Một Giây Mất Trọng Lực: Phân Tích Hậu Quả Của Kịch Bản Giả Định Về Việc Triệt Tiêu Lực Hấp Dẫn

Kịch bản giả định về việc trường hấp dẫn của Vũ trụ đột ngột biến mất hoàn toàn chỉ trong vỏn vẹn một giây là một thí nghiệm tư duy mạnh mẽ, giúp chúng ta đánh giá mức độ hiểu biết sâu sắc về các định luật cơ bản của vũ trụ. Bài tập này vượt ra ngoài khuôn khổ của Thuyết Tương đối Rộng (OТO), vốn khẳng định rằng trọng lực là thuộc tính của hình học không-thời gian, chứ không phải là một lực có thể bật tắt. Khoảnh khắc lực hút biến mất trên Trái Đất, cảm giác đầu tiên sẽ là tình trạng không trọng lượng tuyệt đối. Tuy nhiên, các vật thể sẽ không bay vút lên trần nhà; thay vào đó, chúng vẫn giữ nguyên trạng thái chuyển động hiện tại theo quán tính.

Tuy nhiên, sự quay của Trái Đất lại tạo ra những điều chỉnh đáng kể. Lực hướng tâm, yếu tố giữ các vật thể trên quỹ đạo tròn, sẽ ngừng hoạt động. Kết quả là, con người và đồ vật sẽ bắt đầu di chuyển theo phương tiếp tuyến với bề mặt. Tại khu vực xích đạo, điều này sẽ dẫn đến sự tách rời khỏi mặt đất ở mức tối thiểu nhưng có thể đo lường được—khoảng 1,7 centimet trong một giây, dựa trên gia tốc hướng tâm là 0,034 m/s². Đây là một hệ quả trực tiếp của việc mất đi lực giữ cố định chúng vào tâm quay.

Cơ sở hạ tầng của Trái Đất, khi không còn chịu tải trọng hấp dẫn, sẽ trải qua sự phân bố lại ứng suất ngay lập tức. Điều này gây ra những dao động vi mô trong các cấu kiện bị nén, chẳng hạn như dây cáp và lò xo. Việc khôi phục trọng lực sẽ kích hoạt sự giải phóng các ứng suất tích lũy này, giống như một sự phóng điện đàn hồi trên quy mô hành tinh. Khí quyển, vốn được giữ lại nhờ lực hút, sẽ phản ứng bằng cách hình thành các sóng áp suất. Mặc dù không thể rò rỉ không khí vào không gian chỉ trong một giây do giới hạn tốc độ âm thanh, sự giãn nở cực nhỏ sẽ gây ra các dao động và vi bùng nổ khi trường trọng lực được phục hồi, được các phong vũ biểu độ chính xác cao ghi nhận như một xung lực toàn cầu.

Đối với các đại dương, việc loại bỏ ngay lập tức tác động hấp dẫn, kể cả thành phần lực hút từ Mặt Trăng, sẽ dẫn đến sự san bằng tạm thời của mặt nước. Sự tái lập lực hút sẽ tạo ra các chuỗi sóng và dao động ven bờ (seiches) hầu như không đáng kể, có thể được ghi lại bằng máy đo thủy triều (mareographs), nhưng chắc chắn không đạt đến quy mô của sóng thần. Đối với hệ thống vệ tinh, hiệu ứng là chúng ngừng “rơi” liên tục và di chuyển theo đường thẳng trong khoảng thời gian ngắn ngủi đó. Độ lệch này chỉ khoảng vài mét, dẫn đến sự thay đổi quỹ đạo không đáng kể. Ở quy mô Hệ Mặt Trời, Trái Đất sẽ tạm thời ngừng uốn cong đường đi quanh Mặt Trời, bay thẳng khoảng 30 kilômét, giữ nguyên vận tốc quỹ đạo. Sự mất gia tốc này chỉ khiến quỹ đạo chệch đi một milimet so với đường tính toán, không gây ra mối đe dọa nào đối với sự ổn định của các quỹ đạo.

Tóm lại, đối với đời sống hàng ngày, sự kiện này sẽ là một cú sốc ngắn ngủi và là nguồn dữ liệu vô giá cho ngành đo lường học. Đối với các kỹ sư làm việc với quỹ đạo, đó chỉ là một vấn đề kỹ thuật nhỏ. Tuy nhiên, khoa học sẽ có được một minh chứng rõ ràng về việc sự tồn tại gắn bó chặt chẽ như thế nào với sự hiện diện không ngừng của lực hút, mà các nhà nghiên cứu lưu ý rằng, về bản chất, đó là biểu hiện của sự cong vênh của chính không-thời gian. Bản chất suy đoán của kịch bản này nhấn mạnh mâu thuẫn cơ bản với OTO, bởi vì việc triệt tiêu trọng lực tức thời vi phạm các định luật bảo toàn, do các nhiễu loạn hấp dẫn được biết là lan truyền với tốc độ ánh sáng. Điều thú vị là, ngay cả trong mô hình Newton, việc giới thiệu giới hạn tốc độ ánh sáng cho sự truyền tải tác động hấp dẫn cũng là một điểm mấu chốt để phân biệt nó với OTO.