Stephen Hawking đã đúng

Hơn nửa thế kỷ trước, thiên tài vật lý Stephen Hawking đã đưa ra những dự đoán làm đảo lộn hoàn toàn hiểu biết của nhân loại về vũ trụ. Giờ đây, các bằng chứng khoa học mới đang dần xác nhận rằng những giả thuyết tưởng chừng như điên rồ của ông là hoàn toàn chính xác.

Hố đen không thực sự đen như chúng ta tưởng

Trong quan niệm thông thường, hố đen là một "con quái vật" không gian với lực hấp dẫn khủng khiếp đến mức nuốt chửng mọi thứ, kể cả ánh sáng. Tuy nhiên, Stephen Hawking đã chứng minh điều ngược lại: Hố đen thực chất có phát ra ánh sáng, dù rất yếu ớt.

Để hiểu điều này, hãy tưởng tượng bạn đang đứng trên một hành tinh có lực hấp dẫn cực lớn. Nếu bạn bắn một viên đạn, nó sẽ rơi xuống đất. Nếu bạn dùng một khẩu súng cực mạnh, viên đạn có thể bay vào quỹ đạo hoặc thoát khỏi hành tinh. Nhưng với hố đen, ngay cả một tia sáng cũng bị bẻ cong đến mức không thể thoát ra ngoài nếu đã bước qua "điểm không thể quay đầu" (bán kính Schwarzschild).

Tuy nhiên, Hawking đã áp dụng cơ học lượng tử vào môi trường này. Ông chỉ ra rằng trong không gian trống rỗng quanh hố đen, các cặp hạt và phản hạt luôn tự phát sinh rồi triệt tiêu lẫn nhau. Nếu một cặp hạt xuất hiện ngay tại ranh giới hố đen, một hạt sẽ bị nuốt chửng, hạt còn lại sẽ thoát ra ngoài. Hiện tượng này tạo nên một luồng sáng mờ nhạt gọi là bức xạ Hawking. Điều này đồng nghĩa với việc hố đen đang dần mất khối lượng và có thể bốc hơi hoàn toàn sau hàng tỷ năm.

Nghịch lý thông tin và sự cứu rỗi từ Albert Einstein

Khám phá của Hawking từng dẫn đến một cuộc khủng hoảng trong vật lý: Nếu hố đen bốc hơi và biến mất, tất cả thông tin về những thứ nó từng nuốt chửng sẽ đi đâu? Theo luật vật lý, thông tin không thể bị tiêu biến. Nếu bạn bắn một tia sáng bên trái hoặc bên phải vào hố đen, kết quả là hố đen đều to hơn một chút, nhưng làm sao vũ trụ "nhớ" được tia sáng đó từ đâu tới để có thể đảo ngược thời gian?

Câu trả lời nằm ở một lý thuyết của Albert Einstein từ năm 1917. Einstein chỉ ra rằng vật chất khi đi vào một môi trường sẽ "kích thích" chân không tạo ra một bản sao chính xác của nó. Quá trình này được gọi là phát xạ kích thích – nguyên lý cơ bản tạo ra các tia laser ngày nay.

Khi một hạt rơi vào hố đen, nó sẽ kích thích môi trường xung quanh tạo ra một cặp hạt sao chép. Một hạt rơi vào trong, nhưng hạt bản sao còn lại sẽ bị đẩy ra ngoài. Chính hạt bản sao này mang theo "ký ức" và thông tin của hạt ban đầu, giúp bảo toàn các quy luật của vũ trụ. Như một sự sắp đặt kỳ lạ của số phận, Stephen Hawking qua đời đúng vào ngày sinh nhật của Einstein, người mà lý thuyết về ánh sáng đã giúp bảo vệ thành công học thuyết về hố đen của ông.

Một cái kết không còn vĩnh cửu cho vũ trụ

Các nghiên cứu mới nhất từ Đại học Radboud (Hà Lan) còn chỉ ra một sự thật chấn động hơn: Không chỉ hố đen, mà bất kỳ vật thể nào có khối lượng đủ lớn làm cong không gian đều có thể phát ra bức xạ Hawking.

Điều này thay đổi hoàn toàn kịch bản về tương lai của vũ trụ. Thay vì là một không gian lạnh lẽo với những hố đen tồn tại vĩnh viễn, vũ trụ của chúng ta thực chất đang từ từ "bay hơi". Mọi ngôi sao chết, mọi thiên hà và mọi vật chất cuối cùng sẽ tan biến thành bức xạ sau một khoảng thời gian dài dằng dặc. Di sản của Hawking không chỉ dừng lại ở những con số, mà nó đã định nghĩa lại cách chúng ta nhìn nhận về sự sống, cái chết và sự tồn tại của toàn bộ vạn vật trong không gian.

Nguồn: The Conversation