Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ tư, 31/01/2007 22:09 (GMT+7)

Các lỗ đen

Làm thế nào tạo ra các lỗ đen?

Chỉ cần nén một khối lượng (bất cứ khối lượng nào, một đồng bạc cắc mười franc, cái ghế, hòn núi, ngôi sao hay thiên hà) trong một thể tích đủ nhỏ để lực hấp dẫn ở nơi đó to đến nỗi ngay cả ánh sáng – có vận tốc lớn nhất có thể có được (300.000km/s) – cũng không thể thoát ra được nữa. Bán kính qua đó ta phải nén vật để trở thành lỗ đen được các nhà khoa học gọi là “bán kính không trở lại” (rayon de non-retour) (ai vượt qua bán kính này sẽ không thể trở ra được nữa) hay “ bán kính Schwarzschild” (tên nhà vật lý đã phát hiện ra nó). Bán kinh R này tỷ lệ thuận với khối lượng vật được nén:

R a M

Công thức chính xác là: R = 2GM/c 2nơi đó G là hằng số chi phối lực hấp dẫn và c là vận tốc ánh sáng.

Mặt trời với khối lượng 2.10 23g, có bán kính không trở lại là 3km. Tháp Eiffel có khối lượng 6.900 tấn có bán kính không trở lại là một phần ti tỉ cm (10 -18cm). Một người nặng 70 ký sẽ trở thành một lỗ đen nếu người đó bị nén nhỏ hơn 10 -23cm. Xét theo vóc dáng quá nhỏ của các bán kính không trở lại của các đồ thường ngày, ta hiểu dễ dàng tại sao tất cả những vật này không sụp đổ thành lỗ đen: khối lượng của chúng, nghĩa là lực hấp dẫn của chúng, không đủ lớn để thắng sức bền bỉ của các lực điện từ liên kết các nguyên tử và tạo sự vững chắc cho các đồ vật trong đời sống, cũng không nén các vật đó tới tầm vóc cực nhỏ được. Chỉ các sao và thiên hà mới có đủ khối lượng và lực hấp dẫn để sụp đổ thành lỗ đen.

Khối lượng riêng của lỗ đen là:

d = Khối lượng/thể tích = 3M/4πR 3a M/M 3a 1/M 2a 1/R 2

a = tỷ lệ thuận

Vì khối lượng riêng tỉ lệ nghịch với bình phương khối lượng, lỗ đen rất nặng nhưng không nhất thiết phải rất đặc. Khối lượng riêng của lỗ đen có cùng khối lượng mặt trời thì khá lớn, bằng 1,8 x 10 16g/cm3, nhưng một lỗ đen có khối lượng bằng 4,2 tỉ mặt trời sẽ có khối lượng riêng của không khí mà chúng ta thở (0,001g/cm 3).

Nhà vật lý thiên văn Stephen Hawking đã chứng minh rằng dù sao thì các lỗ đen cũng không hoàn toàn đen. Cơ học lượng tử cho phép chúng bốc hơi từ từ thành ánh sáng. Tốc độ bốc hơi được kiểm soát bởi nhiệt độ T của lỗ đen. Nhiệt độ càng thấp khi khối lượng lỗ đen càng lớn.

T a     1/M

Thời gian t (bốc bơi) để một lỗ đen bốc hơi hoàn toàn thay đổi theo lũy thừa ba của khối lượng

t (bốc hơi)       a M 3

Nhiệt độ lỗ đen có khối lượng mặt Trời là một phần mười triệu Kelvin (10 -7K) và thời gian bốc hơi của nó là 10 65năm. Nhiệt độ lỗ đen cỡ thiên hà có khối lượng bằng một tỉ khối lượng mặt trời là 10 -16K và thời gian bốc hơi là 10 92năm, trong lúc nhiệt độ mỗi lỗ đen siêu thiên hà khối lượng bằng một ngàn tỉ khối lượng mặt trời là 10 -19K và thời gian bốc hơi của nó là 10101 năm.

Lẽ đương nhiên, cũng giống y như nước nóng của tách cà phê chỉ có thể bốc hơi khi không khí bao quanh nó lạnh hơn (nhiệt chỉ có thể đi từ nóng sang lạnh), các lỗ đen chỉ có thể bốc hơi khi nhiệt độ của chúng cao hơn nhiệt độ hoá thạch đang bao trùm vũ trụ. Điều kiện này không được thoả mãn trong vũ trụ hiện tại - nhiệt độ vũ trụ là 3K sau 15 tỉ năm tiến hoá (évolution). Biết rằng nhiệt độ vũ trụ T (vũ trụ)thay đổi (xem bài Những thông số thuộc vũ trụ luận và sự tiến hoá vũ trụ):

T (vũ trụ)a        1/R (vũ trụ)       a 1/t 2/3

trong đó t là tuổi của vũ trụ, chúng ta suy ra rằng một lỗ đen có khối lượng mặt trời chỉ bắt đầu bốc hơi khi t = 3.10 10năm, khi mà nhiệt độ vũ trụ sẽ hạ xuống bằng 1 phần mười triệu độ Kelvin. Một lỗ đen thiên hà phải chờ đến 10 24năm và một lỗ đen siêu thiên hà phải chờ tới 10 38năm mới có thể bắt đầu bốc hơi.

Trên nguyên tắc, khối lượng một lỗ đen có thể lớn chừng nào hay chừng đó, nhưng không thể nhỏ hơn 20 microgram (2 x 10 -5g).

Lỗ đen nào có khối lượng vô cùng nhỏ này (có tên là khối lượng Planck) sẽ có nhiệt độ 10 32độ Kelvin (nhiệt độ Planck) và sẽ bốc hơi ở 10 -43giây (thời gian Planck). Những con số này tượng trưng cho lúc khởi thuỷ của vũ trụ, nơi bức tường Planck, lúc mà vật lý hiện tại bị hẫng chân. Hawking đã gợi ý rằng vũ trụ lúc bấy giờ quá sức đặc đến nỗi không gian của nó bị sụp đổ thành vô số lỗ đen li ti (mini-trous noirs, hay những lỗ đen khởi thuỷ, trous noirs primordiaux) có khối lượng Planck và bay hơi hết rồi lại tái sinh sau 10 -43giây trong một chu trình kinh hoàng của sự sống và sự chết (cycle infernal, từ chữ enfer, thuộc về hoả ngục, chữ dùng thân mật). Người ta không bao giờ dò ra được các lỗ đen khởi thuỷ này.

Nguồn: Vật lý ngày nay, số 6, 12/2006

Xem Thêm

Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

Liên hiệp Hội các tỉnh, thành phố: Phát huy hiệu quả nguồn lực trí tuệ giải quyết các bài toán thực tiễn tại địa phương
Hoạt động của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật các tỉnh, thành phố thời gian qua ngày càng bám sát yêu cầu phát triển và những vấn đề đặt ra từ thực tiễn. Thông qua tư vấn, phản biện chính sách, chuyển giao khoa học công nghệ, phổ biến kiến thức, đội ngũ trí thức đã có nhiều đóng góp thiết thực, góp phần đưa tri thức khoa học vào đời sống, phục vụ phát triển KH-XH tại địa phương.
Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm đề xuất mạng lưới “Không gian vì Phát triển và Khả năng chống chịu”
Tổng Bí thư, Chủ tịch nước đã nêu 5 nguyên tắc quản trị đa phương với không gian vũ trụ, kêu gọi không đe dọa hoặc sử dụng vũ lực, đặt con người và Trái Đất ở trung tâm, đồng thời sẵn sàng làm điểm kết nối cho Đông Nam Á trong hợp tác quốc tế về không gian vũ trụ.
Bắc Ninh: Tháo gỡ vướng mắc trong tổ chức các hội thi, cuộc thi
Ngày 08/9, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh đã tổ chức Tọa đàm “Nghị quyết số 25/2026/NQ-HĐND – Từ quy định đến thực tiễn tổ chức các hội thi, cuộc thi sáng tạo do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Bắc Ninh tham mưu, chủ trì”. Ông Nguyễn Hồng Sơn- Phó Chủ tịch Liên hiệp hội tỉnh chủ trì hội nghị.
Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm kết thúc tốt đẹp chuyến thăm cấp Nhà nước tới Liên bang Nga
Theo đặc phái viên TTXVN, tối 9/9 (giờ địa phương), Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm cùng Phu nhân và Đoàn đại biểu cấp cao Việt Nam rời thủ đô Moskva kết thúc tốt đẹp chuyến thăm cấp Nhà nước tới Liên bang Nga (từ ngày 7-9/9/2026) và tiếp tục thăm chính thức Cộng hòa Pháp, dự Hội nghị Thượng đỉnh Không gian vũ trụ tại Paris từ ngày 9 -12/9/2026.
Tuyên bố chung về củng cố hơn nữa quan hệ đối tác chiến lược toàn diện Việt Nam- Nga
Nhân chuyến thăm cấp Nhà nước của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm cùng Phu nhân và Đoàn Đại biểu cấp cao Việt Nam tới Liên bang Nga từ ngày 7-9/9, hai bên đã ra Tuyên bố chung về việc củng cố hơn nữa quan hệ Đối tác chiến lược toàn diện Việt Nam - Nga trong giai đoạn mới. Ban Biên tập vusta.vn trân trọng giới thiệu toàn văn Tuyên bố chung:
Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm hội đàm với Tổng thống Nga Vladimir Putin
Trong khuôn khổ chuyến thăm cấp Nhà nước tới Liên bang Nga, ngày 9/9/2026, tại Điện Kremlin, sau Lễ đón trọng thị với nghi thức cấp nhà nước, Tổng Bí thư Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam, Chủ tịch nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Tô Lâm đã hội đàm với Tổng thống Nga Vladimir Putin.
Hải Phòng: Sáp nhập Hội Làm vườn và Hội Kế hoạch hóa gia đình về Liên hiệp hội Thành phố
Ủy ban nhân dân thành phố Hải Phòng vừa ban hành Quyết định số 3494/QĐ-UBND ngày 29/8/2026 về việc cho phép sáp nhập Hội Làm vườn thành phố Hải Phòng và Hội Kế hoạch hóa gia đình thành phố Hải Phòng vào Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật (Liên hiệp Hội) thành phố Hải Phòng.
Thanh Hoá: Tập huấn công nghệ số và ứng dụng số trong sản xuất và đời sống
Ngày 08/9, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Thanh Hóa (Liên hiệp hội tỉnh) đã phối hợp với Hội Tin học Thanh Hóa và Trường Đại học Hồng Đức tổ chức Hội nghị tập huấn với chủ đề “Công nghệ số và ứng dụng số cho công dân xuất sắc và tiêu biểu trong lao động và sản xuất trên địa bàn tỉnh”.