4 khám phá thú vị về vũ trụ của thiên tài Stephen Hawking

Nhằm vinh danh những nỗ lực phá vỡ rào cản giữa con người và các khám phá khoa học không ngừng nghỉ của Hawking, sau đây là 4 trong số những ý tưởng thú vị nhất về vũ trụ của ông. 

1. Nguồn gốc vũ trụ

Đây là khám phá quan trọng đầu tiên của Stephen Hawking. Vào năm 1970, Hawking và Roger Penrose dùng toán học để chứng minh sự tồn tại của lỗ đen và cho thấy thời khắc đầu tiên của vũ trụ, vụ nổ Big Bang, xuất phát từ một trạng thái bẻ cong vô cùng nhỏ trong chiều không gian thứ 4: Không – thời gian. 

2. Lỗ đen

Dù Hawking không phát hiện ra lỗ đen nhưng các nghiên cứu của ông đã thay đổi cách chúng ta nhìn nhận nó. Trong quyển sách bán chạy kỷ lục “A Brief History of Time” của mình, ông đã miêu tả không – thời gian (chiều không gian thứ 4) như một tấm cao su có thể bị uốn cong bởi một khối cầu nặng như một ngôi sao hoặc một hành tinh. Khi một ngôi sao hoặc hành tinh có khối lượng đáng kể chết đi, nó đổ sập vào một điểm kỳ dị - một lỗ hổng không đáy có tỷ trọng vô hạn, nơi mà mọi thứ, thậm chí cả ánh sáng cũng bị uốn cong. Đây là cách lỗ đen hình thành.

3. Lỗ đen không đen đến thế

Viền ngoài của lỗ đen được gọi là chân trời sự kiện. Tại đây, lực hút trọng lực trở nên mạnh đến mức không gì có thể thoát được nó. Hawking phát hiện có những cặp hạt ảo xung quanh chân trời sự kiện của lỗ đen. Hạt ảo là những hạt mà ta không thể nhìn thấy nhưng có thể đo được tác động của chúng. Theo đó, lỗ đen hút các hạt âm, còn các hạt dương thì vẫn ở bên ngoài chân trời sự kiện. Những hạt thoát được lực hút tạo ra thứ mà ta gọi là “bức xạ Hawking”, sự bố chơi điện từ cho thấy lỗ đen không chỉ có khả năng hút vật chất vào mà còn có khả năng thả vật chất ra. 

4. Những mũi tên thời gian

Trong chương 9 của cuốn sách A Brief History of Time, Hawking nói về cách loài người quan sát và nhìn nhận thời gian chỉ có một chiều – từ quá khứ đến tương lai. Điều này chịu tác động của 3 mũi tên thời gian. 

4.1. Mũi tên nhiệt động lực học

Mũi tên này dựa vào định luật động lực học thứ hai, trong đó cho rằng entropy, tức mức độ hỗn loạn trong một hệ thống, chỉ có thể tăng lên qua thời gian. Ví dụ, bạn không bao giờ thấy những mảnh vỡ của cái cốc tự gắn lại với nhau để thành cả một cái cốc, mà thay vào đó, bạn thấy cái cốc nằm chênh vênh gần mép bàn, và con mèo nghịch ngợm của bạn dần đẩy cái cốc đến kết cục bi thảm là vỡ tan tành. 

4.2. Mũi tên tâm lý học

Mũi tên thứ hai là mũi tên tâm lý học của thời gian. Cảm giác tâm lý của ta về thời gian di chuyển theo một chiều, đó là lý do vì sao bạn nhớ quá khứ chứ không phải tương lai. Bạn chẳng bao giờ thấy thời gian đi theo chiều ngược lại.    

4.3. Mũi tên vũ trụ học

Cuối cùng là mũi tên vũ trụ học của thời gian. Hawking cho rằng để chúng ta có thể quan sát và trải nghiệm hai mũi tên thời gian đầu tiên, vũ trụ phải khởi đầu trong một trạng thái có trật tự rồi bắt đầu mở rộng từ đó và càng trở nên mất trật tự. Nếu để ý, bạn có thể nhận ra mũi tên nhiệt động lực học giờ đây tương ứng với mũi tên vũ trụ học. Hawking phát hiện ra rằng con người trải nghiệm những mũi tên thời gian này vì chúng ta đang sôngs trong giai đoạn mở rộng của vũ trụ. Đây là trạng thái lý tưởng cho những sinh vật có trí thông minh tồn tại, nhờ vào mũi tên nhiệt động lực học mạnh mẽ của nó. Sự sống thông minh không thể tồn tại trong một vũ trụ đang thu hẹp và đây là “nguyên lý vị nhân yếu”.   

Ông có câu nói nổi tiếng: “Mục tiêu của tôi rất đơn giản. Đó là hoàn toàn hiểu được vũ trụ, vì sao vũ trụ lại như vậy và vì sao nó tồn tại”. Khi tiếp tục khám phá giới hạn của hiện thực, ta cần nhìn lại và ngả mũ trước người đàn ông đi tiên phong trên chiếc xe lăn điện. 

Nguồn: Juan Salazar/Nguyễn Hồng Ngân Trang/Ubrand