Tại sao thời gian chậm lại khi bạn tiến gần đến hố đen?

Thứ Sáu, 17 Tháng Sáu 20223:00 SA(Xem: 520)
Tại sao thời gian chậm lại khi bạn tiến gần đến hố đen?

Hố đen là một hiện tượng vũ trụ kỳ bí và thú vị, thách thức mọi định luật vật lý. Từ việc có thể nuốt trọn một ngôi sao, cho đến vặn xoắn cấu trúc không gian - thời gian và sản sinh ra lực hấp dẫn cực lớn, hố đen dường như luôn khiến chúng ta thắc mắc vì những điều phi tự nhiên liên quan đến nó.

Trong một video trình chiếu tại Lễ hội Khoa học Thế giới, một đối tác xuất bản của Britannica là Prian Greene đã tiết lộ rằng câu chuyện về các hố đen bắt nguồn từ nhà khí tượng học kiêm nhà toán học, nhà thiên văn học người Đức Karl Schwarzschild.

Trong Thế chiến I, ông được cử đến mặt trận Nga để hỗ trợ tính toán quỹ đạo ném bom. “Và bằng cách nào đó, giữa chiến trường, ông được tiếp cận với tài liệu về thuyết tương đối của Einstein, và đã thực hiện một số phép tính dựa trên nó” - Green nói. Thông qua những tính toán đó, Schwarzschild nhận ra rằng khi những khối cầu với khối lượng đáng kể sụp đổ và bị nghiền thành những mảnh với kích cỡ rất nhỏ, lực hấp dẫn sẽ mạnh đến nỗi không thứ gì trong vùng ảnh hưởng của một hố đen có thể thoát khỏi lực kéo của nó. Giống như thuyết của Einstein đã dự đoán: hố đen vặn xoắn, bẻ cong, và làm biến dạng không - thời gian. 

Hố đen vặn xoắn, bẻ cong và làm biến dạng không - thời gian. 
Hố đen vặn xoắn, bẻ cong và làm biến dạng không - thời gian.

Để hiểu tại sao thời gian lại chậm đi khi một vật thể tiến gần đến hố đen, bạn cần hiểu sự giãn nở thời gian là gì. Einstein - bị ám ảnh bởi thời gian và không gian - là người đầu tiên nhận ra rằng thời gian chỉ có tính tương đối. Sau hơn một thập kỷ nghiên cứu, Einstein xuất bản thuyết tương đối vào năm 1915, gây sốc cho toàn bộ các tín đồ theo học thuyết Newton và mở ra một cuộc cách mạng về khoa học.

Einstein lý luận rằng dù các định luật vật lý là bất biến trong vũ trụ, tốc độ hay chuyển động thời gian, và không gian lại không hề bất biến mà chỉ mang tính tương đối. Nhưng tương đối đối với thứ gì? Câu trả lời là dưới góc nhìn của người quan sát.

Einstein thường nói về những chuyến tàu và sự khác biệt trong nhận thức về thời gian và tốc độ của những người ở trên và dưới một con tàu đang chạy. Ví dụ, ông chỉ ra rằng một đoàn tàu đang tăng tốc sẽ di chuyển nhanh hơn nhiều đối với một người đang đứng trên sân ga so với một người đang đuổi theo đoàn tàu đó trên một đoàn tàu khác chạy song song với nó. Điều này đã dẫn đến hàng loạt những thử nghiệm được thực hiện với đồng hồ và đồng hồ nguyên tử, và những câu trả lời rút ra được chứng minh rằng Einstein đã đúng: thời gian không bất biến, và nó có thể giãn nở.

Nhưng nói chính xác một cách khoa học, thì thời gian không thay đổi dựa theo vị trí một người quan sát; nó thay đổi vì những thay đổi trong lực hấp dẫn. Các nhà khoa học đã chứng minh những thay đổi này trong thời gian bằng cách đo đạc các đồng hồ nguyên tử đặt trên đỉnh các tòa cao ốc và trên mặt đất, hoặc trên các vệ tinh đang bay trong quỹ đạo và trên Trái đất. Vậy thì, nếu lực hấp dẫn có thể thay đổi thời gian, điều gì sẽ xảy ra với thời gian nếu có sự hiện diện của các lực hấp dẫn siêu lớn của một hố đen?


Phải có một vật thể cực lớn, như một hố đen, mới tạo ra được một sự khác biệt đáng chú ý trong dòng thời gian.

Khi nói đến mối quan hệ giữa thời gian và hố đen, chúng ta có ví dụ rõ rệt nhất về sự giãn nở thời gian, bởi hố đen là những vật thể đặc nhất trong vũ trụ và có lực hấp dẫn lớn nhất. NASA JPL đã nghiên cứu về hố đen để hiểu được tương tác giữa không gian và thời gian. Nhóm giải thích rằng khi một vật thể đến gần một hố đen, dòng thời gian sẽ chậm lại từ góc nhìn của người quan sát, vốn đang trải nghiệm dòng thời gian khi nó không bị ảnh hưởng bởi hố đen.

Ví dụ, nếu một ngôi sao đến gần một hố đen và chúng ta có thể thấy ngôi sao đó từ Trái đất bằng một kính thiên văn, chúng ta sẽ thấy nó chậm dần đi cho đến khi nó thực sự bị đóng băng trong dòng thời gian, và chúng ta sẽ không bao giờ thấy nó rơi vào hố đen! Tuy nhiên, từ góc nhìn của ngôi sao đó thì thời gian vẫn trôi đi như bình thường.

Thuyết tương đối của Einstein nói rằng thời gian sẽ chậm đi ở gần bất kỳ vật thể kích thước lớn nào do lực hấp dẫn của nó. Đó được gọi là sự giãn nở thời gian vì lực hấp dẫn, vốn tăng lên theo cấp số nhân ở gần các hố đen. Các hố đen từng là những ngôi sao đang chết, đôi lúc có khối lượng gấp hàng trăm hay hàng ngàn lần Mặt trời của chúng ta, nhưng bị sụp đổ và nén lại thành một kích cỡ rất nhỏ. “Phải có một vật thể cực lớn, như một hố đen, mới tạo ra được một sự khác biệt đáng chú ý trong dòng thời gian. Vẫn còn rất nhiều điều cần tìm hiểu về những gì xảy ra với thời gian và không gian bên trong một hố đen” - theo Ota Lutz của NASA JPL.

Gửi ý kiến của bạn
Tên của bạn
Email của bạn
Thứ Ba, 26 Tháng Mười Hai 20171:00 SA
Nếu bạn muốn nhìn thấy sự khác biệt và chênh lệch giữa Chế Độ Độc Tài vs Chế Độ Dân Chủ, Chủ Nghĩa Tư Bản vs Chủ Nghĩa Xã Hội – thì hãy nhìn Hàn Quốc (Nam Hàn) và Bắc Hàn.
Chủ Nhật, 24 Tháng Mười Hai 201711:00 CH
Tôi thấy làm lạ khi một số bạn miền Bắc lên tiếng phản ánh tiêu cực về việc mấy bạn miền Nam hay chửi. “Ôi cái bạn kia toàn chửi bậy”
Thứ Bảy, 23 Tháng Mười Hai 201711:00 CH
Ba tôi nói: “Mày quen ai cũng được, làm ơn đừng quen gái Bắc Kỳ giùm cái. Tao đuổi liền. tao ghét bọn BK.” Đó là tiêu chuẩn chọn con dâu của ba tôi.
Thứ Bảy, 23 Tháng Mười Hai 20178:00 CH
Tối hôm qua ở thành phố Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương, dân Nam Kỳ đã có cơ hội phục thù bọn Bắc Kỳ Chó.
Thứ Bảy, 23 Tháng Mười Hai 20173:00 CH
Viết cho thành phố Hà Nội, nơi tôi vừa yêu vừa ghét. Tôi là một người thích du lịch. Tôi thích đi Hà Nội và miền Bắc
Thứ Bảy, 23 Tháng Mười Hai 20171:00 SA
Là một trong những người thường xuyên chửi Bắc Kỳ nhiều nhất, nên điều này hơi bất ngờ. Chuyện là tầm giữa năm sau
Thứ Tư, 20 Tháng Mười Hai 201710:00 CH
Bây giờ ăn theo khẩu hiệu, “Tổ quốc cần, bạn có lên đường không?” Trả lời thật lòng. Thôi để tôi nói luôn, CC. Dưới thể chế hiện tại
Thứ Tư, 20 Tháng Mười Hai 20179:00 CH
Trên đời này có 4 loại người luôn khiến người khác phải chú ý. Khi họ nói, ai cũng nghe. Khi họ làm, ai cũng nhìn. Và khi họ bắt đầu một ý tưởng
Thứ Ba, 19 Tháng Mười Hai 20177:19 SA
Hiện tại đang có xung đột giữa CS và người Công Giáo. Như thường lệ, mỗi bên có chính kiến riêng về vụ việc. Vậy bạn nên ủng hộ bên nào
Thứ Bảy, 16 Tháng Mười Hai 201710:00 CH
Hôm nay là Chủ Nhật nên rất rảnh. Ngồi uống cà phê, nghe nhạc, lướt Facebook thì dân mạng ầm ầm vụ BOT Cai Lậy. Ngứa quá nên phải nói luôn cho hot.