Kênh “Những lời dạy cổ xưa” xin kính chào quý vị. Trong hành trình tìm kiếm ý nghĩa cuộc sống và sự thật vũ trụ, chúng ta thường được dẫn lối bởi những tri thức uyên thâm của cổ nhân. Những lời dạy của Đức Phật về nhân quả, về sự vô thường, hay các triết lý đạo đức từ Kinh Thánh đều là những ngọn đèn soi sáng, giúp chúng ta hiểu rõ hơn về bản chất của tồn tại và tìm thấy sự an lạc trong tâm hồn. Áp dụng những trí tuệ này vào đời sống, chúng ta không chỉ giải quyết được những khó khăn trước mắt mà còn vun đắp cho một tương lai tốt đẹp hơn, cả cho chính mình và cho cộng đồng. Hãy cùng nhau khám phá những điều kỳ diệu mà tri thức cổ xưa mang lại.
Trong hơn một thế kỷ qua, thuyết tương đối của Albert Einstein đã trở thành nền tảng của vật lý hiện đại, mang lại những bước tiến vượt bậc trong việc hiểu biết về vũ trụ và các hiện tượng vật lý. Thuyết tương đối đặc biệt và thuyết tương đối tổng quát không chỉ giải thích được các hiện tượng như sự uốn cong của ánh sáng khi đi qua các trường hấp dẫn mạnh mà còn dự đoán chính xác sự tồn tại của sóng hấp dẫn và hố đen. Những thành tựu này đã giúp thuyết tương đối được chấp nhận rộng rãi trong cộng đồng khoa học và được coi là một trong những lý thuyết vật lý chính xác nhất từng được phát triển.
Tuy nhiên, như bất kỳ lý thuyết khoa học nào, thuyết tương đối cũng đối mặt với những thách thức và câu hỏi chưa được giải đáp hoàn toàn. Sự ra đời của các lý thuyết vật lý mới như lý thuyết dây và cơ học lượng tử đã đặt ra những vấn đề mâu thuẫn và làm nổi bật những giới hạn của thuyết tương đối khi cố gắng dung hòa nó với các lý thuyết này. Một nghiên cứu lý thuyết mới đây đã phát hiện ra rằng không thể hình thành hố đen chỉ bằng năng lượng của các hạt ánh sáng, qua đó tạo ra thêm một lỗ hổng trong thuyết tương đối rộng của Einstein.
Nghiên cứu mới cho thấy các vật thể cực đoan được gọi là “kugelblitz” (hố đen chỉ hình thành từ ánh sáng) là không thể có trong vũ trụ của chúng ta, thách thức thuyết tương đối rộng của Einstein. Khám phá này đặt ra những hạn chế đáng kể đối với các mô hình vũ trụ học và chứng minh cách cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng có thể được điều hòa để giải quyết các câu hỏi khoa học phức tạp.
Hố đen, những vật thể khổng lồ có lực hấp dẫn mạnh đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi, là một trong những vật thể kỳ lạ và hấp dẫn nhất trong vũ trụ. Thông thường, chúng hình thành từ sự sụp đổ của các ngôi sao khổng lồ vào cuối chu kỳ sống của chúng. Khi áp suất từ các phản ứng nhiệt hạch trong lõi của chúng không còn có thể chống lại lực hấp dẫn, ngôi sao cạn kiệt nhiên liệu, trải qua giai đoạn sụp đổ trọng lực khiến lõi của nó co lại và nhiệt độ tăng lên. Nếu khối lượng của lõi vượt quá giới hạn Chandrasekhar, không có lực nào có thể ngăn chặn sự co rút và lõi sụp đổ vào một điểm có mật độ vô hạn được gọi là điểm kỳ dị. Tại điểm kỳ dị này, không gian và thời gian như chúng ta biết đều không tồn tại. Hố đen không chỉ là những kẻ hủy diệt vũ trụ; chúng còn đóng vai trò quan trọng trong sự tiến hóa của các thiên hà.
Tuy nhiên, có nhiều giả thuyết kỳ lạ hơn liên quan đến sự hình thành hố đen. Một trong những giả thuyết như vậy liên quan đến việc tạo ra “kugelblitz”. Thuật ngữ “kugelblitz” có nguồn gốc từ tiếng Đức, nghĩa là “tia sét hình cầu”. “Kugelblitz” là một hố đen giả thuyết, thay vì hình thành từ sự sụp đổ của vật chất thông thường (có thành phần chính là proton, neutron và electron), nó được hình thành từ sự tập trung một lượng lớn bức xạ điện từ, chẳng hạn như ánh sáng. Nói cách khác, dù ánh sáng không có khối lượng, nhưng nó mang theo năng lượng. Trong thuyết tương đối rộng của Einstein, năng lượng chịu trách nhiệm tạo ra độ cong trong không-thời gian, dẫn đến lực hấp dẫn. Vì vậy, về nguyên tắc, nếu một khối lượng đủ lớn của năng lượng dưới dạng bức xạ bị nén trong một khu vực đủ nhỏ, mật độ năng lượng đó sẽ đủ lớn để uốn cong không-thời gian và tạo ra một hố đen.
Theo đồng tác giả nghiên cứu Jose Polo-Gomez, một nhà vật lý tại Đại học Waterloo và Viện Vật lý lý thuyết Perimeter ở Canada, những nguyên tắc này vẫn đúng theo thuyết tương đối tổng quát cổ điển, không tính đến hiện tượng lượng tử. Để khám phá tác động tiềm tàng của các hiệu ứng lượng tử lên sự hình thành “kugelblitz”, Polo-Gomez và các đồng nghiệp đã kiểm tra ảnh hưởng của hiệu ứng Schwinger, khi có một năng lượng điện từ cực kỳ mạnh (ví dụ, do sự tập trung ánh sáng lớn), một phần năng lượng này chuyển thành vật chất dưới dạng cặp electron-positron. Đây là một hiệu ứng lượng tử được gọi là hiệu ứng Schwinger, hay còn gọi là phân cực chân không.
Tác giả chính của nghiên cứu, Alvaro Alhambra Dominguez thuộc Viện Vật lý hạt và vũ trụ tại University Complutense of Madrid, cho biết trong nghiên cứu của họ, nhóm nghiên cứu đã tính toán tốc độ mà các cặp electron-positron được tạo ra trong một trường điện từ sẽ làm cạn kiệt năng lượng. Nếu tốc độ này vượt quá tốc độ bổ sung năng lượng của trường điện từ trong một vùng nhất định, thì không thể hình thành “kugelblitz”. Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng ngay cả trong những trường hợp khắc nghiệt nhất, ánh sáng nguyên chất cũng không bao giờ có thể đạt tới ngưỡng năng lượng cần thiết để hình thành nên hố đen.
Theo đồng tác giả nghiên cứu Luis J. Garay, cũng thuộc Viện Vật lý hạt và vũ trụ tại University Complutense of Madrid, những gì họ chứng minh là “kugelblitz” không thể hình thành bằng cách tập trung ánh sáng, dù là nhân tạo trong phòng thí nghiệm hay trong các kịch bản vật lý thiên văn tự nhiên. Ví dụ, ngay cả khi chúng ta sử dụng tia laser mạnh nhất trên Trái Đất, chúng ta vẫn còn cách xa hơn 50 cấp độ so với cường độ cần thiết để tạo ra một “kugelblitz”.
Phát hiện này có ý nghĩa lý thuyết sâu sắc, hạn chế đáng kể các mô hình thiên văn vật lý và vũ trụ học trước đây cho rằng có sự tồn tại của “kugelblitz”. Nó cũng dập tắt mọi hy vọng nghiên cứu thực nghiệm về hố đen trong môi trường phòng thí nghiệm bằng cách tạo ra chúng thông qua bức xạ điện từ. Tuy nhiên, kết quả tích cực của nghiên cứu cho thấy các hiệu ứng lượng tử có thể được tích hợp hiệu quả vào các vấn đề liên quan đến trọng lực, do đó cung cấp câu trả lời rõ ràng cho các câu hỏi khoa học thực tế.
Polo-Gomez cho biết về mặt lý thuyết, công trình này chứng minh hiệu ứng lượng tử có thể đóng vai trò quan trọng như thế nào trong việc hiểu cơ chế hình thành và sự xuất hiện của các vật thể thiên văn. Lấy cảm hứng từ những phát hiện của mình, các nhà nghiên cứu có kế hoạch tiếp tục khám phá ảnh hưởng của các hiệu ứng lượng tử lên nhiều hiện tượng hấp dẫn khác nhau có ý nghĩa thực tế và cơ bản.
Theo Eduardo Martin-Martinez thuộc Đại học Waterloo và Viện Perimeter, nhiều người trong số họ rất quan tâm đến việc tiếp tục nghiên cứu các đặc tính hấp dẫn của vật chất lượng tử, đặc biệt là trong các tình huống mà vật chất lượng tử này vi phạm các điều kiện năng lượng truyền thống. Về nguyên tắc, loại vật chất lượng tử này có thể tạo ra không gian-thời gian kỳ lạ, dẫn đến các hiệu ứng như lực hấp dẫn đẩy hoặc tạo ra các giải pháp kỳ lạ như động cơ Alcubierre Drive hoặc lỗ sâu có thể đi qua và ngay cả các cấu trúc không-thời gian không tầm thường khác. Tuy nhiên, để tiến gần hơn đến việc biến những ý tưởng này thành hiện thực, chúng ta cần hiểu sâu hơn về cách thức mà vật chất lượng tử tương tác với không gian-thời gian ở quy mô nhỏ nhất.
Chúng ta còn một chặng đường dài phía trước và cần tiếp tục nghiên cứu một cách cẩn trọng và tỉ mỉ để đảm bảo rằng các lý thuyết này có thể được kiểm nghiệm và ứng dụng thực tiễn. Như với mọi bước đột phá trong khoa học, các lý thuyết này cần được kiểm chứng qua các thí nghiệm nghiêm ngặt. Việc tạo ra và kiểm tra các điều kiện cần thiết cho các hiện tượng vật lý cực đoan này trong môi trường phòng thí nghiệm là một thách thức lớn. Một khi hiểu rõ hơn về các quy tắc chi phối mối quan hệ giữa vật chất và không gian-thời gian ở cấp độ lượng tử, chúng ta có thể mở ra những khả năng chưa từng có, từ việc tạo ra các thiết bị công nghệ mới đến việc khám phá vũ trụ theo những cách hoàn toàn khác biệt.
Nghiên cứu này không chỉ thách thức những hiểu biết hiện tại về thuyết tương đối mà còn mở ra những hướng đi mới trong việc khám phá bản chất của vũ trụ. Đồng thời, nó cũng nhắc nhở chúng ta về tầm quan trọng của việc áp dụng các triết lý sống sâu sắc, giúp ta có được sự an lạc và minh triết trong hành trình khám phá bản thân và thế giới xung quanh.