Tiểu Luận So sánh trường hấp dẫn và trường điện từ

BÀI LÀM


I. Giống nhau:


I.1. Có khoảng tác dụng tới vô cực.


I.2. Đều có hạt truyền tương tác (trường hấp dẫn là graviton; trường điện từ là
photon); hai hạt điều có spin nguyên.


I.3. Đều có hai trạng thái hình chiếu của các hạt truyền tương tác.


I.4. Các hạt truyền tương tác lan truyền dưới dạng sóng, tức là tồn tại sóng điện
từ và sóng hấp dẫn.


I.5. Các hạt truyền tương tác đều có khối lượng nghỉ bằng không (tuy nhiên
graviton được dự đoán là phải có khối lượng nghỉ khác không).


I.6. Đều được tin tuyệt đối về sự đúng đắng, mặt dù còn nhiều yếu tố của
trường hấp dẫn chưa được thực nghiệm chứng minh.


I.7. Là những dạng vật chất tồn tại khắp nơi trong vũ trụ.


I.8. Định hướng nghiên cứu trường hấp dẫn theo trường điện từ.


I.9. Sóng điện từ và sóng hấp dẫn có cùng dạng phương trình truyền sóng, đều
là sóng ngang truyền trong chân không với vận tốc truyền sóng là c – vận tốc ánh
sáng.


I.10. Trong trường điện từ , điện trường biến thiên theo thời gian sinh ra từ
trường xoáy và ngược lại.


Đối với trường hấp dẫn, ta cũng có hiện tượng tương tự. Năng lượng sóng hấp dẫn
(tương đương khối lượng) sẽ sinh ra trường hấp dẫn thứ cấp rồi lại trường tam cấp, tứ
cấp và cứ thế tiếp tục lan truyền trong không gian.


I.11. Sử dụng phương trình truyền sóng và các tenxơ trường hấp dẫn, trường
điện từ, ta có thể tìm ra các bất biến cho sóng phẳng đơn sắc của sóng điện từ và sóng
hấp dẫn có những dạng và ý nghĩa tương đương nhau.


I.12. Sự lượng tử hóa trường hấp dẫn được tiến hành theo mô hình lượng tử
hóa trường điện từ.

Theo đó, sự lượng tử hóa trường điện từ cho thấy hạt truyền tương tác là các photon,
và đã được tìm thấy. Tương tự mô hình cho trường hấp dẫn, người ta cung tìm thấy
trên lý thuyết hạt truyền tương tác hấp dẫn là graviton, tuy nhiên, mặc dù đã dự đoán
được các trặc trưng spin, khối lượng của hạt này nhưng chúng vẫn chưa được tìm
thấy.


II. Khác nhau:


II.1. Khác về cơ sở lý thuyết


II.1.1. Lý thuyết trường hấp dẫn (lý thuyết tương đối rộng) dựa trên các nguyên lý nền
tảng:


 Nguyên lý hiệp biến: Các định luật vật lý là như nhau trong tất các các hệ quy
chiếu (các định luật vật lý là các phương trình tenxơ).
 Chuyển động quán tính theo đường trắc địa.


Nguyên lý tương đương, vốn là điểm khởi đầu trong quá trình xây dựng lý thuyết
tương đối rộng từ thuyết tương đối hẹp, sau này được nhận ra là hệ quả của nguyên lý
hiệp biến và nguyên lý chuyển động quán tính theo đường trắc địa. Nguyên lý này
phát biểu rằng, không có một thí nghiệm tại không thời gian địa phương nào có thể
phân biệt sự rơi tự do không quay trong trường hấp dẫn với chuyển động thẳng đều
khi không có trường hấp dẫn. Nó cũng dẫn đến kết quả quan trọng là độ cong không
thời gian gây nên bởi sự có mặt của vật chất, phương trình trường Einstein.


Phương trình Einstein hay phương trình trường Einstein, phương trình đầy
đủ của trường hấp dẫn là một phương trình tenxơ trong trong lý thuyết tương đối
rộng, mô tả mối liên hệ giữa vật chất (cụ thể là năng lượng và động lượng của chúng)
và không - thời gian cong, thể hiện trường lực hấp dẫn, một lực cơ bản trong tự nhiên.
Phương trình này được Einstein phát biểu lần đầu tiên năm 1915.


Phương trình này có thể được viết như sau:


Trong đó:


 R : Tenxơ Ricci.
àν


 R : Vô hướng Ricci.