Giải Mã Nghịch Lý Thông Tin Trong Lỗ Đen: Mới Nhất Từ Nghiên Cứu Vật Lý

Rốt cuộc, một trong những bí ẩn lớn nhất của vũ trụ liên quan đến lỗ đen đã được làm sáng tỏ. Nghịch lý Hawking, vấn đề đặt ra bởi nhà vật lý Stephen Hawking, cho thấy lỗ đen không thể giữ lại thông tin về nguồn gốc của chúng. Vậy, liệu có thể hồi sinh thông tin này không?

Theo Stephen Hawking, có một hiện tượng kỳ lạ gọi là “bức xạ Hawking”, cho phép lỗ đen phát ra năng lượng và từ từ bốc hơi. Tuy nhiên, bức xạ này chỉ mang tính chất nhiệt và do đó, mọi thông tin về ngôi sao ban đầu đã bị lãng quên. Điều này đi ngược lại các quy tắc trong vật lý lượng tử.

Hình ảnh minh họa thông tin về sự hình thành lỗ đen, qua nghiên cứu mới đã giải thích nghịch lý Hawking. (Ảnh: NASA).

Nghịch lý thông tin Hawking nêu rõ, thông tin không thể bị xóa bỏ khỏi vũ trụ. Theo đó, trạng thái cuối cùng của một vật thể có thể chỉ ra được các manh mối về trạng thái ban đầu. Nói cách khác, bất chấp những gì đã xảy ra, thông tin vẫn có thể tồn tại dưới một dạng nào đó.

Tìm Hiểu Nghịch Lý Hawking

Lỗ đen, những thực thể với lực hấp dẫn mạnh đến mức không gì có thể thoát khỏi, được hình thành từ sự sụp đổ của các ngôi sao lớn. Trong vật lý cổ điển, các lỗ đen bị xem là những đối tượng khá đơn giản, chỉ cần ba thông số – khối lượng, động lượng góc và điện tích. Tuy nhiên, lỗ đen thực chất có nguồn gốc từ những ngôi sao phức tạp với các nguyên tố hóa học như proton và electron, tạo nên sự đa dạng về cấu trúc.

Hình ảnh đầu tiên ghi lại một lỗ đen, tại trung tâm dải ngân hà M87, cách Trái đất khoảng 54 triệu năm ánh sáng. (Ảnh: EHT Collaboration).

Dù các lỗ đen không lưu giữ thông tin về các nguyên tố hóa học trước đây, quy tắc vật lý lượng tử vẫn khẳng định rằng thông tin không thể bị phá hủy. Nghĩa là, lý thuyết cho rằng từ bức xạ mà lỗ đen phát ra, người ta vẫn có thể khôi phục lại thông tin về ngôi sao ban đầu.

Theo Hawking, vào năm 1976, ông đã chỉ ra rằng lỗ đen phát ra một loại bức xạ liên tục, khiến chúng dần bốc hơi và cuối cùng biến mất hoàn toàn. Điều này đồng nghĩa với việc mọi thông tin về ngôi sao tạo ra lỗ đen cũng theo đó biến mất.

“Điều này đi ngược lại với các quy tắc vật lý lượng tử, cho phép người ta có thể hồi phục lại thông tin về lỗ đen và ngôi sao đã tạo ra nó”, giáo sư Xavier Calmet tại Đại học Sussex cho biết.

Giải Quyết Nghịch Lý Lỗ Đen

Trong nỗ lực giải mã nghịch lý của Hawking, Calmet đã nghiên cứu gần 3 năm và xem xét lại các tính toán của Hawking từ 1976. Ông đã đưa vào các yếu tố mới liên quan đến “lực hấp dẫn lượng tử”, mà Hawking chưa từng xem xét. Điều này cho phép nhóm nghiên cứu thấy rằng bức xạ Hawking không chỉ đơn thuần là năng lượng nhiệt mà còn có thể mang thông tin.

Đội ngũ của Calmet còn xác định được các hiện tượng vật lý cho phép thông tin thoát ra khỏi lỗ đen thông qua bức xạ Hawking, đồng thời tìm ra cách mà người quan sát có thể truy xuất thông tin này để phục hồi hình ảnh về lỗ đen và ngôi sao trước đó. Tuy nhiên, quá trình này vẫn chưa thể được thực hiện do yêu cầu một thiết bị đủ nhạy để phát hiện bức xạ Hawking, mà hiện tại vẫn chưa có.