Ngắm đồng hồ suốt 14 năm là cách để chứng minh một lí thuyết của Einstein

  • 22

Những lí thuyết khoa học quan trọng luôn cần một thời gian dài để kiểm chứng. Lí thuyết của nhà vật lí học lỗi lạc Einstein cũng vậy. Nó đã khiến các nhà khoa học mất tới 14 năm chỉ để... nhìn chằm chằm vào đồng hồ.

Đã khi nào bạn muốn giết thì giờ, nên cứ nhìn chằm chằm vào đồng hồ và hy vọng thời gian sẽ trôi nhanh hơn? Tất nhiên thời gian trôi vẫn vậy thôi, không ưu ái cho bất kỳ ai. Nó trôi đi với tốc độ giống hệt nhau trong cuộc đời của tất cả mọi người.

Đó cũng là cơ sở cho một lí thuyết của Einstein: vũ trụ là một chiếc đồng hồ khổng lồ hoạt động theo những nguyên lí bất di bất dịch. Thời gian hay không gian cũng phải phục tùng những nguyên lí ấy.

Albert Einstein.
Albert Einstein.

Hay nói ngắn gọn hơn, dù ở bất kỳ đâu, một chiếc đồng hồ vẫn quay với vận tốc như vậy, không bao giờ thay đổi nếu có cùng một điều kiện.

Nhưng có chắc chắn thời gian không đợi một ai?

Nó có trôi nhanh hơn chút nào không, hay liệu thời gian có thay đổi gì không nếu bạn không rời mắt khỏi đồng hồ trong một khoảng thời gian rất dài? 14 năm chẳng hạn.

Đó chính xác là những gì các nhà vật lí học của Viện Tiêu chuẩn và Kỹ thuật Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) đã làm.

Thí nghiệm khó tin này bắt đầu từ tháng 11/1999, với việc quan sát 12 chiếc đồng hồ nguyên tử nằm tại Anh, Pháp, Hoa Kỳ, Đức và Italia. Đồng hồ nguyên tử được lựa chọn bởi đây là loại đồng hồ có độ chính xác cao nhất trên thế giới.

Quan trọng hơn, nó làm việc dựa trên hoạt động của nguyên tử. Ánh sáng phát ra từ nguyên tử cho biết cách hạt nhân và electron tương tác với nhau, và từ đó tính toán được thời gian ở cấp độ chính xác bậc nhất.

Chiếc đồng hồ nguyên tử đặt tại Trụ sở NIST.
Chiếc đồng hồ nguyên tử đặt tại Trụ sở NIST.

Vấn đề ở đây là không có ai có đủ kiên nhẫn để ngồi quan sát những dao động lặp đi lặp lại trong từng ấy thời gian.

"Nếu nhiệt độ cứ thay đổi 5 độ C, công tác bảo trì sẽ được tiến hành. Hầu hết các công đoạn đều được tự động, nhưng chúng tôi phải đảm bảo luôn có người để mắt tới chúng" - ông Bijunath Patla, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết.

Các nhà khoa học phải canh chừng nhiệt độ và độ ẩm trong phòng chứa đồng hồ suốt 14 năm.
Các nhà khoa học phải canh chừng nhiệt độ và độ ẩm trong phòng chứa đồng hồ suốt 14 năm.

Biến số không có gì khác ngoài thời gian, và cả không gian nữa. Bởi lẽ những chiếc đồng hồ được đặt trên Trái Đất, mà Trái Đất lại quay quanh Mặt Trời, cho nên sau mỗi tích tắc, chúng lại chuyển đến một điểm khác trong vũ trụ.

Có thể ví Trái Đất là chiếc thang máy rơi trong từ trường của Mặt Trời, và những chiếc đồng hồ đại diện cho tất cả vật thể trong chiếc thang máy đó.

Mọi vật thể trong chiếc thang máy đó rơi với gia tốc như nhau, hay thời gian trôi với vận tốc là giống nhau. Đó là những gì lí thuyết của Einstein đưa ra, và nó đã được kiểm chứng khi thí nghiệm kết thúc sau 450 triệu giây, tức 14 năm.

Dù ở thời điểm nào, không gian nào trong vũ trụ, những chiếc đồng hồ vẫn chạy không lệch nhau một li. Thuyết tương đối cho rằng vũ trụ hoạt động theo những quy luật không đổi đã có thêm một cơ sở vững chắc sau thí nghiệm này.

Kết quả của thí nghiệm được công bố trên tạp chí Nature Physics.