Einstein thử nghiệm thuyết Tương đối như thế nào?


Theo giai thoại, Einstein từng giải thích thuyết tương đối cho một người bình thường: "Khi một người đàn ông ngồi bên cô gái đẹp một giờ, thời gian dường như chỉ mới một phút. Nhưng khi đặt anh ta lên bếp lò nóng một phút, thời gian tưởng đã hàng giờ. Đó là tính tương đối".

Theo thuyết tương đối hẹp của Einstein, thời gian không phải là hằng định, mà có thể co giãn tùy thuộc vào hệ quy chiếu. Chẳng hạn trong một trường hẫp dẫn rất mạnh (như gần một ngôi sao siêu nặng) hay trên con tàu vũ trụ bay với tốc độ rất cao, thời gian bị kéo dài ra, khiến một năm sống trên tàu có thể tương đương cả nghìn năm trên trái đất. Đó là một cách để du hành tới tương lai. Nhưng giả thuyết sẽ chỉ là giả thuyết nếu nó chưa được thực nghiệm khẳng định.

Mới đây Steve Mirsky, người phụ trách chuyên mục Phản hấp dẫn trên tạp chí Người Mỹ khoa học, đã phát hiện ra rằng, bài toán "Cô gái đẹp và bếp lò nóng" không chỉ là giai thoại. Trong một thư viện địa phương, Mirsky tìm thấy một công trình ngắn của Einstein đăng tải trên Tạp chí khoa học và công nghệ ngoại nhiệt, tập 1, số 9, năm 1938 (đã đình bản một thời gian sau đó). Trong đó, nhà lý thuyết vĩ đại nhất thiên niên kỷ thứ hai đã tiến hành thực nghiệm để đánh giá thuyết tương đối qua bài toán "Cô gái đẹp và bếp lò nóng" thú vị nói trên. Dưới đây là toàn văn công trình nghiên cứu:

"Về tác dụng của kích thích cảm giác ngoài lên sự co giãn của thời gian", Albert Einstein, Viện nghiên cứu cao cấp, Princeton, New Jersey (Mỹ).

Tóm tắt: Khi người đàn ông ngồi bên cô gái đẹp một giờ, thời gian dường như chỉ mới một phút. Nhưng khi đặt anh ta lên bếp lò nóng một phút, thời gian tưởng đã hàng giờ. Đó là tính tương đối.

Vì hệ quy chiếu của người quan sát đóng vai trò quyết định đối với cảm giác dòng chảy thời gian của anh (chị) ta, trạng thái tinh thần của người quan sát có thể là yếu tố bổ sung cho cảm giác đó. Vì thế tôi nghiên cứu dòng thời gian ứng với hai trạng thái tinh thần nói trên.

Phương pháp: Tôi phải tìm một bếp lò nóng và một cô gái đẹp. Không may là tôi không thể kiếm được bếp lò, vì người nấu bếp vẫn cấm tôi lại gần bếp. Nên tôi phải tìm giải pháp thay thế bằng một miếng sắt phủ chrome của công ty Manning Bowman 1924, vì nó rất nóng khi nung lên. Tìm cô gái đẹp còn hơn là một vấn đề, vì tôi đang sống tại New Jersey. Tôi biết (vua hề) Charlie Chaplin vì đã dự buổi lễ chiếu ra mắt bộ phim Ánh đèn thành phố của ông năm 1931, nên tôi đề nghị ông thu xếp cho tôi gặp vợ ông, ngôi sao màn bạc Paulette Goddard, chủ nhân của shayna punim, tức một khuôn mặt đẹp, ở mức tuyệt vời.

Thảo luận: Tôi đi tàu lửa tới thành phố New York để gặp Paulette Goddard tại nhà hàng Con sò ở nhà ga Trung tâm. Paulette rất dễ thương và quyến rũ. Khi tôi cảm thấy một phút đã trôi qua, tôi liền kiểm tra đồng hồ và phát hiện ra rằng, khoảng thời gian thực là 57 phút, mà tôi làm tròn thành một giờ. Quay về nhà, tôi kẹp tấm sắt và nung nóng nó lên. Rồi tôi ngồi lên tấm sắt khi vẫn mặc quần dài và áo sơ mi không kéo lên. Khi cảm thấy một giờ đã trôi qua, tôi đứng dậy và kiểm tra đồng hồ để nhận ra rằng, thời gian chưa tới một giây. Để phù hợp với khung cảnh thí nghiệm và giả thuyết, tôi làm tròn kết quả thành một phút. Rồi tôi gọi bác sĩ.

Kết luận: Trạng thái tinh thần của người quan sát đóng vai trò quyết định trong cảm giác thời gian.

(Theo Tia sáng)