Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ hai, 04/12/2006 23:40 (GMT+7)

Một mô hình mới về lỗ đen nhằm giải quyết nghịch lý thông tin

Theo lý thuyết của Einstein, khi một vật thể bị nén đến một mức độ nào đó thì nó biến thành lỗ đen; trường hấp dẫn của lỗ đen làm cong không gian nhiều đến nỗi không cho bất kỳ một vật gì có thể thoát ra ngoài, (thậm chí ánh sáng) nếu vật đó rơi vào sau chân trời sự cốcủa lỗ đen. Chân trời sự cố của lỗ đen là ranh giới có vào mà không có racủa lỗ đen.

Từ “lỗ đen” do John Wheeler đưa vào vật lý. Sự tồn tại của lỗ đen đã được tiên đoán bởi J.R.Oppenheimer và H. Snyder từ năm 1939 như một hệ quả kỳ lạ song tất yếu của lý thuyết hấp dẫn Einstein.

1.Quá trình hình thành lỗ đen [2]

Sau đây là bức tranh hình thành và tiến triển của lỗ đen. Các ngôi sao với khối lượng lớn hơn hai lần khối lượng của Mặt Trời, sau khi đã tiêu hao hết năng lượng hạt nhân của mình sẽ bắt đầu co lại dưới lực hấp dẫn lớn. quá trình co (collapse) xảy ra tương đối nhanh dẫn đến một lỗ đen.

Đó là một vật thể có mật độ vật chất cao và có bán kính bằng bán kính hấp dẫn Rg( bán kính hấp dẫn của Mặt Trời bằng 3 km). Lỗ đen được đặc trưng một cách đơn trị bởi khối lượng m, mômen xung lượng J và diện tích Q của nó. Lúc đầu người ta cho rằng phát hiện một vật thể “chết” như thế là một điều vô vọng, nhưng sau này người ta tìm thấy, nếu lỗ đen được bao quanh bởi một môi trường nào đó (khí vũ trụ chẳng hạn) thì nó hút môi trường này như một máy hút bụi khổng lồ và vật chất bị hút sẽ nóng lên và trở thành nguồn bức xạ tia X rất mạnh, rất đặc thù cho lỗ đen. Khi lỗ đen ở vùng lân cận của một sao khác và làm thành với sao này một hệ sao đôi thì nó hút vật chất của sao đó và ta có một nguồn bức xạ tia X biến đổi với chu kỳ bằng chu kỳ quay của lỗ đen quanh sao. Nhờ hiện tượng này người ta đã phát hiện ra lỗ đen.

Ngoài các lỗ đen hình thành trong quá trình co, có thể tồn tại những lỗ đen hình thành vì tính không đồng nhất của vật chất ở những giai đoạn sớm của vũ trụ. Những lỗ đen này, gọi là những lỗ đen sơcấp, có khối lượng nhỏ hơn khối lượng Mặt trời.

2. Bức xạ Hawking.

Năm 1975 Stephen Hawking, Đại học Cambridge chứng minh rằng hiện tượng sinh cặp có thể sảy ra với lỗ đen. Vì hiện tượng xảy ra trong một khoảng đồng dạng không gian tương đối lớn, cho nên có thể xảy ra tình huống trong đó một hạt sinh ra nằm dưới chân trời, hạt này có năng lượng âm và người quan sát bên ngoài không thấy được, hạt còn lại vượt tường rào thế và đi ra vô cực. Khi có hạt bay ra vô cực thì ta có hiện tượng bức xạ Hawking(xem hình 1). Vì bức xạ, lỗ đen tiêu hao khối lượng, vậy trọng trường nhỏ đi và nhiều hạt có cơ hội thoát khỏi lỗ đen.

Hawking chứng minh rằng lỗ đen nói chung có khả năng bức xạ photon, nơtrino, graviton giống như một vật đen bị đốt nóng đến nhiệt độ.

Trong quá trình bức xạ, khối lượng lỗ đen càng nhỏ di, đồng thời nhiệt độ hiệu dụng sẽ tăng lên và do đó bức xạ càng lớn. giai đoạn cuối cùng xảy ra dồn dập và dẫn đến một vụ nổ lượng tử.

Bức xạ lỗ đen dẫn đến một nghịch lý thông tin (information paradox). Trong khi lý thuyết tương đối dường như khẳng định rằng thông tin về số vật chất rơi vào lỗ đen sẽ bị mất thì lý thuyết lượng tử lại cho rằng thông tin có thể thoát ra ngoài. Trước đây bản thân Stephen Hawking cũng đưa ra ý tưởng là năng lượng có thể thoát khỏi lỗ đen (nhờ bức xạ Hawling). Song thông tin thì không! Nhưng trong mùa hè vừa rồi Hawking đã thay đổi ý kiến [3] có thể dưới ảnh hưởng của lý thuyết dây(tức lý thuyết lấy yếu tố cơ bản là những dây có kích thước vô cùng nhỏ thay vì các hạt điểm).

Vào khoảng giữa năm 1990 Andrew Strominger và Cumrun Vafa. Đại học Harvard nghiên cứu nghịch lý thông tin trong lỗ đen đã xây dựng tử dâynhững thực thể có thể đồng nhất với lỗ đen. Điều đó cho phép hai tác giả nói trên tính được số trạng thái vi mô và từ đó tính được entropy của lỗ đen. Kết quả tính toán của hai tác giả này trùng với các kết quả tính entropy của Hawking và Jacob Bekenstein thực hiện vào năm 1970. Như chúng ta biết entropy liên quan đén thông tin: entropy biểu diễn số cấu hình xếp đặt của một hệ.

3 . Mô hình quả bóng mờ.

Mô hình cũ và mới của lỗ đen

Mô hình cũ và mới của lỗ đen

Trong những năm gần đây Samir Mathur. Đại học quốc gia Ohio cùng cộng sự đã đưa ra một mô hình lỗ đen mới.

Trong mô hình của Samir Mathur các dây bện với nhau từ tâm dến biên thành một quả cầu mờ (Fuzzball) và không là một điểm kỳ dị với những ranh giới rõ ràng như trong mô hình cũ. Kích thước của quả cầu theo các kết quả tính toán của Mathur bằng đúng vùng không gian giới hạn bởi chân trời sự cố của mô hình cũ. Như vậy trong mô hình mới chân trời sự cố không còn là một ranh giới sắc nét rạch ròi nữa mà là một vùng mờ (xem hình 2 ). Điều gì sẽ xảy ra đố với thông tin của một hệ bị rơi vào lỗ đen. Samir Mathur giải thích như sau. Hãy tưởng tượng rằng chúng ta rót một hỗn hợp này rơi vào điểm kỳ dị và bị nuốt mất, trong mô hình mới hỗn hợp này rơi vào quả cầu mờ và các thông tin sẽ được mã hoá vào trong dao động của các dây. Bức xạ Hawking sẽ mang theo các thông tin chi tiết về các hạt cà phê và sữa. Vậy ở đây không còn nghịch lý thông tincủa lỗ đen (xem thêm [ 4] ).

CC. biết [1] Jr Minkel, New Scientist, 22/01/2005

[2] Cao Chi, Tổng quan về lỗ đen. Vật lý ngày nay, tháng 10/2004

[3] New Scientist 17/07/2004

[4] Cao Chi, Tia sáng, số 4, 20/02/2006. Những nghiên cứu gần đây cũng tiếp cận giải thích nghịch lý thông tin của lỗ đen bằng nguyên lý toàn ảnh (holographic ): lý thuyết lượng tử hấp dẫn ở vùng trong của không gian anti-de Sitter (AdS) là hoàn toàn tương đương với lý thuyết lượng tử (CFT) của các hạt nằm trên vùng mặt biên; Người ta còn gọi nguyên lý này là mối tương quan ADS / CFT

Nguồn: Vật lý ngày nay, tháng 10/2006.

Xem Thêm

Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược
Bộ Khoa học và Công nghệ được giao nghiên cứu, đề xuất cơ chế, chính sách phát triển nhân lực trẻ chất lượng cao trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, hàng không vũ trụ và năng lượng nguyên tử, với thời hạn hoàn thành trong quý IV/2026.
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

VUSTA xây dựng đề án vị trí việc làm giai đoạn 2027–2031
Là hội quần chúng được Đảng và Nhà nước giao nhiệm vụ ở Trung ương, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đang tập trung triển khai việc rà soát vị trí việc làm (VTVL), xây dựng phương án biên chế giai đoạn 2027–2031, nhằm hoàn thiện tổ chức bộ máy và nâng cao hiệu quả tập hợp đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ (KH&CN).
Tập huấn sử dụng hệ thống thông tin điều hành tác nghiệp Mặt trận Tổ quốc Việt Nam
Ngày 5/11, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) tổ chức Hội nghị Hướng dẫn sử dụng phần mềm trong quản lý và điều hành tác nghiệp văn bản đi và đến. Hội thảo nhằm nâng cao kỹ năng sử dụng, khai thác hiệu quả các chức năng của hệ thống số hóa, góp phần tích cực vào quá trình chuyển đổi số toàn diện trong công tác quản lý, điều hành và xử lý văn bản nghiệp vụ tại Cơ quan VUSTA.
Lào Cai: 52 đề tài xuất sắc sẽ được trao giải Cuộc thi lần thứ 21
Chiều 3/11, Ông Giàng Quốc Hưng - Ủy viên Ban Thường vụ Tỉnh ủy, Phó Chủ tịch UBND tỉnh, Chủ tịch Liên hiệp Hội tỉnh, Trưởng Ban Tổ chức Hội thi Sáng tạo kỹ thuật (Hội thi) và Cuộc thi Sáng tạo thanh, thiếu niên, nhi đồng tỉnh (Cuộc thi), chủ trì cuộc họp thống nhất công tác chuẩn bị tổng kết, trao giải Cuộc thi lần thứ 21 và phát động Cuộc thi lần thứ 22.
Cải cách hành chính và chuyển đổi số ở cơ sở cần thực chất hơn
Năm 2026, khi mô hình chính quyền địa phương hai cấp đi vào vận hành, cải cách hành chính và chuyển đổi số đặt ra yêu cầu cao với chính quyền cơ sở. Qua khảo sát tại phường Tuy Hòa, Cư Bao, xã Sơn Hòa, Sông Hinh, Ea Na và Yang Mao, Hội đồng tư vấn Dân chủ – Pháp luật thuộc Ủy ban MTTQ Việt Nam tỉnh Đắk Lắk ghi nhận nỗ lực của địa phương và những vấn đề cần tháo gỡ để nâng cao chất lượng phục vụ.
Tôn vinh tinh hoa đạo học, tiếp nối mạch nguồn hiền tài dân tộc
Từ ngày 5 - 15/11, thành phố Hà Nội tổ chức chuỗi hoạt động kỷ niệm 950 năm thành lập Quốc Tử Giám (1076–2026), với nhiều chương trình văn hóa, nghệ thuật, triển lãm, trải nghiệm di sản và hội thảo khoa học. Đây là dịp tôn vinh những giá trị bền vững của nền Quốc học Việt Nam, khơi dậy truyền thống hiếu học, tôn sư trọng đạo và tinh thần trọng dụng hiền tài.
Đắk Lắk: Phản biện hồ sơ Dự án nhà máy điện gió, điện mặt trời
Sáng 29/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh đã tổ chức Hội đồng góp ý, phản biện xã hội và phản biện khoa học đối với hồ sơ đề nghị chấp thuận chủ trương đầu tư Dự án Nhà máy điện gió E&M Đắk Lắk tại xã Ea Knốp và xã Cư Prao; Dự án Nhà máy điện mặt trời Jang Pông 2 tại xã Ea Wer.
Góp ý Luật luật An toàn, vệ sinh lao động: Lấy bảo vệ con người và quản trị rủi ro làm trung tâm
Ngày 30/10/2026, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp Hội Khoa học Kỹ thuật An toàn Vệ sinh Lao động Việt Nam (VOSHA) tổ chức Hội thảo "Góp ý dự thảo Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật An toàn, vệ sinh lao động". Hội thảo do PGS.TS Phạm Ngọc Linh, Phó Chủ tịch VUSTA và GS.TS Lê Vân Trình, Chủ tịch VOSHA đồng chủ trì.
VUSTA công bố các quyết định điều động, bổ nhiệm cán bộ chủ chốt
Ngày 30/10/2026, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã trang trọng tổ chức Hội nghị công bố các quyết định quan trọng về công tác cán bộ. Lãnh đạo VUSTA đã trao quyết định nghỉ hưu hưởng chế độ cho 02 cán bộ, chuyên viên, đồng thời trao các quyết định điều động, bổ nhiệm cán bộ chủ chốt nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển trong giai đoạn mới.
Liên hiệp Hội Việt Nam hưởng ứng tháng “Vì người nghèo”
Sáng 27/10, tại Hội trường xã Quốc Oai, Khối thi đua các tổ chức thuộc lĩnh vực Khoa học - Kinh tế - Pháp luật - Giáo dục - Đối ngoại thuộc Ủy ban Trung ương Mặt trận Tổ quốc Việt Nam phối hợp với Ủy ban MTTQ Việt Nam thành phố Hà Nội, Hội Luật gia thành phố Hà Nội và xã Quốc Oai tổ chức Hội nghị “Nghe dân nói, nói dân nghe” và thực hiện Tháng cao điểm vì người nghèo 2026.