Hố đen - Cái nhìn toàn cảnh

[safashion]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Quan niệm về hố đen luôn đè chặt lên trí tưởng tượng của loài người.Đã có khá nhiều sinh vật, vật thể lạ, đáng sợ, được con người xây dựng lên trong các câu truyện thần thoại, các chuyện giả tưởng. Khoa học hiện đại ngày nay cũng đã tiết lộ những thứ quái lạ, đáng lo lắng không kém của thế giới tự nhiên. Nhưng dẫu sao những thứ này cũng

không thể so sánh với hố đen, một vật thể có lực hấp dẫn lớn đến nỗi ánh sáng cũng không thể nào thoát ra nỗi và là nơi mà hầu như mọi định luật của tự nhiên đều bị phá vỡ. Trong những lời ghi lại của nhà vật lý Kip Thorne, một trong những chuyên gia hàng đầu thế giới nghiên cứu về hố đen :

Trong tất cả những quan niệm của con người, từ những hình kì lân

xa xưa của những câu truyện thần thoại cho tới những chiếc máng

xả nước của ngành xây dựng hay những quả bom khinh khí, có lẽ

điều kì dị nhất là hố đen: một cái hố trong khoảng không vũ trụ, với

những rào cản nhất định sẽ khiến bất kì vật gì rơi và trong và không

gì có thể trốn thoát, một cái hố với lực hấp dẫn mạnh tới nỗi ánh

sáng cũng bị tóm gọn và giữ trong gọng kìm của nó, một cái hố có

thể bẻ cong không gian và thời gian.

Vậy hố đen thực sự là gì? Nó có thực sự tồn tại? Câu hỏi từng làm đau đầu nhiều nhà khoa học.Và để tìm ra câu trả lời,chúng ta hãy lần theo những bước chân nghiên cứu của họ.

Bắt đầu từ lịch sử:

Năm 1783,một nhà khoa học người Anh John Michell đã đưa ra khái niệm về một vật thể nặng đến độ cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi đó.Với lý thuyết cơ học cổ điển của Isaac Newton về hấp dẫn và vận tốc thoát,Michell đã tính được rằng nếu một vật thể có bán kính gấp 500 lần Mặt Trời và có mật độ bằng Mặt Trời thì vận tốc thoát ở bề mặt của nó bằng vận tốc ánh sang.Do đó mà không ai có thể nhìn thấy nó được.

Năm 1796,nhà toán học người Pháp Pierre-Simon Laplace cũng đưa ra ý tưởng tương tự trong cuốn sách của ông.Nhưng những lần xuất bản tiếp theo thì nó đã bị loại bỏ.Có lẽ chính ông cũng đã không tin vào ý tưởng đó.Và trong suốt thế kỷ 19,nó không gây được nhiều sự chú ý vì người ta vẫn cho rằng ánh sang là sóng nên nó không có khối lượng,vì thế không bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn.

Năm 1915,Einstein đưa ra lý thuyết tương đối rộng.Trước đó ông đã chứng minh được rằng ánh sang bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn.Và mấy tháng sau,Karl Schwarzschild đã đưa ra nghiệm cho trường hấp dẫn của một khối lượng điểm,và tiên đoán về lý thuyết sự tồn tại của một vật thể mà ngày nay chúng ta gọi là hố đen.Ngày nay,bán kính Schwarzschild được coi là bán kính của hố đen không quay,nhưng lúc bấy giờ người ta không hiểu rõ về nó.

Năm 1920,Subrahmanyan Chandrasekhar tính toán rằng một vật thể không quay có khối lượng lớn hơn một giá trị nhất định (ngày nay chúng ta đã biết đó là giới hạn Chandrasekhar) sẽ suy sập dưới lực hấp dẫn của chinh nó và không gì có thể cản trở quá trình đó diễn ra.Tuy nhiên,một nhà vật lý khác là Arthur Eddington đã chống lại giả thuyết đó và cho rằng chắc chắn sẽ có cái gì đó xảy ra để không cho vật chất suy sụp đến mật độ vô hạn.

Năm 1939,Robert Oppenheimer và H.Snyder tiên đoán rằng các ngôi sao nặng sẽ phải chịu sự suy sập do hấp dẫn.Các hố đen có thể hình thành trong tự nhiên.Trong một thời gian,người ta gọi các vật thể như vậy là các “ngôi sao bị đóng băng” vì sự suy sập sẽ bị chậm đi nhanh chóng và ngôi sao sẽ trở nên rất đỏ khi đạt đến gần giới hạn Schwarzschild.Tuy nhiên,phần lớn các nhà vật lý lúc đó tin rằng hố đen là một nghiệm đối xứng cao đặc biệt do Schwarzschild tìm ra,và các vật thể suy sập trong tự nhiên sẽ không tạo nên các hố đen.

Năm 1967 việc nghiên cứu về hố đen trở nên sôi nổi do những tiến bộ của lý thuyết và thực nghiệm.Stephen Hawking và Roger Penrose đã chứng minh rằng các hố đen là các nghiệm tổng quát của lý thuyết hấp dẫn Einstein,và trong một số trường hợp,sự suy sập để tạo nên hố đen là không tránh khỏi.Và việc tìm ra sao pulsar cũng khiến người ta quan tâm đến lĩnh vực này hơn.Ngay sau đó,nhà vật lý John Wheeler đã sử dụng từ hố đen để chỉ các vât thể khi bị suy sập đến mật độ vô hạn.

Tổng hợp từ:wikipedia,vietsciences,sách của Stephen Hawking và sách của Don Nardo.

(còn tiếp...)