- Trang chủ >>
- Khoa Học Tự Nhiên >>
- Vật lý
Einstein đã đúng, sao neutron làm xoắn không - thời gian pot
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (85.22 KB, 5 trang )
Einstein đã đúng, sao neutron làm
xoắn không - thời gian
Albert Einstein và các nhà văn viễn tưởng đã dự đoán về hiện tượng
xoắn không - thời gian xung quanh các sao neutron, thứ vật chất đậm đặc
nhất có thể quan sát trong vũ trụ. Và giờ đây là bằng chứng về điều đó.
Hiệu ứngvặn xoắnđược mô tả như sau:Hãy hìnhdung mộtquả bóng
bowling nặng,đặt trênmột tấm lưới caosu. Nếu ta xoayquả bóng, nósẽ kéo tấm
cao su quay theo. Tươngtự như vậy,khi trái đấtquay,nó kéo không- thời gian
chuyển động theo mình, mặc dù vô cùngchậm.
Các nhà thiên văn của NASAvà Đại học Michigancho biết hiện tượng vặnxoắn
được biểu hiện ra dưới dạng nhữngvệt hơi sắt mờ mờ,vắt xung quanh các vì sao.
Sudip Bhattacharyya,thành viên nhóm nghiên cứu, chobiết pháthiện này không
phải là hoàn toàn bấtngờ, song nó có ý nghĩa cho việc trả lờinhững câu hỏi cơ bản
của vật lý học.
Các sao neutronnặng tương đương với việc nhétcả mặttrời vào một quả cầu có
kíchcỡ bằngmột thànhphố. Chính vì vậy,chỉ một vài chén vật liệu của chúng cũng
nặng hơncả núi Everest.Các nhà thiên văn sử dụng những ngôi sao tàn lụi này
như là một phòngthí nghiệmtự nhiên để tìm hiểu xem vật chất có thể cô đặc đến
mức nàodưới áo suất cực đại mà thiên nhiên có thể có.
Tronghai nghiên cứu songsong, các nhà thiên văn của NASA và của châu Âuđã
quan sát 3 cặpsao đôi neutron.Họ cũng tìm hiểu những dòng phổ củacác nguyên
tử sắt nóng bỏng đang xoaytít trong một cái đĩa ngaybên ngoài bề mặt của các sao
neutron với tốc độ bằng 40%tốc độ ánhsáng.
Thôngthường, dải phổ đo được của các nguyên tử sắt siêu nóng này sẽ biểu hiện
dướidạng một đỉnhcân xứng. Tuynhiên, kếtquả của nhóm nghiên cứulà một
đỉnh xiên, cho thấy có sự vặn méo do hiệu ứng tươngđối. Sự chuyển động cực
nhanhcủa khối khí (vàlực hấp dẫnmạnh kéo theo) đã khiến cho dải phổ này mờ
đi, trượtđến bước sóng dài hơn.
Vũ trụ quá đãng trí mà quên đi
quá khứ của mình
Không phải tất cả các nhà vật lý đều nghĩ rằng thời gian bắt đầu cùng
với Big Bang- đây có thể chỉ là một bước chuyển pha của vũ trụ. Nhưng
Bojowald ở Đại học Pennsylvania State Hoa Kỳ trong những nghiên cứu lý
thuyết "hấp dẫn lượng tử vòng" chỉ ra rằng nếu thực sự tồn tại vũ trụ tiền
Big Bang thì chúng ta cũng không thể nắm bắt được toàn bộ diện mạo của nó.
(Nature Physics advance online publication).
Nhiều người nghĩ về Big Bangnhư một "quả cầu lửa"nổ tung vàvũ trụ từ
một trạngthái cựckì đặc và nóng giãn nở thành vũ trụ ngày nay. Nhưngtrongvật
lý cổ điển, tồn tại một vấnđề: nếu chúng ta ngoại suymô hìnhvũ trụ cổ điển ngày
càng xahơn nữavề quákhứ, vật lý cổ điển dự đoán một thời điểm nănglượng và
nhiệt độ vô hạn, gọilà điểmkì dị. Mô hình cổ điển có thể đưa ta về khoảnh khắc
trong khoảng1 phần tỉ giây sau điểmkì dị, nhưng nhữngphương trìnhcủa nó thì
đã trở nên vô nghĩa từ trước đó khá xa rồi.
Đề hiểu được vũ trụ ở nhữngthời điểm đầu tiên,các nhàvật lý cần phải dựa trên
một lý thuyếtcó thể thốngnhất 3lực mạnhhơn củatự nhiên-là lự mạnh, lực điện
từ vàlực yếu-với lực hấpdẫn. Điều đó có nghĩa là họ phải hoà giảimối bất đồng
giữalý thuyết hấp dẫncủa Einstein- lý thuyết tươngđối rộng- với cơ học lượng tử,
và từ đó xâydựngmộtlý thuyết lượngtử về lực hấp dẫn.
Một lý thuyếttiềm năngcho việc đó là " hấp dẫn lượng tử vòng" (LQG),cho rằng
thời gian tiếntriển theonhững "bướcnhảy" lượngtử hữu hạn. TrongLQG, năng
lượng, mà tronglý thuyếtcổ điểncó thể cógiá trị lớn tuỳ ý,bị giới hạn bởimột cận
trên."Tôi nhận ra khoảng6 năm trước rằnghấp dẫn lượng tử vòng có thể tránh
được điểm kì dị, nhưngphương trình màtôi đã sử dùng quáphức tạpnên không
cho thấy đượcdạng chính xác của trạng thái lượng tử," Bojowaldnói vớiPhysics
Web.
Sự biến mất của điểm kì dị, tuynhiên, lại mở ra một khả năng khác, vũ trụ có thể
tồn tại trước BigBang. Nói cách khácBig Bang khôngđánh dấu sự khởi đầu của vũ
trụ, màđúng hơn là một bước chuyển- một"cú nảy"- từ một trạng thái suysụp
trướcđó sangtrạng thái giãn nở như ta thấyngày nay.
Hiện nay Bojowaldđang khảo sát xemliệu chúng tacó thể phác hoạ bức tranhvũ
trụ trước Big Bang haykhông. Ôngbắt đầu với một mô hình dựa trên LQG mà ông
đưa ra hồi đầunăm trongđó trạng thái của vũ trụ được định nghĩa bởi một vài
thamsố, trong đó có cách thức giãn nở củanó hiện nay, lượng vật chất hiện có và
cường độ lực hấp dẫn. Bằngcách từ từ đơn giản hoámô hình,ông tìm raphương
trìnhmô tả trạngthái của vũ trụ mà chắc chắn có nghiệm ở thời điểm Big Bang.
Sống trong kỷ nguyên hậuBig Bang, chúngta tận hưởng một không-thời gian khá
mềm mại. Nhưng trướcBig Bang,nếu thực sự tồn tại thời điểm đó, cókhả năng vũ
trụ ở một trạng tháilượng tử biến động dữ dội, trong đó kể cả những khái niệm
thời gian xa lạ nhất cũng có thể có ý nghĩa. Bojowaldphát hiệnra rằng chính kích
cỡ khổnglồ của vũ trụ hiệnnay đặtra những bất địnhcơ bản trong phương trình
của ông, ngăncản chúngta biết chi tiết hơn về những biến động lượng tử của vũ
trụ trước Big Bang
Điều đó có nghĩa chúngta khôngthể, ví dụ như, thực hiện tính toánđể vẽ lại tất cả
những đường nét của vũ trụ trước BigBang- vũ trụ quả là "đãng trí"."Viễn cảnh về
những tính chất không thể được dự đoánchính xácthật chấpnhận", ông nói. Tuy
nhiên,theo Bojowald,nhữngđặc trưngcổ điển,như kíchcỡ vũ trụ và tốc độ co, có
thể về nguyêntắc tính toán được.
Nhưng John Barrett,một nhàlíthuyết hấpdẫnlượng tử ở Đại học NottinghamAnh,
cho rằngviệc LQG chưađược các nhàlý thuyết công nhận rộng rãi, có thể khiến
cho nền tảngcủa những kết luậncủa Bojowaldlung lay. "LQG là mộtcái bánh
nướng dở," ông nói. "Một số tính chất cầnthiết để trở thành một lý thuyết hấp dẫn
lượng tử hoàn chỉnhvẫn còn thiếu."
