Các Hố Đen Bày Tỏ Vinh Quang Của Đức Chúa Trời Như Thế Nào?

Hình ảnh: Khoa học: NASA, ESA, Zachary Schutte (XGI), Amy Reines (XGI) / Xử lý hình ảnh: Alyssa Pagan (STScI)

Thiên hà nổ dạng sao lùn Henize 2-10 qua Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA. Vùng sáng ở trung tâm, được bao quanh bởi các đám mây hồng và các làn bụi tối, cho biết vị trí của hố đen khổng lồ của thiên hà này.

Hỏi & Đáp với nhà vật lý thiên văn Jeff Zweeri của Reasons to Believe về các ngôi sao suy sụp, lực hấp dẫn lượng tử, tại sao vật lý chưa đi đến hồi kết và điều đó cho chúng ta biết gì về Đấng Tạo hóa của mình.

BÀI PHỎNG VẤN CỦA DANIEL SILLIMAN

Trong thời gian gần đây, đã có rất nhiều nghiên cứu về hố đen. Ba học giả đến từ Na Uy, Brazil và Canada cho biết họ đã tìm thấy “bằng chứng hiển nhiên cho cấu trúc lượng tử của chân trời hố đen” trong tiếng vọng sóng hấp dẫn. Đài quan sát tia X Chandra của NASA báo cáo bằng chứng cho thấy các hố đen đang nuốt chửng hàng nghìn ngôi sao. Và hai học giả khác từ Vương quốc Anh và Hoa Kỳ đề xuất rằng “sợi tóc lượng tử” có thể giải quyết nghịch lý hố đen do nhà vật lý lý thuyết Stephen Hawking lần đầu giới thiệu.

Theo nhà vật lý thiên văn Jeff Zweerink của Reasons to Believe, nghiên cứu mới đặt ra những câu hỏi mới, cho chúng ta thấy rằng “càng biết nhiều, chúng ta càng nhận ra rằng còn phải học nhiều hơn nữa”. Chúng tôi đặt câu hỏi tại sao vật lý vẫn chưa đi đến hồi kết và điều đó có thể dạy cho Cơ đốc nhân điều gì, giống như trước giả Thi thiên nói rằng: “Khi con nhìn xem các tầng trời là công việc của ngón tay Chúa” (Thi 8:3).

Hố đen cho chúng ta biết điều gì về Chúa?

Không phải là “Có hố đen tức là có Đức Chúa Trời.” Nhưng lý thuyết về vũ trụ mà chúng ta có – lý thuyết nói rằng các hố đen tồn tại trước khi bất kỳ ai biết đến thậm chí nghĩ về chúng – dựa trên ý tưởng rằng vũ trụ của chúng ta có thể hiểu được. Nó phải mạch lạc. Ngoài kia, nơi xa xôi của vũ trụ cũng phải giống với ở đây.

Điều đó chỉ về Đấng Sáng tạo. Điều đó cho chúng ta biết gì đó về Đấng Tạo Hóa.

Hãy xem xét cách chúng ta lần đầu đến với hố đen. Albert Einstein, từ năm 1915, đã nhận ra rằng khi di chuyển trong vũ trụ, từ những thứ lớn đến những thứ nhỏ, những thứ rất nhanh đến những thứ rất chậm, các định luật vật lý dường như thay đổi. Cách hoạt động của điện từ học khác với cách hoạt động của lực hấp dẫn, Einstein đã nhìn vào điều đó và nói rằng nó không hợp lý. Các định luật vật lý phải giống nhau cho dù ta có xét đến chúng như thế nào.

Chính ý tưởng triết học đó đã khiến ông phát triển thuyết tương đối rộng. Và nếu thuyết tương đối rộng là đúng thì sẽ có những thứ được gọi là hố đen như thế này.

Hiểu biết sâu sắc hay đặc tính của tương đối rộng là không gian và thời gian, thay vì là những thứ trừu tượng hoặc loại không gian trống, giờ đây được hiểu là những đại lượng động. Khi năng lượng di chuyển trong không gian và thời gian, nó thực sự làm cong không gian và thời gian, và chúng có thể trở nên cong vênh đến mức vỡ ra. Nếu ta nhận được một ngôi sao đủ lớn thì lực hấp dẫn sẽ mạnh đến mức nó tự suy sụp và đó là một hố đen. Vì vậy, mọi người bắt đầu nghĩ đến hố đen về mặt lý thuyết và cuối cùng đã tìm ra bằng chứng. Chúng tôi thậm chí còn phát hiện ra rằng ở trung tâm thiên hà của chúng ta có một hố đen khổng lồ.

Sự kết nối ở đây là khi chúng ta nhìn vào công cuộc sáng tạo, chúng ta chờ đợi mình sẽ thấy một công cuộc sáng tạo có trật tự, mạch lạc. Đối với Einstein, đó là một ý tưởng triết học bắt nguồn từ quan điểm cho rằng có một trật tự thống nhất. Và đó là những gì ta chờ đợi nếu có một Đức Chúa Trời tạo ra nó.

Hiểu biết cơ bản của tôi là hố đen là một ngôi sao rất dày, một ngôi sao suy sụp, với lực hấp dẫn mạnh đến mức ngay cả ánh sáng, thay vì chỉ chiếu qua, cũng bị khóa vào một quỹ đạo. Điều đó xảy ra như thế nào?

Lấy trái đất làm ví dụ đi. Trái đất tròn vì có lực hấp dẫn. Lực hấp dẫn muốn kéo mọi thứ về tâm, vì vậy nó kéo tất cả các nguyên tử mà nó có thể tiếp cận vào bên trong, nhưng các nguyên tử đều mang điện tích âm, vì vậy khi các nguyên tử lại gần nhau, các electron trên các nguyên tử đó đẩy nhau. Lực hấp dẫn kéo chúng vào, nhưng lực điện từ lại đẩy ra.

Bây giờ hãy tưởng tượng chúng ta thêm vào nhiều khối lượng hơn. Nó lớn hơn một chút. Nhưng hãy thêm càng nhiều khối lượng; cuối cùng lực hấp dẫn sẽ đủ mạnh đến nỗi thắng được lực điện từ đó và kéo các nguyên tử này lại gần nhau hơn. Đó là một ngôi sao lùn trắng.

Bây giờ nếu ta tiếp tục thêm khối lượng, nó sẽ nhận được nhiều lực hấp dẫn hơn. Và cuối cùng ta vượt qua được nguyên lý loại trừ Pauli nói rằng hai electron không thể tồn tại ở cùng một nơi; ta sẽ đẩy tất cả các electron vào proton để tạo ra neutron. Nó sẽ suy sụp thêm nữa cho đến khi ta đẩy các neutron lại với nhau và đó là một ngôi sao neutron.

Nếu ta tiếp tục thêm vật chất thì cuối cùng nó sẽ suy sụp xuống nơi tập trung toàn bộ khối lượng thành một điểm, và ở đó ta có một hố đen.

Về cơ bản, tiếp tục thêm khối lượng cho đến khi không có thứ gì có thể giữ khối lượng khỏi suy sụp – cho đến khi không còn khối lượng nào – tất cả khối lượng đều tập trung vào điểm này và lực hấp dẫn mạnh đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra. Đó là công thức tạo ra một hố đen.

Đôi khi mọi người nói về hố đen với sự tôn kính, thậm chí còn vượt xa sự kinh ngạc. Theo ông thì tại sao lại như vậy?
Đối với cá nhân tôi, đó là vì các hố đen vượt quá những gì tôi có thể hiểu được, vượt xa cả những gì tôi có thể hiểu được bằng trải nghiệm. Chúng ta thật nhỏ bé khi đối mặt với việc trải nghiệm điều gì đó to lớn hơn chúng ta đến vô hạn.

Khi tôi đứng ở đây trên bề mặt trái đất, lực hấp dẫn trên chân tôi lớn hơn một chút so với lực hấp dẫn trên đầu tôi, tuy nhiên đó không phải là chuyện gì lớn lắm. Nhưng nếu chân tôi rơi vào một hố đen trước thì lực hấp dẫn ở chân tôi sẽ trở nên lớn hơn rất nhiều so với lực trên đầu tôi, đến mức nó sẽ xé toạc từng nguyên tử và các nguyên tử sẽ xoắn vào hố đen.

Nếu Cơ đốc giáo là đúng thì có một điều đúng đắn, ấy là con người chúng ta được định cho sự tôn thờ. Và khi ta nhìn thấy những thứ như hố đen, lớn hơn và mạnh hơn chúng ta rất nhiều, một phản ứng rất tự nhiên ấy là được cảm động tới sự tôn thờ.

Rất nhiều người mê các hố đen vì chúng là những vật thể kỳ lạ trong vũ trụ. Nhưng chúng cũng đặt ra những vấn đề cho các nhà khoa học. Tại sao các nhà khoa học phải vật lộn với các hố đen?

Thuyết tương đối rộng là một lý thuyết cực kỳ thành công. Nó đã vượt qua mọi bài kiểm tra thử nghiệm mà chúng tôi đã thực hiện. Cơ học lượng tử cũng vậy. Nó mô tả vũ trụ cực kỳ tốt. Nhưng khi nói đến hố đen, chúng sẽ cho chúng ta những câu trả lời khác nhau. Vì vậy, chúng ta cần phải tìm hiểu sâu hơn.

Cơ học lượng tử nói rằng thông tin không thể bị phá hủy. Nhưng thuyết tương đối rộng cho rằng một hố đen chỉ có thể có ba đặc tính: khối lượng, điện tích và sự quay. Bản chất của cách các hố đen là như vậy, đó là ba đặc tính duy nhất.

Giả sử ta có một ngôi sao làm từ bánh bí ngô và một ngôi sao làm từ hydro. Nếu chúng suy sụp và tạo thành một hố đen, và cả hai đều chỉ còn là khối lượng, sự quay và điện tích, thì chúng sẽ trông giống hệt nhau. Điều đó có nghĩa là ta đã mất tất cả thông tin có thể cho ta biết rằng ban đầu, một ngôi sao làm từ hydro còn một ngôi sao làm từ bánh bí ngô?

Stephen Hawking coi đây là một vấn đề lớn trong những năm 1970. Theo cách chúng ta đang xem xét các hố đen, tất cả thông tin này đang bị phá hủy, nhưng một quy tắc cơ bản của cơ học lượng tử là bạn không thể phá hủy thông tin. Thông tin đó phải ở đâu đó.

Đây là nơi chúng ta có khái niệm về bức xạ Hawking như một lời giải tiềm năng cho vấn đề này.

Gần đây có một khám phá mới — tôi không chắc nên gọi đó là khám phá hay lập luận — về bức xạ Hawking. Ông có thể cho chúng tôi biết về điều đó không?

Nhiều lời giải đã được đề xuất, nhưng đó là một lời giải mới lạ. Đó là một khái niệm khác về cách bức xạ Hawking có thể hoạt động. Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đang nói rằng một cơ chế gọi là “sợi tóc lượng tử” có thể giải thích cách thông tin bên trong hố đen được kết nối với bức xạ ở trạng thái lượng tử bên ngoài đường chân trời của trường hấp dẫn.

Về cơ bản, nếu lực hấp dẫn tạo ra các bit thông tin – nếu thông tin có thể được mã hóa trong lực hấp dẫn, thì nó có thể bị bức xạ – và không bị mất trong hố đen. Về mặt lý thuyết, theo nguyên tắc, có vẻ như thông tin có để trích xuất. Vì lực hấp dẫn được lượng tử hóa nên nó cung cấp thông tin về hố đen.

Nếu đúng thì điều đó sẽ dẫn đến một mức độ phức tạp mới. Nó sẽ cho phép chúng ta hòa hợp sự khác biệt trong những gì chúng ta hiện đang biết và chúng ta có thể giải thích nó, nhưng nó lại liên quan đến cách mọi thứ hoạt động và điều đó sẽ mở ra một loạt những câu hỏi hoàn toàn mới.

Trong lịch sử, đôi khi các nhà vật lý nói như thể họ sắp xong việc. Như thế chúng ta sắp có một bức tranh toàn cảnh về cấu trúc vật chất của vũ trụ và sẽ không còn gì để biết nữa. Và những Cơ Đốc nhân thúc đẩy lý thuyết “Đức Chúa Trời của những khoảng trống” cố gắng đẩy nhanh tiến trình đó. Nhưng có vẻ như chúng ta sẽ không hoàn tất vật lý học được sớm lắm.

Mỗi khi giải quyết một trong những câu hỏi lớn này và đưa ra câu trả lời, chúng tôi lại gặp phải một loạt những câu hỏi hoàn toàn mới mà thậm chí chúng tôi không biết là có chúng! Hãy so sánh hiểu biết của chúng ta về vũ trụ hiện tại với khi Isaac Newton nói về thuyết hấp dẫn. Chúng ta biết nhiều hơn về những gì đang diễn ra so với hồi đó. Nhưng cũng có rất nhiều câu hỏi khác mà chúng ta không có câu trả lời.

Gần giống như càng biết nhiều, chúng ta càng nhận ra rằng còn phải học hỏi nhiều hơn nữa. Ta có thể bắt đầu thấy rằng mình sẽ không bao giờ khám phá hết. Chúng ta có thể nghiên cứu về công cuộc sáng tạo mãi mãi. Sẽ có những câu hỏi mới mà chúng ta thậm chí chưa nghĩ đến việc phải hỏi.

Và điều này lại chỉ đến Đấng Tạo Hóa. Đó là chỗ tôi thấy có mối liên hệ với thần học. Bởi vì điều đó cũng đúng khi nghiên cứu sự mặc khải của Chúa, Kinh thánh và Đức Chúa Trời. Chúng ta đã có rất nhiều bức tranh toàn cảnh, nhưng cũng có những câu hỏi mới và chúng ta sẽ không bao giờ hoàn tất. Chúng ta sẽ không bao giờ nói hết về chủ đề đó. Điều này khiến cá nhân tôi phải kinh ngạc và muốn tôn thờ.

– Chuyển ngữ: Đội ngũ Ba-rúc –

*Quan điểm của bài viết không nhất thiết phản ánh quan điểm của Đội ngũ Ba-rúc

Link bài viết gốc: https://www.christianitytoday.com/ct/2022/april-web-only/black-holes-hawking-radiation-quantum-gravity-god-theology.html