Chúng ta di chuyển trong vũ trụ nhanh cỡ nào?

Từ khóa tìm kiếm: Hãy Trả Lời Em Tại Sao? – Tập 12 – Arkady Leokum

Có một thời gian khi những câu hỏi như vậy thường bị gạt đi bằng cách viện dẫn cái tên thánh của Einstein và tuyên bố “tất cả là tương đối”. Rất may, mọi thứ bây giờ trờ nên hấp dẫn hơn, dựa theo một phát hiện vũ trụ thật sự. Hiện tượng chúng ta đang chuyển động ngay cả khi đang đứng im rõ ràng là từ chuyển động chậm của các ngôi sao trong suốt thời gian của một buổi chiều tối và suốt các đêm kế tiếp.

Bên cạnh việc đứng trên một hành tinh chuyển động với với vận tốc 30km/s so với mặt trời, hệ mặt trời của chúng ta cũng đang chuyển động xung quanh thiên hà với vận tốc khoảng 220km/s, mà dải thiên hà này tự bản thân nó cũng quay theo một dải thiên hà khác với một tốc độ tương đương.

Có một nguyên tắc tính ngược mà dựa vào đó chúng ta có thể đo được vận tốc của chúng ta, đó là các tia nhiệt từ vụ nổ Big Bang. Được phát hiện vào năm 1964, các tia nhiệt từ vụ nổ này lan tỏa trong toàn bộ không gian và bất kì chuyển động tương đối nào so với nó đều có thể được phát hiện nhờ vào các phương pháp đo nhiệt có độ chính xác cao.

Năm 1996, tiến sĩ Dale Fixsen và các cộng sự ở Trung tâm Tàu vũ Trụ Goddard, Maryland, đã sử dụng phương pháp này để chỉ ra rằng trái đất đang chuyển động với vận tốc khoảng 370km/s so với toàn bộ vũ trụ và theo hướng của một điểm nằm trên đường biên của Chòm Sao Sư tử (Leo) và Cự Tước (Crater).

Các vật thể trông sẽ như thế nào nếu chúng ta có thể chuyển động với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng?

Người ta thường nói rằng cậu thiếu niên Einstein đã được truyền cảm hứng để phát triển thuyết tương đối của cậu bằng cách tự hỏi sẽ thế nào nếu chúng ta cưỡi trên một chùm sáng. Điều ít được biết đến hơn là ngay cả ông cũng không đánh giá được các thí nghiệm sẽ trở nên quái lạ tới mức nào. Học thuyết của ông dự đoán rằng các vật thể có vận tốc gần bằng với vận tốc của ánh sáng sẽ co lại theo hướng của chuyển động và có thể bạn sẽ cho rằng sự co lại này sẽ sinh ra các hiệu ứng nhìn thấy được.

Tuy nhiên, năm 1959, nhà toán học nổi tiếng Roger Penrose chỉ ra rằng không phải mọi trường hợp đều như vậy. Một quả cầu bay nhanh với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng sẽ vẫn xuất hiện dưới dạng vòng tròn nhưng một tên lửa bay với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng sẽ xuất hiện dưới dạng bị ép và hơi xoắn lại, khiến cho một phần của nó mà lúc bình thường không thể nhìn thấy lại đi vào tầm nhìn (một hiện tượng được gọi là Sự xoay Penrose-Terrell).

Cảnh tượng xảy ra sẽ không ít kì dị hơn đối với những người bên trong tên lửa. Họ sẽ thấy mọi thứ không những co lại mà còn uốn cong khỏi hình dạng ban đầu, trong khi độ sáng và màu sắc của chúng thay đổi, có dạng màu xanh trắng mờ khi họ tiến đến gần và màu đỏ sẫm đen khi họ lùi ra xa.