sáng di chuyển dưới dạng hạt. Do di chuyển dưới dạng hạt nên tia sáng có quán tính. Động năng ban đầu định hướng cho tia sáng. Khi tia sáng chịu tác động của lực hấp dẫn, hạt ánh sáng sẽ di chuyển theo hướng vec tơ tổng hợp giữa lực hấp dẫn và lực từ động năng ban đầu. Cường độ của lực hấp dẫn thay đổi theo khoảng cách giữa thiên thể và hạt ánh sáng. Nếu lực hấp dẫn đủ lớn nó sẽ kéo tia sáng về phía thiên thể, nếu nó chỉ đủ để làm thay đổi đường đi của tia sáng thì khi thoát khỏi trường hấp dẫn tia sáng lại đi theo hướng cũ chỉ khác con đường. Trái đất nằm trong trường hấp dẫn của mặt trời và cũng chưa ai biết tác dụng hấp dẫn của mặt trời lên tia sáng có giới hạn là bao nhiêu nên ở đây chỉ xét một trường hợp là sự quan sát là từ bên trong thấu kính.
Tác dụng của thấu kính hấp dẫn (nếu có) thể hiện trên hình 4.1
Tại vị trí I và II, nếu không có tác dụng của thấu kính, ngôi sao sẽ bị mặt trời che khuất, do có tác dụng uốn cong tia sáng nên tại A quan sát thấy sao giống như với thấu kính khí quyển. Tại vị trí III, sao không bị che khuất nhưng sao cũng không được nhìn thấy bằng tia sáng thẳng từ sao đến vị trí quan sát. Đặc biệt, do các tia sáng bị uốn cong nên tạo nên ảo giác về vị trí của sao. Sao ở vị trí I sẽ nhìn thấy ở vị trí I’, Vị trí II sẽ thấy ở II’, nếu quan sát liên tục sẽ thấy sao di chuyển nhanh dần mặc dù trong thực tế tốc độ di chuyển của sao là không đổi, với các sao gần mặt trời thì do các tia sáng phần sau bị trường hấp dẫn làm cong nhiều hơn phần trước theo hướng di chuyển nên tạo nên ảo giác phần sau di chuyển nhanh hơn phần trước nên ngôi sao có hình dạng dẹt (Hình 4.3 và 4.4), còn thấu kính khí quyển lại cho sự sai lệch hay biến dạng khác. Sự sai lệch về vị trí của thiên thể do thấu kính khí quyển chỉ có khi toàn bộ các tia sáng đến vị trí quan sát đi qua lớp khí quyển (thiên thể được nhìn thấy sớm hơn), còn trong trường hợp có một phần hay toàn bộ các tia sáng đó không đi qua tầng khí quyển sẽ cho vị trí quan sát được đúng với vị trí thật, hình ảnh của thiên thể chỉ bị biến dạng khi có một phần các tia sáng từ thiên thể tới vị trí quan sat đi qua tầng khí quyển, phần còn lại ở bên ngoài. (Hình 4. 2 và 4.5). Hình 4.6 có thể (do đây là ảnh chụp tính cờ của các nhà du hành vũ trụ trên trạm vũ trụ ISS) là một minh chứng cho điều này.
Khi chỉ xem xét đơn thuần về mặt vị trí, do có một số điểm giống nhau giữa thấu kính hấp dẫn và thấu kính khí quyển (nhìn thấy sớm hơn) nên có thể dẫn đến sự nhầm lẫn giữa hai loại thấu kính này. Những khi chú ý đến các tính chất và các sự thể hiện khác nhau giữa chúng thì có thể đánh giá được hiện tượng đang quan sát do tác dụng của loại thấu kính nào. Tầng khí quyển mặt trời là có thực, vì vậy tác dụng bẻ cong các tia sáng là có thực và quan sát nhật thực năm 1919 là chứng minh cho điều này chứ không phải là sự chứng minh cho sự tồn tại của thấu kính hấp dẫn. Nói cách khác, thấu kính hấp dẫn là không có thực bởi ánh sáng di chuyển dưới dạng sóng và mọi quan sát thực tế đều phù hợp với điều này. Hoặc khi coi các hạt photon là các hạt truyền năng lượng điện từ không có khối lượng thì chúng sẽ không chịu tương tác hấp dẫn và do đó chúng sẽ không bị uốn cong khi di chuyển trong trường hấp dẫn, thấu kính hấp dẫn sẽ không có tác dụng với tia sáng và do đó sẽ không có hiện tượng nào quan sát được. Điều này khẳng định một lần nữa hiện tượng tia sáng bị uốn cong trong quan sát nhật thực năm 1919 là do tác dụng của thấu kính khí quyển chứ không phải là của thấu kính hấp dẫn.
Mục lục:
Những
lý
giải
mới
về
thời
gian
và
bản
chất
của
ánh
sáng
từ
thí
nghiệm
của
Michelson-Morley,
phần
I
Những lý giải mới về thời gian và bản chất của ánh sáng từ thí nghiệm của Michelson-Morley, phần II
Những lý giải mới về thời gian và bản chất của ánh sáng từ thí nghiệm của Michelson-Morley, phần III
Những lý giải mới về thời gian và bản chất của ánh sáng từ thí nghiệm của Michelson-Morley, phần IV
Những lý giải mới về thời gian và bản chất của ánh sáng từ thí nghiệm của Michelson-Morley, phần VI
Bài liên quan
Liên kết đến đây
- Những lý giải mới về thời gian và bản chất của ánh sáng từ thí nghiệm của Michelson-Morley, phần I
- Những lý giải mới về thời gian và bản chất của ánh sáng từ thí nghiệm của Michelson-Morley, phần II
- Những lý giải mới về thời gian và bản chất của ánh sáng từ thí nghiệm của Michelson-Morley, phần III
- Những lý giải mới về thời gian và bản chất của ánh sáng từ thí nghiệm của Michelson-Morley, phần IV
- Những lý giải mới về thời gian và bản chất của ánh sáng từ thí nghiệm của Michelson-Morley, phần VI
