Giải Mã Nghịch Lý Của Lỗ Đen: Khám Phá Những Bí Ẩn Lý Thuyết

Nghịch lý lỗ đen đã lâu vẫn gây tranh cãi trong giới khoa học, đặc biệt là khái niệm rằng khi một lỗ đen biến mất, nó sẽ phá hủy tất cả thông tin liên quan đến nguồn gốc của nó. Gần đây, các nhà nghiên cứu đã tìm ra giải pháp cho tình huống này.

Nhà vật lý nổi tiếng Stephen Hawking đã đề xuất rằng lỗ đen mất đi qua một quá trình phát xạ bức xạ, được gọi là “bức xạ Hawking”, với hình thức năng lượng nhiệt. Tuy nhiên, dạng năng lượng này không mang thông tin từ nguồn phát ra, dẫn đến việc tất cả thông tin về ngôi sao đã tạo ra lỗ đen cũng bị tiêu hủy.

Thông tin về sự hình thành lỗ đen có thể được tìm thấy dưới dạng bức xạ mà nó phát ra, theo nghiên cứu mới giải thích nghịch lý Hawking. (Ảnh: NASA).

Đặc biệt, điều này mâu thuẫn với các nguyên tắc trong cơ học lượng tử, nơi cho rằng thông tin không thể bị tiêu hủy. Quy tắc này được ngầm hiểu như một “nghịch lý thông tin Hawking”.

Hiểu Về Nghịch Lý Lỗ Đen

Lỗ đen là những vật thể có trọng lực mạnh đến mức không gì có thể thoát khỏi, bao gồm cả ánh sáng. Chúng hình thành khi các ngôi sao lớn trải qua sự sụp đổ tự nhiên.

Trong vật lý cổ điển, lỗ đen được mô tả qua ba thông số cơ bản: khối lượng, động lượng góc và điện tích. Theo giáo sư vật lý Xavier Calmet từ Đại học Sussex, một ngôi sao tạo ra lỗ đen là một thực thể thiên văn phức tạp gồm nhiều thành phần như proton, electron và neutron để tạo thành các nguyên tố hóa học của nó.

Hình ảnh đầu tiên chụp được một lỗ đen, nằm ở trung tâm dải ngân hà M87, cách Trái đất gần 54 triệu năm ánh sáng. (Ảnh: EHT Collaboration).

Dù lỗ đen không để lại dấu vết về các nguyên tố hóa học phức tạp của nó, nhưng lý thuyết lượng tử khẳng định rằng thông tin không thể bị tiêu hủy. Về lý thuyết, lỗ đen có thể phát ra bức xạ mà thông qua đó, thông tin về ngôi sao nguồn gốc có thể được phục hồi.

Vào năm 1976, Stephen Hawking đã tạo ra một cuộc cách mạng trong tư duy khi cho rằng lỗ đen phát ra một dạng bức xạ liên tục. Sự bốc hơi này dẫn đến việc lỗ đen sẽ mất hoàn toàn và đồng nghĩa với việc thông tin từ ngôi sao tạo ra lỗ đen cũng sẽ biến mất.

“Điều này mâu thuẫn với các quy tắc của vật lý lượng tử, mà lỗ đen có thể được hồi phục từ bức xạ và hình dung lại chính ngôi sao đã tạo ra nó,” Calmet cho biết.

Giải Quyết Những Vấn Đề Của Nghịch Lý Lỗ Đen

Calmet đã dành gần ba năm để nghiên cứu và giải mã nghịch lý này. Trong nghiên cứu mới của ông, các tính toán của Hawking đã được xem xét lại, lần này bằng cách đưa vào yếu tố “lực hấp dẫn lượng tử” , giúp mô tả lực hấp dẫn thông qua quy luật của cơ học lượng tử mà Hawking trước đó đã bỏ qua.

“Mặc dù sự điều chỉnh này có thể nhỏ, nhưng nó lại rất quan trọng cho việc xác định quá trình bốc hơi của lỗ đen. Chúng tôi đã chứng minh rằng các hiệu ứng này khiến bức xạ Hawking không còn chỉ đơn thuần là nhiệt, mà còn có khả năng chứa thông tin,” Calmet nhấn mạnh.

Nhóm nghiên cứu cũng đã phát hiện một hiện tượng vật lý mà qua đó thông tin có thể thoát khỏi lỗ đen thông qua bức xạ Hawking, và cách mà một người nghiên cứu có thể khai thác thông tin này để tái tạo lỗ đen và ngôi sao gốc. Tuy nhiên, việc này vẫn chưa thể thực hiện được trong thực tế vì cần tới một thiết bị đủ nhạy để đo lường bức xạ Hawking, mà hiện nay vẫn chưa tồn tại.