Tiên đoán tương lai

- Sự biến mất của thông tin trong các hố đen có thể làm giảm khả năng tiên đoán tương lai của chúng ta như thế nào?.
- Do đó, trong thuyết tương đối hẹp, không có thời gian tuyệt đối để chúng ta có thể đánh dấu các sự kiện.
- Ví dụ, không thời gian giống.
- Do đó, ta có thể dùng phương trình Schrodinger để tiên đoán hàm sóng trong tương lai..
- Các hố đen là nguyên nhân để chúng ta nghĩ thời gian không tăng đối với các nhà quan sát.
- Thảo luận đầu tiên về hố đen xuất hiện vào năm 1783.
- HỐ ĐEN SCHWARZSCHILD.
- Năm 1916, một nhà thiên văn học người Đức Karl Schwarzschild tìm thấy một nghiệm từ lý thuyết tương đối của Einstein đại diện cho một hố đen hình cầu.
- Tuy nhiên, ngày nay chúng ta hiểu rằng bất kỳ một ngôi sao không quay, đủ nặng, sau khi đốt hết nhiên liệu hạt nhân sẽ phải suy sụp thành hố đen hình cầu hoàn hảo của Schwarzschild.
- Đường kính (R) của chân trời sự kiện của hố đen chỉ phụ thuộc vào khối lượng của nó, và được cho bởi công thức:.
- Trong công thức này, c là vận tốc ánh sáng, G là hằng số Newton, và M là khối lượng của hố đen.
- Một hố đen có khối lượng bằng khối lượng mặt trời sẽ có bán kính bằng hai dặm..
- Năm 1916, ngay sau khi thuyết tương đối rộng được đưa ra lần đầu tiên, Karl Schwarzschild (ông đã mất ngay sau khi mắc bệnh ở mặt trận với Nga trong đại chiến thế giới lần thứ nhất) đã tìm thấy một nghiệm của các phương trình trường của thuyết tương đối rộng biểu diễn cho một hố đen.
- Cơ chế duy nhất để giải thích hiện tượng độ sáng cao như thế là vật chất đang rơi vào hố đen..
- “hố đen”, mà lúc bấy giờ chỉ có một số ít người tin rằng nó tồn tại, để chỉ trạng thái suy sụp của vật chất.
- Và từ công trình của Werner Israel, ông dự đoán rằng hố đen không có tóc, ám chỉ trạng thái suy sụp cả bất kỳ ngôi sao nặng không quay nào cũng có thể được mô tả bằng nghiệm Schswar- zschild..
- Bản thân Einstein cũng không bao giờ tin vào các hố đen và quan điểm của ông cũng được phần lớn các nhà khoa học có uy tín về thuyết tương đối chia sẻ.
- Tôi còn nhớ chuyến đi Paris để trình bày một báo cáo về phát hiện của tôi cho rằng thuyết lượng tử ngụ ý các hố đen không hoàn toàn đen.
- Báo cáo của tôi khá tẻ nhạt vì vào lúc đó gần như không có ai ở Paris tin vào các hố đen.
- Tuy vậy, dù là ngôi sao ẩn hoặc bất kỳ tên nào khác cũng không nhận được sự nhìn nhận của công chúng bằng cái tên hố đen.
- Sự phát hiện ra các quasar vào năm 1963 đã gây ra một cuộc bùng phát các nghiên cứu lý thuyết về hố đen và các nỗ lực quan sát để nhìn thấy chúng (hình 4.10).
- Ta có thể đo thời gian bằng giây và khoảng cách bằng “giây ánh sáng.
- Ánh sáng có thể thoát ra từ bệ mặt ngôi sao (đường thẳng đứng màu đỏ).
- Một hố đen được hình thành, một vùng không thời gian mà ánh sáng từ đó không thể thoát ra được..
- Không gian Thời gian.
- Thời gian.
- Ngôi sao sẽ trở thành một trong những ngôi sao đen của Michell, hoặc như ngày nay chúng ta nói, một hố đen..
- Chân trời là vùng biên giới của một hố đen được hình thành bởi các tia sáng chỉ chớm không thoát khỏi hố đen và giữ một khoảng cách không đổi với tâm của hố đen..
- THỜI GIAN.
- Làm thế nào để có thể ghi nhận một hố đen nếu không một tia sáng nào có thể thoát khỏi nó? Câu trả lời là hố đen vẫn tạo ra một lực hút hấp dẫn không đổi lên các vật thể lân cận khi ngôi sao bị suy sụp..
- Nếu mặt trời là một hố đen hoặc trở thành một hố đen mà không mất đi khối lượng của nó thì thì các hành tinh vẫn quay như chúng đang quay hiện nay..
- Có một cách để tìm kiếm các hố đen đó là tìm kiếm vật chất quay xung quanh một vật thể khổng lồ, đặc và không nhìn thấy.
- Có lẽ ấn tượng nhất là các hố đen khổng lồ xuất hiện ở tâm của các thiên hà và các quasar (hình 4.15)..
- Các tính chất của hố đen đã được thảo luận cho đến nay không gây nên vấn đề lớn nào cho quyết định luận.
- Thời gian sẽ kết thúc đối với nhà du hành vũ trụ rơi vào hố đen và chạm vào điểm kỳ dị.
- Nhưng các mặt phẳng đó lại phù hợp với phép đo thời gian thông thường tại vùng không thời gian gần phẳng cách xa hố đen..
- Tuy vậy, cũng đáng lưu ý rằng, tại các thời điểm sau, một phần của (Hình 4.15) MỘT HỐ ĐEN Ở.
- Giữa: Đường nằm ngang bức hình là ánh sáng phát ra từ một hố đen ở tâm thiên hà 4151..
- Tất cả các bằng chứng đều cho thấy rằng NGC 4151 có chứa một hố đen có khối lượng bằng một trăm triệu lần khối lượng mặt trời..
- Một ai đó đang nhìn ngôi sao từ phía xa sẽ không bao giờ nhìn thấy nó đi qua đường chân trời vào hố đen.
- hàm sóng lại ở bên trong hố đen – nơi mà không ai bên ngoài có thể quan sát thấy hàm sóng đó.
- Để làm điều đó, anh ta hoặc cô ta cần biết phần của hàm sóng nằm bên trong hố đen.
- Phần hàm sóng này có chứa các thông tin về những cái rơi vào hố đen.
- Rất có khả năng đó là một lượng lớn các thông tin vì hố đen với khối lượng và tốc độ quay đã cho có thể được tạo thành từ rất nhiều tập hợp các hạt khác nhau.
- hố đen không phụ thuộc vào bản chất vật thể suy sụp để tạo nên nó.
- John Wheeler gọi kết quả này là “hố đen không có tóc”.
- Khó khăn cho quyết định luận xuất hiện khi tôi thấy rằng các hố đen không phải là hoàn toàn đen.
- Nếu hố đen hiện diện thì một thành phần của cặp hạt có thể bị rơi vào hố đen để lại thành phần kia tự do thoát vào vô tận (hình 4.17)..
- Đối với một người ở phía xa hố đen thì hạt thoát ra kia dường như được phát xạ từ hố đen.
- Ta trông đợi phổ của hố đen chính là phổ của một vật nóng với nhiệt độ tỷ lệ với trường hấp dẫn tại chân trời sự kiện – biên giới của hố đen.
- Nói cách khác, nhiệt độ của hố đen phụ thuộc vào kích thước của nó..
- Một hố đen có khối lượng gấp vài lần khối lượng mặt trời sẽ có nhiệt độ khoảng một phần triệu độ trên không độ tuyệt đối, và một NHIỆT ĐỘ CỦA HỐ ĐEN.
- Hố đen phát xạ giống như một vật nóng có nhiệt độ (T) và chỉ phụ thuộc vào khối lượng của nó.
- Cuối cùng là (M) là khối lượng của hố đen, do đó, hố đen càng nhỏ thì nhiệt độ càng cao.
- Công thức này cho chúng ta thấy rằng, nhiệt độ của một hố đen có khối lượng bằng vài lần khối lượng mặt trời có nhiệt độ chỉ khoảng một phần triệu độ trên không độ tuyệt đối..
- Hố đen không có tóc.
- Các hạt ảo xuất hiện và hủy lẫn nhau ở gần chân trời sự kiện của hố đen..
- Một hạt bị rơi vào hố đen trong khi hạt kia thoát ra ngoài.
- Từ bên ngoài chân trời sự kiện dường như hố đen đang bức xạ các hạt ra không gian..
- hố đen lớn hơn lại có nhiệt độ thấp hơn.
- Do vậy, bất kỳ bức xạ lượng tử nào từ các hố đen như thế sẽ bị chìm hoàn toàn trong bức xạ 2,7 độ còn sót lại từ vụ nổ lớn – bức xạ phông vũ trụ mà ta đã thảo luận trong chương 2.
- Ta có thể ghi được bức xạ từ các hố đen nhỏ hơn và nóng hơn, nhưng dường như không có nhiều các hố đen như thế..
- Thật đáng tiếc! Nếu người ta phát hiện ra một hố đen thì tôi sẽ được giải Nobel.
- Các lập luận tương tự cho thất rằng có một bức xạ nhiệt từ chân trời này giống như bức xạ nhiệt từ chân trời của hố đen.
- Thậm chí nếu bằng chứng thực nghiệm về bức xạ của hố đen không trực tiếp cho lắm thì tất cả những ai nghiên cứu vấn đề này đều đồng ý rằng bằng chứng đó cần phải phù hợp với các lý thuyết khác mà đã được kiểm chứng bằng các quan sát.
- Bức xạ từ hố đen sẽ mang năng lượng đi, điều này có nghĩa là hố đen sẽ mất năng lượng và trở nên nhỏ đi.
- Và sự nhỏ đi này, đến lượt nó, có nghĩa là nhiệt độ của hố đen sẽ tăng và tốc độ bức xạ cũng sẽ tăng.
- Cuối cùng thì hố đen sẽ giảm đến khối lượng bằng không.
- Lúc đó thì ta không biết làm thế nào để có thể tính được việc gì sẽ xảy ra, nhưng kết quả duy nhất hợp lý và đương nhiên là hố đen dường như biến mất hoàn toàn..
- Thế thì cái gì sẽ xảy ra sau đó đối với phần hàm sóng nằm trong hố đen và thông tin về những cái đã rơi vào hố đen mà phần hàm sóng đó có? Dự đoán đầu tiên có thể là phần hàm sóng này, và các thông tin mà nó mang, sẽ thoát ra khi hố đen cuối cùng thì cũng biến mất.
- cuối cùng của hố đen.
- Tuy nhiên, theo bức tranh về một hạt của cặp hạt ảo bị rơi vào hố đen và hạt kia thoát ra ngoài, ta không trông đợi hạt thoát ra ngoài có liên hệ với hạt bị rơi vào hố đen hoặc mang đi thông tin về hạt bị rơi vào hố đen.
- Do vậy câu trả lời duy nhất dường như là thông tin của phần hàm sóng bên trong hố đen bị mất (hình 4.19)..
- Để bắt đầu, ta hãy lưu ý rằng, thậm chí, nếu bạn biết hàm sóng sau khi hố đen biến mất thì bạn cũng không thể chạy ngược phương trình Schrodinger và tính xem hàm sóng đó như thế nào trước khi hố đen được hình thành.
- Hàm sóng trước đó phụ thuộc một phần vào hàm sóng bị mất trong hố đen.
- Tuy nhiên, nếu thông tin bị mất trong hố đen thì suy nghĩ đó không còn đúng nữa.
- Bức xạ nhiệt từ chân trời sự kiện của hố đen mang năng lượng dương đi làm giảm khối lượng của nó.
- Vì mất đi khối lượng, nhiệt độ của hố đen tăng lên và tốc độ bức xạ cũng gia tăng làm cho khối lượng của nó giảm đi càng nhanh.
- Chúng ta không biết điều gì xảy ra nếu khối lượng trở lên cực nhỏ, nhưng kết quả hợp lý nhất có thể là hố đen biến mất hoàn toàn..
- Thoạt nhìn, có vẻ như là việc mất một phần hàm sóng trong hố đen không ngăn cản chúng ta tiên đoán hàm sóng bên ngoài hố đen.
- Trên thực tế, thí nghiệm về tư duy này chính là những điều xảy ra với bức xạ hố đen.
- Ta có thể làm được điều này nếu ta có thể quan sát được hạt bị rơi vào hố đen..
- Nhưng hạt đó ở trong hố đen thì ta không thể đo được spin và hàm sóng của nó.
- Nhưng nếu một hạt bị rơi vào hố đen thì ta không thể đoán được chắc chắn spin của hạt còn lại..
- Hố đen.
- Chắc chắn là ta có thể tiên đoán các hạt có spin ngược nhau, nhưng nếu một hạt bị rơi vào hố đen thì chúng ta không thể tiên đoán chắc chắn về hạt còn lại.
- Điều này có nghĩa là người ta không thể tiên đoán chắc chắn bất kỳ phép đo nào bên ngoài hố đen:.
- Các hố đen có thể được coi như là phần giao nhau của các màng- p trong các chiều bố sung của không thời gian.
- Thông tin về các trạng thái bên trong hố đen có thể được lưu trữ dưới dạng các sóng trên màng-p..
- Họ coi một hố đen được tạo nên bởi các thành phần được gọi là các màng-p (p-brane: xem trang 54)..
- Trong một số trường hợp nhất định, ta có thể chứng minh rằng số các sóng trên các màng-p bằng lượng thông tin mà ta trông đợi hố đen có.
- Một hạt bị rơi vào hố đen có thể được coi như một vòng dây kín đập vào màng-p (1).
- Đấy là một hạt thoát ra khỏi hố đen..
- Vậy nên các màng-p có thể hấp thụ và phát xạ các hạt giống như hố đen (hình 4.23)..
- tức là, chúng ta không cần tin rằng thực sự có các màng tí hon chuyển động trong một không thời gian phẳng hay không, thì các hố đen vẫn có thể xử sự như thể chúng được tạo thành từ các màng như vậy..
- Mô hình toán học về các hố đen cho rằng chúng được tạo thành từ các màng-p cho các kết quả tương tự với mô hình cặp hạt ảo được mô tả trước đây.
- Do đó, trên quan điểm thực chứng, đây cũng là một mô hình rất tốt, ít nhất là đối với một số loại hố đen nhất định.
- Đối với loại hố đen đó, mô hình màng-p tiên đoán một cách chính xác tốc độ phát xạ mà mô hình cặp hạt ảo đưa ra.
- Tuy nhiên, có một sự khác nhau quan trọng: trong mô hình màng-p, thông tin về những cái rơi vào hố đen được lưu trữ bởi hàm.
- Thay vào đó, cuối cùng thì thông tin hiện ra từ hố đen theo các bức xạ từ các màng-p.
- Thế thì bức tranh nào trong hai bức tranh trên là đúng? Một phần hàm sóng sẽ bị mất trong hố đen hay tất cả các thông tin sẽ thoát ra như màng-p dự đoán? Đây là một trong những câu hỏi nổi cộm nhất trong vật lý lý thuyết ngày nay

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt