Trọng lực không phải là lực hấp dẫn khiến mọi thứ rơi thẳng xuống?

Chúng ta không biết trọng lực là gì. Nếu nói câu này với một người bình thường, hẳn bạn sẽ nhận được câu trả lời kèm sự ngạc nhiên: "Hả? Sao lại không biết? Trọng lực là lực của lực hấp dẫn khiến mọi thứ rơi thẳng xuống đất". Nhưng cũng câu nói đó với một nhà vật lý, câu trả lời bạn nhận được sẽ là: Đúng, chúng ta chưa biết trọng lực thật sự là gì.

Hầu hết những người trong chúng ta đều hiểu sai về trọng lực. Cái chúng ta hiểu thật ra chỉ là bề nổi đơn giản nhất của trọng lực. Nhưng nếu suy nghĩ kỹ hơn, thêm một chút nghiên cứu bằng việc tự tìm kiếm thông tin trên Internet, bạn sẽ nhận ra rằng những gì chúng ta thường khẳng định về trọng lực chỉ là ảo giác, ảo tưởng, hoàn toàn không đủ về biện chứng khoa học.

Hãy cùng điểm qua các ảo tưởng khi nói về trọng lực mà nhiều người vẫn thường biết dưới đây, và bạn hoàn toàn có thể kiểm chứng được điều này.

“Trọng lực là lực của lực hấp dẫn khiến mọi thứ rơi thẳng xuống”

Quan điểm này về trọng lực không hẳn sai nhưng tùy thuộc vào “lực” ở đây có nghĩa là gì. Chúng ta có thể nói rằng lực hấp dẫn là một trong bốn lực cơ bản của vũ trụ (bao gồm lực hạt nhân mạnh, lực hạt nhân yếu, lực điện từ và lực hấp dẫn) nhưng điều này cũng khiến từ “lực” trong câu định nghĩa trên trở nên gần như vô nghĩa.

Lực hạt nhân mạnh (lực làm giữ nguyên hạt nhân nguyên tử) mạnh hơn khoảng 100 lần so với lực điện từ (tạo ra phổ ánh sáng) và mạnh hơn tới 10.000 lần so với lực hạt nhân yếu (tạo điều kiện cho tương tác của các hạt hạ nguyên tử thúc đẩy sự phân rã phóng xạ). Sau đó đến lực hấp dẫn. Lực này kém khoảng… một triệu tỷ tỷ tỷ lần yếu hơn lực hạt nhân yếu.

Để dễ mường tượng hơn, bạn có thể thử thí nghiệm ở nhà như sau: Đặt một cái kẹp giấy trên mặt bàn. Kẹp giấy đó sẽ ở đó, không di chuyển, neo dính vào vị trí bạn đặt nó bởi sự tương tác lực hấp dẫn với toàn bộ phần mặt đất bên dưới nó. Khối lượng của Trái đất là 6.583.003.100 nghìn tỷ tấn. Khối lượng của một cái kẹp giấy khoảng 11,33 gram. Bây giờ bạn hãy lấy 1 viên nam châm nhỏ và đưa nó phía trên kẹp giấy, cách 1-2 cm. Chỉ với thế, bạn sẽ thấy mình đã chống lại “lực” hấp dẫn của toàn bộ Trái đất bằng một cái vẫy tay đơn giản như thế nào.

Và điều khiến mọi quan niệm về trọng lực dễ bị hiểu lầm hơn nữa, đó là lực hấp dẫn là lực duy nhất không có giải pháp lượng tử – một lý thuyết giải thích lực theo các hạt hạ nguyên tử. Vì vậy, giờ chúng ta cần thay đổi 1 chút trong quan điểm ban đầu, bỏ từ “lực” đi. Khi đó, định nghĩa trở thành “Trọng lực là sự hấp dẫn khiến mọi thứ rơi thẳng xuống”.

Với câu này cũng còn tùy thuộc vào định nghĩa của “sự hấp dẫn”. Hai vật thể không tự nhiên kéo đến gần nhau vì những lý do bí ẩn nào đó. Chính nhà khoa học Isaac Newton cũng cố gắng tránh dùng từ “hấp dẫn” cũng vì lý do này. Tất cả những gì ông cố gắng làm là tìm ra một phương pháp toán học để mô tả các chuyển động ở cả dưới Trái đất và trên kia trong số các hành tinh. Tuy nhiên, ông vẫn đã bất lực vì đưa ra lý thuyết lực hút giữa trái đất và các hành tinh quá xa đã khiến dân chúng hoảng hốt, hơn là trầm trồ vì phát kiến vĩ đại.

“Trọng lực là thứ khiến mọi thứ rơi thẳng xuống”

Định nghĩa này về trọng lực nghe có vẻ đúng nhưng rất dễ chứng minh rằng nó… sai. Hướng rơi của đồ vật chỉ thẳng xuống khi bạn đứng yên so với Trái đất. Như Galileo đã nhận ra rằng nếu thả một hòn đá từ cột buồm của một con tàu đang đi trên biển, quỹ đạo đường đi của hòn đá sẽ tạo thành một góc có dạng là một nhánh parabol đối với một những người đang quan sát trên bờ.

Tương tự như vậy, với một người ngoài Trái đất đang quan sát một tảng đá rơi trên hành tinh quay của chúng ta, con đường đi sẽ tạo ra 1 góc. Nhưng Trái đất cũng quay quanh Mặt trời nên góc đó thực sự là một góc cong parabol rất dài. Và bởi vì Mặt trời đang quay quanh tâm của thiên hà, nên đường cong đó sẽ càng dài hơn nếu dùng hệ quy chiếu này. Chưa dừng lại ở đó, thiên hà đang di chuyển về phía các thiên hà khác, rồi vũ trụ dần mở rộng. Điều này nghĩa là quỹ đạo của viên đá dài và cong đến đâu đều phụ thuộc hoàn toàn vào mối quan hệ của bạn và viên đá trong liên kết vũ trụ.

“Trọng lực là thứ làm cho mọi thứ rơi”

Vậy thì chúng ta cần định nghĩa: Rơi là gì? Câu này rất dễ dàng tranh luận như nhà bác học Albert Einstein đã làm, bằng cách mở rộng trên thuyết tương đối tàu / bờ của Galileo, rằng hòn đá không rơi xuống Trái đất mà Trái đất đang trồi lên cục đá.

Cuối cùng: “Trọng lực là…”

Chúng ta đều biết cơ bản trọng lực là gì và những gì xảy ra xung quanh cuộc sống hàng ngày, nhưng chúng ta không biết nó làm bằng cách nào để làm những điều ấy. Trong khoa học, biết những gì bạn không biết là một khởi đầu tốt. Trong trường hợp này, nó đã khiến các nhà khoa học tin rằng việc tìm ra giải pháp lượng tử cho trọng lực là chìa khóa để hiểu vũ trụ ở cấp độ cơ bản nhất. Cho đến lúc đó, họ sẽ làm việc với những gì họ biết, kể cả nhận định cho rằng: Trọng lực không phải là lực hấp dẫn khiến mọi thứ rơi thẳng xuống.