|
nvdtdnguyen
member
ID 16257
10/18/2006
|
Hố đen
Hố đen, hay c̣n gọi là lỗ đen, là một vật thể có mật độ khối lượng rất lớn, lớn đến nỗi lực hấp dẫn của nó làm cho mọi vật thể không thể nào thoát ra được từ nó, trừ việc xuyên qua đường hầm lượng tử. Truờng hấp dẫn mà hố đen tạo ra rất lớn, v́ vậy, một vật muốn thoát ra khỏi hố đen phải có vận tốc thoát lớn hơn vận tốc ánh sáng trong chân không. Điều này là không thể v́ theo lư thuyết tương đối vận tốc ánh sáng trong chân không là vận tốc giới hạn lớn nhất có thể đạt được của vật chất, do đó không có vật nào, kể cả các lượng tử ánh sáng (photon), có thể thoát ra khỏi hố đen. Tuy nhiên, ta vẫn có thể nhận biết được sự tồn tại của hố đen qua việc quan sát chuyển động của các vật thể trong vùng ảnh hưởng của nó.
Từ "hố đen" xuất phát từ một nghĩa rộng, nó không chỉ dừng lại ở khái niệm "hố" mà c̣n là một vùng không gian ảnh hưởng bởi hố đen. Lư thuyết về hố đen là một trong số các lư thuyết hiếm hoi trong vật lư 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).
Thực tế hố đen là các "xác chết" của các ngôi sao nặng có khối lượng lớn hơn giá trị khối lượng giới hạn gọi là giới hạn Chandrasekhar có giá trị khoảng 3,4 lần khối lượng mặt trời.
Hố đen được dự đoán bởi lư thuyết tương đối rộng. Theo mô h́nh 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 lư thuyết cho rằng bản chất tự nhiên của bức xạ không phụ thuộc vào những thứ đă rơi vào trong hố đen trong quá khứ, nói cách khác hố đen xóa sạch mọi thông tin quá khứ, đây là nghịch lư thông tin hố đen. Nghịch lư này dường như đă được loại bỏ bởi lư 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 siêu tân tinh và các bức xạ tia X từ các ḷ hoạt động hạt nhân vũ trụ.
_________________________LỊCH SỬ HỌC THUYẾT HỐ ĐEN__________________
Khái niệm một vật thể nặng đến độ ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi vật đó đă 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, lư thuyết cơ học cổ điển của Isaac Newton về hấp dẫn và khái niệm vận tốc thoát đă được biết. Michell đă tính rằng, một vật thể có bán kính gấp 500 lần Mặt Trời và có mật độ bằng mật độ Mặt Trời th́ vận tốc thoát ở bề mặt của nó bằng vận tốc ánh sáng, và do đó không ai có thể nh́n 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 ư tưởng tương tự trong lần xuất bản thứ nhất và thứ hai của cuốn sách của ông, nhưng trong các lần xuất bản sau th́ không đưa vào nữa. Trong suốt thế kỷ thứ 19, ư tưởng đó không gây chú ư v́ 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 lư thuyết hấp dẫn gọi là lư thuyết tương đối rộng. Trước đó ông đă cho thấy ánh sáng bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn. Mấy tháng sau, Karl Schwarzschild đă đưa ra nghiệm cho trường hấp dẫn của một khối lượng điểm và tiên đoán về lư 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 rơ về nó. Bản thân Schwarzschild cũng từng nghĩ rằng nó không có ư nghĩa vật lư.
Vào những năm 1920, Subrahmanyan Chandrasekhar đă 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 ǵ có thể cản trở quá tŕnh đó diễn ra. Tuy nhiên, một nhà vật lư khác là Arthur Eddington chống lại giả thuyết đó và cho rằng chắc chắn sẽ có cái ǵ 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 tŕnh suy sập do hấp dẫn. Các hố đen có thể h́nh thành trong tự nhiên. Trong một thời gian, người ta gọi các vật thể như vậy là các "ngôi sao bị đóng băng" v́ 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 lư, vào lúc đó, tin rằng hố đen là một nghiệm đối xứng cao đặc biệt do Schwarzschild t́m 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 lư thuyết và thực nghiệm. Stephen Hawking và Roger Penrose đă chứng minh rằng các hố đen là các nghiệm tổng quát của lư 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 c̣n được khởi phát từ việc t́m ra sao pulsar. Ngay sau đó, nhà vật lư John Wheeler đă 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.
Alert webmaster - Báo webmaster bài viết vi phạm nội quy
|
