Lực hấp dẫn có lớn không?

Nhà thiên văn học Pháp nổi tiếng Aragô đã viết: «Nếu chúng ta không thường trông thấy các vật thể rơi, thì sự rơi đối với chúng ta sẽ là hiện tượng rất kỳ lạ». Thói quen đã làm cho chúng ta cảm thấy Trái Đất hấp dẫn các vật thể là hiện tượng hàng ngày bình thường. Nhưng khi người ta nói các vật thể cũng hấp dẫn lẫn nhau thì chúng ta không tin điều đó, bởi vì trong cuộc sống thông thường chúng ta không nhận thấy gì cả.

Quả vậy, tại sao định luật hấp dẫn vạn vật không thể hiện cố định xung quanh chúng ta trong các tình huống thông thường? Tại sao chúng ta không trông thấy bàn ghế, quả dưa hấu, con người hấp dẫn lẫn nhau? Bởi vì đối với các vật thểnhỏ bé, lực hấp dẫn là vô cùng yếu. Tác giả xin nêu một thí dụ trực quan. Hai người đứng cách nhau 2 mét, họ hấp dẫn lẫn nhau, nhưng lực hấp dẫn này rất bé: đối với người nặng trung bình, lực này bằng 0,01 miligam-lực (mG). Điều đó có nghĩa là hai người hấp dẫn lẫn nhau với một lực như thế quá cân nhỏ có khối lượng 0,01 miligam (mg) đè lên đĩa cân; chỉ có những cái cân cực nhạy ở phòng thí nghiệm khoa học mói có khả năng phát hiện được cái tải trọng không đáng kể như vậy!

Một lực như thể đương nhiên là không thể đẩy chúng ta ra được, — cản trở điều đó lại còn có lực ma sát giữa đế giày của chúng ta với sàn nhà nữa. Để đẩy được chúng ta, trên sàn gỗ chẳng hạn (lực ma sát giữa đếgiày và sàn bằng 30% trọng lượng của cơ thể), cần phải có một lực không nhỏhơn 20 kG. Nếu so sánh lực này với lực hấp dẫn không đáng kể 0,01 mG thì thật đáng buồn cười. Miligam — bằng một phần ngàn gam; 1 gam — bằng một phần ngàn kilogam; nghĩa là 0,01 mG chỉbằng một nửa của một phần nghìn triệu lực này—lực dùng để đẩy chúng ta ra khỏi chỗ! Đáng ngạc nhiên chăng khi ở điều kiện bình thường chúng ta hoàn toàn không nhận thấy lực hút lẫn nhau giữa các vật thể trên Trái Đất?

Vấn đềsẽ khác đi nếu như không có ma sát; khi đó sẽ không có gì ngăn cản sự xích lại gần nhau của các vật thể, thậm chí cảđối với lực hấp dẫn rất yếu. Lực 0,01 mG thì vận tốc của sự xích lại hoàn toàn nhỏ bé. Nhưng có thể tính được khi không có ma sát, hai người đứng cách nhau 2 mét, trong vòng một giờ đầu họ xích lại gần nhau được 2 cm; hết giờ thứ hai—tiến thêm được 9 cm; hết giờ thứ ba — thêm dược 15 cm. Vận tốc luôn luôn được gia tăng, nhưng hai người xích lại chạm vào nhau thì phải sau hơn 5 tiếng đồng hồ!

Sự hấp dẫn giữa các vật thể trên Trái Đất có thể phát hiện được trong những trường hợp không bị lực ma sát ngăn cản. Một vật treo vào sợi chỉ nằm trong tác động của lực hấp dẫn Trái Đất, và vì thế mà sợi chỉ có hướng thẳng đứng; như vậy nếu cạnh vật treo có một vật thể to lớn đổ sộ nào đó hút vật treo về phía vật thể đó thì sợi chỉ sẽ bị lệch khỏi phương thẳng đứng và hướng theo hợp lực của các lực hấp dẫn Trái Đất và lực hấp dẫn của vật yếu hơn. Năm 1755, lần đầu tiên Maxkelain ở Xcôtlen đã quan sát được sự lệch hướng như thế của quả dọi ở cạnh một ngọn núi lớn, khi ông ta so sánh hướng của dây dọi với một hướng đến cực của ngôi sao trên bầu trời từ hai phía của ngọn núi đó. Về sau thí nghiệm tương đối hiện đại hơn đối với các vật thể trên Trái Đất nhờ các dụng cụ cân có cấu tạo đặc biệt cho phép đo chính xác các lực hấp dẫn.

Lực hấp dẫn giữa các khối lượng nhỏ là không đáng kể. Khi tăng khối lượng, lực này tăng lên tỷ lệ thuận theo tích số của chúng. Có một nhà bác học, không phải là nhà vật lý, mà là nhà động vật học, cứ quả quyết với tác giả của cuốn sách này rằng, lực hấp dẫn tương hỗ thường quan trắc được giữa các tàu thủy là do lực hấp dẫn vạn vật! Dễ dàng giải thích bằng toán học rằng lực hấp dẫn vạn vật ở đây chẳng có liên quan gì: hai chiếc tàu thủy, mỗi tàu có khối lượng 25 000 tấn, ở khoảng cách 100 mét hấp dẫn lẫn nhau một lực chỉ bằng 400 G. Rõ ràng là một lực như thế không đủ sức làm dịch chuyển các tàu, dù chỉ là một xê dịch nhỏ. Nguyên nhân thực sự của lực hấp dẫn khó hiểu giữa các tàu thủy.

Lực hấp dẫn đối với các khối lượng nhỏ là không đáng kể, nhưng khi nói đến các khối lượng khổng lồ thì lực này rất lớn. Chẳng hạn như Hải Vương tinh ở rất xa chúng ta, quay chậm chạp ngoài biên của hệ thống Mặt Trời, gửi đến chúng ta «lời chào» — lực hấp dẫn đối với Trái Đất bằng 18 triệu T (tấn-lực)!

Mặc dầu khoảng cách giữa chúng ta đến Mặt Trời rất lớn, nhưng Trái Đất giữ vững được quỹ đạo của mình chính là nhờ có lực hấp dẫn. Nếu vì một nguyên nhân nào đó mà lực hấp dẫn của Mặt Trời bỗng nhiên biến mất, thì Trái Đất sẽ lao vút theo đường tiếp tuyến với quỹ đạo của nó và vĩnh viễn bay vào chiều sâu vô tận của không gian Vũ Trụ.