Hố Đen Kỳ Bí

Hố đen kỳ bí Written by Trần Văn Tính Saturday, 08 May 2010 23:47 Hố đen, còn gọi là lỗ đen, là một vật thể có mật độ khối lượng lớn đến nỗi lực hấp dẫn làm cho mọi vật thể không thể nào thoát ra được, trừ việc xuyên qua đường hầm lượng tử. Truờng hấp dẫn mà hố đen tạo ra rất lớn, vì vậy, vận tốc thoát ở vùng gần hố đen lớn hơn vận tốc ánh sáng. Điều này dẫn đến việc không có vật thể nào, kể cả ánh sáng, có thể thoát ra ngoài hố đen.

Từ "hố đen" xuất phát từ một nghĩa rộng, nó không chỉ dừng lại ở khái niệm "hố" mà còn là một vùng không gian ảnh hưởng bởi hố đen. Lý thuyết về hố đen là một trong số các lý thuyết hiếm hoi trong vật lý bao trùm mọi thang đo khoảng cách, từ kích thước cực nhỏ (thang Planck) đến kích thước quan sát vũ trụ, do vậy có thể kiểm chứng cùng lúc thuyết lượng tử (cho thang nhỏ) và thuyết tương đối (cho thang lớn).

Hố đen được dự đoán bởi lý thuyết tương đối rộng. Theo mô hình thuyết tương đối rộng cổ điển, không một vật chất hay thông tin nào có thể thoát ra khỏi hố đen để tới tầm quan sát bên ngoài được. Tuy nhiên, các hiệu ứng của cơ học lượng tử, không có trong thuyết tương đối rộng cổ điển, có thể cho phép vật chất và năng lượng bức xạ từ các hố đen. Một số lý thuyết cho rằng bản chất tự nhiên của bức xạ không phụ thuộc vào những thứ đã rơi vào trong hố đen trong quá khứ, nói cách khác hố đen xóa sạch mọi thông tin quá khứ, đây là nghịch lý thông tin hố đen. Nghịch lý này dường như đã được loại bỏ bởi lý thuyết gần đây và dường như thông tin vẫn được bảo toàn trong hố đen.

Sự tồn tại của các hố đen trong vũ trụ được củng cố bởi các quan sát thiên văn, cụ thể là việc nghiên cứu về các sao siêu mới và các bức xạ tia X từ các lò hoạt động hạt nhân vũ trụ

Lịch sử

Khái niệm một vật thể nặng đến độ ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi vật đó đã được một nhà khoa học người Anh John Michell đưa ra vào năm 1783 trên một bài báo khoa học đăng trên tạp chí của Viện hàn lâm Hoàng gia Anh Quốc. Lúc bấy giờ, lý thuyết cơ học cổ điển của Isaac Newton về hấp dẫn và khái niệm vận tốc thoát đã được biết. Michell đã tính rằng, một vật thể có bán kính gấp 500 lần Mặt Trời và có mật độ bằng mật độ Mặt Trời thì vận tốc thoát ở bề mặt của nó bằng vận tốc ánh sáng, và do đó không ai có thể nhìn thấy nó.

Mặc dù ông nghĩ rằng điều đó rất khó xảy ra nhưng vẫn nghiên cứu khả năng rất nhiều các vật thể như thế không thể được quan sát trong vũ trụ.

Năm 1796, một nhà toán học người Pháp Pierre-Simon Laplace cũng đưa ra ý tưởng tương tự trong lần xuất bản thứ nhất và thứ hai của cuốn sách của ông, nhưng trong các lần xuất bản sau thì không đưa vào nữa. Trong suốt thế kỷ thứ 19, ý tưởng đó không gây chú ý vì người ta cho rằng ánh sáng là sóng nên không có khối lượng, và do đó không bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn.

Năm 1915, Einstein đưa ra một lý thuyết hấp dẫn gọi là lý thuyết tương đối rộng. Trước đó ông đã cho thấy ánh sáng bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn. Mấy tháng sau, Karl Schwarzschild đã đưa ra nghiệm cho trường hấp dẫn của một khối lượng điểm và tiên đoán về lý thuyết sự tồn tại của một vật thể mà ngày nay được gọi là hố đen. Ngày nay, bán kính Schwarzschild được coi là bán kính của một hố đen không quay, nhưng vào lúc bấy giờ người ta không hiểu rõ về nó. Bản thân Schwarzschild cũng từng nghĩ rằng nó không có ý nghĩa vật lý.

Vào những năm 1920, Subrahmanyan Chandrasekhar đã cho tính toán rằng một vật thể không quay có khối lượng lớn hơn một giá trị nhất định mà ngày nay được biết là giới hạn Chandrasekhar, sẽ suy sập dưới lực hấp dẫn của chính nó và không có gì có thể cản trở quá trình đó diễn ra. Tuy nhiên, một nhà vật lý khác là Arthur Eddington chống lại giả thuyết đó và cho rằng chắc chắn sẽ có cái gì đó xảy ra để không cho vật chất suy sụp đến mật độ vô hạn.

Năm 1939, Robert Oppenheimer và H. Snyder tiên đoán rằng các ngôi sao nặng sẽ phải chịu quá trình suy sập do hấp dẫn. Các hố đen có thể hình thành trong tự nhiên. Trong một thời gian, người ta gọi các vật thể như vậy là các "ngôi sao bị đóng băng" vì sự suy sập sẽ bị chậm đi một cách nhanh chóng và ngôi sao sẽ trở nên rất đỏ khi đạt đến gần giới hạn Schwarzschild. Tuy vậy, các vật thể nặng như thế không được quan tâm lắm cho đến cuối những năm 1960. Phần lớn các nhà vật lý, vào lúc đó, tin rằng hố đen là một nghiệm đối xứng cao đặc biệt do Schwarzschild tìm ra, và các vật thể bị suy sập trong tự nhiên sẽ không tạo nên các hố đen.

Việc nghiên cứu về hố đen trở nên sôi nổi vào năm 1967 do sự tiến bộ của lý thuyết và thực nghiệm. Stephen Hawking và Roger Penrose đã chứng minh rằng các hố đen là các nghiệm tổng quát của lý thuyết hấp dẫn của Einstein, và sự suy sập để tạo nên hố đen, trong một số trường hợp, là không thể tránh được. Sự quan tâm đến lĩnh vực này còn được khởi phát từ việc tìm ra sao pulsar. Ngay sau đó, nhà vật lý John Wheeler đã sử dụng từ "hố đen" để chỉ các vật thể sau khi bị suy sập đến mật độ vô hạn mặc dù trước đó một thời gian, từ "ngôi sao đen" thỉnh thoảng được sử dụng.

Các khái niệm

Nghiên cứu hố đen yêu cầu các kiến thức về lý thuyết tương đối rộng của không-thời gian cong: tính chất đặc biệt nhất là sự biến dạng của không-thời gian xung quanh các hố đen.

Chân trời sự kiện

"Bề mặt" của hố đen được gọi là chân trời sự kiện, đó là một bề mặt ảo xung quanh hố đen. Stephen Hawking đã sử dụng định lý Gauss-Bonnet để chứng minh rằng hình học tô-pô của chân trời sự kiện của một hố đen (bốn chiều) là một hình cầu. Tại chân trời sự kiện, vận tốc thoát chính bằng vận tốc ánh sáng. Do đó, bất kỳ vật gì, kể cả quang tử bên trong chân trời sự kiện đều không thể thoát khỏi chân trời sự kiện đó vì trường hấp dẫn quá mạnh của hố đen. Các hạt bị rơi vào hố đen sẽ không thể thoát ra được.

Theo lý thuyết tương đối rộng cổ điển, các hố đen có thể hoàn toàn được đặc trưng bởi ba thông số: khối lượng, mô men động lượng và điện tích. Nguyên lý này đã được John Wheeler tóm tắt trong câu nói "hố đen không có tóc".

Các vật thể chuyển động trong trường hấp dẫn thì thời gian sẽ bị chậm đi được gọi là sự giãn nở của thời gian. Điều này đã được chứng minh bằng thực nghiệm trong một thí nghiệm phóng tên lửa do thám vào năm 1976 [1], và được tính đến trong Hệ thống định vị toàn cầu (GPS). Gần chân trời sự kiện, sự giãn nở thời gian xảy ra rất nhanh. Đối với một người quan sát từ bên ngoài thì họ sẽ đợi một khoảng thời gian vô tận để quan sát vật thể khi vật thể đến gần chân trời sự kiện vì ánh sáng từ vật thể bị dịch chuyển vô hạn về phía đỏ.

Điểm kỳ dị

Tại tâm của hố đen, bên trong chân trời sự kiện, lý thuyết tương đối rộng tiên đoán có một điểm kỳ dị (singularity), tại đó độ cong của không thời gian trở nên vô hạn và lực hấp dẫn cũng mạnh vô hạn. Không-thời gian bên trong chân trời sự kiện rất đặc biệt, trong đó tất cả các đều chuyển động vào tâm mà không thể cưỡng lại được (Penrose và Hawking [2]). Điều này có nghĩa là tồn tại một sai lầm về khái niệm về hố đen mà John Michell đề xuất trước đây. Theo lý thuyết của Michell, vận tốc thoát bằng vận tốc ánh sáng, tuy vậy, vẫn còn một xác suất lý thuyết để vật thể có thể thoát ra giống như kéo vật thể ra ngoài bằng một sợi dây. Lý thuyết tương đối rộng loại bỏ những kẽ hở (loophole) như thế này vì vật thể nằm trong chân trời sự kiện thì thời gian tuyến sẽ có một điểm kết cho bản thân thời gian, và không thể có được vũ trụ tuyến khả dĩ mà có thể thoát ra khỏi hố đen được.

Người ta tin rằng những tiến triển hoặc khái quát hóa lý thuyết tương đối rộng trong tương lai (đặc biệt là hấp dẫn lượng tử) sẽ làm thay đổi suy nghĩ của chúng ta về phần bên trong của hố đen. Phần lớn các nhà lý thuyết đều giải thích điểm kỳ dị về toán học của các phương trình là dấu hiệu cho thấy lý thuyết hiện hành là không hoàn thiện, và rằng các hiện tượng mới sẽ được phát hiện khi ta tiến gần đến điểm kỳ dị. Câu hỏi này có thể rất hàn lâm vì giả thuyết giám sát vũ trụ đòi hỏi không thể có mặt các điểm kỳ dị trần trụi trong lý thuyết tương đối rộng: mỗi điểm kỳ dị phải nấp sau chân trời sự kiện và không thể bị khám phá.

Một trường phái tư tưởng khác cho rằng chẳng có điểm kỳ dị nào cả, bởi vì, các lực giống như lực gây ra thủy triều sẽ làm giảm mật độ vật chất khi nó đi xuyên qua chân trời sự kiện. Nếu một nhà du hành vũ trụ lỡ để chân của anh ta rơi vào hố đen thì các lực thủy triều dọc theo bán kính sẽ kéo đầu và chân của anh ta theo hai hướng ngược nhau và do đó, sẽ làm giảm mật độ (tức là tăng thể tích) trong khi đó thì lực thủy triều tại một bán kính không đổi có xu hướng kéo hai tay anh ta lại với nhau khi bán kính hội tụ, làm gia tăng mật độ (giảm thể tích). Tuy nhiên, tại chân trời sự kiện, bán kính đó lại song song với nhau trong giản đồ nhúng (giản đồ để hình dung nghiệm Schwarzschild trong không gian Euclide), không hội tụ, do đó, mật độ vật chất sẽ giảm và làm dừng quá trình suy sập hấp dẫn.

Đi vào một hố đen

Ảnh hưởng của trường hấp dẫn của hố đen có thể xác định từ lý thuyết tương đối. Khi một vật thể tiến lại gần tâm của hố đen không quay (hố đen Schwarzschild) thì người quan sát từ xa sẽ thấy vật thể đó tiến đến chân trời sự kiện một cách chậm dần vì một quang tử từ vật thể đó phải mất một thời gian lâu hơn để thoát ra khỏi ảnh hưởng của hố đen để cho người quan sát biết số phận của vật thể đó.

Đối với bản thân vật thể, nó sẽ đi qua chân trời sự kiện và đến điểm kỳ dị, hoặc vào tâm của hố đen trong một khoảng thời gian hữu hạn. Khi nó đi qua chân trời sự kiện thì ánh sáng không thể thoát khỏi hố đen được nữa nên người quan sát ở ngoài hố đen sẽ không còn có thể biết thông tin của vật thể. Khi vật thể tiến gần hơn nữa đến điểm kỳ dị, nó sẽ bị kéo dài ra và phần vật thể gần hố đen nhất nhất sẽ bị dịch chuyển đỏ cho đến khi tất cả các phần biến mất. Gần điểm kỳ dị, sự sai khác của trường hấp dẫn giữa điểm gần và điểm xa trên vật thể rất lớn, điều này sẽ tạo nên một lực thủy triều làm cho vật thể bị kéo và bị xé ra, điều này được gọi là quá trình "tạo mì ống" (spaghettification).

Hố đen quay

Về lý thuyết, chân trời sự kiện của một hố đen không quay là một hình cầu, và điểm kỳ dị của nó là một điểm. Nếu hố đen có mô men góc (thừa hưởng từ ngôi sao quay trước khi bị suy sập thành hố đen) thì nó sẽ kéo theo cả không-thời gian xung quanh chân trời sự kiện. Vùng không gian xung quanh chân trời sự kiện được gọi là hình cầu cơ công và có dạng một hình e-líp. Vì hình cầu cơ công định vị bên ngoài chân trời sự kiện nên các vật thể có thể tồn tại bên trong hình cầu cơ công mà không bị rơi vào hố đen. Tuy nhiên, vì bản thân không-thời gian chuyển động bên trong hình cầu cơ công nên các vật thể không thể có một vị trí cố định. Các vật thể trượt trên hình cầu cơ công vài lần có thể bị văng ra ngoài với vận tốc rất lớn và giải thoát năng lượng (và mô men góc) khỏi hố đen -- do đó mới có tên "hình cầu cơ công" vì nó có khả năng tạo ra công cơ học.

Entropy và bức xạ Hawking

Năm 1971, Stephen Hawking chứng minh rằng diện tích của chân trời sự kiện của bất kỳ hố đen cố điển đều không bao giờ giảm. Điều này tương tự như định luật thứ hai của nhiệt động lực học, trong đó vai trò của diện tích của chân trời sự kiện tương ứng với entropy. Người ta có thể vi phạm nguyên lý thứ hai của nhiệt động lực học bằng việc vật chất trong vũ trụ của chúng ta đi vào hố đen và do đó làm giảm entropy của toàn vũ trụ. Chính vì vậy mà Jacob Bekenstein giả thiết rằng hố đen cũng có entropy và entropy của nó tỷ lệ với diện tích của chân trời sự kiện. Tuy nhiên, 1974, Hawking áp dụng lý thuyết trường lượng tử cho không-thời gian cong xung quanh chân trời sự kiện của hố đen và phát hiện ra rằng các hố đen có thể phát xạ nhiệt -- bức xạ mà hố đen phát ra được gọi là bức xạ Hawking. Sử dụng định luật thứ nhất của cơ học hố đen người ta thấy rằng entropy của hố đen bằng một phần tư diện tích của chân trời sự kiện. Đây là một kết quả phổ quát, có thể áp dụng cho chân trời vũ trụ trong không-thời gian de Sitter. Sau đó, người ta còn cho rằng, hố đen là các vật thể có entropy cực đại, tức là, trong vùng không-thời gian nào đó, entropy cực đại chính là entropy của hố đen chiếm vùng không thời gian đó. Điều này dẫn đến nguyên lý ảnh ba chiều (còn gọi là nguyên lý ảnh đa chiều).

Bức xạ Hawking xuất phát từ ngay bên ngoài chân trời sự kiện, và cho tới nay người ta vẫn hiểu là nó không mang thông tin từ bên trong hố đen vì đó là bức xạ nhiệt. Tuy nhiên, điều này có nghĩa là các hố đen không phải là hoàn toàn đen: hiệu ứng này ngụ ý rằng khối lượng của một hố đen sẽ dần dần giảm theo thời gian. Mặc dù hiệu ứng này rất nhỏ đối với người nghiên cứu hố đen, nó chỉ đáng kể đối với các hố đen siêu nhỏ được tiên đoán lý thuyết, mà ở đó, cơ học lượng tử có tác động chính. Thực ra, các tính toán cho thấy rằng các hố đen nhỏ có thể bị bay hơi và cuối cùng sẽ biến mất trong một đợt vùng phát bức xạ. Do đó, các hố đen mà không có nguồn bổ sung cho khối lượng của chúng đều có một thời gian sống hữu hạn, và thời gian đó liên hệ với khối lượng của chúng.

Vào ngày 21 tháng 7 năm 2004 Stephen Hawking tuyên bố rằng cuối cùng thì các hố đen sẽ giải phóng các thông tin mà chúng nuốt [3], đảo ngược lại quan điểm mà ông đưa ra trước đó là thông tin sẽ bị biến mất. Ông cho rằng, nhiễu loạn lượng tử của chân trời sự kiện có thể cho phép thông tin thoát ra từ một hố đen và ảnh hưởng đến bức xạ Hawking [4]. Lý thuyết vẫn chưa được các nhà khoa học phản biện, nhưng nếu nó được chấp nhận thì dường như chúng ta đã giải quyết được nghịch lý về thông tin hố đen.

Nghiên cứu về hố đen

Hình mô tả đĩa gia tốc của lớp plasma quay xung quanh một hố đen (ảnh của NASA).

Sự hình thành

Lý thuyết tương đối rộng (cũng như các lý thuyết hấp dẫn khác) không chỉ nói rằng các hố đen có thể tồn tại mà còn tiên đoán rằng chúng sẽ được hình thành trong tự nhiên khi có đủ khối lượng trong một vùng không gian nào đó và trải qua một quá trình gọi là suy sập hấp dẫn. Vì khối lượng bên trong vùng đó tăng lên, nên hấp dẫn của nó cũng mạnh lên, hay nói theo ngôn ngữ của thuyết tương đối, không gian xung quanh bị biến dạng. Khi vận tốc thoát tại một khoảng cách nhất định từ tâm đạt đến vận tốc ánh sáng, thì một chân trời sự kiện được hình thành mà trong đó vật chất chắc chắn bị suy sập vào một điểm duy nhất, tạo nên một điểm kỳ dị.

Các phân tích định lượng về điều này dẫn đến việc tiên đoán một ngôi sao có khối lượng khoảng ba lần khối lượng Mặt Trời, tại thời điểm cuối cùng trong quá trình tiến hóa hầu như chắc chắn sẽ co lại tới một kích thước tới hạn cần thiết để xảy ra suy sập hấp dẫn (thông thường các ngôi sao co lại chỉ dừng ở trạng thái sao neutron). Khi điều này xảy ra, không có bất kỳ lực vật lý nào có thể ngăn cản sự suy sập đó, và một hố đen được tạo thành.

Sự suy sập của các ngôi sao sẽ tạo nên các hố đen có khối lượng ít nhất gấp ba lần khối lượng Mặt Trời. Các hố đen nhỏ hơn giới hạn này chỉ có thể được hình thành nếu vật chất chịu tác động của các áp lực khác ngoài lực hấp dẫn của chính ngôi sao. Áp lực vô cùng lớn cần thiết để có thể gây ra điều này có thể tồn tại vào những giai đoạn rất sớm của vũ trụ, có thể đã tạo nên các hố đen nguyên thủy có khối lượng nhỏ hơn nhiều lần khối lượng Mặt Trời.

Các hố đen siêu lớn có thể có khối lượng gấp hàng triệu, hàng tỷ lần khối lượng Mặt Trời có thể được hình thành khi có một số lớn các ngôi sao bị nén chặt trong một vùng không gian tương đối nhỏ, hoặc khi có một số lượng lớn các ngôi sao rơi vào một hố đen ban đầu, hoặc khi có sự hợp nhất của các hố đen nhỏ hơn. Người ta tin rằng điều kiện để các hiện tượng trên có thể xảy ra ở một số (nếu không muốn nói là hầu hết) tâm của các thiên hà, bao gồm cả Ngân Hà của chúng ta.

Quan sát hố đen

Vật chất rơi vào hố đen sẽ tập hợp lại với nhau tạo nên một đĩa gia tốc quay rất nhanh và rất nóng xung quanh hố đen trước khi bị nó nuốt. Ma sát xuất hiện tại những vùng lân cận đĩa làm cho đĩa trở nên vô vùng nóng và được thoát ra dưới dạng tia X. Các tính toán khác tiên đoán các hiệu ứng trong đó các luồng hạt chuyển động rất nhanh với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng được phóng ra ở hai trục của đĩa.Lý thuyết cho thấy rằng chúng ta không thể quan sát hố đen một cách trực tiếp bằng ánh sáng phát xạ hoặc phản xạ vật chất bên trong hố đen. Tuy nhiên, các vật thể này có thể được quan sát một cách gián tiếp các hiện tượng xung quanh chúng như là thấu kính hấp dẫn và các ngôi sao chuyển động xung quanh một vật dường như vô hình.

Hiệu ứng đáng nghi ngờ nhất là vật chất rơi vào hố đen (giống như nước đổ vào đường thoát nước) sẽ tập hợp lại với nhau tạo nên một đĩa gia tốc quay rất nhanh và rất nóng xung quanh hố đen trước khi bị nó nuốt. Ma sát xuất hiện tại những vùng lân cận đĩa làm cho đĩa trở nên vô vùng nóng và được thoát ra dưới dạng tia X. Quá trình nung nóng này cũng vô cùng hiệu quả và có thể biến 50% khối lượng của vật thể thành năng lượng bức xạ, trái ngược với phản ứng nhiệt hạch, trong đó, chỉ khoảng vài phần trăm khối lượng được biến thành năng lượng. Các tính toán khác tiên đoán các hiệu ứng trong đó các luồng hạt chuyển động rất nhanh với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng được phóng ra ở hai trục của đĩa.

Tuy nhiên, các đĩa gia tốc, các luồng hạt chuyển động nhanh, các vật thể chuyển động xung quanh một vật vô hình không chỉ có thể do hố đen gây ra mà còn có thể do các vật thể khác như các sao neutron chẳng hạn, và động lực học của các vật thể gần các "hố không đen" này rất giống như động lực học của các vật thể xung quanh hố đen và việc nghiên cứu về chúng là lĩnh vực nghiên cứu rất phức tạp và năng động hiện nay. Nó bao gồm ngành vật lý plasma và từ trường. Do đó, trong phần lớn các quan sát về đĩa gia tốc và chuyển động quỹ đạo chỉ cho biết về khối lượng của vật thể cô đặc mà thôi, chứ không cho biết về bản chất của vật thể đó. Việc xác định vật thể đó là hố đen yêu cầu các giả thuyết bổ sung là không có vật thể nào khác (hoặc các hệ liên kết với vật thể) có thể nặng và cô đặc đến thế. Phần lớn các nhà vật lý thiên văn chấp nhận rằng, trong trường hợp này, theo lý thuyết tương đối rộng, bất kỳ vật nào có mật độ vật chất đủ cao đều phải co lại thành một hố đen.

Một khác biệt quan sát quan trọng giữa các hố đen và các ngôi sao đặc, nặng khác là bất kỳ vật chất rơi vào các vật thể nặng thì cuối cùng cũng phải va chạm với vật thể đó với một vận tốc rất lớn, dẫn đến việc lóe sáng dị thường của các tia X với cường độ rất mạnh cùng với các bức xạ khác. Cho nên, nếu không có các lóe sáng bức xạ như thế xung quanh vật thể cô đặc thì có thể được coi là bằng chứng để cho rằng nó là một hố đen, nơi mà không có bề mặt để vật chất có thể va đập vào đột ngột.

Chúng ta đã tìm thấy hố đen chưa?

Nguồn tia X Cygnus X-1 được nhiều người cho rằng nó có thể là một hố đen có khối lượng bằng 10 lần khối lượng Mặt Trời quay xung quanh một ngôi sao kềnh xanh.Ngày nay, có khá nhiều những bằng chứng thiên văn gián tiếp về hai loại hố đen:

• Các hố đen khối lượng ngôi sao có khối lượng cỡ bằng các ngôi sao bình thường (4 - 15 lần khối lượng Mặt Trời, và
• Các hố đen siêu nặng có khối lượng bằng một thiên hà.

Thêm vào đó, có một vài bằng chứng về các hố đen khối lượng trung bình có khối lượng vài ngàn lần khối lượng Mặt Trời. Đây có thể là các hố đen đang hình thành nên các hố đen siêu nặng.

Bằng chứng về các hố đen khối lượng ngôi sao chủ yếu được xác định bằng các đĩa gia tốc với kích thước và vận tốc vừa phải mà không có quá trình lóe sáng dị thường xuất hiện xung quanh các vật thể cô đặc. Các hố đen khối lượng ngôi sao có thể tạo ra các đợt bùng nổ tia gamma mặc dù các đợt bùng nổ này thường liên quan đến vụ nổ của các sao siêu mới hoặc các vật thể khác không phải hố đen [5] [6].

Bằng chứng về các hố đen có khối lượng lớn hơn lần đầu tiên được cho bởi các thiên hà bức xạ và các quasar do các nhà thiên văn vô tuyến phát hiện ra những năm 1960. Sự chuyển đổi rất hiệu quả từ khối lượng thành năng lượng nhờ ma sát trong đĩa gia tốc của một hố đen dường như là cách giải thích duy nhất cho nguồn năng lượng gần như vô tận của các vật thể này. Thực ra, việc đưa ra lý thuyết trên vào những năm 1970 đã hầu như loại bỏ các chống đối cho rằng các quasar là các thiên hà xa xôi, tức là, không có cơ chế nào có thể tạo một lượng năng lượng nhiều đến thế.

Từ các quan sát vào những năm 1980 về chuyển động của các ngôi sao xung quanh tâm của thiên hà, người ta tin răng có những hố đen siêu nặng có mặt ở tâm của phần lớn các thiên hà, ngay cả Ngân Hà của chúng ta. Tinh vân Sagittarius A được coi là bằng chứng quan tin cậy nhất về sự tồn tại của một hố đen siêu nặng tại tâm của dải Ngân Hà.

Luồng hạt chuyển động nhanh phát ra từ thiên hà M87 đựoc cho là gây bởi một hố đen siêu nặng tại tâm của thiên hà đó.Bức tranh hiện nay là tất cả các thiên hà đều có thể có một hố đen siêu nặng ở tại tâm, và hố đen này nuốt khí và bụi ở vùng giữa thiên hà tạo nên lượng bức xạ khổng lồ. Quá trình này tiếp tục cho đến khi không còn vật chất nào ở xung quanh nữa. Bức tranh này giải thích hợp lý về sự vắng mặt của nhiều các quasar gần đó. Mặc dù chưa hiểu về chi tiết, nhưng dường như là sự phát triển của hố đen liên quan mật thiết với các thiên hà có hình dáng tương tự hình cầu chứa nó như thiên hà hình e-líp, đám sao của thiên hà hình xoáy ốc. Điều thú vị là không có bằng chứng nào về sự có mặt của các hố đen nặng ở tâm các đám sao hình cầu, cho thấy sự khác biệt cơ bản giữa các đám sao hình cầu với các thiên hà.

Hố đen siêu nhỏ

Việc hình thành các hố đen siêu nhỏ trên Trái Đất trong các máy gia tốc đã được công bố (xem thêm [7]) nhưng chưa được kiểm tra. Cho đến nay, người ta vẫn chưa tìm thấy bằng chứng về hố đen nguyên thủy.

Mô tả toán học

Các hố đen được tiên đoán từ lý thuyết tương đối rộng của Albert Einstein. Đặc biệt là chúng xuất hiện trong nghiệm Schwarzschild, một trong những nghiệm đơn giản và sớm nhất của các phương trình Einstein do Karl Schwarzschild tìm ra vào năm 1915. Nghiệm này mô tả độ cong của không-thời gian trong vùng lân cận một vật thể đối xứng hình cầu trong không gian, nghiệm này là:

, trong đó là góc khối chuẩn.

Theo nghiệm Schwarzschild, một vật đang bị lực hấp dẫn tác dụng sẽ suy sập vào một hố đen nếu bán kính của nó nhỏ hơn một khoảng cách đặc trưng được gọi là bán kính Schwarzschild. Dưới bán kính này, không-thời gian bị cong đến nỗi bất kỳ ánh sáng được phát ra trong vùng này, bất kể hướng được phát ra, sẽ đi vào tâm của hệ này. Vì lý thuyết tương đối không cho phép bất kỳ vật thể nào chuyển động nhanh hơn ánh sáng, bất kỳ vật gì nằm dưới bán kính Schwarzschild đều bị hút vào tâm tạo nên một kỳ dị hấp dẫn, một vùng có mật độ vô hạn về mặt lý thuyết. Vì ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát được nên hố đen cổ điển là hoàn toàn đen.

Bán kính Schwarzschild được cho bởi công thức sau:

Trong đó G là hằng số hấp dẫn, m là khối lượng của vật thể, và c là vận tốc ánh sáng. Đối với một vật thể có khối lượng bằng Trái Đất, bán kính Schwarzschild của nó bằng 9 mili mét.

Mật độ trung bình bên trong bán kính Schwarzschild giảm khi khối lượng của hố đen tăng, do đó, nếu hố đen có khối lượng Trái Đất có mật độ là 2 × 10³⁰ kg/m³, mật độ của một hố đen siêu nặng có khối lượng bằng 10⁹ khối lượng Mặt Trời có mật độ khoảng 20 kg/m³, nhẹ hơn nước! Mật độ trung bình cho bởi

ì Trái Đất có bán kính trung bình là 6371 km, thể tích của nó sẽ giảm 4 × 10²⁶ lần để suy sập thành một hố đen. Một vật thể có khối lượng Mặt Trời, bán kính Schwarzschild xấp xỉ 3 km, nhỏ hơn bán kính hiện nay của Mặt Trời khoảng 700.000 km. Nó cũng nhỏ hơn đáng kể bán kính của Mặt Trời sau khi đốt hết nguyên liệu hạt nhân, hay vào khoảng vài ngàn km. Các ngôi sao nặng hơn có thể suy sập thành các hố đen khi kết thúc cuộc đời.

Các hố đen khác cũng có thể rút ra từ nghiệm các phương trình Einstein như là nghiệm Kerr cho các hố đen quay, trong đó có một kỳ dị vòng. Tiếp đến là nghiệm Reissner-Nordstrøm cho các hố đen tích điện. Nghiệm Kerr-Newman cuối cùng thể hiện trường hợp hố đen quay tích điện.

Các khám phá mới

Năm 2004, người ta phát thu được một đám các hố đen, mở rộng tầm hiểu biết của chúng ta về phân bố các hố đen trong vũ trụ. Phát hiện này làm cho các nhà khoa học phải xem xét lại số lượng các hố đen trong vũ trụ. Theo các tính toán, người ta tin rằng số lượng các hố đen nhiều hơn tính toán trước đây đến năm bậc.

Tháng 7 năm 2004, các nhà thiên văn tìm thấy một hố đen khổng lồ Q0906+6930, tại tâm của một thiên hà xa xôi trong chòm sao Đại Hùng (Gấu Lớn, Ursa Major). Kích thước và tuổi của hố đen có thể cho phép xác định tuổi vũ trụ [8].

Tháng 11 năm 2004, một nhóm các nhà thiên văn công bố khám phá đầu tiên về hố đen khối lượng trung bình trong thiên hà của chúng ta, quay xung quanh Sagittarius A ở khoảng cách 3 năm ánh sáng. Hố đen trung bình này có khối lượng 1.300 lần khối lượng Mặt Trời nằm trong một đám gồm bảy ngôi sao, có thể là tàn dư của một đám sao lớn bị phần tâm của thiên hà tước đi phần lớn vật chất. (Tạp chí Nature)(bài gốc tiếng Anh). Quan sát này có thể củng cố ý tưởng về các hố đen siêu nặng phát triển bằng hấp thụ các hố đen và các ngôi sao nhỏ hơn.

Tháng 5 năm 2005, một ngôi sao kềnh xanh SDSS J090745.0+24507 được tìm thấy đang rời khỏi Ngân Hà với vận tốc gấp đôi vận tốc thoát (0,0022 vận tốc ánh sáng). Người ta có thể lần theo lộ trình của ngôi sao đó ngược trở lại tâm của thiên hà.

Mô hình thay thế

Một vài mô hình thay thế tương tự như hố đen nhưng có thể tránh được điểm kỳ dị cũng được đưa ra. Nhưng phần lớn các nhà nghiên cứu nhận xét các khái niệm này chỉ mang tính nhân tạo, vì chúng phức tạp hơn nhưng lại không đưa ra các điểm khác biệt cơ bản với các hố đen. Lý thuyết có triển vọng nhất là lý thuyết Gravastar.

Tháng 3 năm 2005, nhà vật lý George Chapline làm việc tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence ở California cho rằng các hố đen không tồn tại, và rằng các vật thể mà mọi người cho là các hố đen thực ra là các ngôi sao năng lượng đen. Ông đưa ra kết luận này từ các nghiên cứu cơ học lượng tử. Mặc dù đề xuất của ông không được đông đảo các nhà vật lý ủng hộ, nhưng vẫn thu hút được nhiều quan tâm của công luận. (Tạp chí Nature) (bài gốc tiếng Anh)

Nguồn: www.khoahoconline.com

Tuyên Ngôn Về Hố Đen Vũ Trụ

Và Triết Lý “Sắc Bất Dị Không...”

Lê văn Cường

07 tháng 3, 2010 LTS: Bài viết này được phát tán trên một số đông các hộp thư thân hữu. Tòa soạn xin phép tác giả để được đăng vào trang nhà. Những khám phá khoa học nhất là về vũ trụ và loài người cần phải được phổ biến để đẩy lui dần bức màn đêm của một số tôn giáo. Trong lúc đó các giả thuyết đó đã làm bừng lên một số triết thuyết của tôn giáo khác. Trường hợp trình bày sau đây là Phật giáo. Mặc dù bài viết trình bày các giả thuyết khoa học, nhưng một phần được đặt trong ánh sáng của triết lý tôn giáo nên có thể có vài khía cạnh thuộc về quan niệm chủ quan. Độc giả có thể bổ túc những khía cạnh thiếu chính xác nếu có. (SH)

Năm 2005 được nhân loại lấy làm năm Vật lý quốc tế, đồng thời kỷ niệm lớn 100 năm ngày ra đời Thuyết tương đối của nhà bác học vĩ đại Albert Einstein.

Chúng ta, những con người lương thiện hiện đang sống trên trái đất tươi đẹp này nên vui mừng vì sự kiện đó. Vì rằng trong trực giác của con người đang bùng phát không thể diễn tả thành lời dấu hiệu của lòng khao khát vươn lên sẵn sàng đón nhận những bước thay đổi lớn lao trong lịch sử nhận thức của lòai người, kể cả về khoa học tự nhiên lẫn khoa học xã hội.

Tại thời điểm này, tôi tin rằng đang có hàng trăm, hàng ngàn “bộ óc” siêu việt trong số hơn 6 tỷ con người sống trên trái đất đang mày mò suy nghĩ tìm cách bứt phá vươn lên, dám chấp nhận từ bỏ những quan điểm xưa cũ tưởng như bất di bất dịch nhưng sự thực lại là lỗi thời và đang trói chặt sự tiến hóa cao hơn của tri thức. Một bước tiến mới, một sự thay đổi lịch sử nhận thức con người theo chiều hướng tốt và cao hơn sẽ phải xảy ra. Cái sẽ phải xảy ra đó không thể nào khác được là phải liên quan tới Einstein và sự tuyên bố sai lầm trong suốt 29 năm nghiên cứu về hố đen trong vũ trụ của nhà khoa học người Anh Stephen Hawking.

Einstein thường hay trích dẫn: “Khoa học thiếu tôn giáo thì khập khiễng, tôn giáo thiếu khoa học thì mù lòa...”. Sự nghiên cứu về hố đen của ông Stephen Hawking bị khập khiễng do thiếu tôn giáo chăng? Đó là ý tưởng lớn khiến chúng ta cần mượn sự trợ giúp của triết lý “Sắc bất dị không, không bất dị sắc; sắc tức thị không, không tức thị sắc...” trong kinh “Trái tim Tuệ giác Vô thượng” của Đức Phật Thích ca. Hạnh phúc thay! Sự bí ẩn của hố đen thế là từ nay không còn bí ẩn nữa.

Để hiểu trọn vẹn trong hố đen của vũ trụ có những gì, chúng ta cần kiên nhẫn biết khái quát theo quan điểm khoa học về hố đen và những yếu tố vật lý khác có liên quan.

Hố đen trong vũ trụ là gì ?

Từ những thập kỷ đầu của thế kỷ XX, các nhà khoa học thiên văn trên thế giới đã phát hiện ra trong không gian bao la của vũ trụ có những vùng đặc biệt tối đen. Các loại kính thiên văn hiện đại bậc nhất không nhận được bất cứ sự bức xạ nào gọi là của vật chất phát ra, chỉ thấy tại đó tối đen như mực. Nhưng từ khoảng cách xa, mọi vật thể như các hành tinh, các vì sao vẫn tồn tại và di chuyển theo những quỹ đạo có liên quan tới vùng tối đen, và ánh sáng, sự dao động điện từ hay còn gọi là các “hạt” phôtôn khi chuyển động có khối lượng tới đó cũng bị hút vào. Điều đó đã buộc các nhà khoa học phải suy đoán tại vùng tối đen ấy không phải là vùng trống rỗng mà là vùng có trường lực hấp dẫn cực lớn. Cái vùng tối đen như mực nhưng có sức hút khủng khiếp, hút mọi thứ vào trong đó được khoa học đặt tên là Hố đen.

Tuy nhiên, từ trước đấy các nhà khoa học cỡ lớn, cụ thể như Einstein đã hình dung ra hiện tượng suy sụp hấp dẫn tồn tại trong không gian vũ trụ của những Siêu sao có khối lượng cực lớn. Ví dụ có một Siêu sao với khối lượng cực lớn, tương ứng với khối lượng đó là một trường hấp dẫn cực mạnh bao quanh và trong quá trình toả sáng nó sẽ bị mất năng lượng. Sự mất năng lượng lớn đến một lúc nào đó sẽ tạo ra đối áp suất khiến cho cấu trúc vật chất của Siêu sao đổ sụp vào trong. Tức là Siêu sao đã “chết”, kích thước của nó co lại một cách cực kỳ nhanh chóng và cuối cùng trở thành một hố đen, một vùng gồm toàn trường lực hấp dẫn mạnh. Toàn bộ những gì có khối lượng nếu nằm trong phạm vi trường lực hấp dẫn của hố đen đều bị hút vào trong và mất tích trong đó. Quá trình bị hút vào trong và bị mất tích như thế nào thì chưa ai hình dung ra được.

Sự suy sụp hấp dẫn của Siêu sao để biến nó thành một hố đen gợi lên một ý: khối lượng có thể biến thành năng lượng. Tôi ngờ rằng tư duy về việc này Einstein đã nảy ra công thức bất hủ E=m.c²¬¬ , và đây cũng là một vế “Sắc bất dị không...” trong kinh Phật để nói lên cái vô thường của vạn vật trong vũ trụ. Một ngôi sao to lớn hùng vĩ là thế rồi cuối cùng cũng phải “chết” và đổ sụp vào trong, biến thành một khoảng hư vô không trông thấy, chẳng có hình dáng kích thước gì cả. Dấu vết của nó chỉ để lại một vùng gồm toàn lực vô hình, và những cái gì là khối lượng có hình thể chỉ thấy có vào chứ không có ra. Dường như hiện tượng hố đen cố tình chọc tức định luật bảo toàn năng lượng - khối lượng của vật chất.

Khái quát về hố đen như trên chưa thể dễ hiểu để xem xét bên trong nó có gì, chúng ta cần phải biết thêm khái quát các chiều của không gian.

Các chiều của không gian

Hình học phi Euclide

trên mặt cong của trái đất

Bất cứ ai đi học tại các trường phổ thông đều được tiếp xúc với hình học phẳng Euclide. Hình học phẳng Euclide mô tả rất tốt trên mặt phẳng trong hệ không gian 3 chiều. Không gian 3 chiều được biểu diễn bằng 3 phương x, y, z vuông góc với nhau. Hai phương vuông góc tạo thành mặt phẳng, phương còn lại vuông góc với mặt phẳng đó. Tiên đề của hình học phẳng là 2 đường thẳng song song không bao giờ cắt nhau, hình chiếu của một điểm lên một mặt phẳng chỉ là một điểm. Nghĩa là chỉ tồn tại một hình và một bóng của hình đó. Trong quá trình tiến hóa của tri thức, người ta thấy rằng hình học Euclide mặc dù độc quyền thống trị thế giới lâu đến thế song vẫn hoàn toàn không phải là hình học duy nhất. Có thể xây dựng một hình học khác không kém phần lôgíc và nó không mâu thuẫn nội tại hơn so với hình học Euclide. Thế là hình học Hipecbon hay còn gọi là hình học phi Euclide ra đời. Hình học phi Euclide nhằm mô tả không gian, mặt phẳng thay bằng mặt cong, ít nhất là thêm một chiều nữa vào để trở thành không gian 4 chiều. Bạn hãy hình dung đơn giản là tại không gian 3 chiều có một phương vuông góc với một mặt phẳng thì nay phương đó vuông góc với mặt cong. Tiên đề 2 đường thẳng song song không bao giờ cắt nhau thì nay 2 đường thẳng song song đó cắt nhau. Ví dụ 2 đường kinh tuyến song song với nhau trên mặt hình cầu cắt nhau tại 2 điểm cực Bắc và Nam. Hình chiếu của một điểm lên mặt phẳng chỉ là một điểm nhưng lên mặt cong sẽ không phải chỉ một điểm nữa mà là một hình khác tập hợp bởi nhiều điểm. Tức là không phải chỉ một hình một bóng như hình học phẳng Euclide, một hình có thể có nhiều bóng tuỳ theo độ cong của mặt cong. Không gian càng có nhiều chiều thì độ cong càng lớn, số bóng của hình càng nhiều. Sức tưởng tượng của đa số chúng ta có giới hạn, nên thư giãn một tý cho vui bằng câu chuyện ông Tôn ngộ không trong truyện Tây du ký có thể biến hóa thành hàng trăm ông Tôn ngộ không giống nhau như đúc trong khắp không gian mà không biết ông nào là thật ông nào là giả. Chúng ta đang quen với cái chỉ có một hình một bóng, nay nếu thấy chỉ một hình mà có tới 5, 10, thậm chí hàng trăm, hàng ngàn cái bóng thì khó có thể tin và chấp nhận được cái vô lý khủng khiếp ấy dù nó là sự thật khoa học tại không gian nhiều chiều, không gian cong.

Mô tả khái quát như vậy để thấy không thể xác định được vị trí thật của một hình thể cụ thể trong cái không gian nhiều chiều hơn số chiều của không gian chúng ta đang nhận thức. Một hình thể cụ thể nào đó nằm trong không gian nhiều chiều bản thân nó vẫn tồn tại và cả cái không gian nhiều chiều chứa nó đại diện cho nó. Nghĩa là bất cứ vị trí nào trong không gian nhiều chiều cũng có cái bóng của hình thể nói trên mà không thể xác định vị trí thật của nó. Điều đó để ngầm hiểu rằng khối lượng m chuyển thành năng lượng E trong công thức E=m.c² hình thể của khối lượng m vẫn tồn tại ở một vị trí nào đó trong năng lượng E, và tại vị trí bất kỳ nào đó trong năng lượng E cũng đều có thể thấy cái bóng của hình thể khối lượng m . Điều này tương tự như trong kinh Phật, Phật nói: Phật ở khắp mọi nơi, bất cứ chỗ nào cũng có thể gặp Phật, pháp thân của ông bao trùm khắp không gian, thực tế cái bóng của ông vẫn tồn tại nhưng vị trí thật thì không biết ở đâu.

Không gian nhiều chiều khái quát như vậy nhưng có lẽ vẫn cần khái quát thêm một đại lượng vật lý rất quen thuộc nữa đó là: Bản chất ánh sáng.

Khái quát bản chất ánh sáng

Cách đây vài chục năm, có một tạp chí đã nêu những bí ẩn của thiên nhiên mà khoa học chưa thể giải thích được. Một trong những bí ẩn ấy là: Theo tính toán của một số nhà khoa học thì tổng của tất cả các phản ứng nhiệt hạch xảy ra trên mặt trời sản sinh ra số hạt phôtôn (ánh sáng) không đủ với số lượng mà thực tế mặt trời đã phát ra trong không gian. Vậy thì mặt trời lấy đâu ra số phôtôn để phung phí như vậy?

Nếu tạp chí đó không phải là báo lá cải và thông tin khoa học về sự tính toán đó là chính xác thì chúng ta có thể hình dung rõ nét hơn về diện mạo không gian cũng như bản chất ánh sáng. Bản chất của ánh sáng là gì? Có thể nói toạc ra rằng cho đến nay khoa học vẫn chưa hiểu được rõ ràng. Chỉ có thể định nghĩa khái quát: ánh sáng vừa mang tính sóng vừa mang tính hạt. Mang tính sóng vì sự truyền của ánh sáng trong không gian có tính sóng, có sự giao thoa khi gặp nhau; mang tính hạt gọi là hạt phôtôn, vì khi chuyển động ánh sáng có khối lượng. Diện mạo của hạt phôtôn như thế nào? Đó là câu hỏi khó nên chúng ta đành phải chấp nhận với những quan niệm thuật ngữ mà vật lý hiện đại đang dùng: ánh sáng là dao động điện từ. Mô hình sự truyền của ánh sáng trong không gian được mô tả khái quát thế này: Giả sử electron gặp phản electron sẽ huỷ nhau sinh ra năng lượng, sinh ra phôtôn tức ánh sáng. Khởi đầu là sinh ra mạch điện trường khép kín, mạch điện trường khép kín xuất hiện tức điện trường biến thiên sẽ sinh ra mạch từ trường khép kín tương ứng. Mạch từ trường khép kín xuất hiện tức biến thiên từ trường lại sinh ra mạch điện trường khép kín tương ứng... Cứ thế, cái này xuất hiện làm tiền đề cho cái kia xuất hiện nối tiếp nhau như một chuỗi móc xích dịch chuyển trong không gian với tốc độ gần bằng 300.000 km/s. Nếu trong quãng đường truyền theo kiểu dây xích đó không gặp trở ngại làm mất năng lượng thì nó sẽ truyền mãi mãi trong không gian.

Mỗi một mắt xích mạch điện trường khép kín hay mạch từ trường khép kín là một “hạt” phôtôn ánh sáng, khối lượng nghỉ của phôtôn bằng không, nghĩa là mạch điện trường hay từ trường khép kín không xuất hiện. Mô hình sự truyền của ánh sáng trong không gian như vậy thì rõ ràng là tại mỗi điểm bất kỳ trong không gian đều ẩn chứa thế năng sản sinh ra “hạt” phôtôn. Triết lý “sắc bất dị không...” của Phật học lại thắng thế và là một sự tổng quát khoa học uyên bác. Tại cái không gian tưởng là trống rỗng không có gì nhưng lại ẩn chứa cái thế năng sản sinh ra “hạt” phôtôn ánh sáng có khối lượng và cái đang có khối lượng, ánh sáng trông thấy đó khi “nghỉ” lại bằng không. Phải nói là Phật Thích ca trông thấy những cái mà người thường không trông thấy, soi xét thế giới vi mô rất tinh tế, không thể cứ gán ghép lung tung là tôn giáo hay không có cơ sở khoa học. Khoa học không biết đến Phật học thì khập khiễng thật! Còn cái sự vô lý và bí ẩn của thế giới tự nhiên khi mà khoa học chưa thể giải thích được vì sao số lượng phôtôn do quá trình phản ứng nhiệt hạch sinh ra không đủ với số lượng mặt trời đã phung phí phát vào không gian đăng trong tạp chí vừa nói khiến chúng ta, những nhà khoa học cự phách, phải tự xét lại “trí tuệ uyên bác” của mình.

Không những thế, khi đã hiểu về cái tính “sắc bất dị không...” hay mỗi một vị trí bất kỳ trong không gian đều có thế năng để tạo ra mạch “điện trường khép kín”, tức tạo ra phôtôn ánh sáng mà vẫn nhận thức vận tốc ánh sáng là hằng số bất di bất dịch trong toàn vũ trụ thì nhận thức đó là sai lầm đáng tiếc. Đơn giản ở chỗ, thế năng ở một điểm bất kỳ sinh ra phôtôn ánh sáng của hệ không gian 3 chiều khác với hệ không gian 4 chiều. Ngay cái quan điểm không gian là trường điện từ đã phản ánh rất rõ ràng tốc độ dao động điện từ phụ thuộc vào trường điện từ, mà trường điện từ trên trái đất không thể giống trường điện từ trong hố đen vũ trụ. Điều khẳng định 3 đại lượng vật lý (không gian, thời gian, vận tốc ánh sáng) có liên quan chặt chẽ với nhau là sự thật chứ không phải cứ băn khoăn, nghi ngờ.

Nói qua về bản chất ánh sáng như vậy là tương đối rõ nhưng trước khi “nhìn” vào trong lỗ đen phải phác qua “dụng cụ để nhìn” là Thuyết tương đối của Einstein.

Khái quát Thuyết tương đối của Einstein

Cuối thế kỷ 19, giới khoa học xôn xao về vấn đề Ete vũ trụ, họ cho rằng tồn tại một chất Ete nào đó trong không gian, chất này có thể sẽ cản vận tốc truyền của ánh sáng khi nó cùng chiều chuyển động với trái đất. Để phát hiện ra chất Ete và cũng là để chứng minh nguyên lý tương đối về vấn đề cộng vận tốc, nhà khoa học Michelson đã chế tạo ra dụng cụ đo và thực tế đo đi đo lại vận tốc ánh sáng theo mọi phương so với phương chuyển động của trái đất. Thật kỳ lạ là vận tốc truyền của ánh sáng theo mọi phương là như nhau, nghĩa là nó có tính độc lập, không phụ thuộc vào nguồn chuyển động.

Kết quả thực nghiệm đo vận tốc ánh sáng đó không những đã phủ định sự tồn tại của chất Ete mà còn gây ra mâu thuẫn lớn với nguyên lý tương đối khiến cho giới khoa học ngỡ ngàng không hiểu cái nào là đúng cái nào là sai. May thay! Năm 1905, với bộ óc uyên bác hiểu được vấn đề, Einstein đăng một bài báo, trong đó ông nói một cách đơn giản là hai tiên đề nguyên lý tương đối và tính độc lập của vận tốc ánh sáng, không những không đối lập với nhau mà còn cho phép giải thích được nhiều điều nếu đồng thời chấp nhận chúng. Và đó là cơ sở ra đời

Thuyết tương đối

Thuyết tương đối của Einstein tương đối trừu tượng và khó hiểu đối với những người không chuyên về vật lý. Nội dung chính của Thuyết tương đối phản ánh hiện tượng khi một hệ quy chiếu chuyển động với vận tốc nhanh cỡ gần với vận tốc ánh sáng thì tại hệ đó xảy ra hiệu ứng biến đổi không gian, thời gian, kích thước, khối lượng. Tốc độ chuyển động càng nhanh thì hiệu ứng biến đổi càng lớn. Einstein đã đưa ra nhiều công thức tính toán nhưng điển hình nhất là công thức E=m.c² (trong đó E: năng lượng, m: khối lượng, c: vận tốc ánh sáng). Công thức này phản ánh giữa năng lượng và khối lượng có thể chuyển hóa lẫn nhau.

Để mô tả những nét chính của Thuyết tương đối thật dễ hiểu, chúng ta hãy theo dõi ví dụ sau đây:

Giả sử có một con tàu chứa một số hành khách đi du lịch xuất phát từ một sân bay trên trái đất (coi trái đất là hệ đứng yên), bay vào khoảng không vũ trụ với vận tốc cực nhanh cỡ khoảng 0,7 vận tốc ánh sáng. Với vận tốc này, tại con tàu bắt đầu xảy ra hiệu ứng tăng khối lượng, khi khối lượng tăng thì trường hấp dẫn cũng tăng theo tương ứng. Trường hấp dẫn tăng của con tàu là nguyên nhân làm co không gian, co kích thước và thời gian trôi chậm lại phù hợp với độ co của không gian. Chúng ta là những người quan sát đứng trên trái đất (hệ đứng yên) sẽ nhận thấy: Con tàu khi chưa chuyển động có khối lượng là m, kích thước đường kính: d , thời gian trôi như chúng ta là: t

Khi bắt đầu xảy ra hiệu ứng thì những thông số đó đã khác, khối lượng là m’ > m , kích thước đường kính d’ < d , thời gian trôi t’ > t . Nếu con tàu tiếp tục tăng vận tốc để tiến tới xấp xỉ vận tốc ánh sáng thì khối lượng của nó sẽ tiến tới lớn vô cùng, thời gian trôi chậm vô hạn và kích thước đường kính của con tàu sẽ tiến tới bằng không. Hiệu ứng biến đổi tăng khối lượng, co không gian, co kích thước, trôi chậm thời gian đã đạt đến đỉnh điểm của sự chuyển trạng thái từ khối lượng thành năng lượng theo công thức E=m.c². Chúng ta có thể hình dung một sự vô lý nhưng có thật là: con tàu có hình thể kích thước đàng hoàng chuyển động nhanh bằng vận tốc ánh sáng lại trở thành không có hình thể, kích thước bằng số không. Mắt chúng ta không thấy hình thể con tàu nữa, giờ đây nó là vô hình, nhưng trong trí não vẫn hình dung ra có một khối năng lượng, một khoảng trường lực hấp dẫn vô hình tương đương với khối lượng tăng vô cùng lớn của con tàu đang chuyển động với vận tốc ánh sáng trong không gian. Hình dáng độ lớn của “khối năng lượng” đó thế nào thì quả thật ngoài trí tượng tượng của con người.

Theo nguyên lý tương đối, con tàu đó vẫn tồn tại, khách du lịch trên tàu vẫn sống thoải mái như chẳng có chuyện gì xảy ra. Đối với họ thì chẳng có cái kích thước, không gian nào bị co hay thời gian bị trôi chậm cả, sự biến đổi không gian, thời gian nếu có thì có lẽ chỉ xảy ra trên trái đất. Theo lịch trình đã quy uớc, sau một năm khách du lịch quay trở về trái đất, tất nhiên là họ tính theo thời gian trôi tại con tàu, thì thời gian trôi tại trái đất đã qua vài thế kỷ.

Như vậy là chúng ta đã sơ bộ phác qua những yếu tố cơ bản cần thiết dựa vào nó để xé toang bức màn bí mật bấy lâu nay đã che phủ lỗ đen trong vũ trụ, cũng là lúc giải mã được cái câu triết lý sâu sắc “sắc bất dị không, không bất dị sắc...” tồn tại hơn 2500 năm đến nay trong Phật giáo mà nhân loại chúng ta chẳng mấy ai hiểu ý nghĩa thực nên đã khập khiễng và mù lòa như lời của Einstein đã nói. Cần phải sớm chấm dứt tình trạng khập khiễng và mù lòa càng nhanh càng tốt, do đó bản Tuyên ngôn về lỗ đen vũ trụ hay còn gọi là Tuyên ngôn văn hóa Phật học “sắc bất dị không...” ra đời.

Tuyên ngôn về hố đen vũ trụ và “sắc bất dị không...”

Như đã giới thiệu khái quát, hố đen là một thực thể vô hình trong vũ trụ, giới khoa học gọi là một khoảng không gian cong với độ cong rất lớn, có nhà khoa học gọi đó là hệ không gian - thời gian 10 chiều nếu quy ước hệ không gian - thời gian của chúng ta là 4 chiều (3 chiều không gian và một chiều thời gian). Trong hệ không gian - thời gian 10 chiều đó có những cái gì không ai biết, chỉ biết rằng không thể tồn tại bất cứ cái gì gọi là vật chất, bởi trường lực hấp dẫn mạnh khủng khiếp, hút tất cả những hình thể có khối lượng, kể cả ánh sáng lởn vởn xung quanh vào trong. Những hình thể có khối lượng bị hút vào trong rồi đi đâu? Đó là vấn đề trớ trêu của tạo hóa chỉ ra rằng: Định luật bảo toàn năng lượng - khối lượng với những nhận thức bất di bất dịch của chủ nghĩa duy vật không còn ngôi vị thống soái. Tri thức của con người sẽ không thể tiến hóa nếu vẫn còn tính cố chấp, bảo thủ tự coi mình là vĩ đại trong thế giới tự nhiên.

Điều lôgíc ai cũng có thể nhận thấy cái hố đen có không gian - thời gian 10 chiều đó không thể đồng nhất từ trong ra ngoài. Thế năng trọng trường P=m.g.h của trường hấp dẫn đã chỉ ra chiều của không gian phải tăng từ ngoài vào trong. Nghĩa là tại vị trí bán kính ngoài cùng không gian - thời gian 10 chiều của lỗ đen có số chiều xấp xỉ như không gian - thời gian 4 chiều của chúng ta.

Con tàu chở khách đi du lịch của Einstein như đã ví dụ. khi chuyển động cực nhanh đến một cái ngưỡng nào đó mới bắt đầu xảy ra hiệu ứng biến đổi tăng khối lượng, co không gian... Từ cái ngưỡng xảy ra hiệu ứng, tốc độ con tàu càng cao thì hiệu ứng biến đổi càng mạnh, không gian - thời gian của con tàu càng cong, số chiều càng tăng lên. Kết quả cuối cùng của hiện tượng là không gian - thời gian có số chiều, có độ cong do nguyên nhân trực tiếp là hiệu ứng biến đổi, nguyên nhân gián tiếp là sự chuyển động nhanh. Nếu như quay ngược lại hình ảnh cuộn phim biến đổi không gian - thời gian của con tàu đó chúng ta sẽ thấy chính số chiều, độ cong của không gian - thời gian trên con tàu lại là nguyên nhân trực tiếp và gián tiếp của kết quả hiệu ứng biến đổi tăng khối lượng... cũng như sự chuyển động nhanh của con tàu. Do vậy, giả sử con tàu của Einstein đi với tốc độ hết sức bình thường, chẳng có hiệu ứng nào xảy ra với tốc độ đấy, nhưng lọt vào lỗ đen thì chính số chiều và độ cong không gian - thời gian của lỗ đen sẽ gây ra hiệu ứng biến đổi tăng khối lượng, giảm kích thước, trôi chậm thời gian và giảm tốc độ của con tàu. Con tàu càng vào sâu trong hố đen thì hiệu ứng biến đổi càng lớn, tốc độ con tàu càng giảm theo quan sát của chúng ta đứng bên ngoài. Hiệu ứng biến đổi của con tàu sẽ dừng lại khi độ cong hay số chiều không gian - thời gian của con tàu cân bằng với độ cong, số chiều không gian - thời gian của hố đen. Kích thước con tàu chúng ta thấy ở bên ngoài là dương, có hình thể rõ ràng, nhưng khi vào trong không gian - thời gian của hố đen hình thể, số dương đó giảm dần, thu nhỏ lại về số không chứ chưa dám kết luận là trở thành số âm.

Căn cứ vào nguyên lý tương đối, con tàu của Einstein vẫn tồn tại khi nó chuyển động cực nhanh gây ra hiệu ứng biến đổi không gian - thời gian của chính nó thì tại không gian - thời gian của hố đen nó cũng tồn tại như vậy. Các khách du lịch trên con tàu vẫn sống bình thường như không có chuyện gì xảy ra. Đối với họ, thế giới xung quanh vẫn là thế giới vật chất không có gì khác lạ. Nhưng đối với chúng ta, con tàu và những vị khách du lịch đó đang ở trong hố đen, một thế giới siêu hình hoàn toàn khác biệt, tất cả đều trong trạng thái vô hình, gọi là “khối lượng” không có kích thước, hình thể cũng được mà gọi là “năng lượng siêu hình” cũng không sai. Quả là “sắc bất dị không, không bất dị sắc...” Cái mà chúng ta tưởng là thật hóa ra không phải thật, cái mà tưởng là đã “chết” hóa ra không “chết”. Cái “Tưởng là...” của chúng ta rõ ràng không phải là chân lý khoa học trong thế giới tự nhiên. Về mặt lý thuyết, con tàu chuyển động của Einstein đi chu du khắp vũ trụ với tốc độ cực lớn gây hiệu ứng biến đổi không gian... của chính nó, có thể trở về trái đất yên bình trong tương lai. Nhưng con tàu đó lọt vào hố đen, do chính không gian - thời gian của hố đen gây hiệu ứng biến đổi thì quả thực là đến giờ phút này không ai có thể nghĩ ra cách thoát khỏi trường lực hấp đẫn mạnh khủng khiếp ấy để trở về trái đất an toàn.

Bí mật của hố đen đã được khám phá. Nhân danh tri thức của con người, chúng ta có quyền tuyên bố rằng:

- Các bộ môn khoa học cơ bản, nhất là ngành vật lý thiên văn vũ trụ của nhân loại đang khập khiễng, đang dựa trên nền tảng của sự nhận thức chưa chuẩn.

- Tại các hố đen đầy rẫy trong vũ trụ là các thế giới siêu hình theo quan điểm nhận thức của chúng ta nhưng lại là hữu hình theo quan điểm nhận thức của “những người” tại thế giới siêu hình đó.

- Trí tuệ của loài người còn đang tiến hóa, chưa đạt đến đỉnh cao nên đừng tùy tiện nghĩ đến chuyện “cải tạo” thế giới tự nhiên phục vụ ý muốn chủ quan của mình mà có thể sẽ vô tình phá vỡ sự cân bằng của nó.

- Có những lý trí, nền văn minh cao đang tồn tại trong không gian vũ trụ ngoài sức tưởng tượng của con người, chỉ khi nào trình độ phát triển trí tuệ chung của nhân loại tương đối cao mới nhận biết được điều đó.

- “Sắc bất dị không, không bất dị sắc; sắc tức thị không, không tức thị sắc...” đó là tư tưởng của Đức Phật Thích ca mang tính khoa học để giải mã những điều tuyên bố trên chứ không phải theo nhận thức để áp dụng phương pháp tu luyện tính Không đang hiện hành trong tôn giáo Phật.

Có những điều tưởng là vô lý không tin được, nhưng lại là sự thực khách quan. Đầu thế kỷ XX , khoa học của nhân loại cũng đã va vấp vào sự vô lý không thể tin được như sự mâu thuẫn giữa tính độc lập của vận tốc ánh sáng và nguyên lý tương đối; nhưng cũng đã vượt qua vì đức khiêm tốn tự xét trình độ có giới hạn của mình dám chấp nhận sự vô lý trớ trêu để thu được kết quả tốt đẹp: mở rộng nhận thức để tiến hóa cao hơn. Đầu thế kỷ XXI này, lịch sử lại lập lại, sự vô lý không thể tin được lại ập đến thử thách tri thức loài người một lần nữa. Tin và chấp nhận hay không tuỳ các bạn, đối với tôi sự vô lý và không tin được đó là sự phản ánh trình độ phát triển trí tuệ của chúng ta chưa cao, nhưng lại toát lên trình độ uyên bác, vĩ đại của một vĩ nhân mà nhân loại chưa hiểu, vẫn tưởng là tôn giáo, và vẫn thờ phụng theo kiểu tôn giáo rất ngây thơ, có thể nói là sự lầm lạc đáng thương. “Sắc bất dị không...” lại hiểu theo cái lối dùng ý chí bế bịt tất cả các giác quan cảm xúc của con người, cố tập theo cái tính Không tự nghĩ: Không yêu - ghét, không vui - buồn, không nghe, không nhìn, không học, không làm... Để mong được ngộ đạo và có trí tuệ Phật, để “trốn việc quan đi ở chùa”. Hoặc thù hận đến điên cuồng cuộc sống văn minh đầy đủ tiện nghi vật chất, hay ngược lại lại lấy sự đầy đủ tiện nghi vật chất làm thú vui hạnh phúc của con người. Hơn 2500 năm qua, thực tế có thấy người nào tu luyện theo cái kiểu cách ấy mà đạt công quả có trí tuệ siêu phàm, bố thí hỷ xả giúp ích cho đời như ông Newton hay ông Einstein chỉ biết thuần túy về khoa học đâu? Danh hiệu Phật, đại Bồ tát trong Phật giáo chỉ dành cho những người có lòng từ bi hỷ xả bố thí trí tuệ, sức lực (hoặc vật chất nếu có) lớn cho xã hội loài người mà không cầu mong được đáp ứng lại. Không có trí tuệ, sức lực... để bố thí cho xã hội ấm no, hạnh phúc mà chỉ phá rối, thù oán ngu xuẩn thì làm sao có danh hiệu đại Bồ tát để khi chết được lên cõi “thiên đàng”?

Có những người muốn biết về cõi thiên đàng, cõi Niết bàn hay cõi Tây phương cực lạc ở đâu để họ có hướng tu dưỡng. Không ai trả lời được câu hỏi đó nên thường lảng tránh hoặc giảng giải với ý nghĩa mơ hồ. Vì vậy mới có những kẻ lợi dụng xúi giục những tín đồ mê muội ôm bom liều chết phá hoại cuộc sống của người khác cũng như của chính bản thân mình để hòng linh hồn được “đón” lên cõi “thiên đàng”, hay cõi “niết bàn”... Đau đớn thay! Chỉ khi nào trí tuệ con người đạt đến đỉnh cao vời vợi, tức là đã thật sự “...tiến sâu vào nguồn mạch của Tuệ giác vô thượng,..”, lúc đó mới tự “soi sáng như thật rằng...” : Loài người đang tu mù! Các trò nhố nhăng đang diễn ra trên thế giới này đều là giả dối, vô vị. Chỉ vì thiếu tri thức, không hiểu giá trị của cuộc sống làm người và vì sự duy trì tồn tại của cái thân xác vật chất mà anh này lừa bịp anh kia, đang tâm huỷ hoại lẫn nhau, thậm chí còn sui nhau tự phá hỏng cuộc đời “làm người” đáng quý của mình mà tạo hóa đã ban tặng.

Một con người đã làm nên lịch sử như Đức Phật Thích ca, có trí tuệ siêu phàm hiểu được các tinh hoa của khoa học từ thế giới vi mô đến thế giới vĩ mô trước chúng ta, những bác học hiện đại ngày nay hơn 2500 năm. Ông là Thánh nhân chưa dám nói là vĩ đại nhất, nhưng ra đời sớm nhất trong số các Thánh nhân của loài người, chúng ta thấy ông đâu có sui ai đi lật đổ, đảo chính phá rối trật tự xã hội hoặc sui ai ôm bom liều chết tử vì Đạo... mà chỉ sui làm việc thiện, thương yêu giúp đỡ lẫn nhau. Vì trong tri thức “soi sáng như thật rằng...” cõi “Thiên đàng”, cõi “Tây phương cực lạc”... hay gọi theo khoa học là khoảng không gian - thời gian 10 chiều của hố đen đang tồn tại trong vũ trụ không có chỗ chứa cho những kẻ ngu dốt và tàn ác sát sinh, dù là người bị súi giục.

Hỡi những con người chưa được “tỉnh thức bình yên”, hãy tự soi xét lại mình, sám hối và sớm giác ngộ buông tay dao, tay lựu đạn để dắt tay nhau cùng học hỏi, tìm hiểu về chân lý giá trị đích thực của cuộc sống Làm Người trước khi hành động.

Lê văn Cường

Một vài ý tưởng nhân đọc “Vũ trụ vô biên”

Trần Tiên Long

20 tháng 12, 2010

Ngân hà chỉ là một trong biết bao thiên hà trong vũ trụ

Vũ trụ đúng thật là vô biên. Con người sánh với vũ trụ chỉ là những ký sinh trùng li ti. Kiến thức của con người về vũ trụ chỉ là một con số không to tướng. Đó là điều tôi đã biết và càng xác tín hơn sau khi xem bài Trái đất của chúng ta bé nhỏ như thế nào trong vũ trụ ^[1] mà bà Ts. Bs. Nguyễn Thị Thanh giới thiệu trên các diễn đàn với lời chú giải "Vũ Trụ Vô Biên chỉ là một mầu nhiệm hữu hình của Thiên Chúa toàn năng”. Lời chú giải này cũng là chủ đề của điện thư Ts. Bs. NTT đưa vào diễn đàn. Làm sao mà loài ký sinh trùng hữu hạn như chúng ta có thể hiểu thấu được vũ trụ vô biên? Con người sánh với vũ trụ thì quá nhỏ bé, nhưng nếu sánh với Thượng đế thì lại còn càng bé nhỏ hơn nữa, bởi vì Thượng đế được tin là đấng sáng tạo vũ trụ và muôn loài từ hư không. Điều khôi hài và cũng lý thú là người ta không thể tin con người có thể hiểu biết vũ trụ; nhưng lại dễ dàng tin như đinh đóng cột rằng con người có thể hiểu biết Thượng đế.

Nếu tôi tuyên bố rằng tôi có thể hiểu biết vũ trụ thì lời tuyên bố đó rõ ràng quá ngạo mạn, không thể nào chấp nhận được. Nhưng liệu chúng ta có cùng một nhận định như vậy không khi mà Thiên Chúa giáo đã và đang rao giảng về Thượng đế? Họ bảo họ đại diện Thượng đế ở trần gian này để dạy cho chúng ta biết về Thượng đế, và họ tự cho cái quyền những gì họ “cầm buộc ở dưới đất thì trên trời cũng cầm buộc”. Họ còn giảng dạy cho chúng ta một cách tường tận về ý muốn của Thượng đế để bắt chúng ta phải suy nghĩ và hành động theo ý muốn của họ. Tại sao chúng ta nghi ngờ khả năng của những nhà khoa học hiểu biết về vũ trụ nhưng lại không bao giờ thắc mắc khả năng của các nhà thần học hiểu biết về Thượng đế, một sinh vật không thể thấy, không thể rờ được, vô cùng phức tạp hơn vũ trụ? Họ bảo họ có linh ứng hay thần khải, biết được những điều do Chúa Thánh Thần soi sáng. Vậy thì tôi cũng có thể nói được rằng, tôi đang có linh ứng của Chúa Thánh Thần để viết những dòng chữ này gửi đến quí đọc giả. Có lý do gì thuyết phục hơn để quí vị tin họ hơn tin tôi?

Trong kinh Lạy Cha của Thiên Chúa giáo, nếu chúng ta vất bỏ câu “nguyện vâng ý Cha dưới đất cũng như trên trời” thì chúng ta sẽ nhận thấy ngay rằng, những gì họ đang dạy chúng ta thì chẳng cần phải vâng phục như vâng phục một Thượng đế toàn năng. Bằng trí tuệ và trái tim của một con người, và gạt bỏ bên ngoài mọi thành kiến đức tin tôn giáo, chúng ta thử đọc lại toàn bộ hai cuốn Kinh Thánh Cựu Ước và Tân Ước, những cuốn kinh mà người tín hữu Thiên Chúa giáo hằng ngày xưng tụng là “lời của Chúa”, chúng ta sẽ tìm ra dễ dàng bên cạnh những điều có thể chấp nhận thì lại được san kẻ những điều ghê tởm, vô luân, và phi lý. Nếu Kinh Thánh là “lời của Chúa” do thần khải, sản phẩm của Thượng đế toàn năng, toàn trí, thì tại sao nó lại chứa đựng quá nhiều điều bất toàn? Hơn nữa, vấn đề linh ứng hay thần khải là vấn đề cá nhân. Nó chỉ có giá trị đối với người trong cuộc. Còn chúng ta, những người bàng quang ngoài cuộc, nó không thể có một giá trị áp đặt nào. Như vậy thì còn lý do gì để người ta bắt buộc phải “nguyện vâng ý Cha dưới đất cũng như trên trời”?

Và mỗi khi chúng ta có những thắc mắc mà họ bí, không thể trả lời được, thì họ lại trưng ra lập luận rằng, Thượng đế bất khả tư nghì, nghĩa là không thể nghĩ bàn bằng ngôn ngữ của loài người. Con người hữu hạn mà dám thắc mắc về Thượng đế vô hạn thì quá ngạo mạn. Trong giáo lý Thiên Chúa giáo, tội kiêu ngạo xúc phạm đến Chúa Thánh Thần là một trọng tội không thể được tha thứ, cho dù đã có xưng thú tội ở tòa giải tội. Đó là lối răn đe và là lập luận độc quyền, tùy tiện của Thiên Chúa giáo. Nó cũng giống như lập luận “thiên cơ bất khả lậu” của mấy ông bà thày bói. Vậy chẳng lẽ các ông bà thày bói hay thần học gia Thiên Chúa giáo không phải là những con người trần tục có giới hạn như chúng ta sao? Tất cả mọi người khi còn sống đều là những con người xác phàm, không phải là những ông bà thánh. Tại sao chúng ta không thể công bằng đối thoại với nhau bằng ngôn ngữ và văn tự của loài người?

Nếu chúng ta chấp nhận quan điểm Thượng đế chỉ là một ý niệm tưởng tượng, sản phẩm của con người, thì chúng ta sẽ dễ dàng trả lời mọi câu hỏi và thắc mắc về Thượng đế. Do đó, tôi có thể bảo đảm với quí vị rằng, nếu quí vị lập tượng tôn thờ bất kỳ một giống gì, chẳng hạn như con kỳ lân màu tím vô hình, hay một ông kẹ nào đó, và cầu nguyện bằng một đức tin không thể lay chuyển như quí vị đang làm đối với Thiên Chúa của Thiên Chúa giáo, thì kết quả lời cầu nguyện của quí vị sẽ không có gì khác. Lập luận bảo rằng "vũ trụ vô biên chỉ là một mầu nhiệm hữu hình của Thiên Chúa toàn năng” thì cũng chẳng có gì thuyết phục hơn lập luận bảo rằng "vũ trụ vô biên chỉ là một mầu nhiệm hữu hình của con kỳ lân hay ông kẹ toàn năng”. Bởi vì Thiên Chúa, con kỳ lân màu tím vô hình, hay ông kẹ, tất cả đều là những sản phẩm tưởng tượng của con người.

Thiên Chúa giáo là tôn giáo duy thần, có những tín điều phản khoa học, nhưng lại hay bàn về khoa học, có mục đích dèm pha để làm giảm uy tín và giá trị của khoa học. Bản chất của khoa học là thay đổi để thích ứng với những khám phá mới của con người; trong khi các tín điều lại được tin là những chân lý tuyệt đối, vĩnh hằng, không thể sai lầm. Ích lợi của khoa học thì hiển nhiên, không thể phủ bác; còn ích lợi của các tín điều thì khó được biện minh bên cạnh những hệ quả vô cùng thảm khốc trong suốt dòng lịch sử.

Một thực thể đơn giản hơn như vũ trụ cụ thể trước mắt mà chúng ta còn chưa biết thì lấy gì để bảo đảm rằng, chúng ta, những sinh vật li ti như những con ký sinh trùng lúc nhúc ở một hành tinh vô nghĩa, có thể biết và còn hiểu cả ý muốn của Thượng đế, một đấng thiêng liêng vô cùng phức tạp được tin là đã tạo dựng vũ trụ và muôn loài từ hư không?

Và hơn nữa, nếu chúng ta đã chấp nhận vũ trụ vô biên, nghĩa là không có biên giới, và như vậy, dĩ nhiên, cũng không có điểm khởi đầu, thì Thượng đế hay Thiên Chúa của Thiên Chúa giáo đã trở thành thừa thãi cho công việc tạo dựng.

SH chú thích:

- Mời xem "Vũ Trụ Mà Chúng Ta Biết Được" (Lý Thái Xuân)

http://www.sachhiem.net/KHOAHOC/L/LyThai6.php

có video clip cho thấy tất cả nhũng gì khoa học ngày nay có thể nhìn thấy ở ngoài xa.

^[1]Trái đất của chúng ta bé nhỏ như thế nào trong vũ trụ

http://blog.aohaiday.com/2009/12/trai-dat-cua-chung-ta-be-nho-nhu-the-nao-trong -vu-tru/

Cùng tác giả:

Tôi không theo Pascal (Trần Tiên Long)

Ngôi nhà ảo tưởng của Mẹ Teresa

Một vài ý tưởng nhân đọc “Vũ trụ vô biên” (Trần Tiên Long)

Vũ trụ, con người, và Tạo hóa (Trần Tiên Long)

Thượng đế và các nhà khoa học (Trần Tiên Long)

KHOA HỌC

Tàu Voyager sắp thoát khỏi hệ mặt trời

Thông điệp loài người gửi đi trên tàu Voyager. Sau 25 năm phiêu du trong vũ trụ, hai tàu không gian Voyager 1 và Voyager 2 vẫn hoạt động tốt. Hiện nay, chúng đã bay ra phía sau của sao Hải Vương, và đang hướng tới miền biên của hệ mặt trời. Chúng sẽ là những sứ giả đầu tiên của loài người "đặt chân" vào thiên hà.

Tàu Voyager 2 được phóng ngày 20/8/1977, và tàu Voyager 1 được phóng 16 ngày sau đó. Có thể nói, hai tàu không gian này đã đặt mốc son cho ngành thám hiểm vũ trụ. Đến tháng 8/1997, sau khi được phóng đi 20 năm, hai con tàu này đã khám phá được bí mật của 4 hành tinh xa trong hệ mặt trời. Đó là các sao Mộc, Thổ, Thiên Vương, Hải Vương, với 48 vệ tinh lớn nhỏ của chúng.

Hai tàu thiên văn đã ghi nhận những luồng gió cực mạnh trên sao Hải Vương, các vành bụi trên sao Thổ, những núi lửa mãnh liệt trên vệ tinh Io của sao Mộc. Chúng cũng gửi thông tin về bầu khí quyển mù mịt của mặt trăng Titan trên sao Thổ, về cấu trúc bề mặt kỳ lạ của mặt trăng Miranda của sao Thiên Vương, về các mạch nước nóng trên mặt trăng Triton của sao Hải Vương...

Tàu Voyager 1 là vật thể nhân tạo ở xa nhất trong hệ mặt trời hiện nay. Khoảng cách của nó đến mặt trời lớn gấp 80 lần khoảng cách trái đất - mặt trời. "Sau 25 năm, cả hai tàu còn đang hoạt động tốt" - ông Edward Stone, kỹ sư dự án Voyager từ năm 1972, nói - "Nhớ lại năm 1977, chúng tôi không thể biết rằng hai con tàu này lại có tuổi thọ cao như vậy. Ban đầu, nhiều người chỉ dự đoán là chúng sẽ hoạt động được 4 năm, đủ để thám hiểm sao Mộc và sao Thổ mà thôi".

Hiện nay, hai tàu Voyager sắp vượt qua trường hấp dẫn của mặt trời. Chúng đang lao đến đến miền biên giữa hệ mặt trời và thiên hà(heliopause). Tuy nhiên, đến nay người ta vẫn chưa rõ miền biên này dày thế nào. Theo các nhà khoa học, có lẽ phải đến năm 2020, hai tàu Voyager mới thoát hẳn được ranh giới này và trở thành vật thể tự do hoàn toàn.

Điều kỳ diệu đáng nói ở đây là hai con tàu này mang theo những thông điệp của nền văn minh trái đất, được chứa trong các đĩa nhạc và hình ảnh. Nếu chúng thoát ra khỏi hệ mặt trời, thì dù trái đất có bị phá hủy, loài người bị tiêu diệt, chúng vẫn cứ lang thang trong vũ trụ. Và một ngày, khi những sinh vật thông minh khác trong vũ trụ nhận được thông điệp của chúng ta trên tàu Voyager, thì có nghĩa là nền văn minh trái đất đã được truyền bá ra ngoài. Phải chăng đó là đóng góp nhỏ bé của chúng ta vào nền văn minh rộng lớn của vũ trụ?

Minh Hy (theo BBC)

KHOA HỌC

Tàu Voyager sắp thoát khỏi hệ mặt trời

Thông điệp loài người gửi đi trên tàu Voyager. Sau 25 năm phiêu du trong vũ trụ, hai tàu không gian Voyager 1 và Voyager 2 vẫn hoạt động tốt. Hiện nay, chúng đã bay ra phía sau của sao Hải Vương, và đang hướng tới miền biên của hệ mặt trời. Chúng sẽ là những sứ giả đầu tiên của loài người "đặt chân" vào thiên hà.

Tàu Voyager 2 được phóng ngày 20/8/1977, và tàu Voyager 1 được phóng 16 ngày sau đó. Có thể nói, hai tàu không gian này đã đặt mốc son cho ngành thám hiểm vũ trụ. Đến tháng 8/1997, sau khi được phóng đi 20 năm, hai con tàu này đã khám phá được bí mật của 4 hành tinh xa trong hệ mặt trời. Đó là các sao Mộc, Thổ, Thiên Vương, Hải Vương, với 48 vệ tinh lớn nhỏ của chúng.

Hai tàu thiên văn đã ghi nhận những luồng gió cực mạnh trên sao Hải Vương, các vành bụi trên sao Thổ, những núi lửa mãnh liệt trên vệ tinh Io của sao Mộc. Chúng cũng gửi thông tin về bầu khí quyển mù mịt của mặt trăng Titan trên sao Thổ, về cấu trúc bề mặt kỳ lạ của mặt trăng Miranda của sao Thiên Vương, về các mạch nước nóng trên mặt trăng Triton của sao Hải Vương...

Tàu Voyager 1 là vật thể nhân tạo ở xa nhất trong hệ mặt trời hiện nay. Khoảng cách của nó đến mặt trời lớn gấp 80 lần khoảng cách trái đất - mặt trời. "Sau 25 năm, cả hai tàu còn đang hoạt động tốt" - ông Edward Stone, kỹ sư dự án Voyager từ năm 1972, nói - "Nhớ lại năm 1977, chúng tôi không thể biết rằng hai con tàu này lại có tuổi thọ cao như vậy. Ban đầu, nhiều người chỉ dự đoán là chúng sẽ hoạt động được 4 năm, đủ để thám hiểm sao Mộc và sao Thổ mà thôi".

Hiện nay, hai tàu Voyager sắp vượt qua trường hấp dẫn của mặt trời. Chúng đang lao đến đến miền biên giữa hệ mặt trời và thiên hà(heliopause). Tuy nhiên, đến nay người ta vẫn chưa rõ miền biên này dày thế nào. Theo các nhà khoa học, có lẽ phải đến năm 2020, hai tàu Voyager mới thoát hẳn được ranh giới này và trở thành vật thể tự do hoàn toàn.

Điều kỳ diệu đáng nói ở đây là hai con tàu này mang theo những thông điệp của nền văn minh trái đất, được chứa trong các đĩa nhạc và hình ảnh. Nếu chúng thoát ra khỏi hệ mặt trời, thì dù trái đất có bị phá hủy, loài người bị tiêu diệt, chúng vẫn cứ lang thang trong vũ trụ. Và một ngày, khi những sinh vật thông minh khác trong vũ trụ nhận được thông điệp của chúng ta trên tàu Voyager, thì có nghĩa là nền văn minh trái đất đã được truyền bá ra ngoài. Phải chăng đó là đóng góp nhỏ bé của chúng ta vào nền văn minh rộng lớn của vũ trụ?

Minh Hy (theo BBC)

Những lý giải mới về thời gian và bản chất của ánh sáng từ thí nghiệm của Michelson-Morley, phần I

Bài từ Tủ sách Khoa học VLOS.

Cập nhật 19:54, 23/12/2009, bởi Phùng Văn Hòa

Jump to: navigation, search

1. Bài viết này được tổng hợp và rút gọn các ý kiến của tôi từ diễn đàn được mở ra sau bài viết “Thời gian có thực sự co dãn” và “ Cái hố “không gian cong” và sự tưởng tượng phi thực tế của Einstien”. Với số lượng khá lớn các ý kiến trao đổi được đưa lên diễn đàn, một số vấn đề bất cập từ thuyết tương đối hẹp đã lộ ra và cần được làm rõ hơn, đặc biệt là một số thực nghiệm nhằm kiểm chứng thời gian dãn ra lại thể hiện rằng không phải thời gian dãn ra mà có nguyên nhân khác. Do phần phản hồi của khoahoc.com không hỗ trợ việc chuyển tải hình ảnh nên tôi đưa các vấn đề đó lên VLOS để các thành viên VLOS thảo luận để đi đến sự nhận thức đúng hơn về thế giới tự nhiên.

2. I. Giả thiết mới về sự di chuyển của ánh sáng

3. Nửa cuối thế kỷ 19, các nhà khoa học tin rằng họ đã mô tả được vũ trụ một cách đầy đủ, không gian và thời gian là tuyệt đối, không gian được lấp đầy bởi một loại vật chất là liên tục và đàn hồi gọi là ether tạo nên một môi trường cho ánh sáng và sống điền từ truyền tải các tín hiệu vô tuyến lan truyền trong đó. Một số nhà khoa học tin rằng ánh sáng chuyển động với một tốc độ nhất định trong ether và nếu một người chuyển động cùng hướng với ánh sáng thì sẽ thấy tốc độ ánh sáng chuyển động chậm hơn và ngược lại.

4. Năm 1887, Michelson và Morley đã thực hiện thí nghiệm so sánh tốc độ của hai chùm sáng vuông góc với nhau. Thí nghiệm được tiến hành trong một căn hầm và dụng cụ thí nghiệm được đặt trên một bàn đá nặng, bàn đá lại được đặt nổi trong một bể thuỷ ngân nhằm loại trừ hết mọi chấn động có thể ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm. Dụng cụ thí nghiệm là một bộ giao thoa kế. Dưới đây là sơ đồ thí nghiệm.

file:///C:/DOCUME%7E1/MINHPH%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg

5. Với giả thiết rằng môi trường ether là đứng yên và do trái đất di chuyển trong không gian nên có thể coi thí nghiệm được thực hiện trong một hệ quy chiếu chuyển động so với môi trường, bàn đá có thể quay trong bể thuỷ ngân để đổi hướng ánh sáng so với hướng di chuyển của trái đất, khoảng cách từ gương bán mạ G đến các gương phản xạ G1 và G2 bằng nhau với độ chính xác cao thì kết quả thí nghiệm sẽ cho phép quan sát thấy vân giao thoa của hai tia sáng trong giao thoa kế K. Nhưng với việc thực hiện thí nghiệm nhiều lần bao gồm cả việc đổi hướng tia sáng, các tác giả của thí nghiệm vẫn không thấy xuất hiện vân giao thoa và không có sự khác nhau giữa các kết quả của các lần thí nghiệm, thời gian của tia sáng đi từ G đến G1 và G2 sau đó phản xạ và quay về G là bằng nhau. Kết quả này dẫn đến nhận định ánh sáng truyền với tốc độ như nhau theo mọi phương mà không phụ thuộc vào tốc độ và hướng di chuyển của người quan sát. Dựa trên kết quả này, Lorentz- một nhà vật lý người Hà lan cho rằng mọi vật di chuyển trong môi trường ether sẽ co ngắn lại và thời gian dãn ra. Sự co lại của khoảng cách và chậm lại của đồng hồ sẽ làm cho việc đo tốc độ ánh sáng sẽ như nhau mà không phụ thuộc vào tốc độ và hướng di chuyển của người đo. Còn Einstien thì cho rằng không hề có cái gọi là ether, khái niệm ether là không cần thiết khi người ta không thể biết mình di chuyển như thế nào. Einstien đã đưa ra giả thuyết các định luật là như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính, tốc độ ánh sáng là độc lập với mọi hệ quy chiếu và như nhau theo mọi hướng. Trên cơ sở các giả thuyết đó, Einstien xây dựng nên thuyết tương đối hẹp. Thuyết tương đố hẹp ra đời đã giải quyết được nhiều vấn đề mà cơ học cổ điển không giải quyết được, nhưng nó cũng chưa lý giải được một số vấn đề như bản chất ánh sáng là gì, mặt khác, với việc loại bỏ môi trường ether, Einstien đã cho rằng ánh sáng là sự di chuyển của các hạt photon hay ánh sáng không di chuyển dưới dạng sóng. Nhưng có một thực tế là ánh sáng dù di chuyển trong những quãng đường rất dài ( như ánh sáng mặt trời chiếu xuống trái đất) nó vẫn thể hiện tính sóng, còn khi đã coi sự di chuyển của ánh sáng là hạt thì không thể bỏ qua quán tính của hạt để coi tốc độ di chuyển là một hằng số. Nói cách khác, trong giả thiết của Einstien đã chứa đựng những mâu thuẫn không thể lý giải được. Để có thể hé mở được những lý giải mới, chúng ta bắt đầu từ thí nghiệm của Michelson –Morley với một số giả thiết:

6. 1.Trong vũ trụ tồn tại một môi trường đàn hồi để cho ánh sáng và sóng điện từ có thể di chuyển được. Nhưng khác với ether, môi trường này được tạo bởi một loại hạt, do đó môi trường là không liên tục,không cố định, mật độ hạt có thể thay đổi bởi một tác động nào đó hoặc xen kẽ với các loại môi trường khác và có thể tách rời một phần môi trường này. Do có cấu trúc hạt nên các hạt của môi trường này có thể xuyên hoặc không xuyên qua được một loại cấu trúc vật chất nào đó.

7. 2.Sự di chuyển, sự thay đổi của mật độ môi trường đều có ảnh hưởng tới sự di chuyển của ánh sáng.

8. 3.Ánh sáng di chuyển dưới dạng sóng, trong môi trường truyền sóng ánh sáng đồng nhất tốc độ ánh sáng là một hằng số.