Mặt Tròn Lắm Lỗ Đen Sì - Các Câu Đố Về Con Vật Có Đáp Án Dành Cho Trẻ Em

-

TTCT - Phát con kiến “Lỗ black không đen hoàn toàn” và các hiểu biết thứ lý sâu sắc khác của Stephen Hawking đã tạo nên các bứt phá trong đồ vật lý vũ trụ.

Bạn đang xem: Mặt tròn lắm lỗ đen sì

Hawking yên cầu trạng thái không trọng lượng vào chuyến cất cánh Zero Gravity.

Stephen Hawking bước đầu học đồ dùng lý nghỉ ngơi Đại học tập Oxford khi bắt đầu 17 tuổi, trẻ con hơn phần đông các sinh viên cùng khóa. Nhờ trí óc vượt trội, mức độ vừa phải anh chỉ học khoảng chừng một giờ mỗi ngày. Vào khoảng thời gian cuối đại học, anh đã bao gồm triệu chứng của một fan già hậu đậu về, hay bị té khi đi mong thang. Năm 21 tuổi, sau khi tốt nghiệp hạng ưu và chuyển hẳn qua làm nghiên cứu sinh, các bác sĩ chẩn đoán Hawking mắc chứng dịch nan y: xơ cứng teo cơ. Họ dự đoán anh chỉ từ hai năm nhằm sống.

Người giới trẻ trẻ trung, bao gồm khiếu hài hước và quan trọng thông minh ấy ban đầu sống từng ngày một của hai năm dự đoán là sau cuối của cuộc đời trong sự lanh tanh tối tăm, không nụ cười của hội chứng trầm cảm. Vô tình anh chạm chán Jane Wilde vào một tiệc năm mới. Chúng ta yêu nhau. Tình yêu của Jane kéo Stephen lên khỏi vực sâu ít nói và chuyển anh trở lại các bước nghiên cứu vãn khoa học. Rồi họ đem nhau. Họ bắt buộc tiền để sống, và sự nghiệp kỹ thuật của Stephen Hawking bắt đầu rẽ sang hướng khác.

===========================

Ngành vũ trụ học tiến bộ ra đời sau khi Einstein công bố Thuyết kha khá tổng quát mắng năm 1915. Đến cuối trong thời điểm 1950, ngành này vẫn tồn tại chập chững cùng hiểu biết của những nhà đồ lý, cả lý thuyết lẫn thực nghiệm, vẫn hơi giới hạn. Qua những năm 1960, những nhà đồ lý bắt đầu có những cách tiến bắt đầu nhưng chúng ta chưa đã đạt được đồng thuận về những vấn đề.

Mặc dù nghiệm Big Bang của phương trình Thuyết kha khá Einstein đã có được nhà đồ vật lý Xô viết Alexander Friedmann tìm kiếm ra suốt trong quãng thời gian 1922-1924 nhưng các nhà thứ lý, nhất là những nhà đồ dùng lý Xô viết, vẫn tìm cách khước từ hoặc né tránh thuyết Big Bang, tức là không công nhận vũ trụ và thời gian có điểm bắt đầu (quan niệm đồ lý truyền thống cuội nguồn cho rằng thời hạn không có mở màn và không tồn tại kết thúc, vô thủy vô chung).

Tương tự, nghiệm lỗ black được nhà thiên văn học người Đức Karl Schwarzschild đưa ra năm 1916 bằng phương pháp giải hệ phương trình của Einstein, và đã có rất nhiều nhà vật dụng lý ra mắt các công trình phân tích về lỗ black từ trước khi Chiến tranh quả đât thứ hai nổ ra, nhưng không hề ít nhà đồ vật lý châu Âu cho tới tận đầu trong thời hạn 1970 vẫn không tin tưởng vào sự mãi mãi của lỗ đen.

Trong cuốn Lược sử thời gian, bản cập nhật sau 10 năm phạt hành, Hawking nói lại giai đoạn đặc biệt quan trọng này. Nó đặc biệt ở vị trí cuộc sống cá thể của Hawking cầm đổi, sự nghiệp khoa học gắng đổi, và thông qua đó làm chuyển đổi toàn bộ ngành thiết bị lý vũ trụ hiện tại đại.

============================

Năm 1965, một nhà vật dụng lý người Anh thương hiệu là Roger Penrose chứng minh được rằng lúc một ngôi sao sáng có trọng lượng khổng lồ bị đổ sụp vào trong do lực lôi cuốn của chủ yếu nó, toàn cục vật chất của ngôi sao sẽ bị nhốt vào một vùng cơ mà kích thước bề mặt của vùng này có khả năng sẽ bị co về bởi không. Vì mặt phẳng có kích thước bằng không nên thể tích cũng bởi không. Toàn bộ vật chất của ngôi sao 5 cánh bị nén vào một trong những thể tích bởi không thì tỷ lệ vật chất và độ cong của không-thời gian trở buộc phải vô hạn với vô cực. Đây chính là cái được các nhà đồ lý gọi là một trong điểm kỳ dị. Điểm kỳ dị này được cất ở bên phía trong một vùng không gian kỳ ảo cơ mà ngày nay thân thuộc với tên thường gọi lỗ black (black hole) vì chưng nhà đồ vật lý tín đồ Mỹ John Wheeler đặt năm 1969.

Vào thời khắc này, Hawking sẽ sống hết nhị năm kể từ ngày chẩn đoán được căn bệnh, mà lại vẫn không yếu đi các lắm. Anh vẫn tìm đề bài làm luận văn tiến sĩ. đặc biệt hơn, anh chuẩn bị lấy vợ. “Để cưới Jane, tôi cần được có việc làm, để có việc làm, tôi cần bằng tiến sĩ” - anh nói.

Tôi đọc định lý của Penrose, định lý chứng tỏ rằng bất kể vật thể nào bị suy sụp vào bên phía trong do lực hấp dẫn cũng trở thành hình thành một điểm kỳ dị. Tôi mau lẹ nhận ra rằng trường hợp ta đảo ngược phía của thời gian trong định lý của Penrose thì vấn đề sụp đổ vào vào sẽ biến đổi nở tung ra mặt ngoài, các điều khiếu nại (vật lý) của Penrose vẫn đúng, nó cho thấy thêm một vũ trụ khá giống quy mô vũ trụ Friedmann (tức Big Bang)”. Với cảm giác từ định lý này của Roger Penrose về một điểm kỳ cục không-thời gian nằm ở trung tâm một lỗ đen, Hawking hoàn thành bản luận văn xuất sắc. Anh áp dụng định lý của Penrose vào form size lớn hơn: toàn cục vũ trụ. Năm 1966, bạn dạng luận văn Các điểm kỳ dị cùng hình học của không-thời gian của Hawking đoạt giải Adam dành riêng cho các đơn vị toán học trẻ.

Trong bố năm cuối của những năm 1970, Stephen cùng Jane sinh nam nhi đầu lòng (1967); cùng bạn đồng nghiệp bự tuổi hơn và cũng là bạn thầy, nhà thứ lý Roger Penrose, anh dứt “định lý điểm kỳ quái Penrose Hawking” (1968), và gồm thêm con gái Lucy.

Công trình phổ biến của Penrose với Hawking cho thấy Thuyết tương đối của Einstein áp dụng cực tốt ở các kích cỡ cực đại như Hệ khía cạnh trời, ngân hà hay toàn thể vũ trụ lại biểu thị khiếm khuyết béo ở những điểm kỳ cục như Big Bang xuất xắc lỗ đen. Tự đó, trong các nghiên cứu và phân tích tiếp theo, Hawking áp dụng vật lý lượng tử, vốn chỉ vận dụng ở các kích cỡ cực nhỏ, vào việc phân tích lỗ đen, tạo nên những cải tiến vượt bậc lớn vào vật lý vũ trụ với lý thuyết thu hút lượng tử.

Sau lúc sinh Lucy, bệnh tình của Hawking nặng nề dần. Ngay cả việc trèo lên giường để ngủ cũng mất tương đối nhiều thời gian. Trong một đợt mãi bắt đầu leo được lên giường ấy, Hawking sẽ phát hiển thị một điều quan tiền trọng. Anh call điện ngay mang đến Penrose với Penrose chấp nhận với ý tưởng này.

Nghiệm lỗ black của Karl Schwarzschild

Năm 1916, Karl Schwarzschild vẫn giải hệ phương trình của Einstein cùng tìm ra một nghiệm kỳ lạ. Theo nghiệm này, xung quanh các ngôi sao 5 cánh có khối lượng cực lớn gồm một không quyển kỳ ảo (magical sphere). Toàn bộ mọi thứ, kể cả ánh sáng, khi đi vào không quyển này sẽ ảnh hưởng hút vào ngôi sao mập mạp và không có cách làm sao thoát ra được. Schwarzschild còn đo lường và thống kê được bán kính của không quyển kỳ ảo này. Không quyển ma quái mà Schwarzschild tìm ra ngày nay được hotline là “chân trời sự kiện”, hàm ý đấy là nơi xa nhất cơ mà tầm đôi mắt của fan quan sát có thể với cho tới (sau chân trời là lỗ đen, chỗ mà ánh nắng nếu vươn tới sẽ ảnh hưởng nuốt vào cùng không lúc nào trở ra được).

==========================

Sau này, thời điểm đã hết sức già, mọi khi đi giảng bài, Penrose vẫn thường xuyên bị người theo dõi hỏi về Hawking. Ông kể rằng hồi đó hai tín đồ phải thao tác với nhau qua năng lượng điện thoại. Giọng Hawking rất khó khăn nghe, nếu nói về vật lý thì Penrose còn hiểu, nói về chuyện không giống thì Penrose chịu, chả đọc gì.

Penrose cũng giỏi nói đùa là bao gồm hai Hawking, một Hawking trẻ luôn cứng cỏi đảm bảo an toàn lập ngôi trường của mình, rằng thông tin rơi vào lỗ black sẽ phát triển thành mất; một Hawking già thì buông xuôi, đầu mặt hàng trước mức độ ép của những nhà thứ lý trẻ, và đổi khác lập ngôi trường của mình, rằng thông tin vẫn tồn tại trong lỗ đen mà được tàng trữ hoặc trả ngược ra bằng cách nào đó.

Có lẽ những nhà thứ lý trẻ nhưng mà Penrose nói là ám chỉ mang lại Leonard Susskind với John Preskill. Susskind còn viết hẳn một cuốn sách mang tên Cuộc chiến lỗ đen. Preskill là người tham gia vụ cá cược nổi tiếng mà sau không ít năm giằng co thì sau cùng Hawking đã nhận thua (Preskill lúc còn là sinh viên đã nổi tiếng với dự án công trình về đối chọi cực tự của vũ trụ, là cái sau đây dẫn mang lại thuyết “Vũ trụ lân phát” của Alan Guth. Hiện tại ông vô cùng nổi với kim chỉ nan “thông tin lượng tử” với “tính toán lượng tử”).

Một người khác cũng thâm nhập vụ cá cược, đứng thuộc phía với Hawking mà lại không chịu thua, chính là nhà thiết bị lý Kip Thorne, bạn rất danh tiếng qua bộ phim truyện Interstellar và new đoạt giải Nobel nhờ đóng góp phần phát hiện ra sóng hấp dẫn.

Giả thuyết Kiểm ưng chuẩn của vũ trụ

Penrose trở nên tân tiến giả thuyết có tên gọi “Kiểm phê chuẩn của vũ trụ”. Ở châu âu thời đó, các đoạn bị kiểm duyệt để trên các bài báo in sẽ bị bôi đen, thường thì những chỗ bị kiểm chăm chút bôi đen như vậy là hình ảnh các bộ phận nhạy cảm trên khung người con người. Trả thuyết của Penrose được Hawking cầm tắt một giải pháp hài hước: “Chúa không say đắm điểm kỳ lạ khỏa thân”, tức là điểm kỳ dị hình thành vị suy sụp do lực lôi kéo chỉ xuất hiện phía bên trong những địa điểm như lỗ đen, là vị trí mà những điểm kỳ cục bị giấu kín khỏi sự quan sát của rất nhiều ai nằm bên phía ngoài đường chân trời sự kiện.

==========================

Ý tưởng lóe lên trong đầu dịp leo lên giường vẫn dẫn Hawking đến công trình xây dựng lớn “Định khí cụ hai của nhiệt đụng học lỗ đen”.

Đơn giản về toán học nhưng ý nghĩa vật lý của entropy rất thâm thúy và khó cố bắt. Hawking viết “entropy là đại lượng đồ vật lý đo lever mất bơ vơ tự của một hệ”. Nếu như một hệ bị bỏ mặc cho chính nó, entropy của nó luôn luôn tăng, tức là càng ngày nó càng mất độc thân tự hơn. Ông ví entropy giống như bàn làm việc ban đầu thì ngăn nắp, nhưng sau một hồi thì lộn xộn không còn cả lên. Nếu như ta sắp xếp cho nó gọn gàng lại, trơ thổ địa tự hơn thì cần tiêu tốn năng lượng và cố gắng nỗ lực của bản thân, việc tiêu tốn này làm sút mức độ chơ vơ tự của năng lượng.

Hawking lập luận rằng số đông vật chất và năng lượng đi qua đường chân trời sự kiện của lỗ đen có khả năng sẽ bị lỗ black nuốt chửng, và mặc tích bề mặt lỗ black sẽ to dần lên. Nếu như một lượng đồ gia dụng chất có entropy béo bị lỗ black nuốt vào, tổng entropy bên ngoài lỗ đen sẽ giảm xuống, còn entropy phía bên trong lỗ đen sẽ tăng lên.

Từ đây, Hawking cùng một nghiên cứu và phân tích sinh sống Princeton tên là Jacob Bekenstein vẫn tính được entropy của lỗ đen trong đó SBH là entropy của lỗ đen, A là diện tích của mặt phẳng nằm vào có đường giáp ranh biên giới là chân mây sự kiện, k là hằng số Boltzmann, l
P là độ lâu năm Planck
). Đây là công thức lừng danh nhất của Hawking, có tên “công thức Bekenstein - Hawking”.

Công thức entropy của lỗ đen

Trong công thức này, entropy của lỗ black thay bởi tỉ lệ cùng với thể tích lại tỉ trọng với diện tích s (mặt hai chiều) của bề mặt có đường giáp ranh biên giới là chân trời sự kiện của lỗ đen. Cơ mà nếu lỗ đen có entropy, Hawking lập luận tiếp, thì nó phải bao gồm nhiệt độ. Ví như nó gồm nhiệt độ, nó yêu cầu phát ra bức xạ. Lỗ đen đề nghị phát xạ ra các hạt. Đến năm 1973 thì Hawking tính được nhiệt độ của lỗ đen. Phát kiến này khi công bố đã tạo choáng váng mang lại giới đồ dùng lý đương đại: lỗ đen hóa ra không đen lắm.

Nhiệt động lực học cùng entropy

Định luật hai của nhiệt hễ học phát biểu rằngentropycủa một hệ xa lánh sẽ luôn luôn luôn tăng.Entropylà một đại lượng đồ lý khôn cùng đặc biệt, được xem bằng bí quyết do Ludwig Boltzmann cải tiến và phát triển từ vào cuối thế kỷ 19 với được Max Planck hoàn thiện thời điểm đầu thế kỷ 20 (S = k
BIn V-trong đó S là entropy, k
B là hằng số Boltzmann, In là logarithm tự nhiên và thoải mái và V là thể tích. Tức là entropy tỉ lệ thành phần với thể tích (không gian bố chiều) của hệ).

Nhưng làm sao lỗ đen vốn chỉ nuốt tất cả mọi thứ, lại hoàn toàn có thể nhả ra phía bên ngoài các phân tử bức xạ? xuất xắc nói cách khác, bằng phương pháp nào những hạt ấy thoát thoát ra khỏi lực lôi kéo khổng lồ của lỗ đen. Lời giải thích đến tự “phương trình E = mc2” của Einstein cùng “nguyên lý biến động của Heisenberg” vào cơ học lượng tử.

Khoảng chân không phía bên ngoài đường chân mây của lỗ black không thực sự “trống rỗng”. Nó vẫn có thể có trường cuốn hút và trường điện từ. Trường này có cường độ và gồm tốc độ biến đổi cường độ. Cường độ và tốc độ đổi khác của trường tương tự vị trí và tốc độ của một hạt. Và theo nguyên lý bất định Heisenberg, ta quan yếu nào xác định được đúng đắn đồng thời cả địa chỉ lẫn vận tốc của hạt. Tức là cường độ với tốc độ đổi khác của trường thiết yếu cùng lúc bởi không. Nó luôn luôn khác không, tức là có thể sẽ sở hữu được các thăng giáng lượng tử trong chiếc gọi là “chân không” này.

Từ các thăng giáng này sẽ xuất hiện các cặp hạt với phản hạt. Các cặp hạt - phản hạt này trong vật dụng lý được gọi là ảo, bởi vì tồn tại siêu nhanh, chúng sinh ra rồi lại hủy lẫn nhau (ví dụ hạt và phản phân tử của ánh sáng hoặc ngôi trường hấp dẫn).

Vì rất cần được có tích điện để sinh ra những hạt, phải trong cặp hạt với phản hạt sẽ có một hạt mang năng lượng dương, một hạt mang năng lượng âm. Sau thời điểm được sinh ra, bọn chúng tìm gặp mặt nhau nhằm tự hủy. Bởi vì lực lôi cuốn của lỗ đen cực kỳ lớn, chúng rất có thể hút một phân tử ảo có tích điện âm vào mặt trong. Ngay trong khi vào mặt trong, hạt ảo này thay đổi hạt thực.

Đối tác mang năng lượng dương của nó bơ vơ mặt ngoài, không hề nhu mong tự bỏ và thoát khỏi vùng ở bên cạnh lỗ đen. Với người quan sát từ xa nhìn vào, các hạt thoát thoát ra khỏi vùng ở bên cạnh của lỗ black này hệt như bức xạ do lỗ black phát ra. Phát kiến của Hawking về phản xạ của lỗ black lúc thành lập năm 1974 làm ra sốc mang lại giới thứ lý lý thuyết. Ngày này phát kiến này được biết đến với tên gọi “Bức xạ Hawking”.

Giả thuyết ER = EPR

Bức xạ Hawking vì sự sinh ra của cặp hạt và phản hạt, trong những số ấy một hạt bị hút vào vào lỗ đen, hạt còn lại bức xạ về địa điểm vô cực là nền móng để cách đây không lâu Juan Maldacena với Leonard Susskind phát triển giả thuyết tạo xôn xao giới đồ lý lý thuyết: ER = EPR.

EPR, viết tắt của “nghịch lý Einstein-Podolsky-Rosen”, đề cập đến một hiện tượng lạ bí ẩn bậc nhất của lượng tử: liên đới lượng tử (còn được dịch là dính líu lượng tử). Trong các số ấy hai phân tử sinh đôi, lấy ví dụ như hạt ánh nắng sinh đôi, mỗi phân tử sau khi thành lập bay theo một phía khác nhau, thậm chí còn ngược nhau. Khi nhì hạt làm việc rất xa nhau chừng rồi, nếu như ta thống kê giám sát một hạt cùng biết tâm trạng lượng tử của nó thì ngay chớp nhoáng ta biết tâm trạng lượng tử của hạt kia. Cứ như là tin tức được truyền từ hạt này qua hạt kia ngay lập tức, tức là truyền nhanh hơn vận tốc ánh sáng. Mà theo Thuyết tương đối của Einstein, vận tốc ánh sáng sủa vốn là bất biến và không tồn tại gì hoàn toàn có thể chạy nhanh hơn tốc độ này.

Xem thêm: Sách Nói Dạy Con Làm Giàu Tập 12 : Xây Dựng Con Thuyền Tài Chính Của Bạn

ER là viết tắt của “cầu Einstein-Rosen”. Bằng cách sử dụng nghiệm của một lỗ black tiêu chuẩn chỉnh hình bình cổ lâu năm với cổ bình bị cắt theo đường ngang và sáp nhập với cùng 1 lỗ đen y hệt như thế nhưng đã trở nên xoay ngược lại. Ý tưởng này của Einstein cùng Rosen ngày này được những nhà ngoài trái đất học hình dung như một cổng để kết nối hai vũ trụ khác nhau trong không-thời gian. Ý tưởng này mang tên gọi “cầu Einstein-Rosen” tốt còn theo thông tin được biết với thương hiệu “lỗ sâu đục”. Mang thuyết ER = EPR nhận định rằng liên đới lượng tử vĩnh cửu được là nhờ hình thành một lỗ sâu đục giữa hai hạt của một cặp hạt, trong các số đó một hạt lâm vào lỗ đen, hạt kia trở về vô cực.

=============================

Vật hóa học và năng lượng là nhì đại lượng vật dụng lý gồm thể đổi khác qua lại cùng với nhau, nhờ công thức khét tiếng của Einstein: E = mc2, trong số ấy E là năng lượng, m là khối lượng, c là tốc độ ánh sáng. Lúc lỗ black hút tích điện âm vào mặt trong, khối lượng của nó bớt đi, diện tích bề mặt lỗ đen bé dại lại, entropy của lỗ đen giảm đi (để bù vào entropy mà sự phản xạ mang đi). Hawking minh chứng được rằng khi trọng lượng lỗ đen giảm đi thì sức nóng độ vận tốc bức xạ tăng lên.

Hiện tượng này thời buổi này được call là “sự cất cánh hơi của lỗ đen”. Lỗ đen cất cánh hơi cho một lúc nào đó thì cân nặng của nó còn siêu nhỏ. Cái gì sẽ xảy ra ở thời điểm đó thì không ai rõ, cơ mà Hawking cho rằng lỗ black sẽ dứt bằng một vụ tiếng nổ lớn bức xạ (nay được điện thoại tư vấn là “vụ nổ Hawking”), tương đương nổ một trái bom khinh thường khí, tức là rất nhỏ dại so với quy mô của vũ trụ.

Một lỗ black có cân nặng gấp vài lần trọng lượng Mặt trời sẽ có được nhiệt độ khoảng một trong những phần 10 triệu độ bên trên độ không tuyệt vời (0 độ Kelvin). Nhiệt độ bức xạ nền của vũ trụ khoảng 2,7 độ Kelvin, cao hơn nữa nhiệt độ lỗ black khá nhiều. Vậy nên lỗ black sẽ hút vào nhiều hơn thế nữa bức xạ ra. Nhưng bởi vì vũ trụ co giãn nên ánh nắng mặt trời nền của thiên hà sẽ sút dần xuống, mang đến một thời gian nào đó sự cất cánh hơi của lỗ black sẽ xảy ra. Sẽ đề nghị một khoảng thời hạn rất dài, rất nhiều triệu triệu năm (1064 năm hoặc lâu hơn) thì lỗ đen bắt đầu bay hơi hoàn toàn.

Trước khi gồm công trình đột phá của Hawking với Bekenstein, các nghiên cứu về lỗ black chỉ số lượng giới hạn trong các đại lý của Thuyết tương đối. Trong công thức tính entropy của lỗ đen, Hawking với Bekenstein áp dụng công rứa của thiết bị lý lượng tử, trong những số ấy diện tích mặt phẳng lỗ black tính theo đơn vị độ dài Planck. Đây là đơn vị đo của lượng tử (diện tích Planck rất nhỏ, một “Planck vuông” chỉ bởi 10-66 một xăngtimét vuông).

Giả thuyết Tường lửa hố đen

Năm 2012, nhà thiết bị lý Joseph Polchinski, tín đồ mới qua đời đầu xuân năm mới nay trong tuổi 63, đã khảo sát điều tra lại nghịch lý thông tin một lần nữa. điều tra khảo sát của Polchinski cho rằng bao bọc đường chân trời sự kiện là 1 bức tường lửa bao gồm nhiệt độ rất là cao. Các đo lường và tính toán để đi đến kết luận này của Polchinski có những lập luận có tác dụng lung lay thành công của phe thắng cược.

Nếu trang bị chất rơi vào hoàn cảnh lỗ đen là một trong “trạng thái lượng tử”, cũng có nghĩa là một lượng tin tức lượng tử lâm vào tình thế lỗ đen. Khi sẽ rơi vào bên phía trong lỗ đen, thông tin này sẽ bị hút về phía điểm kỳ dị. Khi chạm vào điểm kỳ dị, thông tin sẽ ảnh hưởng cuốn phăng về vô cực của không-thời gian và sẽ bị mất vĩnh viễn. Điều này xích míc với cách nhìn của đồ dùng lý lượng tử: thông tin luôn luôn được bảo toàn, chẳng thể nào tàn phá được bit thông tin.

Đây đó là “nghịch lý tin tức lỗ đen”, còn được gọi là “nghịch lý Hawking”, dẫn cho vụ đánh cược nổi tiếng từ năm 1991 mà cho năm 2004 Hawking mới nhận bản thân thua.

=====================

Hawking nói rằng năm 1981 ông qua Matxcơva để dự một hội thảo về lôi cuốn lượng tử. Từ bây giờ giọng nói của ông đã sắp như không hề ai đọc được nữa, trừ tín đồ thân. Những bài giảng của ông được chuẩn bị trước và có fan đọc lại. Cho tới Matxcơva, ông mới nhận thấy là chưa sẵn sàng trước nên ông buộc phải nói trực tiếp, một nghiên cứu và phân tích sinh của ông đề cập lại cho người theo dõi hiểu.

Cách làm cho này vô tình khiến cho ông có cảm giác trong việc can hệ với thính giả. Có lẽ rằng đây là cảm hứng để ông viết cuốn sách dành cho mình đọc rộng rãi mà sau này cực kì nổi tiếng, cuốn Lược sử thời gian.

Hai năm tiếp theo nữa, năm 1985, sau một ca phẫu thuật, Hawking mất giọng nói hoàn toàn và phải dùng máy tính xách tay để trợ giúp.

======================

Giả thuyết quy mô vũ trụ học chu kỳ luân hồi bảo giác

Roger Penrose điện thoại tư vấn quãng thời gian này là “kỷ nguyên nhàm chán”. Từ trên đây Penrose khuyến nghị một đưa thuyết khá điên rồ mà những lần nói đến, ông nên rào trước đón sau, sợ rằng những nhà trang bị lý khác lúc nghe đến đến thuyết này phần đa bảo ông già với lẩm cẩm thừa rồi.

Thuyết của Penrose có tên gọi “Mô hình vũ trụ học chu kỳ bảo giác” (Conformal cyclic cosmology - CCC). Theo đó, ngoài trái đất có cuộc sống luân hồi. Ngoài trái đất như bây chừ sẽ trưởng thành và cứng cáp và cho một thời gian nào đó tổng thể vật hóa học đang rải rác mọi vũ trụ đang co cụm vào những lỗ đen. Hôm nay entropy tăng đến cực to và được chứa trong những lỗ black (lỗ black là nơi tất cả entropy rất là cao). Sau kỷ nguyên nhiều năm nhàm chán, các lỗ đen lần lượt bay hơi hết. Dịp đó ngoài trái đất chỉ toàn hạt ánh sáng và nó xong xuôi để rồi tái sinh sang 1 điểm kỳ lạ của Big Bang tiếp theo. Rồi cứ núm lặp lại. Từng một cuộc sống vũ trụ như vậy, Penrose gọi là một aeon.

Giả thuyết ngoài hành tinh toàn ảnh

Những người ủng hộ phe chiến thắng cuộc hầu hết là những nhà đồ vật lý định hướng dây. Họ cải tiến và phát triển công trình của Hawking - Bekenstein thêm một bước nữa. Năm 1997, nhà thứ lý người Argentina Joan Maldacena lần thứ nhất đưa ra “mô tả toàn hình ảnh của một đồ vật thể có rất nhiều hơn cha chiều không khí (trong vật dụng lý, bởi lỗ đen nằm trong không-thời gian phải các nghiên cứu lỗ black phải làm việc với không khí bốn chiều hoặc hơn).

Những nhà trang bị lý theo “nguyên lý toàn ảnh” mang đến rằng tổng thể thông tin (tức entropy) bên phía trong lỗ black được mã hóa lên diện tích bề mặt lỗ đen. Giống như nếu ta chia nhỏ tuổi không gian trong một khán phòng hòa nhạc ra thành đơn vị thể tích Planck thì tất cả các đơn vị này đều hoàn toàn có thể được mã hóa lên phương diện ngoài những bức tường của khán phòng. Mã hóa này làm bề mặt tường vươn lên là gồ ghề bé dại li ti, và nếu biết cách ta có thể sử dụng mặt ngoại trừ bức tường như một lớp phim toàn hình ảnh (hologram - là 1 trong những tấm phim phẳng, hai chiều, có bề mặt được chứa những thông tin đang mã hóa trong những rãnh mấp mô rất nhỏ, nếu như chiếu ánh nắng vào tấm phim này ta sẽ nhìn thấy hình ảnh khối (ba chiều) hiện ra). Hologram rất không còn xa lạ với bọn họ ở các tem chống hàng giả. Tức là nếu đứng bên ngoài khán phòng với chiếu ánh sáng cân xứng lên tường, ta sẽ thấy hình ảnh 3D của tất cả khán phòng mặt trong. Hơn nữa, nếu những thông tin bên phía trong được quét y hệt như máy cùng hưởng từ quét não fan thì hình hình ảnh 3D hiện ra kia không những là hình hình ảnh cái vỏ phía bên ngoài mà chứa đựng cả nội dung bên trong.

Từ đó Leonard Susskind chuyển ra những tính toán chi tiết hơn về một thế giới toàn ảnh (holographic world). Theo ông, vì chưng vũ trụ giãn nở liên tục, dải ngân hà càng sống xa ta thì giãn xa với vận tốc càng cao. Ở một khoảng cách đủ xa, vũ trụ giãn nở nhanh hơn tốc độ ánh sáng, và bởi thế ánh sáng từ đó không tồn tại cách nào chạy cho được với bọn chúng ta. Vì vậy khi ta nhìn ra vũ trụ xung quanh, chú ý hết kích cỡ cũng chỉ hoàn toàn có thể quan sát về tối đa được cho tới một đường biên hình trụ gọi là chân mây vũ trụ. ở ngoài đường tròn đó là 1 lượng thông tin to con được mã hóa lên khía cạnh phẳng bên phía trong đường tròn. Và nhân loại mà ta đang sống chỉ là hình ảnh holographic chỉ ra từ phương diện phẳng ấy.

Bạn vừa vượt chặng đường hàng trăm nghìn năm ánh sáng thoát khỏi hệ mặt trời. Dũng cảm đối mặt trước việc sâu thẳm của những không gian vô tận giữa những sao, các bạn đã triệu chứng kiến một số sự kiện dữ dội quỷ khốc thần sầu và đẹp kinh khủng khiếp nhất trong vũ trụ, từ sự thành lập và hoạt động của hồ hết hệ khía cạnh trời mới cho tới cái chết thảm khốc của các ngôi sao cân nặng lớn. Cùng nay nhằm hoàn tất vũ khúc thiên nga của mình, bạn sẽ đương đầu cùng với một trang bị dữ: chúng ta sắp cất cánh dìm vào bóng black như mực của một lỗ đen lớn lao và xem cái gì đang xẩy ra ở phía vị trí kia của chân trời sự kiện bí mật đó. Bạn sẽ tìm thấy gì ở mặt trong? hãy xem thêm tiếp, hỡi bên thám hiểm dũng cảm của ta ơi!

Đến gần bé quái vật

Trước tiên, chúng ta cần làm rõ một số định nghĩa. Có khá nhiều loại lỗ đen: một số trong những lỗ đen lớn, một số lỗ đen nhỏ, một vài mang năng lượng điện tích, một vài không năng lượng điện tích, một số quay vù vù và một số khác thì ù lì hơn. Với mục đích thám hiểm của bọn họ trong câu chuyện quan trọng đặc biệt này, tôi sẽ chọn kịch bạn dạng đơn giản nhất bao gồm thể: một lỗ đen mập mạp không điện tích và không xoay tròn gì cả. Tất nhiên, kịch bản này rất không thực tế, tuy nhiên nó vẫn là mẩu chuyện vui vẻ với nhiều hiện tượng vật dụng lí thú vị để khám phá. Chúng ta có thể để dành riêng một chuyến du ngoạn thực tế hơn cho 1 dịp khác (giả sử họ sống sót trong chuyến du ngoạn giả định này vào bên phía trong lỗ đen, giả sử thôi chứ nói white ra là đừng tất cả hòng).

Nhìn từ xa, lỗ đen ấy điềm đạm cho bất ngờ. Xét đến cùng, nó chỉ là một trong những vật thể cân nặng lớn, y y hệt như bất kì đồ dùng thể trọng lượng lớn như thế nào khác. Lực cuốn hút là lực thu hút và trọng lượng là khối lượng thôi – một lỗ đen có khối lượng, nói ví dụ, bằng mặt trời đã hút lấy các bạn y hệt như mặt trời hút vậy. Chỉ gồm điều là không có nhiệt lượng cùng ánh sáng, sự êm ấm và bức xạ. Song nếu bạn cảm thấy thích vận động xung quanh nó ở một cự li an toàn, thì chắc hẳn chắn các bạn sẽ làm được.

Thế nhưng lý do lại phải chạy xung quanh nó khi mà chúng ta cũng có thể tiến sâu vào nữa?

Bản thân lỗ đen là một kì dị, một điểm có tỷ lệ vô hạn. Nhưng bạn không thể nhận thấy điểm kì quái ấy đâu; nó bị bít chắn vày chân trời sự kiện, cái chúng ta thường coi là “bề mặt” của lỗ đen. Để tiến xa hơn, trước tiên các bạn phải dỡ bức mạng đậy mặt kia xuống.


*

Ảnh minh họa một lỗ đen. Ảnh: NASA/ESA/Gaia/DPAC

Vượt qua chân trời

Chân trời sự kiện không hẳn một ranh ma giới vật dụng chất tất cả thật. Nó ko phải là 1 trong những tấm màn hay như là một bề mặt. Nó được định nghĩa đơn giản dễ dàng là một cự li nhất quyết tính trường đoản cú điểm kì dị, một cự li mà nếu như bạn rơi quá ngưỡng này thì các bạn không thể bay ra. Bạn biết đấy, chẳng bao gồm gì lớn tát cả.

Đây là khoảng cách đến điểm kì khôi tại đó lực hút hấp dẫn mạnh đến mức không thiết bị gì, tất cả ánh sáng, hoàn toàn có thể thoát ngoài cú vồ nuốt trộng của lỗ đen. Nếu như khách hàng bị rơi xuống dưới ranh giới này và quả quyết bạn có đủ kinh nghiệm thám hiểm lỗ black này, thì tệ lắm nha. Chúng ta chật vật mang đến mở thương hiệu lửa, tuy vậy bạn đừng hòng ra đi khỏi điểm kì dị. Bạn đã trở nên bắt. Thôi tiêu đời.

Nhưng ko tức thì đâu. Bạn có vài thời khắc để trải nghiệm trải nghiệm đó trước khi đi bỏ mạng vốn cấp thiết tránh khỏi, nếu như “thưởng thức” là từ dùng thích hợp. Mất bao lâu thời gian để đi tới điểm lạ mắt còn dựa vào vào khối lượng của lỗ đen. Đối với cùng một lỗ đen nhỏ dại (một vài ba lần khối lượng mặt trời được xem như là “nhỏ”), bạn còn còn chưa kịp chớp đôi mắt thì đang ngỏm tỏi rồi. Đối với một lỗ black khổng lồ, tối thiểu gấp một triệu lần mặt trời của bọn chúng ta, các bạn sẽ còn thời cơ nghe được vài nhịp tim của bản thân mình trước khi đi tới góc khuất bí ẩn này của vũ trụ.

Nhưng trước sau gì các bạn cũng gặp điểm kì dị. Chúng ta đâu bao gồm sự lựa chọn. Bên trong chân trời sự kiện, không trang bị gì có thể đứng yên. Bạn không lúc nào bị ép gửi động. Với điểm kì lạ nằm ở đa số tương lai khả dĩ của bạn.

Bên không tính chân trời sự kiện của lỗ đen, bạn có thể chuyển cồn theo bất cứ hướng nào trong không khí như chúng ta muốn. Lên trên ư? sang trái hả? khá nghiêng lên phía trên sang trái một chút hả? không đi hai phía này à? Sự gạn lọc là của bạn. Nhưng cho dù cũng muốn hay không muốn đi trong không gian, thì bạn luôn luôn phải lấn sân vào tương lai của mình. Các bạn không giải pháp nào thoát được.

Bên vào chân trời sự kiện của lỗ đen, giải pháp hiểu thông thường hết này không còn đúng. Ở đây, gồm một điểm – điểm lạ mắt – nằm về sau của bạn. Bạn chỉ vấn đề tiến trực tiếp tới điểm kì dị đó mà thôi. Rẽ trái, trồi lên, chạy lòng vòng, không còn gì – điểm kì quặc đó luôn ở vùng trước bạn. Và các bạn sẽ chạm cho tới điểm kì khôi trong một lượng thời hạn hữu hạn.

Đồng hồ nước vẫn đếm.

Điểm hứa với vô cực

Khi các bạn rơi về phía điểm kì dị, các bạn không bị bao che bởi bóng đêm đâu. Ánh sáng sủa từ ngoài hành tinh xung quanh lâm vào tình thế cùng với bạn và tiếp tục rơi vào phía sau bạn. Bởi lực cuốn hút cực lớn, ánh sáng đó bị lệch sang rất nhiều tần số cao hơn, cùng do vì chưng sự dãn nở thời gian, vũ trụ bên phía ngoài trông như chạy ra thiệt nhanh, tuy vậy nó vẫn ở đó thôi. Nói thế không hẳn là chẳng tất cả gì lạ.

Do toàn bộ cân nặng của lỗ đen tập trung vào một trong những điểm cực kỳ nhỏ, nên những chênh lệch về lực thu hút là cực lớn. Đầu và chân chúng ta bị kéo dãn dài ra trong một quy trình gọi rất và đúng là làm mì Ý. Thêm nữa, bạn bị nén dọc từ phần thân giữa của mình. Sự nén này cũng chức năng lên các chùm tia nắng xung quanh bạn, làm quy tụ ánh sáng đang rơi vào cảnh thành một dải sáng quanh thắt sườn lưng bạn.

Cái nhìn của người tiêu dùng về điểm kì quái trở bắt buộc méo mó cùng kì cục. Nó black như hắc – các bạn không thể thấy nó, do nó nằm sau đây của bạn, cùng y giống hệt như bạn đâu gồm biết tương lai trông ra làm cho sao cho đến khi các bạn đi cho tới đó. Nhưng thay vì lộ diện dưới dạng một điểm nhỏ bé xíu, những chênh lệch cực to về lực lôi cuốn kéo dãn điểm này đến mức nhấn chìm đa phần tầm chú ý của bạn.

Khi bạn đi cho tới điểm kì dị, cứ như thể các bạn vừa đặt chân lên mặt phẳng của một hành tinh đối đen, trống không, mênh mông, ko hình không dạng.

Khi điểm kì lạ kéo dãn hoàn toàn từ chân trời cho chân trời, thì các bạn đã cho tới nơi.

Và bạn tìm thấy gì sinh hoạt đó? cửa hàng chúng tôi đâu bao gồm biết. Sẽ thật tốt nếu bạn cũng có thể kể với bọn chúng tôi, cơ mà như tôi vẫn nói, chẳng thiết bị gì thoát thoát khỏi lỗ đen được, bao hàm cả bạn.