20 điều có thể bạn chưa biết về lực hấp dẫn

1. Nhân vật Obi-Wan Kenobi trong phim Star Wars có nói tới một loại lực “xung quanh chúng ta và xuyên qua chúng ta; nó liên kết thiên hà lại với nhau”. Có lẽ anh ta đang nói tới lực hấp dẫn. Bản chất hút của nó liên kết thiên hà lại theo nghĩa đen, và nó còn “xuyên qua” chúng ta, giữ chúng ta gắn liền với Trái đất.

2. Không giống như loại lực trong phim, với mặt sáng và tối của nó, lực hấp dẫn không lưỡng tính; nó luôn luôn hút, không bao giờ đẩy.

3. NASA đang cố gắng phát triển những chùm tia máy kéo có thể di chuyển các đối tượng vật chất, tạo ra một lực hút sẽ thắng được lực hấp dẫn.

4. Hành khách đi tàu lượn siêu tốc ở công viên và trên Trạm Vũ trụ Quốc tế trải nghiệm sự không trọng lượng, vì họ rơi cùng tốc độ với tàu lượn hoặc phi thuyền.

5. Một người cân nặng 70 kg trên Trái đất sẽ cân nặng khoảng 160 kg trên Mộc tinh – nếu chúng ta có thể đứng trên hành tinh khí khổng lồ này. Khối lượng càng lớn thì lực hấp dẫn càng lớn.

6. Để thoát khỏi sức hút hấp dẫn của Trái đất, một vật phải đạt tới tốc độ 11,2 km/s, vận tốc thoát của hành tinh của chúng ta.

7. Lực hấp dẫn là lực yếu nhất trong bốn lực cơ bản. Ba lực kia là lực điện từ; lực hạt nhân yếu, lực chi phối cách các nguyên tử phân hủy; và lực hạt nhân mạnh, lực giữ hạt nhân nguyên tử lại với nhau.

8. Một nam châm cỡ bằng bao diêm là có đủ lực điện từ để thắng lực hấp dẫn của Trái đất và đóng cửa tủ lạnh lại.

9. Câu chuyện quả táo rụng trúng đầu Isaac Newton có lẽ là thêu dệt, nhưng quả táo thật sự đã khiến Newton suy nghĩ về lực làm quả táo rơi có ảnh hưởng đến chuyển động của mặt trăng xung quanh Trái đất hay không.

10. Quả táo trong con mắt của Newton đã đưa đến định luật nghịch đảo bình phương đầu tiên trong khoa học, F = G * (mM)/r². Công thức này có nghĩa là một vật ở xa gấp đôi tác dụng một lực hút hấp dẫn giảm bốn lần.

Minh họa: Alison Mackey/Discover

11. Định luật nghịch đảo bình phương của lực hấp dẫn cũng có nghĩa là lực hút hấp dẫn có tầm tác dụng vô hạn. Whoa.

12. Định nghĩa khác của lực hấp dẫn – trọng lực, nghĩa là cái gì đó nặng – có gốc gác từ tiếng Latin, gravis, nghĩa là “nặng”.

13. Trọng lực làm gia tốc mọi vật với cùng một tốc độ, bất chấp sức nặng. Nếu bạn thả hai quả cầu cùng kích cỡ nhưng khác trọng lượng từ một mái nhà, thì chúng sẽ chạm đất đồng thời. Quán tính lớn hơn của vật nặng hơn làm hủy mất bất kì tốc độ nào mà nó có nhiều hơn vật nhẹ.

14. Thuyết tương đối rộng của Einstein là lí thuyết đầu tiên xem lực hấp dẫn là một sự biến dạng của không-thời gian, “kết cấu” bao trùm toàn vũ trụ.

15. Bất cứ cái gì có khối lượng đều làm cong không-thời gian xung quanh nó. Vào năm 2011, thí nghiệm Tàu khảo sát Hấp dẫn B của NASA đã cho thấy Trái đất tác dụng lên vũ trụ xung quanh nó giống như một quả cầu gỗ đang quay trong mật đường, đúng như Einstein dự đoán.

16. Khi làm biến dạng không-thời gian xung quanh nó, thỉnh thoảng một vật khối lượng lớn làm bẻ cong ánh sáng đi qua nó, giống hệt như thấu kính thủy tinh làm gãy tia sáng. Thấu kính hấp dẫn có thể phóng to hiệu quả một thiên hà ở xa hay làm nhòe ánh sáng của nó thành một hình dạng kì lạ.

17. “Bài toán ba vật”, xác định mọi kiểu quỹ đạo để ba vật quay quanh nhau nếu chỉ có lực hấp dẫn tác dụng, đã thử thách các nhà vật lí trong 300 năm qua. Cho đến nay, họ chỉ mới tìm ra 16 kiểu đáp số - 13 trong số đó được tìm thấy vào tháng 3 năm nay.

18. Mặc dù ba lực cơ bản kia hoạt động tốt với cơ học lượng tử - khoa học của cái rất nhỏ - nhưng lực hấp dẫn cương quyết không tương thích với nó; các phương trình lượng tử sụp đổ nếu chúng cố bao gộp cả lực hấp dẫn. Làm thế nào dung hòa hai mô tả rất chính xác nhưng nghịch nhau này của vũ trụ là một trong những câu hỏi lớn nhất của vật lí học.

19. Để hiểu lực hấp dẫn hơn, các nhà khoa học đang tìm kiếm sóng hấp dẫn, những gợn sóng trong không-thời gian do những sự kiện như va chạm lỗ đen hay bùng nổ sao siêu mới gây ra, theo nhà vật lí Amber Stuver tại Đài thiên văn Giao thoa kế Laser Sóng hấp dẫn (LIGO) ở Mĩ.

20. Một khi các nhà nghiên cứu LIGO thành công trong việc tìm kiếm sóng hấp dẫn, họ sẽ có thể sử dụng chúng để nhìn thấu vũ trụ mà trước đó chưa từng làm được. “Mỗi lần chúng ta nhìn vào vũ trụ theo một cách mới,” Stuver nói, “là một lần cách mạng hóa nhận thức của chúng ta về vũ trụ”.

Theo Bill Andrews (Discover Magazine, tháng 9/2013)