Tại sao chúng ta cần biết G càng chính xác càng tốt
Đó không chỉ là một trong những niềm đam mê của những Henry Cavendish của thế giới.
Hằng số hấp dẫn là cơ bản đối với vũ trụ; sự tồn tại của nó có lẽ được biết lâu đời hơn bất kì hằng số cơ bản nào khác, nhưng cho đến nay giá trị của nó chỉ được biết tới năm chữ số có nghĩa – kém chính xác hơn bất kì hằng số nào trình bày trong quyển sách này. Đây phần lớn là do giá trị cực kì yếu của lực hấp dẫn khi so với những lực khác (lực điện từ, lực mạnh và lực yếu). Có những tiến bộ tiềm tàng trong kĩ thuật đo lường đang hiện ra ở chân trời trước mắt. Mục CODATA 2006 về hằng số hấp dẫn có nhắc tới những thí nghiệm đang triển khai để xác định hằng số hấp dẫn bằng giao thoa kế nguyên tử, thiết bị phân tích dạng sóng. Tuy nhiên, có thể có một phương pháp khác sử dụng số liệu hiện có.
Nếu một vật đang quay xung quanh Trái đất trong một quỹ đạo tròn bán kính r, thì người ta có thể chứng minh rằng chu kì quỹ đạo T, thời gian để nó quay một vòng xung quanh Trái đất, được cho bởi T = 2pr3/2 / (GM)1/2, trong đó M là khối lượng Trái đất. Nếu xem r, G và M là biến, cho biết các vật ở trong quỹ đạo tròn, thì tôi nghĩ người ta có thể đo T và r đến một độ chính xác cao cho từng vật, và cho biết tập hợp bất kì gồm hai vật khác nhau, sẽ có hai phương trình cho G và M. Những phương trình này có thể giải cho mọi cặp vật có thể có ở trong những quỹ đạo tròn, và những kết quả cho G và M sau đó có thể đem phân tích thống kê. Cho dù các quỹ đạo là không tròn, ta cũng có một phương trình cho chu kì quỹ đạo theo các thông số quỹ đạo – và có rất nhiều mảnh vỡ hiện đang quay xung quanh Trái đất.
Có lẽ chúng ta không thể đo đủ chính xác, có lẽ máy vi tính của chúng ta chưa đủ mạnh để thực hiện phép phân tích này, và có lẽ có một lí do để bác bỏ trên cơ sở một định lí thống kê, nhưng dẫu vậy hằng số đó vẫn đáng để biết tới. NASA duy trì một cơ sở dữ liệu khổng lồ của tất cả những mảnh vỡ đang ở trên quỹ đạo, và nếu tôi là một người khai thác dữ liệu, chắc chắn tôi sẽ xét đến khả năng dùng hết mọi cuốc xẻng trong tay, cật lực đào bới để tìm cho ra dữ liệu vàng ẩn chứa dưới những ngọn đồi số liệu đó.
Nhưng vì sao chúng ta lại quan tâm như vậy? Một lí do là hằng số này có thể gây rắc rối đối với những chuyến bay vũ trụ trong tương lai, nhất là hành trình vươn tới những vì sao nếu chúng ta có khả năng thực hiện. Tôi không thích bị cạn kiệt nhiên liệu trước khi đi tới Alpha Centauri chỉ vì chúng ta không biết G tới đủ số thập phân cần thiết. Tuy nhiên, một lí do chính xác hơn để tìm kiếm một giá trị chính xác hơn của G là vì nó sẽ cho phép chúng ta xác định chính xác hơn vị trí tương lai của các sao chổi và tiểu hành tinh có mối đe dọa đối với Trái đất. Chúng ta biết trước để mà sẵn sàng.
Những con số làm nên vũ trụ
James D. Stein
Bản dịch của Thuvienvatly.com
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>
Đón xem chương 2: Tốc độ ánh sáng
