Giải Mã Nghịch Lý Lỗ Đen: Khám Phá Thông Tin Bị Ẩn Giấu

Nghịch lý Hawking đã để lại một dấu hỏi lớn trong giới khoa học về sự biến mất của lỗ đen. Theo lý thuyết, khi lỗ đen tiêu hủy, mọi thông tin về nguồn gốc của chúng cũng bị xóa bỏ, điều này đi ngược lại với các định luật của vật lý lượng tử. Giờ đây, một nghiên cứu mới đang mở ra hướng đi mới trong việc giải quyết vấn đề này.

Nhà vật lý nổi tiếng Stephen Hawking từng mô tả rằng các lỗ đen không chỉ đơn thuần là những hố sâu trong không gian, mà chúng còn phát ra một dạng bức xạ, được gọi là “bức xạ Hawking”, dưới dạng năng lượng nhiệt. Vấn đề nằm ở chỗ, bức xạ này không chứa thông tin, do đó khi lỗ đen dần tan biến, mọi thông tin về ngôi sao đã sinh ra nó cũng mất theo.

Thông tin về sự hình thành lỗ đen có thể được tìm thấy dưới dạng bức xạ mà nó phát ra, theo nghiên cứu mới giải thích nghịch lý Hawking. (Ảnh: NASA).

Các định luật của cơ học lượng tử lại khẳng định rằng thông tin không bao giờ có thể bị xóa sổ. Điều này đặt ra một câu hỏi lớn được gọi là “nghịch lý thông tin Hawking”. Lỗ đen được xem như những thực thể có trọng lực cực mạnh đến nỗi không gì có thể thoát khỏi sự hấp dẫn của chúng, ngay cả ánh sáng.

Khám Phá Nghịch Lý Hawking

Lỗ đen hình thành thông qua sự sụp đổ của những ngôi sao khổng lồ. Theo quan điểm vật lý cổ điển, chúng có thể được mô tả đơn giản bằng ba thông số: khối lượng, động lượng góc và điện tích. Tuy nhiên, nguồn gốc của lỗ đen lại là một ngôi sao phức tạp, chứa đựng nhiều loại hạt như proton, electron và neutron.

Hình ảnh đầu tiên chụp được một lỗ đen, ở trung tâm dải ngân hà M87, cách Trái đất gần 54 triệu năm ánh sáng. (Ảnh: EHT Collaboration).

Dù rằng lỗ đen không lưu giữ những dấu vết của các nguyên tố hóa học phức tạp, nhưng lý thuyết vật lý lượng tử thực sự cho rằng thông tin về ngôi sao ban đầu vẫn có thể được khôi phục thông qua các bức xạ mà lỗ đen phát ra. Stephen Hawking đã từng tạo ra một cuộc cách mạng trong tư duy khoa học năm 1976 với giả thuyết rằng lỗ đen liên tục phát ra bức xạ, dẫn đến việc chúng dần bốc hơi và tan biến.

“Nhưng điều này mâu thuẫn với các quy tắc về lượng tử, khẳng định rằng ‘cuộc sống’ của lỗ đen có thể được tái tạo dựa trên bức xạ mà nó phát ra”, giáo sư Xavier Calmet tại Đại học Sussex khẳng định.

Giải Quyết Nghịch Lý Lỗ Đen

Trong suốt gần ba năm, Calmet cùng nhóm nghiên cứu đã dày công tìm hiểu để giải mã nghịch lý này. Họ đã cải tiến các công thức tính của Hawking với việc đưa vào các yếu tố của “lực hấp dẫn lượng tử” – khái niệm mô tả lực hấp dẫn với các nguyên tắc của cơ học lượng tử, mà Hawking khi đó lại không tính đến.

“Dù các yếu tố bổ sung này có vẻ nhỏ bé, nhưng chúng lại rất quan trọng cho quá trình bốc hơi của lỗ đen. Nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng bức xạ Hawking không chỉ là năng lượng nhiệt, mà còn có thể mang theo thông tin”, ông Calmet cho biết.

Đặc biệt, nhóm nghiên cứu cũng đã chỉ ra cách mà thông tin từ lỗ đen có thể thoát ra thông qua bức xạ Hawking. Tuy nhiên, việc thực hiện điều này trong thực tiễn vẫn chưa khả thi do cần đến một thiết bị đủ nhạy để phát hiện bức xạ Hawking, hiện vẫn chưa có trong công nghệ.