Hố đen vũ trụ là gì và bên trong nó chứa đựng điều gì?

Vũ Trụ Kỳ Ảo

Hố đen là gì? Trong một bài báo vừa mới đăng trên tạp chí Nature Astronomy, Erik Curiel, nhà triết học tại trường ĐH Loyola Marymount (LMU), Hoa Kỳ chỉ ra rằng các nhà vật lý học dùng các định nghĩa khác nhau của khái niệm này, tùy thuộc vào lĩnh vực nghiên cứu đặc thù của riêng họ. Hố đen thông thường được xem là một vật thể thiên văn hấp thu tất cả vật chất và bức xạ đi vào trong phạm vi ảnh hưởng của nó.

Hố đen là gì? Thực ra không hề có định nghĩa nhất quán, tương thông trong giới khoa học.

Hố đen chính xác là gì?
Mô phỏng vật chất quay xung quanh một hố đen. (Ảnh: ESO)

Về mặt vật lý, một hố đen được xác định bởi sự hiện diện của một điểm kỳ dị, tức là một vùng không gian, giới hạn bởi một “chân trời sự kiện”, trong đó mật độ khối lượng / năng lượng trở nên vô hạn, và các định luật vật lý ứng dụng tốt trong các điều kiện thông thường thì giờ không còn đúng nữa. Tuy nhiên, như bài báo trên tạp chí Nature Astronomy chứng minh, việc đưa ra một định nghĩa chính xác và được chấp nhận về trạng thái “siêu thường” này quả là khó.

Tác giả của bài báo, TS. Erik Curiel từ Trung tâm Triết học Toán học Munich tại LMU đã tóm tắt vấn đề như sau:

“Các tính chất của hố đen là đối tượng nghiên cứu trong một loạt các phân ngành vật lý – trong vật lý quang học, trong vật lý lượng tử và tất nhiên cả trong vật lý thiên văn. Nhưng mỗi chuyên ngành này tiếp cận vấn đề với tập hợp các khái niệm lý thuyết cụ thể của riêng nó”.

Hố đen chính xác là gì?
Minh họa hố đen. (Ảnh: NASA)

Erik Curiel từng nghiên cứu triết học cũng như vật lý lý thuyết tại Đại học Harvard và Đại học Chicago. Hiện ông đang thực hiện một dự án nghiên cứu do DFG tài trợ với mục đích chính là phát triển một mô tả triết học chính xác về các khía cạnh khó hiểu nhất định của vật lý hiện đại. Ông Curiel bày tỏ:

“Các hiện tượng chẳng hạn như hố đen thuộc về một địa hạt không thể tiếp cận cho quan sát và thí nghiệm. Nghiên cứu dựa trên giả định rằng các hố đen tồn tại, do vậy nó bao hàm một mức độ suy đoán bất thường ngay cả đối với lĩnh vực vật lý lý thuyết”.

Tuy nhiên, chính khó khăn này lại làm cách tiếp cận vật lý đối với bản chất của các hố đen trở nên vô cùng thú vị từ quan điểm triết học. Ông Curiel chia sẻ thêm:

“Quan điểm vật lý về các hố đen tự nó gắn bó chặt chẽ với các vấn đề triết học liên quan đến các nghiên cứu về bản thể học, siêu hình và phương pháp luận”.

Hố đen chính xác là gì?
Ảnh chụp hố đen thực tại. (Ảnh: Kính thiên văn Event Horizon Telescope)

Những quan điểm “đáng kinh ngạc” và “mở rộng tầm mắt”

Trong quá trình chuẩn bị cho việc phân tích khái niệm hố đen trên tạp chí Nature Astronomy, tác giả đã trò chuyện với nhiều nhà vật lý học trong một loạt các lĩnh vực nghiên cứu. Thông qua các cuộc đối thoại, ông đã nhận được khá nhiều định nghĩa khác nhau về hố đen.

Tuy nhiên, điều quan trọng là từng định nghĩa được sử dụng một cách tự nhất quán trong giới hạn của các chuyên ngành liên quan. Bản thân Curiel mô tả các cuộc thảo luận này là “đáng kinh ngạc” và “mở rộng tầm mắt”. Đối với nhà vật lý thiên văn Avi Loeb: “Hố đen là một nhà tù tối chung: Một khi bạn đi vào, bạn có thể không bao giờ trở ra nữa.” Từ góc độ khác, nhà vật lý lý thuyết Domenico Giulini coi nó như “có vấn đề về mặt khái niệm khi xem các hố đen như các vật thể trong không gian, những vật thể có thể di chuyển và bị đẩy quanh”.

Thông điệp mà Curiel rút ra cho bản thân là sự đa dạng của các định nghĩa về hố đen là một dấu hiệu tích cực, vì nó cho phép các nhà vật lý tiếp cận hiện tượng này từ nhiều khía cạnh vật lý khác nhau. Tuy nhiên, để sử dụng hiệu quả sự đa dạng về quan điểm này, thì quan trọng là cần trau dồi nhận thức sâu sắc hơn về sự khác biệt trong sự nhấn mạnh giữa các khái niệm.

Ngự Yên (theo Vision Times)