So sánh Thuyết tương đối hẹp và Thuyết tương đối rộng
| Tiêu chí | Thuyết tương đối hẹp (1905) | Thuyết tương đối rộng (1915) |
|---|---|---|
| Bối cảnh ra đời | Giải quyết mâu thuẫn giữa cơ học Newton và điện từ Maxwell (tốc độ ánh sáng luôn không đổi). | Mở rộng thuyết tương đối hẹp, kết hợp nguyên lý tương đương để giải thích trọng lực. |
| Đối tượng nghiên cứu | Vật thể chuyển động thẳng đều (không gia tốc). | Vật thể trong mọi trạng thái chuyển động, đặc biệt là trong trường hấp dẫn. |
| Không gian – thời gian | Không gian và thời gian hợp nhất thành không-thời gian 4 chiều phẳng (Minkowski). | Không-thời gian cong, do khối lượng – năng lượng quyết định (theo thuyết hình học Riemann). |
| Trọng lực | Chưa giải thích được. | Trọng lực không phải “lực hút” (Newton) mà là sự cong của không-thời gian làm các vật đi theo “đường cong tự nhiên”. |
| Các tiên đề chính | 1. Định luật vật lý như nhau trong mọi hệ quán tính. 2. Tốc độ ánh sáng là hằng số trong chân không. |
Nguyên lý tương đương: gia tốc và trọng lực là tương đương (khó phân biệt khi quan sát cục bộ). |
| Hiện tượng nổi bật | - Giãn thời gian (time dilation). - Co độ dài (length contraction). - E=mc^2. |
- Bẻ cong ánh sáng (thấu kính hấp dẫn). - Trễ thời gian hấp dẫn. - Sự tồn tại của lỗ đen. - Sóng hấp dẫn. |
| Phạm vi áp dụng | Vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng, nhưng không có trọng lực mạnh. | Trường hấp dẫn mạnh, quy mô vũ trụ, lỗ đen, vũ trụ học. |
| Giới hạn cổ điển | Khi v≪c → thu về cơ học Newton. | Khi trường hấp dẫn yếu và v≪c → cũng thu về cơ học Newton. |
Cách hiểu đơn giản
-
Tương đối hẹp: Nghiên cứu chuyển động nhanh (gần cc) trong không gian phẳng, không có hấp dẫn.
-
Tương đối rộng: Thêm hấp dẫn = sự cong không-thời gian, giải thích quy mô vũ trụ, lỗ đen, Big Bang.
👉 Ví dụ trực quan:
-
Một phi hành gia đi trên tàu vũ trụ tốc độ gần ánh sáng → phải dùng tương đối hẹp.
-
Một ngôi sao sập thành lỗ đen, ánh sáng bị bẻ cong, thời gian chậm lại → phải dùng tương đối rộng.
