Trích:
CindyNg viết
Vận tốc là một khái niệm căn bản trong vật lý, mà bất cứ ai trong chúng ta, nếu đã học qua bậc tiểu học, đều biết vận tốc bằng đoạn đường chia cho thời gian.
Thí dụ: Đoạn đường Sài gòn - Biên Hòa dài 30 km, tôi cỡi xe máy đi từ Biên Hòa đến Sai gòn, mất 1 tiếng. Vậy thì vận tốc của tôi là 30 km/h.
Đơn giản và dễ hiểu.
|
Thưa các bạn,
Trong vật lý, khi nói đến vận tốc, là nói đến chuyển động. Mà nói đến chuyển động thì phải nói là chuyển động đối với cái gì. Anh A là
đang ngồi yên trên xe, những lại là
đang chuyển động đối với người đứng bên đường....
Vậy thì, khi nói đến vận tốc của một vật thể X, chúng ta cũng phải nói cho rõ ràng là X đã
chuyển động với vận tốc v đối với cái gì.
Ví dụ 1:
Anh A cởi xe đạp đi từ Biên Hòa đến Sài gòn. Anh đang đi thì gặp người bạn học chạy ngược chiều. Hai người bạn gọi nhau và cùng nhau vào ngồi uống nước trong một quán nhỏ ngay bên đường. Hỏi nhau, thì họ biết rằng họ đều khởi hành đúng vào lúc 8:00 sáng, rồi gặp nhau trên đường đúng vào lúc 9:00.
Không ai biết họ đạp xe với vận tốc nào (đối với cột đèn).
Câu hỏi mà có người đặt ra là, vận tốc của A đối với B, và của B đối với A là bao nhiêu. Mọi người đều có thể đáp ngay là 30km/h.
Ví dụ 2:
Một người thợ săn, núp sẵn gần bìa rừng, chờ một con mồi chạy ngang qua trên con đường mòn băng ngang trước mắt. Khoảng cách từ nơi anh núp đến con đường là 50m. Một con nai vàng ngơ ngác chạy ngang, người thợ săn buông tên, một mủi tên lao ra... Một phút sau thì nai trúng tên. Không ai biết nai đang chạy với vận tốc nào, cũng không ai biết tên bay với vận tốc nào, nhưng người ta có thể nói ngay là vận tốc của tên đối với nai là 50m/phút.
Làm thế nào để tính các vận tốc đó?
Người ta tính v = delta S / delta t
Với thí dụ 1, delta S = 30km, và delta t = 1h.
Với thí dụ 2, delta S = 50m. và delta t = 1 phút.
==================================
Trở lại với tiên đề ánh sáng trong thuyết tương đối, vận tốc ánh sáng được đề cập trong tiên đề là "vận tốc lan truyền" (propagated). Khi nói đến vận tốc lan truyền, thì trong vật lý, đó là vận tốc sóng, mà sóng thì có môi trường truyền sóng. Vận tốc lan truyền là vận tốc của sóng
đối với môi trường này. Mà
empty space thì đâu có phải là một môi trường.
Như vậy, thì ngay khi được phát biểu, tiên đề ánh sáng trong thuyết tương đối hẹp đã không phù hợp với khái niệm về vận tốc trong khoa học. Hay cũng có thể nói ngược lại là, từ ngữ "vận tốc" trong thuyết tương đối hẹp, đã mang một ý nghĩa khác với khái niệm mà chúng ta đang có về vận tốc trong vật lý.
Một ví dụ cụ thể, cho các bạn thấy rõ sự
khập khểnh này:
M là người quan sát đứng ngay tại trung điểm của một đoạn thẳng AB = 600000km. Vào lúc 0:00:00, tại A và B, hai chiếc dĩa bay cùng cất cánh và cùng bay về M. Đúng vào lúc 0:00:01.5, (tức là 1.5 giây sau khi bay), hai chiếc dĩa bay này tông nhau ngay tại M.
t = 0,
=>................................................ .......................................<=
A...........................................M..... .........................................B
t = 1.5,
...........................................=><=... ........................................
A............................................M.... .........................................B
Sau khi chứng kiến toàn bộ quá trình bay và đụng nhau của hai chiếc dĩa bay, người quan sát M tuyên bố:
1. Vận tốc của 2 chiếc dĩa bay đối với tôi (M) là ngược chiều nhau, và bằng nhau về độ lớn, bằng 200000km/s.
2. Vận tốc của chiếc dĩa bay này đối với chiếc dĩa bay kia là:
v = delta S / delta t = 600000km/1.5s = 400000km/s
------------------------------------
Các bạn thân mến,
Các bạn có thể gặp bất cứ một vị giáo sư Y nào về thuyết tương đối, và hỏi ông ta rằng,
nếu ông là M (đang đứng yên tại trung điểm của AB), thì ông có tuyên bố giống như M không?
Ông ta sẽ không ngần ngại, nói ngay rằng ông ta sẽ nói y như M cho câu số 1; còn cho câu số 2, thì ông ta sẽ không có câu trả lời!!!??? Vì thuyết tương đối không cho phép có bất cứ vận tốc nào lớn hơn c, vị giáo sư Y không thể nói v = 400000km/s, cho dù ông ta biết rất rõ ràng là vào lúc 0:00:00, hai chiếc dia bay cách xa nhau 600000km, và lúc 0:0:01.5, chúng cách nhau 0m.