tặng bạn đọc yêu môn VẬT LÝ
(ĐHL)
BLACK HOLES - LỖ ĐEN CÒN GHÊ SỢ HƠN CẢ QUỶ MA HALLOWEEN GẤP NGÀN VẠN LẦN
Chào bạn đọc
Đêm Halloween thường ám ảnh bởi chuyện quỷ ma, ma cà rồng, ma hời ma xó nhưng trong vũ trụ còn có thứ GHÊ RỢN gấp ngàn lần chuyện YÊU MA ĐÓ LÀ LỖ ĐEN-BLACK HOLES
BLACK HOLE LÀ GÌ?
Nói một cách đơn giản, đó là một vùng không gian nén quá nhiều vật chất. Sức dồn nén quá vĩ đại, mạnh kinh hồn, vượt qua múc tính toán và trí óc tưởng tượng của con người. Từ đó lại sinh ra một sức hút mạnh như truyện thần tiên ,đến nổi không một thứ gì có thể lọt khỏi lực hút của nó ngay cả ánh sáng cũng đồng chung số phận' .
Theo thuyết tương đối của bác học Einstein, chúng ta phải tìm tòi sâu vào thuyết này để hiêủ chi tiết về Lỗ Đen, chúng ta phải chậm rãi tìm hiểu lại ý nghĩa về lực hấp dẫn trong môi trường bình thường .
Giả sử bạn đang đứng trên bề mặt một hành tinh này bạn thử ném môt hòn đá thẳng vào lên trời, thừa nhận rằng thực tế sức bạn cũng đủ mạnh cho hòn đá đi thẳng lên trời một thời một lúc rồi gia tốc của nó sẽ bị hấp lực của trọng trường (gravity) sẽ bị triệt tiêu lần và hòn đá sẽ bắt đầu rơi lại xuống đất. Nhưng nếu bạn ném viên đá với sức mạnh đòi hỏi nào đó viên đá sẽ vượt ra khỏi lực hút của trọng trường và mãi mãi đi thẳng ra không gian. Vận tốc vừa đủ để vượt ra khỏi lực hấp dẫn của trái đất gọi là vận tốc vượt thoát “escape velocity” . Vận tốc để thoát này lệ thuộc vào khối lượng vật chất của hành tinh bạn đang đứng nếu nó cực kỳ to lớn thì lực hút (gravity) cũng cực kỳ mạnh. Yếu tố thứ hai- vận tốc để vượt thoát lực hấp dẫn này tùy thuộc bạn có đứng gần tâm của hành tinh này hay không có nghĩa là bạn đứng càng xa tâm hành tinh thì vận tốc vượt thoát càng ít hơn. Vận tốc vượt thoát ở địa cầu là 11. 2 km/giây hay 25,000 mph. Còn ở mặt trăng chỉ 2.4 km/giây hay 5,300 mph.
LỖ ĐEN LỚN CHỪNG NÀO
Thiên Hà Andromeda, chúng ta không ở trong thiên hà này mà ở Thiên hà khác gọi là dải Ngân Hà (Milky Way Galaxy)
Vũ trụ có vô số Thiên Hà, mỗi một thiên hà có vô số tinh tú
Lỗ Đen ở tâm của Thiên Hà Andromeda có khối lượng 200 triệu lần mặt trời chúng ta.
Có hai cách để diễn tả về sự lớn của một vật thể. Một là khối lượng (mass) hai là khỏang không gian nó ngự trị lớn chừng nào.
Trường hợp một nói về khối lượng thì không có chuẩn mực nào để diễn tả về khối lượng của một Lỗ Đen. Đa phần ngoài kia những Lỗ Đen này được cấu tạo từ những ngôi sao đồ sộ nhất . Có thể khối lượng của nó phải lên tới 1031 (10 lũy thừa 31)kg hay bạn có thể viết số 10 với 30 con số 0 tiếp theo sau, bằng 10 lần khối lượng mặt trời. Các nhà thiên văn còn nghĩ rằng ở tâm của các thiên hà (galaxies) còn tiềm ẩn rất nhiều loại Lỗ Đen có khối luợng gấp triệu lần mặt trời.
SỨC NÉN CỦA LỖ ĐEN KINH KHỦNG RA SAO
Một Lỗ Đen nếu có khôi lượng bằng mặt trời chúng ta thì đường bán kinh co lại chỉ còn 3 Km trong lúc mặt trời hiện tại đường bán kính là 700, 000 Km thế thì ta có thể tưởng tượng từ 700 000 DỒN NÉN chỉ còn lại 3 Km thì độ NÉN của một Lỗ Đen nó KINH KHỦNG đến mức độ nào!
lấy tỷ số 700,000/3 tức hơn 300,000 lần SỨC NÉN!
SỨC NÉN VĨ ĐẠI làm cho các nguyên tử đều biến dạng, các protons neutrons đều bị ép sát lại với nhau không còn di chuyển cuối hết chẳng còn ý nghĩa vật lý nào diễn tả cho tính chất quái dị này
------------------------------
Lỗ Đen đã trở thành một thuật ngữ và cũng là một đề tài khoa học hôm nay. Mới nhất là vào năm 2020, Giải Noble Vật Lý trao cho 3 nhà khoa học liên quan đến Lỗ Đen. Một nửa giải Nobel Vật lý năm 2020 được trao cho TS Roger Penrose (Anh Quốc) nhờ vào công trình toán học của ông cho thấy Lỗ Đen là hệ quả của lý thuyết hấp dẫn của Einstein (như đã trình bày phần đầu)
Hai nhà khoa học Andrea Ghez (Mỹ) và Reinhard Genzel (Đức) chia sẻ nửa còn lại của giải Nobel Vật Lý 2020 này nhờ hai người này có công tìm ra một lỗ đen khổng lồ nằm ở trung tâm thiên hà chúng ta đó là Dải Ngân Hà (Milky Way).
EVENT HORIZON xin tạm dịch là CHÂN TRỜI "MA ẢNH"
LỖ ĐEN ĐÁNG SỢ HƠN MA QUỶ HALLOWEEN NGÀN VẠN LẦN, TẠI SAO thế?
Do đó là EVENT HORIZON: tạm dịch là CHÂN TRỜI MA ẢNH gồm bề mặt hình cầu đánh dấu biên giới của Lỗ Đen bạn có thể vào mà vĩnh viễn không bao giờ ra được. Thật ra khi bước qua ranh giới đó bạn đã tới hồi tân số vĩnh viễn bị hút chặt vào trung tâm của Lỗ Đen đi mãi tới cõi vô cùng)
KHI BỊ HÚT VÀO LỖ ĐEN
Bây giờ bạn thử tưởng tượng nếu có một vật thể mà đậm đặc vật chất cực kỳ kinh khủng như đã nói trên thì dĩ nhiên lực đào thoát ( tức là thoát ra khỏi sức hút của nó) phải cần có thứ vận tốc lớn hơn VẬN TỐC ÁNH SÁNG. Theo bác học Albert Einstein thì không có thứ gì đi nhanh hơn vận tốc ánh sáng. Lực hấp dẫn của Lỗ Đen mạnh không diễn tả nỗi như vậy do đó ngay cả một TIA SÁNG cũng bị hút vào không có cách nào thoát ra được. Vì lý do tia sáng chỉ bị hút vào không thể thoát ra nên chúng ta ở ngoài thấy nó hoàn toàn MÀU ĐEN do đó nó mới có cái tên là "Lỗ Đen"
Từ ý nghĩ vật chất có độ nén cực đại, khiến ánh sáng cũng bị giam hãm giúp chúng ta trở lại lý thuyết của La Place vào thế kỷ 18. Sau này đa phần đều hoàn thiện ở vào thời của thuyết TƯƠNG Đối của Einstein và Karl Schwarzschild (1873-1916 nhà vật lý Do thái gốc Đức) phát minh thêm cách chứng minh bằng toán học lý thuyết về loại vật chất như trên. Mãi sau này với công trình hợp tác của Oppenheimer (1904-1967 cha đẻ A bomb, nhà vật lý), Volkoff ( 1914-2000 vật lý gia Canada) và Snyder (nhà hóa học) vào năm1930 người ta tin tưởng rằng những thứ vật chất trên có khả năng hiện hữu trong vũ trụ. Những nhà nghiên cứu này chứng minh rằng khi một ngôi sao đã cạn hết nhiên liệu thì nó không thể tự giúp nó cưỡng lại hấp lực của chính nó và tự sụp đổ cuối hết nó sẽ hiện thân làm một LỖ ĐEN.
Với thuyết tương đối, lực hấp dẫn biểu diễn bằng một đường cong của thời gian vũ trụ / spacetime. Vật thể siêu khối lượng này (massive) tự DỒN NÉN kinh khủng không tưởng tượng nổi trong một kích thước quá nhỏ ví dụ bạn tưởng tượng sức nặng trái đất bó gọn trong một cái… quả banh chẳng hạn điều kỳ diệu này có khả năng làm lêc lệch lạc ý niệm thời gian, không gian và nó sẽ vượt ra ngoài lý thuyết bình thường về vật lý.
…Quý bạn đọc có thể nghĩ ra rằng ranh giới của chân trời ma ảnh đó là nơi mà tốc độ vượt thoát (escape velocity) tối thiểu phải bằng VẬN TỐC ÁNH SÁNG (300 000 km /giây). Ngoài đường chân trời (cuả Lỗ Đen) thì vận tốc sẽ ít hơn vận tốc ánh sáng do đó ví như bạn cho là có một lực hỏa tiễn đủ mạnh thì bạn có thể đủ sức để thóat ra ngoài. Nhưng than ôi, nếu bạn mà ở phía trong chân trời ma ảnh đó rồi thì nói chi chuyện hỏa tiễn mạnh hay yếu vì bạn vĩnh viễn không bao giờ ra được nữa...
Chân Trời Ma Ảnh này có những tính chất về không gian vật lý rất kỳ diệu và có thể nói là ma quái. Giả thử bạn ngồi một nơi nào đó thật xa ngắm nó, cái đường chân trời này là một hình tượng thật đẹp, bất động nhưng giả sử bạn tới gần được nó thì cái thứ đường chân trời này đang phình rộng ra với một tốc độ kinh hồn bằng tốc độ ánh sáng và khi bạn đã LỌT LƯỚI vào rồi thì bạn không thể nào trở về được có nghĩa rằng nếu bạn trở lui thì phải có một vận tốc NHANH hơn tốc độ ánh sáng mới được!!!
KHI NÀO LỖ ĐEN TỚI NUỐT CHỮNG HÀNH TINH CHÚNG TA
LÝ TÍNH KỲ DIỆU VÀ MA QUÁI của Chân Trời Ma Ảnh phình ra với tốc độ ánh sáng. Với bản chất 'tham ăn' tất cả mọi thứ Lỗ Đen nuốt hết từ tinh tú, không gian hơi...kể cả ánh sáng. May thay nó cách xa chúng ta tới cả tỷ năm ánh sáng. Giả sử Chân Trời Ma Ảnh lan tới Địa Cầu chăng nữa thì cả ...tỷ năm nữa mới đến địa cầu. Vậy chúng ta có thể an tâm ngủ ngon giá như Lý Thuyết Lỗ Đen là có THẬT.
Thuật ngữ Black Holes tình cờ sau này do John Archibald Wheeler ( 1911-2008 nhà vật lý Mỹ, từng làm việc chung với Einstein ) đặt tên, chứ trước đây còn mang tên là “frozen stars” những ngôi sao đông đặc.
CHUYỆN GÌ SẼ XẢY RA NẾU BẠN BỊ LỌT VÀO LỖ ĐEN MA QUÁI KIA?
Cứ tưởng tượng là bạn đã vào được một phi thuyền trực chỉ lao vào một cái LỖ ĐEN của dãi THIÊN HÀ chúng ta đi . Và Lỗ Đen này có cái khối lượng (mass) gấp triệu lần mặt trời. Bạn khởi hành từ một điểm thật xa cái lỗ đen đó và lao vào biên giới của nó . Rồi chuyện gì xảy ra tiếp ?
Trước tiên bạn cảm thấy tình trạng vô trọng lượng vì các phần của thân thể bạn và các bộ phận của phi thuyền bạn đang bị dẫn lực của lỗ đen hút vào như nhau Tuy thế, Khi bạn càng gần và càng gần đến tâm của lỗ đen ( cứ cho là bạn còn sống cho đến lúc vào được bên trong ) bạn bắt đầu cảm nhận lực tương tác ‘thủy triều’ tác dụng vào bạn . Giả dụ như chân bạn gần tâm của lỗ đen hơn đầu bạn như thế chân bạn bị hút mạnh hơn là đầu và bạn bắt đầu có thứ cảm giác bị ‘căng’ ra. Thứ lực này càng tăng dần khi càng gần đến tâm lỗ đen và cuối cùng nó xé toạc người bạn ra . mọi thứ đều méo mó trước mắt bạn vì hấp lực dị thường của lỗ đen đã ‘bẻ cong ‘ cả ánh sáng . Một cách rõ hơn không không có gì đặc biệt khi vượt qua ‘chân trời ‘ này chỉ có một điều bạn có thể nhìn được các thứ BÊN NGOÀI vì ánh sáng từ các thứ bên ngoài có thể đến được với bạn (ánh sáng ngoài đã bị hút vào ) nhưng tuyệt nhiên bên ngoài thì không thể nào thấy được bạn vì ánh sáng từ bạn không có cách nào THOÁT được ra bên ngoài.
Thế thì diễn biến này kéo dài được bao lâu ? Nó tùy thuộc vào khoảng cách bao xa bạn chọn lúc khỏi hành. Giả sử bạn chọn một khoảng cách 10 lần bán kính thứ lỗ đen có khối lượng triệu lần mặt trời ( cho ra bán kính 3 triệu km) thì bạn có thời gian là 30 triệu/ 300 000km/sec= 1.6 phút và bạn có khoảng gần 7 giây "chu du" khi lọt vào trong cái vòng 'kim cang " đen ngòm ma quái đó.
3 ĐIỀU ĐẶC BIỆT KHIẾN LỖ ĐEN QUẢ LÀ ĐÁNG SỢ HƠN MA QUÁI HALLOWEEN NGHÌN VẠN LẦN
1-BẠN KHÔNG THỂ THOÁT ĐƯỢC KHI ĐÃ LỌT VÀO CHÂN TRỜI MA ẢNH (Event Horizon)
2-LỖ ĐEN LÀ THỨ ‘THAM ĂN’ ĐẾN CÙNG TỘT DO NÓ SẴN SÀNG HÚT BẤT CỨ THỨ GÌ KỂ CẢ ÁNH SÁNG
3-CÁC ĐỊNH LUẬT VẬT LÝ ĐỀU KHÔNG CÒN GIÁ TRỊ TẠI LỖ ĐEN NỮA
HAPPY HALLOWEEN 2021!
ĐHL BIÊN SOẠN LẠI 4.6.2023
No comments:
Post a Comment