Trong thời gian trên dưới một thế kỷ qua, và nhất là trong những thập niên gần đây, các khoa học gia danh tiếng trên thế giới đã tranh luận một cách sôi nổi chung quanh những học thuyết liên quan đến sự hiện hữu của Black Hole trong vũ trụ do bác học Eistein khởi xướng. Nhiều khoa học gia nhìn nhận những Black Hole trong vũ trụ là những tụ điểm với một sức hút khổng lồ khiến cho tất cả các vật chất một khi rơi vào Black Hole đều bị nghiền nát và mật độ của vật chất dưới áp suất khổng lồ của Black Hole sẽ bị dồn nén đến mức, chỉ cần một khối lượng vật chất có thể tích nhỏ bằng một giọt nước cũng có thể có trọng lượng nặng hàng triệu tấn. Cả một chiếc tàu đi biển khổng lồ, nếu bị rơi vô Black Hole, sẽ bị dồn nén nhỏ lại bằng mũi kim. Vì có một sức hút khổng lồ vượt xa tất cả các dạng sức hút trong vũ trụ, Black Hole có khả năng đưa tất cả các vật chất bay đi với một tốc độ nhanh khủng khiếp khiến tất cả những khái niệm từng được coi là nền tảng về không gian và thời gian của con người đều bị đảo lộn. Người có công đặt nền tảng cho những học thuyết nghiên cứu về Black Hole trong vũ trụ chính là nhà bác học thiên tài Eistein, người vừa được tạp chí Time suy tôn là Nhân Vật Thế Kỷ 20.
Để có thể hiểu được phần nào tài năng của Eistein cùng ảnh hưởng của Black Hole, nhân dịp xuân mới, tôi xin giới thiệu cùng độc giả một số quan điểm cùng những tiên đoán của các khoa học gia trên thế giới đối với sự hiện hữu của Black Hole, một sự hiện hữu tuy đã được tiên đoán từ lâu nhưng chỉ thực sự có vóc dáng, có hình hài một cách rõ nét trong mấy thập niên gần đây.
* * *
Trong khi nhiều nhà thiên văn học, nhiều nhà vật lý không gian cho rằng sự hiện hữu của Black Hole chính là sự hiện hữu của một cái gì tận cùng của vũ trụ thì trái lại, Eistein lại cho rằng, Black Hole chính là một cửa ngõ, một hành lang bí mật nối liền vũ trụ nơi con người đang sinh sống với những vũ trụ khác con người chưa khám phá.
Cũng trong chiều hướng tranh luận về sự hiện hữu cùng những đặc tính khoa học của Black Hole trong những thập niên gần đây, các khoa học gia đột nhiên nhận thấy, những câu chuyện hoang đường, những huyền thoại, những tiểu thuyết khoa học giả tưởng về Black Hole từng được nhân loại thêu dệt qua không biết bao nhiêu thế hệ đã không còn là những đường nét ly kỳ thuần túy của trí tưởng tượng mà đã trở thành những đường nét gói ghém phần nào chân diện đích thực của Black Hole.
Vậy thực sự Black Hole là gì" Căn cứ vào sự trình bầy của một số khoa học gia chuyên nghiên cứu về Black Hole trong thời gian nhiều thập niên qua, thì nếu sự hiện hữu của vũ trụ được nhìn nhận như là một tấm thảm khổng lồ trong không gian, Black Hole chính là một lỗ hổng trên tấm thảm khổng lồ đó. Nguyên nhân chính yếu tạo nên một Black Hole là do sự cáo chung của một vì sao trong vũ trụ. Tại vùng có Black Hole, tất cả mọi dạng vật chất, thậm chí ngay cả ánh sáng, đều bị cuốn hút với một sức mạnh mãnh liệt vô phương kháng cự. Một khi vật chất, bất kể trạng thái nào, bị cuốn hút vào trong Black Hole, mọi khái niệm về không gian như trên dưới, phải trái đều không còn hiện hữu và vai trò của thời gian cũng như không gian sẽ hoàn toàn thay đổi.
Cũng tương tự như con người cùng vạn vật sinh sống trên trái đất dù muốn dù không cũng phải di chuyển cùng sự chuyển động của trái đất và thái dương hệ trong khái niệm thời gian tương ứng, một khi vật chất bị cuốn hút vào trong Black Hole, vật chất đó cũng sẽ bị lôi đi với một sức mạnh khủng khiếp khiến vật chất bị nát tan và sự hiện hữu của vật chất không còn trong nguyên dạng bình thường mà chỉ còn là sự hiện hữu của những electron, proton, thậm chí quark. Giống như một luồng nước xoáy khổng lồ trong cơn đại hồng thủy, chung quanh Black Hole sẽ là một vùng rộng lớn có bán kính vài cây số chịu ảnh hưởng từ sức hút khổng lồ của Black Hole nên vạn vật một khi trôi vào, lập tức sẽ bị cuốn đi với một sức hút mạnh hơn bất cứ nơi nào trong vũ trụ. Vì có một sức hút ngoại hạng như vậy nên bất cứ vật gì đã trôi trong Black Hole cũng đều bị tan nát và mọi tín hiệu điện từ hay quang phổ đều trở thành vô hiệu vì những tín hiệu đó không thể nào thoát khỏi sức hút của Black Hole.
Trong số những nhà bác học thiên tài có công nghiên cứu về Black Hole, ta không thể không kể đến nhà bác học Albert Einstein và thuyết tương đối của ông, một học thuyết quan trọng đặt nền tảng cho một loạt những học thuyết cùng những công trình nghiên cứu tìm hiểu những bí hiểm trong vũ trụ.
Nhưng mặc dù đông đảo các khoa học gia thừa nhận, học thuyết về Black Hole cùng những bằng chứng chứng tỏ sự hiện hữu của Black Hole trong vũ trụ là những sản phẩm của khoa học thuộc thế kỷ 20, ngay từ năm 1798, một nhà thiên văn học người Pháp tên là Pierre Laplace đã tiên đoán về sự hiện hữu của Black Hole trong vũ trụ.
Trong một tác phẩm trình bầy những công trình nghiên cứu về vũ trụ nhan đề Exposition du Systeme du Monde Dựa vào học thuyết vạn vật hấp dẫn của Newton trong đó nhìn nhận sức hút của một vật tỷ lệ thuận với trọng lượng của vật đó, Pierre Laplace đã đưa ra một giả thuyết cho rằng, nếu một vì sao trong vũ trụ có một tỷ trọng tương tự như tỷ trọng của trái đất, sức hút của những vì sao có một khối lượng khổng lồ trong vũ trụ sẽ là một sức hút mạnh đến mức độ ngay cả ánh sáng của chính nó cũng không thể khuyếch tán trong vũ trụ. Vì những vì sao có một tỷ trọng như vậy sẽ là những vì sao chói lọi và rực rỡ nhất trong vũ trụ nhưng không thể tỏa sáng hậu quả từ sức hút của chính nó, Pierre Laplace đi đến kết luận, những vì sao sáng nhất trong vũ trụ lại chính là những vì sao vô hình, không tỏa sáng. Mặc dù học thuyết của Pierre Laplace là một học thuyết táo bạo và hợp lý trên lý thuyết, trên thực tế, dưới quan điểm của khoa học thời hiện đại, các khoa học gia cho rằng trong vũ trụ không thể nào có được những vì sao có một tỷ trọng ghê gớm như Pierre Laplace đã mô tả. Đặc biệt, quan điểm Black Hole được hình thành hậu quả từ sự bùng nổ của những vì sao do Pierre Laplace đưa ra cách đây ngót hai thế kỷ cũng được coi là không hợp lý dưới ánh sáng khoa học thời hiện đại. Trái lại, các khoa học gia ngày nay cho rằng, chính tiến trình bùng nổ có tính cách nội tại khiến vật chất của một vì sao thay vì bành trướng, lại có khuynh hướng ngày càng co lại, dẫn đến tỷ trọng của vì sao ngày càng cao cho đến khi cả một vì sao khổng lồ, to gấp hàng trăm ngàn lần trái đất bị thu nhỏ thành một khối cầu có đường kính hai ba chục cây số. Chính tiến trình bùng nổ nội tại dẫn đến sự thu nhỏ về thể tích đã khiến cho tỷ trọng của một vì sao đạt đến mức độ khó có thể tưởng tượng được. Nói một cách cụ thể hơn, khi một vì sao khổng lồ bị thu nhỏ lại thành một khối cầu có đường kính hai ba chục cây số, một khối lượng vật chất nhỏ chỉ bằng một giọt nước của vì sao sau khi bị thu nhỏ, cũng có thể cân nặng tới hàng triệu tấn. Cho đến hiện nay, các nhà khoa học đều thừa nhận, toàn bộ học thuyết liên quan đến Black Hole ở thời đại ngày nay đều được đặt trên nền tảng thuyết tương đối của Albert Einstein, một học thuyết được hình thành vào năm 1916 và trở thành một học thuyết chính thống trong thời gian ngót một thế kỷ qua. Khác với Pierre Laplace xử dụng thuyết vạn vật hấp dẫn của Newton làm nền tảng, Albert Einstein đã đặt nền tảng cho học thuyết của ông trên căn bản những khái niệm mới mẻ về thời gian, không gian và vũ trụ. Mặc dù học thuyết của Albert Einstein đã được soạn thảo cách đây ngót một thế kỷ, trong những thập niên gần đây, với những phương tiện khoa học hiện đại và đặc biệt là cùng với sự phát minh của máy điện toán, các khoa học gia đã thực hiện những thí nghiệm chứng tỏ những điều tiên đoán của Albert Einstein về vũ trụ là đúng. Căn cứ vào những luận thuyết của Albert Einstein, các nhà thiên văn học, toán học, các nhà vật lý không gian đã có thể tự tin không những đi tìm sự hiện hữu của những Black Hole trong vũ trụ mà còn có thể tính toán được những biến chuyển bên trong những Black Hole. Sự thực, ngay sau khi Albert Einstein cho xuất bản cuốn sách nhan đề "General Theory of Ralativity" vào năm 1916, không đầy mấy tháng sau, một nhà thiên văn học người Đức tên là Karl Schwarzschild đã cho xuất bản một tài liệu trong đó mô tả sự hiện hữu cùng những đặc trưng kỳ bí của Black Hole. Nhưng ở thời điểm đó, số lượng khoa học gia am tường thuyết tương đối của Albert Einstein có thể nói là rất hiếm hoi nên dư luận thời bấy giờ khó có thể đi đến chấp nhận sự hiện hữu của một sức hút khổng lồ trong những Black Hole do Karl Schwarzschild tiên đoán. Cho đến năm 1939, một nhà vật lý tài danh người Hoa Kỳ từng được mệnh danh là “cha đẻ của bom khinh khí” tên là J. Robert Oppenheimer cùng với một khoa học gia khác tên là H. Snyder nghiên cứu và tính toán trước khi đi đến kết luận: Một Black Hole có thể được hình thành ngay tại tâm điểm của một vì sao khi vì sao này bị rơi vào tình trạng bùng nổ nội tại. Trong những thập niên gần đây, với sự phát triển của một loạt những phương tiện khoa học kỹ thuật tân kỳ, các khoa học gia đã biết được một số những kỳ bí trong vũ trụ và tính được tuổi thọ của mặt trời là bốn tỷ 600 triệu năm. Qua những công trình nghiên cứu được thực hiện trong thời gian gần đây, các khoa học gia cho rằng, trung tâm điểm của một vì sao có khả năng như mặt trời là một lò phản ứng nguyên tử khổng lồ trong đó khí hydrogen liên tục bị biến hóa trở thành khí helium giống hệt như chu kỳ phản ứng trong một trái bom khinh khí. Chính năng lượng nguyên tử khổng lồ trong quá trình phản ứng khiến cho một vì sao có khả năng tỏa sáng. Cho đến khi khí hydrogen dần dần cạn và được thay thế bằng helium, tâm điểm của vì sao sẽ càng ngày càng thu nhỏ trong khi khối cầu lửa bên ngoài càng ngày càng lớn khiến cho thể tích của một vì sao to gấp hàng trăm, hàng ngàn lần thể tích ban đầu. Một khi trung tâm điểm của mặt trời trong thái dương hệ chúng ta chất đầy khí helium, nó sẽ trở thành một quả cầu lửa khổng lồ nuốt luôn cả Thủy Tinh, Kim Tinh... Khi đó, trái đất sẽ bước vào ngày tận thế. Nói tóm lại, cho đến nay những học thuyết chung quanh sự hiện hữu của Black Hole không phải là những chuyện huyền hoặc và các khoa học gia đã nhận thức được, trong vũ trụ đôi khi vật chất có thể trải qua những biến chuyển dữ dội khiến cho chúng vượt qua ranh giới được mô tả là “không mất đi mà chỉ biến đổi từ dạng này qua dạng khác.” Một khi vật chất vượt qua ranh giới đó, một Black Hole sẽ được tạo thành và qua nó, một cửa ngõ mới tới một vũ trụ mới đầy huyền bí hơn là điều được các khoa học gia thừa nhận. Tuy nhiên, điều khiến nhà bác học Eistein lo ngại là di chuyển trong Black Hole bằng phương tiện gì và di chuyển như thế nào để có thể an toàn khỏi bị nghiền nát" Cho đến khi qua đời, nhà bác học Eistein chưa tìm được câu trả lời cho câu hỏi hóc búa này. Và như vậy, người ta e rằng, câu hỏi này sẽ còn tiếp tục lơ lửng trên đầu nhân loại trong vài thế kỷ tới… Phạm Thái Lai
Tuy nhiên, trong những năm trước Đệ Nhị Thế Chiến, nhiều nhà thiên văn học có uy tín trên thế giới vẫn từ chối không chịu nhìn nhận sự hiện hữu của Black Hole. Nhiều nhà thiên văn học thời bấy giờ đã cho rằng, toàn bộ những công trình nghiên cứu về Black Hole chỉ là chuyện “dã tràng xe cát” vì khả năng của con người không thể nào có thể phát hiện và nghiên cứu được sự hiện hữu của Black Hole, một sự hiện hữu có thể nói là bé bỏng, vô hình và cách xa trái đất hàng triệu triệu cây số.
Gửi ý kiến của bạn
