Các nhà vũ trụ học đang chiến đấu với bí ẩn lớn nhất của vũ trụ.
Các hố đen.
Chúng ta chưa bao giờ nhìn thấy chúng.
Gần như không thể nghiên cứu chúng.
Và sự tồn tại của chúng thách thức mọi thứ
chúng ta nghĩ rằng chúng ta biết về không gian.
Hố đen đại diện cho giới hạn tuyệt đối
của những gì chúng ta hiểu về tự nhiên.
Sự thật là, chúng ta gần như không biết những thứ này là gì
và chúng hoạt động như thế nào.
Hố đen là trung tâm của vũ trụ học.
Tuy nhiên, một số nhà khoa học đặt câu hỏi nếu chúng thậm chí là có thật.
Hố đen có rất nhiều nghịch lý
và cách đơn giản nhất để giải quyết nghịch lý sẽ là
nếu hố đen hoàn toàn không tồn tại.
Giải quyết những bí ẩn của hố đen
đẩy sự hiểu biết của chúng ta về vật lý
đến ranh giới của lý trí.
Nhưng đó là cách duy nhất để khám phá
nếu hố đen thực sự tồn tại.
Translator:... sexyca@hdvietnam.com
Hố đen là quái vật của vũ trụ ...
Những con thú vũ trụ đáng sợ, nuốt chửng tất cả những gì chúng gặp phải.
Nhưng hố đen khiến các nhà khoa học sợ hãi vì những lý do rất khác nhau.
Chúng thách thức lý thuyết của chúng ta đến điểm phá vỡ.
Chúng là sự quan tâm hàng đầu của vật lý lý thuyết.
Khi nói đến bản chất chi tiết của các hố đen,
tôi sẽ không ngạc nhiên nếu chúng ta hiểu sai.
Khoa học về các hố đen thách thức đến mức
một số nhà khoa học đặt câu hỏi liệu chúng có tồn tại không.
Mặc dù có danh tiếng đáng sợ,
chúng ta chưa bao giờ thực sự nhìn thấy chúng.
Hố đen ở khắp mọi nơi. Chúng ở khắp nơi trong vũ trụ.
Chúng ở khắp nơi trong thiên hà của chúng ta.
Nhưng điều đó không có nghĩa là chúng dễ tìm.
Chúng có màu đen và không gian màu đen
và màu đen trên nền đen
khó nhìn thấy trong một bức tranh không gian.
Điều này thật nghịch lý
bởi vì các nhà khoa học tin rằng các hố đen được sinh ra
trong một số vụ nổ sáng nhất trong vũ trụ ...
"mọc" lên từ xác chết của những ngôi sao phát nổ
lớn hơn nhiều lần so với mặt trời của chúng ta.
Một ngôi sao cháy trong 10 triệu năm
sụp đổ tạo thành một hố đen trong một vài giây.
Khi nó sụp đổ,
khu vực bên ngoài của ngôi sao chạm vào lõi,
gây ra vụ nổ lớn ... Một siêu tân tinh.
Chúng ta thấy tiếng nổ, nhưng không phải thứ bị bỏ lại phía sau ...
một lõi chết với khối lượng khổng lồ của ngôi sao
bị nghiền nát thành một khu vực nhỏ bé.
Từ lõi khối lượng lớn cực nhỏ này,
một hố đen được sinh ra.
Trọng lực mạnh đến mức không gì có thể thoát ra ...
Thậm chí cả ánh sáng.
Nhưng làm thế nào các nhà khoa học có thể tuyên bố rằng các hố đen tồn tại
nếu chúng ta thậm chí không thể nhìn thấy chúng?
Bạn có thể nói về sự tồn tại của nguyên tử.
Chúng ta biết rằng chúng đã tồn tại trong nhiều thập kỷ, nhiều thế kỷ
trước khi chúng ta thực sự nhìn thấy một trong số chúng trong một loại thiết bị hình ảnh.
Và đó là cùng một thứ với các hố đen.
Chỉ vì bạn không thể thấy nó không có nghĩa là nó không ở đó.
Không nhìn thấy các hố đen nhưng biết rằng
chúng có khả năng,
giống như chúng ta biết rằng gió ở đó,
mặc dù chúng ta không thể nhìn thấy không khí.
Không khí là vô hình, nhưng khi gió thổi,
tác động của nó có thể được đo lường.
Tương tự với các hố đen.
Bạn chỉ cần biết những gì cần phải tìm.
Mặc dù bản thân chúng không phát ra ánh sáng,
nhưng hố đen là nguồn tia X cực lớn
và đó là vì khi mọi thứ ở gần hố đen,
chúng bị gia tốc bởi trọng lực
và chúng có thể nóng lên tới hàng triệu độ.
Khí triệu độ cung cấp cho bạn rất nhiều tia X.
Để tìm và đo các tia X này,
các nhà khoa học chuyển sang kính viễn vọng không gian NuSTAR.
Vào năm 2017, nó đã phát hiện ra một loạt tia X
trong một cụm có tên 47 Tucanae,
ở rìa của dải ngân hà.
Khi các nhà khoa học phân tích dữ liệu,
họ nhận ra họ đang nhìn vào hai vật thể
quay quanh nhau rất gần.
Tất cả những gì chúng ta thấy là có một ngôi sao bị xé toạc
và khí đang xoáy xuống một vật thể rất dày đặc, rất tối,
nên có điều gì đó kỳ lạ đang xảy ra.
Khi một trong các vật thể đánh cắp vật chất từ vật thể khác,
nó sẽ phát ra tia X,
và những tia X đó có thể được sử dụng, sau đó, để tìm ra quỹ đạo
và do đó, trích xuất khối lượng.
Khi các nhà khoa học
tìm ra kích thước và khối lượng của hai vật thể,
họ tìm thấy đầu tiên là xác chết mờ dần
của một ngôi sao như mặt trời.
Và trong khi vật thể thứ hai nhỏ bé,
nó có khối lượng của một người khổng lồ.
Đây có phải là một hố đen?
Những gì chúng ta đang nói ở đây là một vật thể
rất nhỏ, khối lượng rất lớn, rất dày đặc,
với trọng lực cực mạnh.
Nhưng hóa ra có rất nhiều cách khác nhau
để tạo ra một đối tượng như thế.
Có một loại vật thể siêu dày đặc khác ngoài vũ trụ,
được gọi là sao neutron.
Các sao neutron hình thành giống như cách chúng ta nghĩ rằng các hố đen hình thành ...
Khi các ngôi sao chết đi, nổ tung,
nhưng rồi sụp đổ thành một quả bóng vật chất nhỏ bé.
Lực hấp dẫn của một sao neutron là rất lớn,
kéo theo khí, bụi và tiểu hành tinh.
Nhưng ánh sáng vẫn có thể thoát ra.
Hố đen và sao neutron là anh em họ,
nhưng trong trường hợp sao neutron,
nó không có đủ khối lượng để sụp đổ ngoài tầm kiểm soát.
Vì vậy bạn có thể nghĩ nó bị chững lại
trong việc sụp đổ thành một hố đen.
Vật thể nhỏ được phát hiện bởi NuSTAR
có khối lượng rất lớn.
Nhưng chỉ riêng kích thước và khối lượng
là không đủ để chứng minh nó là một hố đen.
Các nhà vũ trụ học cần nhiều bằng chứng hơn.
Họ không thể nhìn thấy các hố đen, nhưng có cách nào khác không?
Nếu họ có thể nghe thấy chúng thì sao?
Hãy nghĩ về hai chiếc xe khổng lồ va chạm... boom!
Khi chúng làm vậy, chúng phát ra âm thanh,
và sau đó chúng ta có thể biết liệu sự va chạm đó có xảy ra hay không
và thậm chí cách bao xa.
Nó là như thế khi các hố đen va chạm.
Vì vậy, bằng cách lắng nghe một vụ va chạm hố đen ...
các nhà khoa học có thể kết luận một cách thuyết phục rằng chúng tồn tại?
Hố đen là những vật thể khổng lồ hấp dẫn của vũ trụ.
Nhưng chúng ta chỉ tìm thấy bằng chứng gián tiếp rằng
chúng tồn tại.
Các nhà vũ trụ học đang lắng nghe bằng chứng
trong thế giới ẩn
của sóng hấp dẫn.
Có sóng hấp dẫn đi qua căn phòng này
mọi lúc.
Mỗi lần tôi di chuyển tay như tôi vừa làm,
tôi tạo ra sóng hấp dẫn.
Vấn đề là, trọng lực yếu đến mức
bạn không phát hiện ra những sóng hấp dẫn đó.
Để phát hiện những xáo trộn về không gian và thời gian,
bạn phải có những sự kiện thảm khốc
liên quan đến những vật thể lớn.
Hố đen là một trong số những vật thể dày đặc nhất trong vũ trụ.
Vì vậy, chúng ta sẽ có thể nghe và đo các sóng được tạo ra
khi chúng va chạm.
LIGO, đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser, (laser interferometer gravitational-wave observatory)
lắng nghe các sóng
có thể đến từ hơn một tỷ năm ánh sáng.
Năm 2017, LIGO đã nghe thấy một vụ va chạm rất lớn.
Hai vật thể rất lớn
va chạm gần với tốc độ ánh sáng
trong một trong những sự kiện năng lượng nhất
mà chúng ta từng chứng kiến trong lịch sử loài người.
Hai vật thể cực nặng, cực kỳ dày đặc xoáy vào nhau,
thổi những sóng hấp dẫn mạnh mẽ vào không gian.
Càng hướng về nhau gần hơn,
năng lượng hấp dẫn chúng ném ra càng nhiều.
Cuối cùng, chúng va chạm,
trong một trong những sự kiện bạo lực nhất trong vũ trụ.
Cú va chạm đã phát ra những sóng hấp dẫn to lớn
gợn qua không gian liên thiên hà,
cho đến khi, cuối cùng, LIGO phát hiện ra chúng.
Nghe một sóng hấp dẫn
giống như nghe một nhạc cụ.
Nếu nó tạo ra một số âm hoặc một số rung động nhất định,
bạn có thể tìm ra kích thước của nhạc cụ,
loại nhạc cụ,
người chơi nhạc cụ.
Điều thực sự đáng kinh ngạc về phát hiện của LIGO
là nó cho phép chúng tôi đo khối lượng của các vật thể này
và chúng kết hợp với nhau nhanh như thế nào.
Vì vậy, chúng tôi thực sự có một ý tưởng rằng chúng phải dày đặc như thế nào,
và với vật lý hiện đại, chúng tôi nói,
"đó phải là một hố đen".
Nhưng câu hỏi là, "chúng ta có bỏ lỡ điều gì đó không?",
thông tin được thu thập bởi LIGO là đột phá.
Nhưng một số nhà khoa học nghĩ rằng
sóng hấp dẫn có thể không đến từ các hố đen,
mà từ một thứ thậm chí còn bí ẩn hơn.
Có thể những gì chúng ta xác định là hố đen
trong vũ trụ của chúng ta thực sự là một vật thể khác như gravastar.
Possible... there's a capital "P" on that "possible."
Một gravastar là những gì các nhà khoa học gọi là một vật thể dày đặc kỳ lạ.
Vật thể lý thuyết kỳ quái này có cùng khối lượng
và lực hấp dẫn giống như một hố đen,
nhưng nó được tạo từ vật chất kỳ lạ.
Một gravastar sẽ không thể nhìn thấy bằng mắt thường,
nhưng vì nó hình thành khác với hố đen,
nên nó có bề mặt kỳ lạ, dày đặc đến khó tin.
Trong sự hình thành của những gì chúng ta nghĩ về một hố đen,
sự sụp đổ lực hấp dẫn thảm khốc của một vật thể dày đặc,
có lẽ nó không đi xuống hết
để trở thành một điểm vô cùng dày đặc.
Thay vào đó, có thể có một số tương tác
ngăn chặn sự hình thành của hố đen,
và thay vào đó, bạn có một quả bóng chặt, nhỏ, dày đặc,
đó là những gì chúng ta gọi là gravastar.
Vì vậy, dữ liệu LIGO có thể là dấu hiệu
của hai hố đen va chạm, nhưng nó cũng có thể là
dấu hiệu của hai gravastar va chạm.
Ngay bây giờ, chúng tôi không thể phân biệt chúng.
Vì vậy, hiện tại, sóng hấp dẫn đã dẫn đến ngõ cụt
trong cuộc săn lùng hố đen.
Chúng ta không thể hoàn toàn chắc chắn rằng chúng ta đang nghe chúng
và chúng ta đã biết rằng chúng ta không thể nhìn thấy chúng.
Nhưng tình trạng lộn xộn chúng để lại là gì?
Mặc dù bạn không thể nhìn thấy hố đen,
nhưng nó sẽ để lại dấu vết hủy diệt
và đó là thứ bạn có thể thấy.
Từ một hiện trường tội ác vũ trụ,
cuối cùng các nhà khoa học có thể giải quyết được bí ẩn của các hố đen?
Đây là cụm thiên hà hydra "a".
Cách Trái đất 840 triệu năm ánh sáng,
đây là một khu vực không gian chứa đầy các thiên hà
và khí liên ngân hà dày đặc.
Nhưng một thế lực đen tối và tàn phá ồ ạt
đang hoạt động ở đây.
Và nó đang thổi những lỗ hổng trong khí
lớn hơn cả dải ngân hà.
Một hố đen có thể chịu trách nhiệm cho việc này?
Nó gần như là một quả bom liên thiên hà đã phát nổ
để tạo ra những lỗ hổng này.
Một số trong những lỗ hổng này
là hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm ngàn năm ánh sáng,
và để tạo ra một lỗ hổng lớn
đòi hỏi một nguồn năng lượng to lớn,
một động cơ mạnh mẽ đang điều khiển nó.
Để khám phá những gì đang tạo ra các lỗ hổng,
các nhà khoa học kết hợp các hình ảnh được chụp ở các bước sóng khác nhau.
Họ tiết lộ một cái gì đó đáng chú ý.
Các lỗ hổng đang được chạm khắc bởi các vòi phun khổng lồ
phát ra từ một thiên hà ở trung tâm của cụm.
Khi các vòi phun được đẩy ra khỏi thiên hà,
chúng thực sự có thể đâm vào vật chất xung quanh
và tạo thành một sóng xung kích, mà chúng ta có thể thấy.
Và cuối cùng, vòi phun đó "thổi phồng" lên một bong bóng, một lỗ hổng
và lỗ hổng phát triển khi nó được bơm bằng plasma nóng, dày đặc
được đẩy ra từ vòi phun này.
Những vòi phun này cực kỳ lớn và vô cùng mạnh mẽ.
Điều này giống như một ngôi sao chết, trừ một thực tế.
Nó có nhiều năng lượng hơn rất nhiều
so với việc làm nổ tung một hành tinh.
Cuộc tàn sát như thế này
có thể đã được tạo ra bởi năng lượng của một hố đen siêu lớn
dưới dạng chuẩn tinh.
Hố đen siêu lớn
gấp hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỷ lần khối lượng mặt trời.
Chúng có thể phàm ăn,
với số lượng lớn vật chất.
Khi khí và bụi xoáy về phía hố đen siêu lớn,
nó cọ sát vào nhau,
gây ra ma sát làm nóng vật liệu lên tới hàng triệu độ F.
Từ trường xung quanh hố đen
đẩy vật liệu ra thành các vòi phun
xoáy tròn với tốc độ cực lớn
trải dài hàng trăm triệu năm ánh sáng.
Một chuẩn tinh được sinh ra.
Các vòi phun phát ra từ các hố đen
không chỉ có năng lượng cực kỳ cao mà còn cực kỳ mãnh liệt.
Nhiều năng lượng hơn được phát ra trong hầu hết các đối tượng khác
được quan sát từ các chuẩn tinh.
Những chuẩn tinh đó đủ mạnh
để làm bốc hơi các vật thể mà chúng va vào.
Chúng là những tia chết người từ không gian.
Chúng gần giống như các vật thể khoa học viễn tưởng.
Để tạo ra nhiều năng lượng như vậy,
bạn cần loại quá trình vật lý nào?
Và câu trả lời duy nhất chúng ta có là một hố đen khổng lồ.
Các vòi phun
thực sự là bằng chứng
cho sự tồn tại của hố đen.
Sức mạnh khủng khiếp của một hố đen
có thể giải thích cho những lỗ hổng bí ẩn rộng lớn
trong cụm thiên hà hydra "a."
Vậy cuộc điều tra đã kết thúc?
Chúng ta có thể nói một cách thuyết phục rằng các hố đen là có thật không?
Mặc dù có bằng chứng tuyệt vời cho các hố đen,
chúng ta phải tiếp tục đặt câu hỏi liệu chúng có thật không.
Là một nhà khoa học, tôi muốn có nhiều câu hỏi mà tôi không thể trả lời
hơn là những câu trả lời tôi không thể hỏi.
Một câu hỏi mà các nhà khoa học đang cố gắng để trả lời
là làm thế nào các hố đen hoạt động.
Những bộ óc vĩ đại nhất của vũ trụ học sẽ chịu thua?
Luôn luôn có những chi tiết
mà chúng ta vẫn chưa tìm ra.
Điều đó đúng với các hố đen ngay bây giờ
và rất nhiều vấn đề là những vấn đề lớn,
như làm thế nào để chúng tồn tại, chúng hành xử như thế nào?
Ý tôi là, chúng ta đang thấy rằng toán học dường như không hoạt động,
vì vậy có một vấn đề ở đây.
Để chỉ ra rằng hố đen tồn tại,
các nhà khoa học cần phải giải toán.
Nếu họ không thể,
họ có thể không chứng minh được rằng hố đen tồn tại.
Các nhà vũ trụ học cho rằng vũ trụ chứa đầy hố đen ...
Lớn và nhỏ.
Nhưng bằng chứng cho chúng là không thuyết phục.
Ngay cả khi có 9 trên 10 mảnh bằng chứng cho các hố đen,
vẫn còn một mảnh bằng chứng còn lại.
Điều đó có thể mở ra khả năng
có thể hố đen không tồn tại.
Thay vào đó, các chuyên gia tìm đến khoa học lý thuyết
về cách thức hoạt động của các hố đen.
Chúng được cho là có lõi sụp đổ siêu dày đặc
của một ngôi sao ở trung tâm của chúng.
Xung quanh quả cầu này được gọi là chân trời sự kiện,
một nơi mà các quy tắc vật lý không được áp dụng.
Chân trời sự kiện, theo nhiều cách,
"cắt" một hố đen khỏi phần còn lại của vũ trụ.
Bất cứ điều gì đi vào sẽ không bao giờ có thể trở lại.
Nó gần giống như một đường vô hình trong không gian.
Chỉ đến khi bạn cố gắng quay đầu lại và rời đi,
bạn mới nhận ra mình sẽ không bao giờ thoát được.
Thuyết tương đối rộng của Einstein
cho chúng ta biết không gì có thể rời khỏi một hố đen.
Bộ quy tắc này
chi phối các cấu trúc khổng lồ của vũ trụ ...
Các thiên hà, hệ sao và hành tinh.
Thuyết tương đối rộng là thuyết hấp dẫn của Einstein.
Đó là lý thuyết bao gồm tất cả,
mô tả mọi thứ chúng ta biết về trọng lực
và cách thức vũ trụ hoạt động trên quy mô lớn.
Nhưng vũ trụ cũng hoạt động trên quy mô nhỏ.
Mọi thứ trong vũ trụ ... Bao gồm cả chúng ta ...
Được tạo thành từ lượng nhỏ của vật chất.
Chúng được điều chỉnh bởi một bộ quy tắc khác,
được gọi là cơ học lượng tử.
Cơ học lượng tử cho phép bạn hiểu
ở cấp độ nhỏ nhất
quy mô nhỏ nhất của những gì xây dựng nên vũ trụ của chúng ta.
Những thứ kỳ lạ xảy ra trong thế giới lượng tử.
Nó bất chấp tất cả trực giác,
và một trong những điều kỳ lạ có thể xảy ra là
bạn có thể có không gian trống của các hạt tạo chân không.
Trong thế giới lượng tử,
các hạt nhỏ có thể tự sinh ra.
Chúng được hút vào nhau như nam châm.
Nhưng khi va chạm, chúng hủy diệt lẫn nhau.
Vì vậy, bạn có hai hạt ... Chúng có thể bật ra khỏi chân không
và chúng hủy diệt rất nhanh.
Điều đó không vi phạm bất kỳ luật nào.
Bây giờ trong vùng lân cận của một hố đen,
mọi thứ trở nên phức tạp.
Trọng lực thường quá yếu
để ảnh hưởng đến các hạt trong thế giới lượng tử.
Nhưng nhà vật lý người Anh Stephen Hawking
đưa ra giả thuyết rằng ở chân trời sự kiện của một hố đen,
các quy tắc thông thường không được áp dụng.
Điều mà Stephen Hawking nhận ra là
nếu bạn có một cặp hạt
xuất hiện ở rìa của hố đen
và một hạt bị hút vào hố đen,
thì hạt kia buộc phải trở thành
một hạt "thực sự" trong vũ trụ của chúng ta.
Để làm như vậy, nó cần năng lượng từ hố đen
và trong cơ chế đó,
các hố đen mất khối lượng rất chậm theo thời gian.
Với công việc của Hawking, chúng ta thấy rằng
hố đen cuối cùng sẽ bốc hơi,
và đó là một sự thay đổi hoàn toàn trong cách nghĩ về hố đen.
Theo Hawking,
khi các hố đen không ăn vật liệu,
chúng thực sự co lại bằng cách phát ra bức xạ nhiệt hoặc nhiệt lượng.
Trong quá trình này,
một hố đen cuối cùng sẽ bốc hơi hoàn toàn,
và điều này tạo ra một vấn đề cho các nhà khoa học.
Mọi thứ trong vũ trụ,
từ nguyên tử, hành tinh đến tàu vũ trụ,
đều mang thông tin về những gì chúng được tạo ra,
tốc độ chúng sẽ đi và nơi chúng đã đến.
Các định luật vật lý nói rằng
thông tin này không thể bị mất khỏi vũ trụ
và nên áp dụng cho các hố đen.
Vì vậy, nếu một vật thể
đi qua chân trời sự kiện của hố đen,
tất cả thông tin về vật thể đó
sẽ trở thành một phần của chính hố đen.
Một khi chúng rơi vào, tất cả những gì bạn có thể thấy là một hố đen nặng hơn
và bạn không biết thứ gì rơi vào nếu bạn không xem nó.
Chà, điều đó không vi phạm các định luật vật lý,
nhưng nếu hố đen tiếp tục bay hơi, bay hơi,
bay hơi với bức xạ nhiệt
và sau đó biến mất,
thì tất cả những gì bạn có sau đó là bức xạ nhiệt.
Bạn không có thông tin,
về những gì rơi vào nó.
Và thông tin đó chính xác là những gì
mà cơ học lượng tử nói không thể bị mất.
Các bức xạ nhiệt phát ra từ hố đen
không chứa thông tin.
It's a blank slate.
Nếu điều này tiếp tục cho đến khi hố đen bay hơi,
thì tất cả thông tin sẽ bị mất hoàn toàn
khi hố đen biến mất.
Nếu thông tin đó biến mất,
thì các định luật cơ học lượng tử bị vi phạm.
Và chúng ta chưa biết làm thế nào để giải quyết nghịch lý đó.
Chúng tôi đang cố gắng kết hợp cơ học lượng tử và thuyết tương đối,
và lần đầu tiên chúng tôi có thể làm điều đó
dẫn đến mớ hỗn độn khổng lồ này, đặt ra câu hỏi
giả định cơ bản về cách thức vũ trụ hoạt động,
vì vậy ... đó là một vấn đề.
Vấn đề được gọi là nghịch lý thông tin,
và nếu các nhà khoa học sẽ tìm ra câu trả lời cho nó,
họ sẽ phải thống nhất hai lý thuyết của họ ...
Thuyết tương đối rộng, các quy tắc cho những thứ "lớn"
và cơ học lượng tử lớn các quy tắc cho những thữ "nhỏ".
Và cho đến nay, điều đó là không thể.
Tôi nghĩ rằng sự bối rối lớn nhất trong vật lý
là chúng ta có hai lý thuyết này ...
Thuyết tương đối rộng mô tả những thứ "lớn"
và cơ học lượng tử mô tả những thứ "nhỏ"...
Chúng chỉ đơn giản là không hòa thuận.
Tự nhiên rõ ràng biết những gì nó đang làm,
nhưng chúng ta không có một lời giải thích thống nhất, duy nhất.
Vài thập kỷ qua,
khi chúng tôi cố gắng mô tả đầy đủ các hố đen,
chúng tôi càng làm nhiều việc,
chúng tôi càng nhận được nhiều mớ hỗn độn.
Sẽ cần một tâm trí xuất sắc
để làm điều này.
Có lẽ ai đó sẽ có.
Hố đen cổ điển có một chân trời sự kiện
mà không có gì có thể thoát ra.
Và theo nghịch lý thông tin,
thông tin bị mất khi một hố đen bốc hơi.
Nhưng đây là một ý tưởng cực đoan...
Nếu hố đen có "tóc" thì sao?
Điều mà Hawking và các cộng tác viên của ông chỉ ra là
các hố đen có thể có "mái tóc mềm mại"
và nếu đó là sự thật,
đó sẽ là một cách gói gọn tất cả thông tin
đi vào hố đen.
Các nhà khoa học đề xuất rằng những cái gọi là "tóc"này
bằng cách nào đó lưu trữ thông tin
của bất cứ thứ gì đã rơi vào hố đen.
Thông tin sau đó
được in vết trên bức xạ nhiệt phát ra khi hố đen bốc hơi.
Những hố đen "có tóc" này có thể giải quyết nghịch lý thông tin,
nhưng chúng hoàn toàn là lý thuyết.
Đây là những ý tưởng thực sự mới,
và mọi người vẫn đang cố gắng tìm ra chúng.
Vì vậy, thật khó để đưa ra một lời giải thích thực sự tốt
về một cái gì đó ...
Đây chỉ là lý thuyết.
Mọi người đang làm việc này ngay bây giờ.
Giải quyết nghịch lý thông tin
đang đẩy khoa học đến giới hạn của nó.
Nhưng một vấn đề thậm chí còn lớn hơn
là ở trung tâm của một hố đen.
Vấn đề lớn về ý tưởng của các hố đen
là ở trung tâm của nó, có cái mà chúng ta gọi là điểm kỳ dị.
Ở điểm kỳ dị này, vật chất có mật độ vô hạn
và không gian bị uốn cong vô hạn.
Đó không phải là thứ thực sự nghe giống như vật lý.
Điểm kỳ dị không tồn tại trong tự nhiên
và khi chúng xuất hiện trong toán học,
đó là dấu hiệu cho thấy bạn đang làm gì đó sai sai
rằng bạn không hoàn chỉnh.
Nó giống như lời nguyền cuối cùng,
và mẹ thiên nhiên không thích nó khi chúng ta nguyền rủa.
Để hoàn thiện toán học và hiểu các hố đen,
các nhà vũ trụ học
vật lộn với một trong những khái niệm uốn cong tâm trí nhất của khoa học ...
Vô cực.
Hố đen ... Chúng được cho là
một phần cơ bản của vũ trụ.
Nhưng các nhà khoa học không chỉ cố gắng
để giải thích cách chúng hoạt động,
họ đang cố gắng để chứng minh rằng chúng thậm chí còn tồn tại.
Vì vậy, hố đen có một số vấn đề.
Mỗi khi chúng ta cố gắng nghĩ về điều gì đó,
một số giải pháp toán học sáng tạo
để mô tả đầy đủ các hố đen,
nó bị phá vỡ và chúng ta không thể đạt được bất kỳ tiến bộ nào.
Chúng ta không thể đưa ra dự đoán đáng tin cậy,
chúng ta không thể so sánh với các quan sát.
Giải pháp là gì?
Chúng ta thật sự không biết.
Các nhà khoa học đang phát hiện ra rằng
thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử
trở nên rối rắm ở rìa của một hố đen.
Nhưng bên trong một hố đen, mọi thứ thậm chí còn kỳ lạ hơn.
Khi một ngôi sao khổng lồ sắp chết,
khối lượng của ngôi sao sụp đổ vào trong,
bị nghiền nát thành một điểm nhỏ vô cùng...
được gọi là điểm kỳ dị.
Một điểm kỳ dị là rắc rối
bởi vì mặc dù nghe có vẻ hay và khoa học,
nó thực sự chỉ là một từ để nói,
"ồ, chúng ta không có manh mối về những gì xảy ra ở đây",
cách vật lý của chúng ta mô tả các hố đen khi chúng hình thành,
bạn đang lấy một khối lượng hữu hạn
và bạn đang thu gọn nó xuống.
Và khối lượng của nó sẽ co lại hoàn toàn về 0,
nhưng điều đó có nghĩa là nó có mật độ vô hạn và lực hấp dẫn vô hạn,
và điều đó không có ý nghĩa gì.
Nếu bạn đưa ra một dự đoán và câu trả lời là vô hạn,
nó sẽ cho bạn biết có điều gì đó không đúng với dự đoán của bạn,
bởi vì chúng ta chưa bao giờ thấy một sự vô hạn trong vũ trụ ngày nay.
Một lần nữa, cơ học lượng tử là trung tâm của vấn đề.
Bạn đã bao giờ nghĩ về thuật ngữ "cơ học lượng tử"
và nghĩ về những từ đó có nghĩa là gì chưa?
Chà, mọi thứ trong vũ trụ
bị chia thành những đơn vị nhỏ bé.
Thực sự có một đơn vị năng lượng cơ bản, một đơn vị thời gian,
thậm chí là một đơn vị không gian không thể phân chia thêm nữa.
Có một giới hạn về cách một thứ gì đó có thể nhỏ đến mức nào.
Đơn vị không gian nhỏ nhất trong vũ trụ
là cái được gọi là chiều dài Planck.
Nếu bạn lấy một sợi tóc người
và thổi nó lên đến chiều rộng của vũ trụ quan sát được,
một chiều dài Planck sẽ vào khoảng 1/4000th của một inch. Theo hệ thống đơn vị đo lường quốc tế thì là: 1.616255(18)×10 mũ −35 (m)
Nếu có một giới hạn phổ quát trên kích thước nhỏ nhất,
thì cái gì đó vô cùng nhỏ không thể tồn tại.
Chà, nếu vô hạn không tồn tại, thì điểm kỳ dị không tồn tại,
và nếu điểm kỳ dị không tồn tại,
thì thuyết tương đối rộng của Einstein
là không đúng.
Điều đơn giản nhất để làm là nói,
"tốt, chúng ta hãy đưa ra một số phương trình mới.
Chúng ta hãy thay đổi thuyết hấp dẫn của Einstein bằng cách nào đó.
Hãy để chúng tôi phát minh ra những gì chúng ta sẽ gọi là vật lý lý luận kỳ lạ."
Vật lý lý luận này đã khiến các nhà khoa học phát minh ra ý tưởng
về ngôi sao Planck.
Nếu bạn băng qua nó trong không gian,
nó sẽ trông giống như một hố đen.
Nhưng một ngôi sao Planck không có điểm kỳ dị ở lõi của nó.
Có lẽ mọi thứ không thể sụp đổ
xuống dưới độ dài Planck,
rằng có thể bạn bị mắc kẹt với một nhân cỡ Planck nhỏ này
giúp ổn định mọi thứ, giữ cho mọi thứ hữu hạn.
Vì vậy, nơi một điểm kỳ dị nằm ở trung tâm của một hố đen,
một nhân có kích thước Planck nằm ở trung tâm của một ngôi sao Planck.
Một ngôi sao Planck giống như một hố đen,
ngoại trừ nó chơi theo các quy tắc của cơ học lượng tử.
Vấn đề là, ngôi sao Planck chỉ là một lý thuyết kỳ lạ khác.
Lý do có rất nhiều lựa chọn thay thế kỳ lạ cho các hố đen
là bởi vì bạn có thể viết ra
một lượng lớn các loại vật chất mới bí ẩn, được giả định là khác nhau
và nói: "giả sử thứ kỳ lạ này tồn tại
Sau đó, có lẽ điều đó có thể giải thích dữ liệu."
Vấn đề là, không có bằng chứng cho thấy
bất kỳ trong số chúng tồn tại.
Các nhà khoa học đang sáng tạo
khi họ cố gắng chứng minh rằng hố đen tồn tại.
Họ đã tưởng tượng ra những vật thể lạ và sử dụng cách giải quyết kỳ lạ.
Nhưng một ý tưởng hố đen là kỳ lạ nhất trong tất cả.
Điều gì nếu chúng ta đang sống trong một hố đen?
Nó sẽ là điều đáng kinh ngạc nhất
nếu chúng ta thực sự sống trong một hố đen.
Và điều điên rồ là, nó có thể xảy ra.
Nó có thể là sự thật.
Các hố đen là các hố lý thuyết.
Các nhà khoa học nói rằng chúng ở ngoài đó, nhưng chúng ta không thể nhìn thấy chúng.
Toán học nói rằng có một điểm kỳ dị ở lõi của hố đen,
nhưng về bản chất, những thứ này không tồn tại.
Các quy tắc chúng ta sử dụng để hiểu vũ trụ
dường như không áp dụng cho các hố đen.
So where does that leave us?
Có thể một hố đen cổ điển
với một chân trời sự kiện được mô tả bởi thuyết tương đối rộng
chỉ không phải là mô tả đúng của vật lý.
Sự thiếu hiểu biết này
mở ra cánh cửa cho một số lý thuyết kỳ quặc
nhằm mục đích cho thấy các hố đen có thể tồn tại.
Nhưng một ý tưởng nổi bật là kỳ lạ nhất trong tất cả chúng.
Theo hiểu biết của chúng ta về vũ trụ,
có hai nơi mà mọi thứ dường như bị phá vỡ.
Một là bên trong trái tim của một hố đen.
Hai là những gì đã xảy ra ngay trước vụ nổ lớn.
Và một số người đã tự hỏi
nếu hai điều này có thể được liên kết.
Nghe có vẻ điên rồ, nhưng thực sự có một mô hình
mà bạn có thể kết hợp
trong đó tất cả các quan sát của chúng ta về vũ trụ
hoàn toàn phù hợp
với việc chúng ta thực sự ở bên trong một hố đen.
Điều đó hoạt động thế nào?
Chà, một hố đen được cho là
có một vùng nhỏ xíu, dày đặc ở lõi của nó
chứa hàng nghìn tỷ và hàng nghìn tỷ tấn vật chất.
Có một giả thuyết cho rằng
khi vật chất bị nghiền nát vào trung tâm của hố đen, nó thực sự đạt đến điểm
không thể nghiền nát được nữa.
Trên thực tế, một sự kiện như thế này có thể dẫn đến một vụ nổ lớn.
Khi vật chất sụp đổ trong hố đen
đạt đến mật độ tối đa ...
nó bị dội ngược lại,
mở rộng ra bên ngoài trong một vụ nổ thảm khốc.
Vật chất dần dần nguội đi theo thời gian để hình thành các nguyên tử,
xây dựng các thiên hà, ngôi sao và các hành tinh.
Nếu điều đó nghe có vẻ quen thuộc,
đó là vì nó giống như vũ trụ chúng ta thấy ngày nay.
Đây là một ý tưởng cho việc một vũ trụ như chúng ta được hình thành ...
Điều đó, trên thực tế, tất cả chúng ta đều sống bên trong một hố đen
được tạo ra theo cách này.
Chỉ riêng trong thiên hà của chúng ta,
có hàng chục triệu hố đen.
Và chỉ cần nghĩ rằng ... Bên trong chúng
có thể là một vũ trụ đang chờ được sinh ra.
Thật phi thường.
Có phải chúng ta bên trong một hố đen tồn tại trong một vũ trụ
có các hố đen khác có các vũ trụ khác
tồn tại bên trong một hố đen?
Nó cứ tiếp tục và thành vô hạn.
Một lần nữa, tất cả chỉ là lý thuyết,
nhưng nó là một ý tưởng hấp dẫn.
Ý tôi là, chúng ta có thực sự tồn tại bên trong một hố đen không?
Tôi không biết, nhưng, bạn biết đấy,
đôi khi khi tôi đang ngồi trong xe chờ đợi để về nhà,
cảm giác như thời gian bị kéo dài vô tận.
Tôi không nghĩ rằng bạn nên mất ngủ vào ban đêm
tự hỏi liệu chúng ta có thực sự ở bên trong một hố đen hay không.
Câu trả lời có lẽ là không.
Nhưng bởi vì các hố đen chỉ đang đẩy chúng ta tới giới hạn
của những gì chúng ta hiểu về thiên nhiên,
chúng là minh họa hoàn hảo
cho mọi thứ mà chúng ta không biết về vũ trụ,
và đó là rất nhiều.
Vậy, chúng ta biết gì?
Chúng ta không thể nhìn thấy các hố đen.
Chúng ta chỉ có thể tìm thấy bằng chứng gián tiếp của chúng.
Chúng vi phạm các định luật vật lý dự đoán chúng.
Chúng thậm chí có thể có "tóc".
Vì vậy, chúng thực sự tồn tại?
Vì vậy, tôi sẽ nói với bạn rằng ngay bây giờ trong vật lý hiện đại,
chúng ta không biết điều gì đang xảy ra
bên trong trái tim của một hố đen,
liệu các hố đen có thực sự tồn tại hay không,
nhưng điều tuyệt vời là vật lý bây giờ
đưa chúng ta đến những con đường mà trước đây chúng ta không bao giờ có thể tưởng tượng được.
Thiếu bằng chứng về cách thức hoạt động của hố đen
không phải là bằng chứng chống lại sự tồn tại của hố đen.
Nó chỉ là bằng chứng của sự thiếu hiểu biết.
Nếu bạn hỏi tôi những gì tôi tin,
tôi sẽ phải nói với bạn rằng tôi không tin vào các hố đen.
Tôi tin vào một cái gì đó hoạt động như hố đen.
Có thể là tất cả các vật thể trong vũ trụ của chúng ta
mà chúng ta hiện đang xác định là hố đen
không thực sự là hố đen,
nhưng nếu tôi đặt cược, tôi sẽ đặt cược vào hố đen.
Tôi nghĩ rằng chúng là lời giải thích đơn giản nhất.
Đúng, chúng có rất nhiều vấn đề mà chúng ta phải giải quyết,
nhưng tôi thì ... tôi tin vào những hố đen.
Whatever it is that we're seeing,
it smells like a black hole,
walks like a black hole, it quacks like a black hole.
Đó là một hố đen.
Ngay bây giờ, hố đen là lời giải thích tốt nhất
cho những gì chúng ta thấy ngoài kia.
Nhưng nếu chúng ta có thể tìm ra cách để thống nhất các lý thuyết của mình,
cuối cùng chúng ta có thể chứng minh chúng tồn tại
và khám phá thêm rất nhiều về cách thức vũ trụ của chúng ta hoạt động.