Category Archives: Science

Khoá học trực tuyến về thuyết tương đối của Brian Greene

Brian Greene của trường Columbia (tác giả cuốn Giai điệu dây và bản giao hưởng vũ trụ) sẽ dạy hai khoá học trực tuyến về Thuyết tương đối, một khoá không dùng toán và một khoá dùng toán. Các khoá học này hoàn toàn miễn phí, các bạn có thể vào đây xem thêm thông tin:

http://www.worldscienceu.com/

Về cơ bản có thể hiểu phần lớn thuyết tương đối hẹp (special relativity) không cần toán gì cao hơn toán phổ thông. (Thuyết tương đối rộng, hay thuyết tương đối tổng quát, thì cần nhiều toán hơn).

Về thuyết tương đối có cuốn sách It’s About Time của David Mermin chỉ cần toán ở trình độ phổ thông. Cuốn này theo tôi rất hay.

Chủ tịch Hội vật lý Mỹ thăm Việt Nam

Trên APS news số mới nhất (tháng 10/2013) có bài  “APS President Visit Vietnam for Physics Event”.

Các bạn đọc theo đường dẫn sau: http://www.aps.org/publications/apsnews/201310/upload/October-2013.pdf. Bài nằm ở trang 3.

Trung tâm nghiên cứu tiềm năng con mèo

Hôm nay chúng ta sẽ mở một mục mới, “Trung tâm nghiên cứu tiềm năng con mèo”.

Chúng ta biết khi mèo rơi xuống đất bao giờ chân nó cũng chạm đất trước, không phụ thuộc vào điều kiện ban đầu. Kể cả khi bắt đầu rơi con mèo ngửa bụng lên trời, lúc xuống đến dưới đất chân nó vẫn xuống trước. Hỏi làm thế nào mà nó có thể quay người (xin lỗi, quay mèo) 180 độ trong không gian? Nếu ta nghĩ sâu hơn về các định luật bảo toàn thì sẽ thấy như có mâu thuẫn: lúc bắt đầu rơi con mèo có moment quay bằng 0, và do định luật bảo toàn, moment quay sẽ vẫn bằng không trong suốt thời gian rơi. Không có moment quay làm sao quay được?

Để phát triển trực giác về vấn đề này, ta sẽ làm một bài toán đơn giản hơn. Giả sử bạn đứng trên sân băng, và giữa chân bạn và mặt băng hoàn toàn không có ma sát. Hãy mô tả những động tác bạn cần làm để quay người đi một góc 90 độ.

Viết thêm ngày 1/2/2013: các cộng tác viên bộ môn Toán của Trung Tâm có thể đọc bài sau:

R. Montgomery, Gauge theory of the falling cat, Fields Inst. Comm. 1, 193 (1993)

Còn các cộng tác viên bộ môn vật lý thì xem video sau (trước đây tôi đã giới thiệu ở phần comment)

Vành đai Kuiper

Vành đai Kuiper – tranh của Don Dixon

Giải Kavli năm 2012 về vật lý thiên văn được trao cho ba người: David Jewitt (UCLA), Jane Luu (MIT) và Michael Brown (Caltech) cho sự khám phá ra vành đai Kuiper. Nhân dịp này chúng ta đọc bài

M. Bartusiak, The Remarkable Odyssey of Jane Luu, Astronomy, Feb 1996, p.46.

về Jane Luu và công trình của chị. Chị Jane Luu (Lưu Lệ Hằng) sinh ra ở Sài Gòn, sang Mỹ năm 1975.

Giả thuyết rằng hệ mặt trời không kết thúc ở Pluto mà ngay rìa của hệ mặt trời còn có một vành đai các tiểu hành tinh được Edgeworth và Kuiper đưa ra khoảng những năm 1943-1951. (Trung tá quân đội Anh Edgeworth là một nhân vật khá thú vị, đã viết 4 cuốn sách về kinh tế học với những đầu đề như Unemployment Can Be Cured, và chỉ bắt đầu nghiên cứu kinh tế học và thiên văn học sau khi về hưu.) Nhưng chỉ đến năm 1992, vật thể đầu tiên trong vành đai này mới được tìm ra bởi David Jewitt và Jane Luu. Michael Brown, lúc đó là nghiên cứu sinh ở Berkeley, kể lại như sau trong cuốn How I Killed Pluto and Why It Had It Coming:

One afternoon, as on many times previous, after spending too much time staring at data on my computer screen and reading technical papers in dense journals and writing down thoughts and ideas in my black bound notebooks, I opened the door of my little graduate student office on the roof of the astronomy building, stepped into the enclosed rooftop courtyard, and climbed the metal stairs that went to the very top of the roof to an open balcony. As I stared at the San Francisco Bay laid out in front of me, trying to pull my head back down to the earth by watching the boats blowing across the water, Jane Luu, a friend and researcher in the astronomy department who had an office across the rooftop courtyard, clunked up the metal stairs and looked out across the water in the same direction I was staring. Softly and conspiratorially she said, “Nobody knows it yet, but we just found the Kuiper belt.”

I could tell that she knew she was onto something big, could sense her excitement, and I was flattered that here she was telling me this astounding information that no one else knew.

“Wow,” I said. “What’s the Kuiper belt?”

It’s funny today to think that I had no idea what she was talking about…

Michael Brown sau này tìm thêm nhiều vật thể trong vành đai Kuiper, trong đó có vật thể còn to hơn Pluto. Sự tìm ra hàng loạt các vật thể mới dẫn đến việc Pluto không còn được coi là hành tinh nữa.

Người ta nghĩ là các sao chổi có chu kỳ nhỏ (< 200 năm) có nguồn gốc từ vành đai Kuiper, còn các sao chổi có chu kỳ cao hơn có nguồi gốc từ một cái gọi là đám mây Oort xa mặt trời hơn nhiều (gấp 1000 lần vành đai Kuiper). Đám mây Oort tới nay vẫn còn là giả thuyết.

Thà một phút huy hoàng rồi chợt tối

Nhà thơ Xuân Diệu năm 1938 đã tiên đoán sự tồn tại của các vật thể thiên văn mà nay ta gọi là “gamma-ray burst” (vụ nổ tia gamma). Đó là những vật sáng nhất trong vũ trụ, có độ sáng có thể lên tới 1042 W, nhưng bình thường chỉ sáng được khoảng vài chục giây. Các vật thể này được tìm ra một cách tình cờ năm 1967. Lúc đó Nga và Mỹ đã cam kết cấm thử vũ khí hạt nhân, và một số vệ tinh được phóng lên để kiểm tra xem cam kết này có bị vi phạm không. Thay vì tìm ra các vụ nổ hạt nhân bí mật, các vệ tinh này tìm thấy các gamma-ray burst.

Bản chất các gamma-ray burst này là gì? Tới nay ta vẫn chưa biết chắc chắn, nhưng có lý thuyết cho rằng đó là những vụ một lỗ đen nuốt một sao neutron. Khi nuốt vào như vậy, một năng lượng khổng lồ được giải phóng ra trong một thời gian rất ngắn. Một vấn đề rất khó giải thích là các gamma-ray burst này không có cái nào hoàn toàn giống cái nào.

Để biết 1042 W lớn như thế nào, ta nhớ rằng, độ sáng của mặt trời chỉ bằng 3.8×1026 W. Nhưng mặt trời le lói như vậy hàng tỉ năm. Sao siêu tân tinh có thể sáng gấp 1 tỷ lần của mặt trời, và sáng như thế được khoảng một tháng. Nhưng chúng còn thua xa độ sáng của gamma-ray burst.

Bài tập: đánh giá độ sáng lớn nhất có thể có của một vật mà thuyết tương đối tổng quát của Einstein cho phép.

Để làm đượe bài trên không cần kiến thức chuyên sâu về thuyết tương đối tổng quát. Nếu các bạn đã suy nghĩ lâu mà không thấy lý thuyết này dùng ở chỗ nào, thì có thể đọc câu sau đây: