khó hiểu quá

khó hiểu quá

em có 1 điều khó hiểu về thuyết tương đối của einstein.Các bác giải quyết giúp với:
trong thuyết tương đối của einstein có đoạn nói là:
vận tốc ánh sáng không phụ thuộc tốc độ chuyển động của vật phát sáng,tức nếu nó được phát ra từ 1 ngôi sao đang di chuyển lại gần hay ra xa trái đất thì cũng như nhau.
vậy tại sao lại có thể dựa vào sự dịch chuyển của quang phổ về phía đỏ hoặc tím để xác định vận tốc dời xa hoặc lại gần của các sao?(thường là ra xa)
các bác giải quyết giúp em nhé

Vấn đề này đã được nhiều bạn hỏi và đã có rất nhiều bài viết hay để giải đáp, tôi xin vắn tắt: Bạn cần phân biệt hai đại lượng vật lý khác nhau đối với ánh sáng:
1. Tốc độ
2. Bước sóng (liên quan mật thiết với tần số, bước sóng lớn có tần số thấp và ngược lại!)
Trong chân không, các sóng ánh sáng có những tần số khác nhau nhưng vẫn có tốc độ như nhau. Các sóng ánh sáng tần số thấp (bước sóng lớn) có màu đỏ, các sóng ánh sáng có tần số cao có màu xanh tím. Giữa màu đỏ và xanh tím, có nhiều bước sóng trung gian, tạo nên các màu trung gian mà ta thường nôm na gọi cả phổ ánh sáng nhìn thấy là các màu: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm và tím - bảy sắc cầu vồng!
Nếu ánh sáng có bước sóng lớn hơn màu đỏ, mà ta không nhìn thấy, gọi là hồng ngoại. Những bước sóng ngắn hơn màu tím và ta cũng không thấy, gọi là tử ngoại.
Khi nguồn sáng cố định với ta (hoặc di chuyển với tốc độ rất thấp), ánh sáng tới mắt ta với bước sóng giống như của nguồn sáng, tất nhiên có thể đến chậm đôi chút nếu nó ở quá xa. Do đó, nếu nguồn có màu đỏ thì ta cũng thấy đúng là nó màu đỏ vân vân. Nhưng nếu nguồn sáng chuyển động ra xa hoặc tiến gần lại ta với tốc độ đáng kể thì xảy ra hiện tượng dịch chuyển màu. Điều này khá dễ hiểu: nếu bạn nhúng ngón tay xuống mặt nước phẳng lặng, bạn sẽ làm cho mặt nước bị xao động, tạo thành những vòng tròn gợn sóng đồng tâm. Nếu bạn di chuyển ngón tay vẫn đang nhúng dưới nước, bạn sẽ tạo ra những vòng tròn không đồng tâm, sóng nước có vẻ mau hơn về phía ngón tay di chuyển và có vẻ thưa hơn ở phía đằng sau của chuyển động.
Sóng âm thanh cũng vậy, cũng mau hơn về phía của chuyển động và cũng thưa hơn về phía sau của chuyển động. Vì thế, nếu một chiếc ô tô vừa chạy vừa bấm còi và chạy ngang qua bạn, bạn sẽ thấy tiếng còi có âm cao hơn khi nó tiến lại gần và có âm trầm hơn nếu xe chạy ra xa.
Ánh sáng cũng có cách xử sự y trang, nếu nguồn sáng có tốc độ tiến lại ta khá nhanh, ta sẽ thấy nguồn sáng lẽ ra có màu đỏ thì bây giờ lại dường như có màu da cam hoặc thậm chí màu vàng... Vì vậy, bằng tính toán, ta có thể biết chính xác (đến mức kinh ngạc) tốc độ của một nguồn sáng đang tiến lại gần hoặc tách ra xa một vị trí quan sát, nếu xác định được mức độ chuyển dịch phổ màu của nguồn sáng đó. Công an thường áp dụng nguyên lý này để đo tốc độ xe cộ trên đường.
Đến đây, có người đã vội vã kết luận: những ngôi sao màu xanh là đang tiến lại gần ta và những ngôi sao màu vàng là đang lùi ra xa ta. Thực ra, ở đây còn có vấn đề tế nhị thế này: nếu một ngôi sao đang phát sáng, nó sẽ phát ra bức xạ gồm cả những sóng ánh sáng nhìn thấy, cả phần hồng ngoại lẫn những phần tử ngoại. Vậy nếu nó đang lùi ra xa thì màu đỏ sẽ thành hồng ngoại, màu cam sẽ thành màu đỏ vân vân, và một phần tử ngoại sẽ thành màu tím thay cho màu tím đã chuyển thành màu chàm. Rốt cục, do các sóng ánh sáng đều được tịnh tiến một khoảng như nhau nên màu của nó vẫn không đổi, vậy làm sao ta tính được tốc độ lùi ra xa hay tiến lại gần của ngôi sao này?
May mắn làm sao, mọi ngôi sao đều phát sáng với sự phân bố không đều trên toàn giải quang phổ, có những vạch rất sáng xen kẽ những vạch rất tối, vị trí những vạch sáng tối này trên phổ màu thuần túy chỉ phụ thuộc vào bản chất hóa lý của vật chất, tức là chỉ phụ thuộc vào những nguyên tố hóa học tạo nên ngôi sao đó. May hơn nữa, các ngôi sao (trong đó có mặt trời của chúng ta) đều được tạo ra từ cùng một loại vật liệu: hydro và helium, bởi vậy, các vạch quang phổ của chúng rất giống nhau. Do vậy, nếu có sự tịnh tiến về một phía nào đó của những vạch quang phổ này, ta sẽ tính ngay ra là ngôi sao này đang di chuyển ra xa hay tiến gần chúng ta.
Rất mong những giải thích sơ lược này giúp bạn hiểu thêm một chút về một trong những vấn đề hóc búa của vật lý thiên văn!

chà chà ,vẫn không hiểu .
theo em biết thì vận tốc ánh sáng trong các hệ quy chiếu đều bằng nhau.
vd: đặt ngọn đèn lên otô rồi cho nó đứng yên, chạy lại gần hay ra xa thì vận tốc của ánh sáng do ngọn đèn phát ra đối với mắt người quan sát thì cũng như nhau. Điều này trái hẳn với quy tắc cộng vận tốc trong vật lý cổ điển.tại sao?

Bạn có thể đọc một bài toán ví dụ trong sách cơ sở vật lí tập 6, đoạn nói về tính tương đối, tôi thấy cách lấy ví dụ ở đó khá dễ hiểu và cách giải thích cũng chính xác, không gây hiểu nhầm.

Khi quan sát các hiện tượng vật lý, người ta đã phát hiện thấy những định luật của tự nhiên mà chẳng thể giải thích nổi, chỉ có việc đơn giản là chấp nhận hoặc là buộc phải đưa ra các giả thuyết khác để giải thích. Giả thuyết là những điều chỉ có trong đầu chúng ta chứ không phải là thực tế. Một giả thuyết còn đứng vững được nếu nó vẫn còn giải thích được các quan sát và nó sẽ sụp đổ nếu ta tìm thấy một quan sát mâu thuẫn với những tiên đoán của giả thuyết đó.
Ví dụ: bằng những quan sát quỹ đạo chuyển động của các hành tinh trong hệ mặt trời và mặt trăng, Newton và các học giả thời đó đã phát hiện ra định luật hấp dẫn. Tại sao các khối lượng lại hút nhau với một lực tỷ lệ thuận với các khối lượng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng? Newton không biết, ông chỉ biết rằng có một lực như vậy và đó là một định luật của vật lý. Sau này, Einstein đã cố tìm cách giải thích lực hấp dẫn bằng giả thuyết không gian bị "uốn cong" tại những nơi có khối lượng. Nếu có ai hỏi: thế thì tại sao không gian lại bị uốn cong như vậy, chắc Einstein đành trả lời: "vì đó là một định luật của tự nhiên!"
Trở lại vấn đề về tốc độ ánh sáng: Cuối thế kỷ 19 và đầu 20, có những thí nghiệm tinh vi nhằm đo tốc độ ánh sáng trong trường hợp nguồn sáng đứng yên và chuyển động. Các nhà nghiên cứu hết sức kinh ngạc khi thấy tốc độ ánh sáng là không đổi, cho dù trạng thái chuyển động của nguồn sáng là thế nào. Trước đó, họ đã quá quen với những bài toán cộng vetor vận tốc trong cơ học Newton, nên những kết quả thí nghiệm này làm cho họ rất lúng túng. Có vài nhà vật lý đã đưa ra khái niệm về một môi trường ete hòng cố gắng giải thích hiện tượng kỳ lạ này, còn Einstein lại giải thích khác hẳn: chẳng có ete nào cả, đơn giản chỉ là: tốc độ ánh sáng là không đổi và là lớn nhất...
Như vậy, bạn đã thấy: chúng ta luôn phải chấp nhận một số điều mà không thể giải thích, hoặc được giải thích trên cơ sở áp đặt một số giả thuyết khác.

Hiện tượng này hay thật, giải thích thế nào đây? Có phải do lực cưỡng bức của ngón tay, vật phát ra âm thanh hay vật phát ra ánh sáng trong quá trình chuyển động đã góp phần "đẩy" các phân tử nước, phần tử sóng âm, sóng ánh sáng khiến cho tần số dao động của chúng thay đổi không?

Sự việc này thật khó hiểu,đến mức dường như vô lý. theo em, vạn sự trong thiên nhiên đếu phải có cách giải thích.
Nếu hoàn toàn không có lời giải thích nào như bác nói thì các nhà khoa học đương thời làm sao chấp nhận học thuyết của einstein dược.
Vả lại, nếu quả thật thuyết tương đối của einstein đúng thì đoạn "Vì vậy, bằng tính toán, ta có thể biết chính xác (đến mức kinh ngạc) tốc độ của một nguồn sáng đang tiến lại gần hoặc tách ra xa một vị trí quan sát, nếu xác định được mức độ chuyển dịch phổ màu của nguồn sáng đó. Công an thường áp dụng nguyên lý này để đo tốc độ xe cộ trên đường".
của bác là sai ư?

Chào bạn brandnew_me,
Xin khẳng định với bạn rằng: việc các sóng dao động (gồm cả sóng nước, âm thanh và ánh sáng) bị dồn nén hay kéo dãn khi nguồn phát sóng di chuyển, hoàn toàn là bài toán vật lý thông thường chứ không có hiện tượng "đẩy" như bạn đề cập đâu.
Xin minh họa bằng một ví dụ thế này: bạn và tôi cùng chơi trò tung hứng bóng, tôi tung và bạn bắt.
Giả thiết ban đầu, tôi cách bạn 40m và ném 3 quả bóng sau từng giây với tốc độ bóng bay là 20m/s. Vậy thì sau 2 giây, bạn sẽ bắt được quả thứ nhất, quả thứ hai vào giây thứ ba và quả thứ ba vào giây thứ tư.
Bây giờ, tôi vừa ném vừa chạy về phía bạn, tốc đọ bóng vẫn là 20m/s và tốc độ tôi chạy là 10m/s. Quả bóng đầu tiên tôi ném khi còn cách bạn 40m, vậy thì sau 2 giây, bạn sẽ nhận được nó. Quả thứ hai được ném ra khi tôi còn cách bạn 30m, sau 1.5 giây sau, bạn sẽ bắt được nó, tức là so với thời điểm đầu tiên là 2.5 giây. Tiếp tục, sau một giây nữa, tôi ném quả bóng thứ ba khi còn cách bạn 20m, nó sẽ đến bạn sau 1 giây, tức là vào giây thứ 3. Như vậy, bạn nhân được ba quả bóng trong trường hợp này vào các thời điểm giây thứ 2, 2.5 và 3.
So với trường hợp tôi đứng yên, cứ mỗi giây bạn nhận được một quả bóng, thì khi tôi chạy về phía bạn, cứ mỗi 0.5 giây, bạn nhận được một quả bóng. Vậy thì khi tôi chạy về phía bạn, bạn phải nhanh tay bắt bóng hơn.
Tần số sóng chính là khoảng thời gian giữa các đỉnh sóng liên tiếp. Tương tự như trên, khi nguồn phát sóng di chuyển về phía ta, ta sẽ tiếp nhận sóng với mức độ dồn dập hơn, tức là với tần số cao hơn. Nếu với âm thanh, ta nghe thấy âm ''''cao'''' hơn'', với ánh sáng, ta nhìn thấy "xanh" hơn.
Đặc biệt nên lưu ý: tốc độ nguồn phát sóng không làm thay đổi tốc độ lan truyền sóng. Một chiếc búa máy đứng yên một chỗ cũng làm lan tỏa tiếng động ra xung quanh với cùng tốc độ lan tỏa âm thanh từ một chiếc máy bay phản lực siêu âm.

Với những vấn đề về thuyết tương đối, nếu bạn cảm thấy không hiểu thì bạn không hề cô độc. Số người hiểu về học thuyết này không nhiều ngay cả trong thời đại hiện nay, bản thân tôi cũng chỉ hiểu lơ mơ một cách định tính.
Thuyết tương đối yêu cầu ta cần chỉ rõ đối tượng quan sát thì mới rút ra kết luận cụ thể được. Einstein có một ví dụ thế này: Trên một toa tàu đang chạy thẳng đều với một tốc độ rất cao, giữa toa có một bóng đèn. Câu hỏi là: nếu bật sáng đèn thì đầu nào của toa sẽ sáng trước? Nếu bạn đang ở trong toa tàu này, bạn sẽ không cảm thấy tàu đang chuyển động vì nó đang chạy thẳng đều, hiển nhiên bạn sẽ cho rằng cả hai đầu toa đều sáng đồng thời. Các thí nghiệm vật lý mà bạn thực hiện trên tàu đều cho ra kết quả như vậy. Thế nhưng tôi lại đứng trên sân ga và quan sát tàu chạy, những quan trắc và tính toán của tôi đều chỉ ra rằng cuối toa sáng trước đầu toa vì tôi thấy tốc độ tương đối giữa tia sáng đi về phía sau và cuối toa là lớn hơn tốc độ ánh sáng, còn tốc độ tương đối giữa đầu toa và tia sáng đi về phía trước chậm hơn tốc độ ánh sáng. Vậy thì bạn đúng hay tôi đúng? Câu trả lời chính xác là bạn đúng với quan điểm của bạn và tôi đúng với quan điểm của tôi. Chúng ta không thể nhất trí với nhau về thời gian sảy ra các sự kiện nếu chúng ta có những vị trí và trạng thái quan sát khác nhau.
Trở lại ví dụ bạn hỏi về trường hợp bạn chạy lại phía ngọn đèn và chạy ra xa ngọn đèn: với bạn, bạn sẽ thấy ánh sáng có tốc độ là như nhau nhưng với người quan sát đứng bên ngoài thì có sự khác biệt và hoàn toàn có thể áp dụng phép cộng vận tốc để xác định tốc độ tương đối giữa bạn và tia sáng trong mỗi trường hợp.
Bạn đừng có ngạc nhiên khi biết rằng hiện nay, chúng ta vẫn phải chấp nhận rất nhiều điều mà chưa (hoặc không bao giờ) có được lời giải thích thấu triệt. Các phát minh khoa học ngày càng giải đáp được nhiều vấn đề mà trước đó phải chấp nhận một cách khiên cưỡng, và đồng thời lại làm nảy sinh thêm những câu hỏi mới. Để giải thích những hiện tượng quan sát được, các nhà khoa học buộc phải đưa ra các giả thuyết. Nếu các giả thuyết này giải thích được các hiện tượng đã biết và tiên đoán được kết quả của các thí nghiệm thì mọi người sẽ công nhận giả thuyết đó. Như vậy, dù rằng được xây dựng trên cơ sở các giả thuyết, các học thuyết vật lý vẫn có ý nghĩa đầy đủ của nó, phù hợp với phạm vi áp dụng được của giả thuyết đó.
Ví dụ như với những chuyển động có tốc độ nhỏ so với ánh sáng, các định luật Newton vẫn hoàn toàn có giá trị thực tiễn. Nếu dùng các định luật này áp dụng cho các hạt vi mô hoặc với những chuyển động tốc độ xấp xỉ ánh sáng và thấy kết quả sai thì lỗi ở đây là thuộc về người nào đã áp dụng sai phạm vi ứng dụng của lý thuyết này.
Các nhà vật lý hiện đại đang có những nỗ lực để thống nhất các học thuyết vật lý vào một khuôn khổ lý thuyết chung. Khi đó, các lý thuyết riêng rẽ hiện nay sẽ chỉ là những trường hợp đặc biệt của lý thuyết chung này. Giống như với lý thuyết tương đối, thì lý thuyết cơ học cổ điển là trường hợp đặc biệt, khi tốc độ chuyển động là rất nhỏ so với ánh sáng. Nhưng cho dù như vậy, l?Zý?Z thuyết chung (nếu có) cũng phải dựa trên một số các thông số và giả thuyết cơ bản mà ta phải chấp nhận chứ không lập công thức để tính ra được. Và cuối cùng thì cho dù như thế, một l?Zý thuyết vẫn có đầy đủ giá trị, nếu nó giải thích được những quan sát thực tiễn của ta.

Để giải thích rõ hơn những điều mà bạn dokihothoan thắc mắc và cũng để nói rõ thêm ý mà dcl202 đã nói :

Trước tiên thực tế cuộc sống đã có những điều sau đây mà đã là thực tế thì không thể phủ định :
1- Trong một môi trường đồng nhất ,Vận tốc ánh sáng là không đổi và không phụ thuộc vào vận tốc nguồn phát ra ánh sáng .
(Vận tốc ánh sáng không phải là không đổi đâu nhé, ở trong môi truờng nước vận tốc ánh sáng chỉ bằng 3/4 vận tốc trong môi trường không khí thôi.)
*Cuối thế kỉ 19 , Sau thí nghiệm của Young về giao thoa ánh sáng , để giải thích thí nghiệm này buộc phải coi ánh sáng có tính chất Sóng .
Người ta cũng chứng tỏ được Âm thanh cũng có tính chất sóng.
Thế nhưng Âm thanh không truyền qua được môi trường chân không trong khi ánh sáng lại có thể truyền qua chân không .
Để giải thích điều này ,1 số nhà bác học cho rằng tòan vũ trụ nằm trong 1 môi trường và nó được gọi là ete.
Để giải thích Điều 1 là vận tốc ánh sáng không phụ thuộc vào vân tốc của nguồn phát ra ánh sáng người ta dùng ete . Vì người ta cho rằng ánh sáng trong môi trường ete chỉ phụ thuộc vào ete nên vận tốc không đổi với môi trường bình thường.
Bằng cách đưa ra 2 giả định là vật chất chuyển động xuyên qua ete Anhxtanh chứng minh đuợc có 2 môi trường ete như thế . Điều này phủ nhận hòan tòan ete là môi truờng duy nhất.
Bằng cách đưa ra giả định thứ 2 , vật chất chuyển động mang theo ête anhxthanh cũng chứng minh được điều náy trái với điều 1.
Vì thế không tồn tại ETE
Trong bài viết về thuyết tương đối hẹp Anhxtanh cũng đưa ra giả định là vật chất vừa xuyên qua lại vừa mang theo ete nhưng mà ông cho rằng điều này phức tạp và phi ly dù ông không chứng minh được 1 cách thuyết phục như 2 giả định trên.
Trở lại với ví dụ về toa tàu chuyển động của Anhxtanh và dcl202 đã nói:
Chúng ta trở về đoạn giữa của nó , tức là người đứng trong toa tàu sẽ thấy ánh sang chạm vào thành trước và thành sau toa tàu đồng thời trong khi người quan sát đứng ở ngoài lại thấy ánh sáng chạm vào thành phía sau trước thành phía trước 1 ít .
Điều này giải thích khá đơn giản vì vận tốc ánh sáng không đổi , từ nguồn sáng đến thành tàu nó phải đi mất 1 khỏang thời gian trong khỏang thời gian đó con tàu cũng chuyển động được 1 chút , và vì thế nên thành sau chạm vào ánh sáng trước thành trước .
Điều này thực sự ngạc nhiên vì theo vật l?Zy cổ điển , người ở ngòai và ở trong toa đều phải thấy 1 trạng thái giống nhau , trong khi thực tế lại nghịch lý đến vậy.
Điều này chứng minh không gian tương đối .
Trở lại với ví dụ trên của Anhxtanh , theo vật ly học cổ điển thì đáng nhẽ thời gian người ở trong tàu và nguời ở ngòai tàu thấy ánh sáng đập vào thành tàu phải đồng thời và như nhau . Nhưng với thí nghiệm ảo trên anhxtanh đã cho thấy thời gian trong tàu và thời gian ngòai tàu không đồng nhất .
Điều này chứng minh thời gian là tương đối .
Tóm lại là không thời gian thay đổi với các vận tốc chuyển động khác nhau.
Anhxtanh mở rộng và cho rằng khi chúng ta chuyển động với vận tốc càng gần với vận tốc ánh sáng thì khối lượng của chúng tat hay đổi càng ngày càng bé đi , thời gian càng ngày càng chậm lại .
Vì thế ông cho rằng chúng ta không thể vuợt qua vận tốc ánh sáng vì khi đạt bằng vận tốc ánh sáng khối lượng của ta = 0 và thời gian sẽ ngừng trôi .
Điều này dễ hiểu nếu ta nói thế này : khi chuyển động với vận tốc ánh sáng chúng ta sẽ không tồn tại , và luôn luôn ở hiện tại (trẻ mãi không già )
Anhxtanh cũng bác bỏ khả năng có thể quay về quá khứ vì theo ông, để về quá khứ chúng ta phải chuyển động nhanh hơn ánh sáng . Điều này tôi có thể giải thích như sau:
Hiện tại là 9h sáng , ánh sáng xuất phát từ 1 vật phát ra tại 9h sáng sẽ lan truyền trong không gian . Giả sử rằng tại thời điểm 9h 1 phút nó đến vị trí A cách vị trí đầu 1 khỏang a. Thì ta thấy ánh sáng ở thời điểm trước 9h , ví dụ 8h59 phút chẳng hạn cũng đuợc phát ra từ 8h59 và đến 9h1 phút nó sẽ đến 1 vị trí B cách vị trí đầu 1 khỏang b xa hơn A , b>a , (vì nó xuất phát trước 1 phút mà vận tốc lại bằng hằng số ).
Tại 9h 1 phút chúng ta muốn trở về quá khứ thì chúng ta phải bắt kịp ánh sáng ở 9h và 8h59 phút. Để bắt kịp thì chúng ta phải chuyện động với vận tốc V lớn hơn vận tốc ánh sáng để khi tại thời điểm 9h10 ánh sáng lúc 9h đến vị trí C ta cũng phải đến C để bắt kịp nó . như vậy khi chuyển động với vận tốc lớn hơn vận tốc ánh sáng chúng ta sẽ quay về quá khứ nhưng là với 1 quá khứ ngược , ( như xem phim ngược vậy)
Mà Ở trên Anhxtanh đã chứng minh chúng ta không thể vuợt qua ánh sáng nên đành chấp nhận không thể nào quay về quá khứ .