trong một khoảng thời gian dài
Hầu hết mọi người không tin vào lỗ đen
Nói một cách đơn giản, lỗ đen là một vật thể có mật độ cực cao, có lực hấp dẫn mạnh trong vũ trụ, chỉ cần bất kỳ vật chất nào vượt quá “chân trời sự kiện” bên ngoài lỗ đen, nó sẽ bị hút vào lỗ đen, và ở đó sẽ không trở lại.
“Lỗ đen” không được gọi là “lỗ đen” khi chúng được các nhà khoa học đề xuất lần đầu tiên. Năm 1783, John Michell, hiệu trưởng trường Cambridge, đã chứng minh rằng nếu ai đó bắn một hạt theo phương thẳng đứng lên trên, thì sự bay lên của nó sẽ bị trọng lực làm chậm lại, và cuối cùng hạt sẽ ngừng bay lên và rơi xuống. Nếu vận tốc hướng lên ban đầu vượt quá vận tốc thoát tới hạn thì trọng lực sẽ không đủ mạnh để dừng hạt và nó sẽ bay đi. Tốc độ ánh sáng khoảng 300.000 km mỗi giây và ánh sáng có thể dễ dàng thoát ra khỏi trái đất hoặc mặt trời.
Mitchell đưa ra giả thuyết rằng có những ngôi sao nặng hơn Mặt trời với vận tốc thoát lớn hơn tốc độ ánh sáng, do đó bất kỳ ánh sáng nào cũng có thể bị lực hấp dẫn của những ngôi sao này kéo lại, trong trường hợp đó, ngay cả ánh sáng cũng không thể nhìn thấy được. Ông gọi tình huống này là “ngôi sao đen tối”.
Nhưng trong một thời gian dài, hầu hết các nhà vật lý đều nghi ngờ liệu những dạng cực đoan như vậy có thực sự xảy ra trong vũ trụ hay không. Bản thân Einstein chưa bao giờ tin vào lỗ đen và hầu hết cha đẻ của thuyết tương đối rộng đều có chung quan điểm với ông.
Năm 1916, nhà thiên văn học người Đức Karl Schwarzschild đã tiết lộ một hàm ý đáng ngạc nhiên của thuyết tương đối rộng khi ông chỉ ra rằng nếu khối lượng của một ngôi sao tập trung vào một diện tích đủ nhỏ thì trường hấp dẫn trên bề mặt ngôi sao đó sẽ trở nên mạnh đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra được. là vùng không gian và thời gian được giới hạn bởi “chân trời sự kiện”. Trong khu vực này, người quan sát không thể nhìn thấy bất cứ thứ gì, kể cả ánh sáng. Khám phá của Carl Schwarzschild không được hiểu và coi trọng vào thời điểm đó.
Cho đến năm 1963, việc phát hiện quasar 3C273 đã khởi đầu một số lượng lớn các nghiên cứu lý thuyết về lỗ đen và các nỗ lực quan sát nhằm phát hiện chúng. Chuẩn tinh 3C273 là nguồn vô tuyến giống sao đầu tiên được phát hiện, tạo ra một lượng năng lượng lớn trong một khu vực nhỏ. Vật chất rơi vào “lỗ đen” dường như là cơ chế duy nhất có thể giải thích được độ sáng cao như vậy.
Hawking chỉ ra rằng các ngôi sao lớn đốt cháy hydro của chúng thành heli, từ đó đốt cháy thành các nguyên tố nặng hơn như carbon và oxy, nhưng những phản ứng hạt nhân này không giải phóng lượng năng lượng lớn. Ngôi sao mất nhiệt và áp suất nhiệt hỗ trợ bản thân chống lại trọng lực và bắt đầu sụp đổ, cuối cùng sụp đổ đến quy mô 0 và mật độ vô hạn, tạo thành một điểm kỳ dị. Khi một ngôi sao đạt đến một bán kính tới hạn nhất định, ánh sáng sẽ ở một khoảng cách không đổi với ngôi sao và không bao giờ có thể rời đi. Bề mặt mà quỹ đạo tới hạn của ánh sáng đi qua được gọi là “chân trời sự kiện”, ngăn cách ánh sáng trong không gian và thời gian thành những vùng mà nó có thể thoát ra và những vùng mà nó không thể thoát ra.
Năm 1969, nhà vật lý người Mỹ John Archibald Wheeler đã đặt ra thuật ngữ “lỗ đen” cho trạng thái suy sụp của một vật thể và truyền cảm hứng cho nhiều nghiên cứu hiện đại trong lĩnh vực này.
Lý thuyết của Hawking trong cuốn “Vũ trụ trong vỏ hạt dẻ” cho rằng thời gian của một phi hành gia rơi vào lỗ đen và chạm vào điểm kỳ dị sẽ chấm dứt. Khi các phi hành gia đáp xuống một ngôi sao đang sụp đổ, thời gian chậm lại và cuối cùng dừng lại trên bề mặt ngôi sao.
Vì vậy, việc thiết lập cốt truyện trong “Interstellar” đều có cơ sở lý thuyết nhất định. Nhưng đây chỉ là một lý thuyết trong vật lý. Hiện tại con người không thể thực sự đạt được điều này. Giáo sư Wang Bin từ Khoa Vật lý và Thiên văn học tại Đại học Giao thông Thượng Hải nói với phóng viên Morning Post: “Nếu bạn đến gần một lỗ đen, nó sẽ bị xé thành từng mảnh bởi lực thủy triều của lỗ đen, và mọi thứ cũng không ngoại lệ. Anh hùng và nữ anh hùng đang ở trên một hành tinh gần lỗ đen. Khái niệm gần gũi là gì? Xa? Ngay cả khi bạn đến đủ gần lỗ đen để cảm nhận được tác dụng của nó, một khi bạn vượt qua chân trời sự kiện, bạn không thể quay lại.”
Lỗ sâu chỉ là
Ở trong giai đoạn thử nghiệm suy nghĩ
Du hành thời gian là cốt truyện thường thấy trong các bộ phim khoa học viễn tưởng, nhân vật chính trong “Interstellar” đã trải qua một lỗ sâu, một đường hầm thời gian và không gian. Một lỗ sâu đục là gì? “Lỗ sâu có thể hiểu là cây cầu nối liền thời gian và không gian khác nhau. Bạn có thể ngay lập tức tiến vào một không gian khác thông qua lỗ sâu, thậm chí quay ngược thời gian về quá khứ.” Wang Bin nói.
Nhà vật lý học Kip Thorne cho rằng kiến bò trên giấy không thể cảm nhận được giấy phẳng hay nhăn. Tương tự như vậy, chúng ta trong vũ trụ cũng không biết rõ lắm. Vũ trụ của chúng ta phẳng trong siêu không gian, vẫn cong. Chính vì độ cong của siêu không gian mà các hành tinh xa xôi có thể ở gần nhau và có thể được kết nối thông qua các lỗ sâu đục ngắn.
Lỗ sâu đục không chỉ là sản phẩm hư cấu của các nhà văn khoa học viễn tưởng mà vào năm 1916, các nhà toán học đã phát hiện ra chúng trong việc giải phương trình trường của Einstein. “Có thể nói, lỗ sâu là một khái niệm toán học không thể quan sát được từ góc độ vật lý”, Wang Bin nói với phóng viên Morning Post.
Thorne cũng đã nghi ngờ về sự tồn tại của lỗ sâu trong nhiều thập kỷ. Chúng ta có thể quan sát thấy một số lượng lớn các ngôi sao khổng lồ trong các thiên hà hình thành lỗ đen khi chúng chết và sụp đổ, nhưng chúng ta chưa thấy điều gì tương tự như sự hình thành lỗ sâu trong tự nhiên. “Trên thực tế, không có lý do gì để tin rằng vũ trụ của chúng ta ngày nay có chứa bất kỳ điểm kỳ dị nào có thể tạo ra lỗ sâu đục. Ngay cả khi một điểm kỳ dị như vậy tồn tại, thật khó hiểu rằng hai điểm kỳ dị có thể gặp nhau trong siêu không gian rộng lớn để tạo thành lỗ sâu đục.” , Thorne viết trong “Hố đen và sự cong vênh của thời gian.”
Theo phương trình trường của Einstein, tuổi thọ của lỗ sâu rất ngắn, khi bị bức xạ ngẫu nhiên chiếu vào sẽ càng ngắn hơn, nó sẽ co lại và đóng lại nhanh hơn trước, như thể nó chưa từng tồn tại. Thorne bắt đầu tự hỏi liệu có nền văn minh vô cùng tiên tiến nào có thể giữ cho các lỗ sâu đục luôn mở hay không. Dựa trên phương trình trường của Einstein, Thorne tin rằng một số loại vật liệu lạ có thể xuyên qua lỗ sâu, và thành lỗ có thể bị mở ra bởi trọng lực, vật chất lạ này xuyên qua lỗ sâu phải có mật độ năng lượng âm.
Việc phát hiện ra rằng cần phải có vật chất lạ để mở lỗ sâu đục đã gây ra một làn sóng nghiên cứu lý thuyết từ năm 1988 đến năm 1992. Câu hỏi trọng tâm là: Các định luật vật lý có cho phép sự tồn tại của vật chất lạ không? Nếu vậy thì phải có điều kiện gì? Cho đến ngày nay, vẫn chưa có kết luận nào về điều kiện mở lỗ sâu và sự tồn tại của các chất lạ, điều này cũng mang lại nhiều chỗ cho nhiều bộ phim và tiểu thuyết khoa học viễn tưởng khác nhau.
Thorne cho rằng nếu Big Bang không tạo ra lỗ sâu, thì một nền văn minh tiên tiến vô cùng có thể sử dụng các phương pháp lượng tử hoặc các phương pháp làm biến dạng không gian để xây dựng lỗ sâu, nhưng dù sử dụng phương pháp nào thì thời gian cũng sẽ bị bóp méo mạnh mẽ trong tất cả các hệ quy chiếu. , do đó, lỗ sâu đục trở thành một cỗ máy thời gian.
Thorne đưa ra giả thuyết về một thí nghiệm tưởng tượng, tìm kiếm một lỗ sâu rất ngắn, một lỗ trong phòng khách của ngôi nhà và lỗ còn lại trên tàu vũ trụ của gia đình trên bãi cỏ trước cửa. Thorne ở trong hang động ở nhà, còn vợ anh là Carolee lấy một con tàu vũ trụ từ một hang động khác để du hành vào vũ trụ với tốc độ ánh sáng. Trong suốt cuộc hành trình, bàn tay của họ đã được nắm chặt với nhau qua lỗ sâu đục. Carolee sẽ trở lại bãi cỏ trước nhà sau 12 giờ khởi hành. Nhưng tính theo giờ Trái đất, đã 10 năm trôi qua kể từ khi Carolee trở lại. Mười năm sau, Carolee trở lại, Thorne đứng sau lưng vợ nhìn qua lỗ hổng, người nắm tay cô không ai khác chính là anh của 10 năm trước.
Thorne nhắc nhở rằng mặc dù bạn có thể quay ngược về quá khứ qua lỗ sâu trong một thí nghiệm tưởng tượng, nhưng “quá khứ” này không chỉ là một thời gian ngẫu nhiên, bởi vì ngay cả trên lý thuyết, không thể du hành qua lỗ sâu đến thời điểm trước khi đi vào lỗ sâu. . bên trong. Nói cách khác, lỗ sâu chỉ có tác dụng ở cả hai đầu của lỗ sâu và không thể di chuyển ngẫu nhiên xuyên thời gian và không gian khác. Tất nhiên, nếu có nhiều lỗ sâu đục liên kết với nhau thì hiệu quả sẽ hoàn toàn khác.
