Trọng lực

Trọng Lực

Trong Thuyết Năng Lượng Thống Nhất (UET), trọng lực không được xem là lực riêng biệt hay độ cong không-thời gian, mà là biểu hiện của sự chuyển dịch năng lượng trong trường năng lượng thống nhất \( E(r,t) \). Trọng lực xuất hiện khi vật thể có khối lượng tạo ra hố năng lượng, với độ dốc năng lượng \( \nabla E \) tạo lực dịch chuyển, khiến vật thể di chuyển từ vùng có năng lượng thế cao (xa vật thể lớn) sang vùng có năng lượng thế thấp (gần vật thể lớn), tuân theo nguyên lý tối thiểu năng lượng.

1. Trọng Lực Là Lực Dịch Chuyển Năng Lượng

Theo UET, vũ trụ là một trường năng lượng duy nhất \( E(r,t) \). Một vật thể có khối lượng \( M \) tạo ra hố năng lượng với mật độ năng lượng:

\[ E(r,t) = \frac{G M^2}{8\pi r^4} + E_0(t) \]

Trong đó:

\( G = 6.674 \times 10^{-11} \, \text{m}^3 \text{kg}^{-1} \text{s}^{-2} \) là hằng số hấp dẫn,
\( M \) là khối lượng vật thể,
\( r \) là khoảng cách từ tâm vật thể,
\( E_0(t) \approx 8.47 \times 10^{-10} \, \text{J/m}^3 \) là năng lượng nền vũ trụ.

Độ dốc năng lượng được tính bởi:

\[ \nabla E = -\frac{G M^2}{2\pi r^5} \hat{r} \]

Lực dịch chuyển năng lượng tác động lên vật thể có khối lượng \( m \):

\[ \vec{F} = m \cdot \frac{2\pi r^3}{M} \nabla E = -\frac{G M m}{r^2} \hat{r} \]

Lực này tương đương với lực hấp dẫn Newton, nhưng được giải thích là sự chuyển dịch năng lượng từ vùng có năng lượng thế cao sang vùng có năng lượng thế thấp.

2. Nguyên Lý Tối Thiểu Năng Lượng

Mọi hiện tượng, bao gồm trọng lực, tuân theo nguyên lý tối thiểu năng lượng, nghĩa là vật thể di chuyển để đạt trạng thái năng lượng thế thấp nhất:

\[ \Delta E_p = E_{p,\text{cuối}} - E_{p,\text{đầu}} < 0 \]

Ví dụ, một vật rơi từ độ cao lớn (năng lượng thế cao) xuống gần bề mặt Trái Đất (năng lượng thế thấp) do độ dốc năng lượng \( \nabla E \).

3. Ví Dụ: Quả Táo Rơi

Xét quả táo khối lượng \( m = 0.2 \, \text{kg} \) rơi từ độ cao 5 m gần bề mặt Trái Đất (\( M = 5.972 \times 10^{24} \, \text{kg} \), \( r \approx 6.371 \times 10^6 \, \text{m} \)). Năng lượng thế tại độ cao 5 m:

\[ E_p = m g h \approx 0.2 \times 9.81 \times 5 \approx 9.81 \, \text{J} \]

Khi rơi xuống bề mặt (\( h = 0 \)), năng lượng thế giảm về 0. Mật độ năng lượng tại bề mặt Trái Đất:

\[ E(r,t) \approx \frac{(6.674 \times 10^{-11}) \times (5.972 \times 10^{24})^2}{8 \times 3.14159 \times (6.371 \times 10^6)^4} \approx 5.747 \times 10^{10} \, \text{J/m}^3 \]

Độ dốc năng lượng:

\[ \nabla E \approx -2.245 \times 10^{-3} \, \text{kg} \cdot \text{m}^{-3} \text{s}^{-2} \cdot \hat{r} \]

Lực dịch chuyển năng lượng:

\[ \vec{F} \approx -1.962 \, \text{N} \cdot \hat{r} \]

Lực này tương đương với lực trọng lực (\( F = m g \), với \( g \approx 9.81 \, \text{m/s}^2 \)), khiến quả táo di chuyển từ vùng có năng lượng thế cao (trên cao) sang vùng có năng lượng thế thấp (gần bề mặt Trái Đất).

4. So Sánh Với Vật Lý Truyền Thống

Trong vật lý truyền thống:

Newton: Trọng lực là lực hấp dẫn giữa hai vật thể: \( F = \frac{G M m}{r^2} \).
Tương Đối Tổng Quát: Trọng lực là độ cong không-thời gian do khối lượng gây ra.

Trong UET, trọng lực là lực dịch chuyển năng lượng do độ dốc \( \nabla E \), khiến vật thể di chuyển từ vùng có năng lượng thế cao sang vùng có năng lượng thế thấp, thống nhất với các hiện tượng như ánh sáng hay dòng điện trong trường \( E(r,t) \).

5. Trọng Lực Ở Quy Mô Vũ Trụ

Trên quy mô lớn, hố năng lượng do các thiên thể (như Mặt Trời, \( M_{\odot} = 1.989 \times 10^{30} \, \text{kg} \)) tạo ra lực dịch chuyển, giữ Trái Đất trong quỹ đạo từ vùng có năng lượng thế cao sang vùng có năng lượng thế thấp:

\[ \vec{F} = -\frac{G M_{\odot} m}{r^2} \hat{r} \]

Năng lượng nền \( E_0(t) \) giải thích sự giãn nở vũ trụ, với hằng số Hubble \( H_0 \approx 70.5 \, \text{km/s/Mpc} \).

6. Kết Luận

Theo UET, trọng lực là lực dịch chuyển năng lượng do độ dốc \( \nabla E \) trong trường \( E(r,t) \), khiến vật thể di chuyển từ vùng có năng lượng thế cao sang vùng có năng lượng thế thấp. Các đặc điểm chính:

Hố năng lượng: Được tạo bởi khối lượng, với \( E(r,t) = \frac{G M^2}{8\pi r^4} + E_0(t) \).
Lực dịch chuyển: \( \vec{F} = -\frac{G M m}{r^2} \hat{r} \), tương đương lực Newton, khiến vật thể di chuyển về vùng có năng lượng thế thấp.
Nguyên lý tối thiểu năng lượng: Hướng dẫn mọi chuyển động để đạt trạng thái năng lượng thế thấp nhất.
Thống nhất: Liên kết trọng lực với ánh sáng, dòng điện, và các hiện tượng khác trong khung năng lượng duy nhất.

UET cung cấp một cách tiếp cận thống nhất, xem trọng lực là một phần của bản chất năng lượng cốt lõi của vũ trụ.