4. Lỗ đen - 1 vật thể kì thú trong vũ trụ (tiếp)
Hì hì, đúng là vấn đề này căng thật. Lâu quá ko thấy ai trả lời, mình post lên luôn vậy. Để giải quyết vấn đề này, Stephen Hawking - nhà vật lý nổi tiếng nhất thế giới hiện nay (và được quảng cáo là có tư duy sánh ngang với Newton và Albert Einstein) - đã đề nghị thêm entropy vào các tính chất của lỗ đen ngoài khối lượng, spin và điện tích. Như vậy lỗ đen phải có entropy để bảo đảm nguyên lý 2 của nhiệt động lực học.
Chính vì nguyên nhân lỗ đen có entropy, Hawking đã chứng minh được rằng Lỗ đen phải bức xạ !!! Cái gì đây ?!? Lỗ đen bức xạ àh, thế thì mâu thuẫn với chính định nghĩa Lỗ đen rồi: Lỗ đen phải là 1 điểm có trường hấp dẫn mạnh đến nỗi ko 1 vật gì có thể thoát khỏi bàn tay của nó. Vậy Hawking chứng minh bằng cách nào đây ??? Các bạn xem hình sau:
Các thăng giáng lượng tử gần event horizon của Lỗ đen
Xem xét vùng không gian gần event horizon của 1 lỗ đen. Bình thường chân không là cái gì? Các bạn tự hỏi như vậy. Thì chân không là chân không.
Tuy nhiên chân không ko đơn thuần là chân không (1 nơi trống rỗng, ko có gì hết) mà là 1 vùng không gian rất phức tạp. Ở đó luôn xảy ra các thăng giáng lượng tử (quantum fluctuation) sinh ra các hạt - phản hạt. Các hạt này được gọi là các hạt ảo (virtual particle). Ta xem xét cặp hạt ảo sinh ra gần event horizon của 1 lỗ đen như hình vẽ. Có 4 trường hợp có khả năng xảy ra:
a. Cặp hạt này ở tương đối xa event horizon nên sau khi sinh ra chúng đã tự tiêu diệt lẫn nhau hoàn trả lại chân không.
b. Cặp hạt này sinh ra quá gần event horizon nên cả 2 hạt đều bị lỗ đen hút vào. Trường hợp này ko có gì để nói.
Chỉ còn trường hợp c và d. Lúc này 1 hạt bị hút vào lỗ đen, tuy nhiên hạt kia lại thoát được ra ngoài.
Ta quy ước hạt có năng lượng dương, còn phản hạt có năng lượng âm. Ở trường hợp D, phản hạt có năng lượng âm bị lỗ đen hút vào, còn hạt có năng lượng dương thì thoát được ra ngoài. Nếu chúng ta quan sát 1 lỗ đen, chúng ta sẽ nhận được tín hiệu từ hạt thoát ra đó -> và chúng ta kết luận:
Lỗ đen bức xạ 1 hạt nào đó kìa ! Lỗ đen sau khi hút hạt có năng lượng âm thì bị giảm khối lượng.
Như vậy có thể thấy rằng, diện tích bề mặt của event horizon càng lớn thì xác suất quá trình trên xảy ra càng lớn, hay nói 1 cách khác, event horizon chính là thước đo entropy của 1 lỗ đen.
Như vậy tóm lại lỗ đen có entropy và có một nhiệt độ nào đó bởi vì nó bức xạ ra ngoài. Quá trình này gọi là sự bốc hơi lỗ đen. Cho đến 1 lúc nào đó lỗ đen sẽ biến mất vì sự bức xạ này. Lỗ đen hoàn toàn ko phải chỉ có hút mà thực chất còn bức xạ. Các nhà VL đã nhẩm tính 1 lỗ đen bình thường muốn bốc hơi hết phải cần 10^64 năm, để so sánh thì tuổi của vũ trụ hiện nay chỉ là 10^10 năm.
Còn bài về các mẫu vũ trụ hiện nay nữa. Tuy nhiên thấy ko có dính dáng gì nên ko post lên 4rum.
(The end)