Brian Greene
Chương 3 -Uốn cong và lượn sóng(4)
Tác giả: Brian Greene
Giải quyết xung đột
Bằng cách làm cho không gian và thời gian trở thành những diễn viên hoạt động thực sự, Einstein đã cho chúng ta một hình ảnh có tính khái niệm về sự vận hành của hấp dẫn. Tuy nhiên, vấn đề trung tâm đặt ra là, liệu sự giải thích lại hấp dẫn đó có giải quyết được xung đột giữa thuyết tương đối hẹp và lý thuyết hấp dẫn của Newton hay không. Câu trả lời là có. Lại một lần nưa, mô hình màng cao su lại giúp chúng ta lĩnh hội được ý tưởng chính của câu trả lời này. Hãy hình dung ta có viên bi đang chuyển động thẳng dọc theo màng cao su phẳng, khi không có quả bowling. Khi đặt quả bowling lên màng cao su, chuyển động của viên bi sẽ bị ảnh hưởng, nhưng không phải ngay tức thì. Nếu chúng ta quay phim dãy những sự kiện đó, rồi cho quay chậm lại, ta sẽ thấy rằng, nhiễu động do đưa quả bowling vào sẽ được truyền đi như những gợn sóng trên mặt hồ và cuối cùng mới tới vị trí của viên bi. Sau một thời gian ngắn, những dao động quá độ dọc theo màng cao su đó sẽ lắng xuống để lại cho chúng ta một màng cong tĩnh.
Điều nói trên cũng đúng với cấu trúc của không gian. Khi không có khối lượng hiện diện, không gian là phẳng và một vật nhỏ sẽ an bài ở trạng thái đứng yên hay chuyển động thẳng đều. Nếu một vật có khối lượng lớn xuất hiện, không gian sẽ biến dạng - nhưng cũng tương tự như màng cao su - sự biến dạng này không diễn ra một cách tức thời, mà lan truyền từ vị trí của vật nặng ra phía ngoài và cuối cùng an bài dưới một dạng cong nhất định và bằng cách đó truyền lực hấp dẫn tới vật khác . Trong mô hình tương tự, những nhiễu động trên màng cao su lan truyền ra xung quanh với vận tốc được xác định bởi thành phần cụ thể của vật liệu chế tạo màng.
Trong khuôn khổ của thuyết tương đối rộng, Einstein đã tính được tốc độ truyền của các nhiễu động đối với cấu trúc không - thời gian của Vũ trụ và tìm thấy rằng nó đúng bằng vận tốc ánh sáng . Điều này, có nghĩa là trong tình huống giả tưởng được nói ở trên về cái chết của Mặt Trời ảnh hưởng tới Trái Đất do những thay đổi trong lực hút hấp dẫn giữa chúng, thì ảnh hưởng đó không được truyền đi một cách tức thời. Thực tế, khi một vật không thay đổi vị trí của nó hoặc thậm chí bị nổ tung, nó sẽ gây ra một sự thay đổi trong độ cong của cấu trúc không - thời gian. Sự thay đổi này được lan truyền ra xung quanh với vận tốc ánh sáng, hoàn toàn phù hợp với giới hạn về vận tốc của thuyết tương đối hẹp. Như vậy, ở mặt đất, chúng ta sẽ nhận biết được bằng mắt sự bùng nổ của Mặt Trời ở đúng thời điểm mà chúng ta cảm thấy được những hệ quả về mặt hấp dẫn, tức là khoảng 8 phút sau khi bùng nổ. Như vậy, lý thuyết mới của Einstein đã giải quyết được sự xung đột; những nhiễu động hấp dẫn tuy không vượt được qua nhưng cũng theo kịp các photon.
