Lỗ đen có thể bốc hơi - bí ẩn vũ trụ vẫn chưa có lời giải

Tuy nhiên, vào năm 1974, nhà vật lý thiên tài Stephen Hawking đã làm rung chuyển giới khoa học với một giả thuyết táo bạo: lỗ đen có thể bốc hơi theo thời gian. Theo Live Science, giả thuyết này, dựa trên cơ học lượng tử, không chỉ làm thay đổi cách chúng ta nhìn nhận lỗ đen mà còn đặt ra những câu hỏi hóc búa về bản chất của vũ trụ.

Stephen Hawking và ý tưởng về lỗ đen bốc hơi

Dựa trên thuyết tương đối rộng của Albert Einstein, lỗ đen là những vật thể có lực hấp dẫn mạnh đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra. Bất kỳ thứ gì vượt qua ranh giới được gọi là chân trời sự kiện đều bị hút mãi mãi. Stephen Hawking đã đi xa hơn khi kết hợp thuyết tương đối và cơ học lượng tử. Ông chứng minh rằng các lỗ đen, thực chất, không hoàn toàn kín như chúng ta tưởng.

Tại ranh giới chân trời sự kiện, nơi lực hấp dẫn đạt mức tối đa, các cặp hạt và phản hạt thường xuất hiện và triệt tiêu lẫn nhau trong chớp mắt. Hawking phát hiện rằng, trong điều kiện đặc biệt của lỗ đen, một hạt trong cặp này có thể bị hút vào, trong khi hạt còn lại bị đẩy ra ngoài, tạo thành một dạng bức xạ, nay được gọi là bức xạ Hawking.

Stephen Hawking giả thuyết rằng hố đen có khả năng phát ra các hạt theo thời gian, dẫn đến việc chúng dần bốc hơi và phát nổ - Ảnh: Getty

Hiện tượng này khiến lỗ đen dần mất năng lượng và khối lượng, dẫn đến sự co lại. Theo thời gian, lỗ đen sẽ bốc hơi hoàn toàn và biến mất. Tuy nhiên, quá trình này vô cùng chậm. Một lỗ đen có khối lượng bằng Mặt trời có thể mất tới 1067 năm để tan biến, lâu hơn rất nhiều so với tuổi hiện tại của vũ trụ.

Bí ẩn chưa có lời giải

Dù lý thuyết của Hawking được đón nhận rộng rãi, chúng ta vẫn chưa có bằng chứng trực tiếp về bức xạ Hawking. Lý do là vì bức xạ này rất yếu và khó phát hiện, đặc biệt ở các lỗ đen lớn. Các nhà khoa học đang kỳ vọng rằng những lỗ đen nhỏ hơn, nếu tồn tại, có thể bốc hơi nhanh hơn, qua đó giúp chúng ta kiểm chứng giả thuyết này.

Nhưng vấn đề không chỉ dừng lại ở việc quan sát. Giả thuyết của Hawking còn dẫn đến một nghịch lý lớn: nghịch lý thông tin lỗ đen. Theo nguyên lý cơ bản của vật lý, thông tin không thể bị hủy diệt hoàn toàn. Tuy nhiên, nếu lỗ đen bốc hơi và biến mất, thông tin về các vật chất từng bị hút vào đó sẽ đi đâu?

Nghịch lý thông tin lỗ đen đã trở thành tâm điểm tranh luận trong giới vật lý hiện đại. Một số nhà khoa học cho rằng chúng ta cần từ bỏ hoặc điều chỉnh các nguyên lý vật lý cơ bản để giải quyết vấn đề này.

Một giả thuyết tiềm năng là phi cục bộ lượng tử - ý tưởng rằng các hạt bên trong lỗ đen có thể duy trì sự kết nối lượng tử với các hạt bên ngoài. Nhờ sự kết nối này, thông tin có thể được bảo toàn ngay cả khi lỗ đen biến mất.

Những người khác tập trung vào các định luật nhiệt động lực học và vai trò của entropy - một khái niệm liên quan đến sự mất trật tự trong hệ thống. Họ cho rằng bức xạ Hawking có thể mang theo thông tin ở dạng mã hóa, nhưng cách thức chính xác vẫn là một bí ẩn.

Năm 2023, một nghiên cứu mới đã đưa ra góc nhìn mở rộng. Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi nhà vật lý Heino Falcke, đề xuất rằng hiện tượng bốc hơi và mất thông tin không chỉ giới hạn ở lỗ đen mà có thể áp dụng cho mọi vật thể trong vũ trụ. Nếu đúng, điều này có thể thay đổi hoàn toàn cách chúng ta hiểu về vật lý.

Câu hỏi vượt thời gian

Lỗ đen vẫn là một trong những bí ẩn lớn nhất của vũ trụ, và câu hỏi liệu chúng có thực sự bốc hơi vẫn chưa có câu trả lời cuối cùng. Mặc dù chúng ta đã tiến rất xa trong việc hiểu biết về vũ trụ, những bí ẩn như lỗ đen vẫn tiếp tục thách thức trí tuệ của con người.

Như nhà vật lý Heino Falcke đã từng nói: "Dường như có những điều mà chúng ta vẫn chưa thể giải thích. Nhưng chính những bí ẩn này có thể đưa chúng ta đến những khám phá mới, vượt xa cả những gì chúng ta từng tưởng tượng".

Câu chuyện về lỗ đen không chỉ là câu chuyện vật lý; nó còn là biểu tượng cho khát vọng tìm hiểu thế giới và vị trí của con người trong vũ trụ bao la.

Hoàng Vũ