Bản chất lỗ đen là gì?

Các nhà thiên văn học xác nhận sự tồn tại một lỗ đen khổng lồ ở ngay tâm thiên hà của chúng ta. Tuy nhiên không phải tất cả họ đều đồng thuận với nhau về bản chất triết học của lỗ đen vũ trụ.

Bản chất lỗ đen và cuộc tranh cãi không hồi kết

Một nghiên cứu được công bố vào tháng 1 trên tạp chí Nature Astronomy do Erik Curiel, nhà triết học, vật lý học của Đại học Harvard và Trung tâm triết học, toán học Munich tại Đức, Lud Ludwig-Maximilians thuộc Đại học München tiến hành, kết luận rằng các ngành khoa học không có chung một tiếng nói về vấn đề lỗ đen.

Những đặc trưng lỗ đen luôn là chủ đề của các cuộc nghiên cứu trong một loạt phân ngành vật lý, bao gồm vật lý quang học, vật lý lượng tử và tất nhiên cả vật lý thiên văn.

Tuy nhiên, mỗi chuyên ngành lại tiếp cận vấn đề với các khái niệm lý thuyết cụ thể của riêng mình. Đó là lý do các nhà khoa học ở những ngành khoa học khác nhau hiếm khi đồng thuận để cùng xác định bản chất của lỗ đen vũ trụ.

Mô phỏng quỹ đạo một vật thể khi tiến gần lỗ đen. Ảnh: ESO.

Curiel đã tập hợp nhiều quan điểm, định nghĩa lỗ đen vũ trụ của nhiều nhà vật lý khác nhau. "Lỗ đen là một nhà tù chỉ có ngõ vào mà không có ngõ ra, vật chất đi vào đó và không có chuyện đi ra”, nhà vật lý kết luận.

Trong khi một nhà vật lý lý thuyết lại cho rằng “lỗ đen chỉ là một vật thể như bao vật thể khác trong vũ trụ, nó có thể di chuyển vòng vòng xung quanh”.

Curiel tập trung vào mọi giả thuyết, cố hình dung xem tại sao cùng một thực thể lại có nhiều định nghĩa như vậy trong khoa học. Kết quả ông buộc phải chấp nhận việc đa định nghĩa cùng tồn tại. Đơn giản vì mỗi ngành khoa học sẽ định nghĩa lỗ đen vũ trụ sao cho các đặc tính của nó phù hợp nhất với lĩnh vực mà họ nghiên cứu.

Điều này có nghĩa chúng ta vẫn chưa thể biết được bản chất của lỗ đen, mà chỉ có thể quan sát và ghi nhận các đặc tính của nó theo nhiều góc nhìn khác nhau ứng với nhiều ngành khoa học khác nhau.

“Kết luận của tôi là trong một giới hạn cho phép nào đó, sự khác biệt về mặt định nghĩa đối với lỗ đen vũ trụ là cần thiết để các nhà khoa học ở nhiều lĩnh vực có thể tiến hành quan sát và nghiên cứu lỗ đen thuận tiện hơn”, ông Curiel cho biết. “Tuy nhiên khi giao tiếp giữa ngành này với ngành kia, chúng ta cần chuyển đổi một số thuật ngữ để kết quả được tương đồng”.

Điểm kỳ dị chưa rõ nguồn gốc

Mỗi vật thể được xác định chính xác, hay nói cách khác, được hiểu trọn vẹn bởi khoa học đều sẽ có một định nghĩa triết học về nó. Vì định nghĩa triết học được xem là cao nhất, lý tưởng và chính xác nhất, suy cho cùng, các ngành khoa học đều được bao hàm bởi triết học.

Lỗ đen được quy ước là một vật thể thiên văn tiêu thụ tất cả vật chất và bức xạ trong phạm vi ảnh hưởng của nó. Về mặt vật lý, một lỗ đen được xác định bởi sự hiện diện của một điểm kỳ dị (dị điểm), tức một vùng không gian giới hạn bởi 'chân trời sự kiện' (event horizon), trong đó mật độ khối lượng, năng lượng trở nên vô hạn, và không thể áp dụng các định luật vật lý thông thường.

Các nhà khoa học tán đồng về sự tồn tại của lỗ đen Sagittarius A, nhưng bản chất của nó vẫn là điều gây tranh cãi. Ảnh: ESA.

Erik Curiel đã nghiên cứu triết học, vật lý lý thuyết tại Đại học Harvard và Đại học Chicago. Mục đích chính của dự án nghiên cứu là phát triển một mô tả triết học chính xác về các khía cạnh khó hiểu nhất định của vật lý hiện đại.

"Lỗ đen thuộc về một nơi không thể tiếp cận và quan sát với công nghệ hiện nay. Mọi nghiên cứu đều dựa trên giả định rằng lỗ đen có tồn tại, do đó mọi mức suy đoán đều sẽ là khác thường ngay cả đối trong lĩnh vực vật lý lý thuyết", Curiel cho biết.

Các nhà khoa học vẫn đang trong giai đoạn quan sát những tính chất không thời gian của lỗ đen dưới góc nhìn chủ yếu là vật lý. Cho tới khi loài người đủ công nghệ để tiến hành một khảo sát, như việc gửi tàu thăm dò đến lỗ đen, mọi định nghĩa hiện tại chỉ là để phù hợp với góc nhìn của từng ngành, và chưa ai có thể khẳng định bản chất của lỗ đen là gì.