Nhiều loại vật chất có thể thay đổi hoặc che chắn các lực từ, từ trường và bức xạ điện từ. Trong khi đó, khi chúng ta đặt vật chất giữa hai thực thể hấp dẫn nhau, không thấy có sự suy yếu nào về lực hấp dẫn, và người ta cho rằng điều này đúng với bất kỳ độ dày nào của vật chất trong các thí nghiệm. Tuy nhiên, một số thí nghiệm đã tìm thấy bằng chứng cho thấy lực hấp dẫn bị ảnh hưởng bởi sự che chắn, ngoài ra, luật bình phương nghịch đảo cũng không phải luôn luôn đúng. 

>> Những điểm đáng ngờ về lực hấp dẫn – P1: Sự dị thường của trọng lực

Những điểm đáng ngờ về lực hấp dẫn. Trọng lực có thể bị che chắn?
(Ảnh: Shutterstock)

Trọng lượng (weight) của một vật thể được tính bằng khối lượng của nó nhân với gia tốc trọng trường (W = m*g). Nói một cách chính xác, một vật thể có khối lượng (mass) 1 kg nặng 9,8 newton trên trái đất. Tuy nhiên, trọng lượng thường được gắn với đơn vị là kilogam, với gia tốc trọng trường là 9,8m/s² ở bề mặt Trái Đất được coi là điều mặc định.

Nếu lực hấp dẫn tác dụng lên vật thể bị giảm, trọng lượng của nó cũng giảm theo, trong khi khối lượng của nó (theo nghĩa là ‘lượng vật chất’) vẫn giữ nguyên. Lưu ý rằng trọng lượng rõ ràng của vật thể sẽ thay đổi nếu nó được gia tốc bởi các lực không hấp dẫn hoặc phản đảo hoặc củng cố trường hấp dẫn cục bộ; ví dụ, một lực điện động có thể được sử dụng để hủy trọng lực.

Cả lực hấp dẫn và lực điện từ đều tuân theo định luật nghịch đảo bình phương, tức là sức mạnh của chúng giảm theo bình phương khoảng cách giữa các vật thể tương tác với nhau. Tuy nhiên, ở những khía cạnh khác, chúng dường như rất khác nhau. Chẳng hạn, lực hấp dẫn giữa hai electron thấp hơn 4,2 x 1042 lần so với lực điện từ giữa chúng. Lý do các lực điện từ không hoàn toàn áp đảo lực hấp dẫn trong thế giới xung quanh chúng ta là vì hầu hết mọi thứ đều bao gồm một lượng điện tích dương và âm tương đương khiến các lực sinh ra triệt tiêu lẫn nhau. Trong khi các lực điện từ rõ ràng là lưỡng cực (âm và dương), lực hấp dẫn thường được coi là luôn dương và không xảy ra sự triệt tiêu lực này.

Sự che chắn trọng lực

Nhiều loại vật chất có thể thay đổi hoặc che chắn các lực từ, từ trường và bức xạ điện từ. Trong khi đó, không có sự suy yếu nào về lực hấp dẫn được phát hiện thấy khi chúng ta đặt vật chắn giữa hai thực thể hấp dẫn nhau, và người ta cho rằng điều này đúng với độ dày bất kỳ của vật chất trong các thí nghiệm.

Tuy nhiên, một số thí nghiệm đã tìm thấy bằng chứng cho thấy lực hấp dẫn bị ảnh hưởng bởi sự che chắn và luật bình phương nghịch đảo cũng không luôn luôn đúng.

Trong một loạt các thí nghiệm rất tinh vi vào những năm 1920, Quirino Majorana đã phát hiện ra rằng việc đặt thủy ngân hoặc chì bên dưới một quả cầu bằng chì lơ lửng hoạt động như một tấm chắn đã làm giảm nhẹ lực hấp dẫn của Trái đất. Không có nỗ lực thử nghiệm tương tự nào khác được thực hiện để tái tạo kết quả của Majorana.

Các nhà nghiên cứu khác đã kết luận từ dữ liệu khác rằng nếu sự hấp dẫn tồn tại thì nó phải nhỏ hơn ít nhất năm bậc so với thí nghiệm của Majorana. [1] Tom Van Flandern đã lập luận rằng sự bất thường trong chuyển động của một số vệ tinh nhân tạo của trái đất trong mùa nhật thực có thể gây ra bởi hiện tượng che chắn trọng lực của mặt trời. [2]

Một số nhà khoa học đã phát hiện rằng khi xảy ra nhật thực, có xuất hiện dị thường trọng lực không tương thích với cả hai mô hình trọng lực của Newton và Einstein, nhưng những người khác lại phát hiện không có sự bất thường như vậy.

Trong thời gian nhật thực vào năm 1954 và 1959, nhà vật lý Maurice Allais (người đã giành giải thưởng Nobel về kinh tế năm 1988) đã phát hiện các nhiễu loạn theo hướng xoay của một con lắc treo lơ lửng trên một quả bóng. [3] Erwin Saxl và Mildred Allen đã xác nhận ‘hiệu ứng Allais’ khi họ đo được các biến thiên đáng kể trong chu kỳ của một con lắc xoắn trong giai đoạn xảy ra nhật thực năm 1970.

Một giải thích về sự bất thường này là do lực hấp dẫn của Mặt Trời bị che chắn bởi Mặt Trăng, dẫn đến sự gia tăng nhẹ của trọng lực trên mặt đất. Allais và Saxl cũng phát hiện các thay đổi trong chu kỳ của con lắc theo ngày và theo mùa. [4]

Vị trí của các thiên thể cũng gây ra hiện tượng che chắn trọng lực

Một trọng lực dị thường tương tự được đo thấy bằng hệ thống hai con lắc trong quá trình Trái Đất, Mặt Trời, Sao Mộc thẳng hàng với nhau vào tháng 5/2001. [5]

Trong nhật thực toàn phần năm 1997, một nhóm các nhà khoa học Trung Quốc đã thực hiện các phép đo với độ chính xác cao. Tuy nhiên, trái ngược với hiệu ứng Allais, họ đã phát hiện ra sự giảm trọng lực của Trái đất. Hơn nữa, hiệu ứng xảy ra ngay trước và sau nhật thực nhưng không có giá trị thay đổi quá lớn. [6]

Trong quá trình quan sát được thực hiện từ năm 1987, Shu-wen Zhou và các cộng sự đã xác nhận sự xuất hiện của một lực dao động ngang bất thường khi Mặt Trời, Mặt Trăng và Trái Đất được xếp thẳng hàng. Nhà khoa học này đã chỉ ra rằng điều này ảnh hưởng đến mẫu hình chuỗi hạt trong các tinh thể, bước sóng quang phổ của các nguyên tử, phân tử và tốc độ của đồng hồ nguyên tử. [7]

Newton cho rằng trọng lực giữ cho mặt trăng luôn quay theo quỹ đạo (Ảnh: Kevin Gill/Flickr CC)

Nhiều giả thuyết khác nhau đã được đưa ra để giải thích sự bất thường của trọng lực trong lúc nhật thực, chẳng hạn như lỗi dụng cụ đo, hiệu ứng trọng lực của không khí dày đặc do bầu khí quyển phía trên được làm mát, rối loạn địa chấn do người quan sát di chuyển vào và ra khỏi nơi có thể nhìn thấy nhật thực, và độ nghiêng của mặt đất do làm mát.

Trong một đánh giá gần đây (2004), nhà vật lý Chris Duif đã lập luận rằng các nguyên nhân trên đều không có sức thuyết phục. Ông tin rằng việc che chắn hấp dẫn cũng không thể giải thích kết quả, vì nó sẽ quá yếu (nếu nó tồn tại).

Nhà nghiên cứu độc lập Thomas Goodey đang lên kế hoạch cho một loạt các thí nghiệm nhật thực nghiêm ngặt trong vài năm tới với hy vọng làm sáng tỏ vấn đề này. [8].

>> Treo lượng tử – công nghệ bay đột phá cho tương lai

Tranh cãi về che chắn trọng lực với vật chất siêu dẫn

Bằng chứng có thể về che chắn trọng lực xuất hiện trong các thí nghiệm được báo cáo bởi Evgeny Podkletnov và đồng nghiệp của ông vào năm 1992 và 1995. Khi một miếng chất siêu dẫn gốm được nâng lên và quay với tốc độ cao khi có từ trường bên ngoài, các vật thể được đặt trên đĩa quay có xảy ra sự thay đổi trọng lượng. Cụ thể, khi vật thể được đặt trên chiếc đĩa, trọng lượng của nó giảm từ 0,3 đến 0,5%. Khi tốc độ của chiếc đĩa giảm dần từ 5.000 vòng/phút xuống 3.500 vòng/phút, mức giảm trọng lượng lớn nhất khoảng 2% đã xuất hiện trong khoảng 30 giây. [9] Trong các lần thí nghiệm khác, mức giảm trọng lượng 5% cũng được ghi nhận nhưng Podkletnov không lặp lại được các trường hợp này.

Các nhà khoa học khác cho biết thí nghiệm của Podkletnov cực kỳ khó lặp lại một cách đầy đủ vì Podkletnov chưa tiết lộ công thức chính xác để chế tạo chất siêu dẫn của mình. Nhưng các phiên bản rút gọn của thí nghiệm đã tạo ra hiệu ứng nhỏ  ở mức 1/1000. [10]

Từ 1995 đến 2002, Trung tâm bay vũ trụ Marshall của NASA đã thử một bản sao thử nghiệm đầy đủ cấu hình của Podkletnov, nhưng không đủ tài nguyên để thực hiện. Một bản sao được tài trợ bởi tư nhân đã được hoàn thành vào năm 2003, nhưng không tìm thấy bằng chứng nào về các lực giống như trọng lực. NASA đã kết luận rằng phương pháp này không phải là một ứng cử viên khả thi cho việc tạo ra các lực đẩy đột phá. [11]

Theo “Gravity and Antigravity” của David Pratt
Thiện Tâm dịch 

>> Những điểm đáng ngờ về lực hấp dẫn – P3: Ảnh hưởng điện từ trường tới trọng lực

Tài liệu tham khảo:

[1]. Q. Majorana, ‘On gravitation. Theoretical and experimental researches’, Phil. Mag., v. 39, 1920, pp. 488-504; Q. Majorana, ‘Sur l’absorption de la gravitation’, Comptes Rendus de l’académie des Sciences, v. 173, 1921, pp. 478-479; Q. Majorana, ‘Quelques recherches sur l’absorption de la gravitation par la matière’, Journal de Physique et le Radium, I, 1930, pp. 314-324; Matthew R. Edwards (ed.), Pushing Gravity: New perspectives on Le Sage’s theory of gravitation, Montreal, Quebec: Apeiron, 2002, pp. 219-238, 259-266.

[2]. Tom Van Flandern, ‘Possible new properties of gravity’, Astrophysics and Space Science, v. 244, 1996, pp. 249-261.

[3]. M.F.C. Allais, ‘Should the laws of gravitation be reconsidered?’, parts 1 and 2, Aero/Space Engineering, v. 18, Sep 1959, pp. 46-52, and v. 18, Oct 1959, pp. 51-55, http://allais.maurice.free.fr/English/media10-1.htm; http://www.allais.info/allaisdox.htm.

[4]. E.J. Saxl, ‘An electrically charged torque pendulum’, Nature, v. 203, 1964, pp. 136-138; E.J.Saxl and M. Allen, ‘1970 solar eclipse as “seen” by a torsion pendulum’, Physical Review D, v. 3, 1971, pp. 823-825; Journal of Scientific Exploration (www.scientificexploration.org), 10:2, pp. 269-279, and 10:3, pp. 413-416, 1996.

[5]. Gary C. Vezzoli, ‘Gravitational data during the syzygy of May 18, 2001 and related studies’, Infinite Energy (www.infinite-energy.com), 9:53, 2004, pp. 18-27.

[6]. Qian-shen Wang et al., ‘Precise measurement of gravity variations during a total solar eclipse’, Physical Review D, v. 62, 2000, 041101, http://home.t01.itscom.net/allais/blackprior/wang/wangetal.pdf; Xin-She Yang and Qian-Shen Wang, ‘Gravity anomaly during the Mohe total solar eclipse and new constraint on gravitational shielding parameter’, Astrophysics and Space Science, v. 282, 2002, pp. 245-253, www.eclipse2006.boun.edu.tr/sss/paper02.pdf.

[7]. Shu-wen Zhou, ‘Abnormal physical phenomena observed when the sun, moon, and earth are aligned’, 21st Century Science and Technology, fall 1999, pp. 55-61.

[8]. Chris P. Duif, ‘A review of conventional explanations of anomalous observations during solar eclipses’, www.space-time.info/duifhome/duifhome.html; Govert Schilling, ‘Shadow over gravity’, New Scientist, 27 Nov 2004, pp. 28-31; www.allais.info.

[9]. E.E. Podkletnov, ‘Weak gravitation shielding properties of composite bulk YBa2Cu3O7-x superconductor below 70 K under e.m. field’, 1995, www.gravity-society.org/msu.htm; American Antigravity, americanantigravity.com/podkletnov.html.

[10]. Edwards, Pushing Gravity, p. 315.

[11]. Marc G. Millis, ‘Prospects for breakthrough propulsion from physics’, 2004, www.lerc.nasa.gov/WWW/bpp/TM-2004-213082.htm.