"Chua choi tro xuc xac " (Phan 3)

Bây giờ ta đặt vật thể nặng hơn nữa và mật độ cao hơn nữa lên tấm cao su nó sẽ kéo tấm cao su đó biến dạng nhiều hơn nữa. Cho đến một khối lượng và kích thước tới hạn nào đó nó sẽ tạo thành một cái hố sâu không đáy trên tấm cao su và hạt có thể rơi vào đó mà không thể quay trở lại được. Những điều tương tự cũng xảy ra trong không-thời gian của thuyết tương đối. Một ngôi sao sẽ làm cong và biến dạng không-thời gian gần nó, ngôi sao càng đặc và càng lớn thì độ cong càng tăng. Nếu một ngôi sao lớn, sau khi đốt hết năng lượng hạt nhân của nó, lạnh đi và co lại xuống đến một kích thước tới hạn, nó sẽ tạo ra một cái hố sâu không đáy trong không-thời gian mà ánh sáng không thể thoát ra được. Những vật thể như vậy được gọi là những hố đen, do một nhà vật lí người Mĩ John Weeler, người đầu tiên nhận ra tầm quan trọng và vấn đề mà các hố đen đặt ra. Cái tên đó nhanh chóng được chấp nhận. Người Mĩ gợi ý một cái gì đó tối và bí ẩn trong khi đó người Anh đã liên hệ với “hố đen ở Calcuta”. Nhưng người Pháp, tính cách Pháp, nhìn thấy một ý nghĩa “risqué” hơn. Rất nhiều năm họ cho rằng cái tên “trou noir” là tầm thường. Và cuối cùng họ cũng phải chấp nhận cái tên đó. Người phản đối một cái tên như vậy có phải là người thắng cuộc không?
Bây giờ chúng ta đã quan sát về các hố đen trong rất nhiều các vật thể, từ hệ sao đôi đến tâm thiên hà. Nói chung bây giờ người ta chấp nhận sự tồn tại của hố đen. Nhưng ngoài khía cạnh là đối tượng cho những chuyện khoa học viễn tưởng, ý nghĩa của các hố đen đối với quyết định luận khoa học như thế nào? Câu trả lời nằm trong miếng giấy gián trước cửa văn phòng của tôi: “những hố đen là hoàn toàn đen”. Không chỉ có những hạt và nhà du hành vũ trụ không may mắn nếu rơi vào hố đen sẽ không bao giờ quay trở lại được, và cả những thông tin mà họ mang cũng sẽ bị mất mãi mãi, ít nhất là mất đối với vùng vụ trụ của chúng ta. Bạn có thể ném một cái TV, một chiếc nhẫn kim cương hay kẻ thù nguy hiểm nhất của bạn vào hố đen, và tất cả những điều mà hố đen sẽ nhớ là tổng khối lượng và trạng thái quay. John Weeler gọi như thế này “hố đen không có tóc”. Đối với người Pháp, điều này khẳng định tính nghi ngờ của họ.
Khi mà người ta nghĩ rằng những hố đen tiếp tục tồn tại mãi mãi, thì việc mất thông tin có vẻ như không thành vấn đề gì. Người ta có thể nói thông tin vẫn tồn tại trong lòng hố đen. Chỉ có điều là từ bên ngời hố đen người ta không thể nói được nó là gì mà thôi. Tuy vậy tình huống sẽ thay đổi khi tôi phát hiện ra là hố đen không phải là hoàn toàn đen. Cơ học lượng tử buộc hố đen phát các hạt và bức xạ với một tốc độ đều đặn. Điều này làm cho tôi và những người khác cực kì ngạc nhiên. Nhưng sau khi đó thì mọi thứ rất rõ ràng. Điều chúng tôi nghĩ là chân không không phải là trống rỗng mà được lấp đầy bởi các hạt và phản hạt. Những hạt và phản hạt này sinh ra trong một điểm của không-thời gian tách khỏi nhau rồi lại hủy nhau. Những hạt và phản hạt này xuất hiện do một trường (khác không) do ánh sáng hoặc hấp dẫn mang tới. Điều đó có nghĩa là giá trị của trường có vị trí chính xác và tốc độ hoặc tốc độ thay đổi chính xác. Điều này lại mâu thuẫn với nguyên lí bất định đòi hỏi một hạt không thể có đồng thời cả vị trí và tốc độ một cách chính xác. Do đó tất cả các trường đều có một cái gọi là thăng giáng chân không. Do đặc tính lượng tử của tự nhiên, ta có thể giả thích những thăng giáng chân không này dựa vào khái niệm hạt và phản hạt mà tôi đã mô tả ở trên.
Những cặp hạt xuất hiện trong tất cả những biến đổi của các hạt cơ bản. Chúng được gọi là những hạt ảo, vì thậm chí chúng xuất hiện trong chân không chúng ta cũng không thể dùng các máy đo hạt để đo chúng một cách trực tiếp. Tuy vậy những hiệu ứng gián tiếp của các hạt ảo hoặc thăng gián chân không được quan sát trong rất nhiều thí nghiệm, và sự tồn tại của chúng được khẳng định. Xung quanh một hố đen, một thành phần của cặp hạt và phản hạt bị rơi vào hố đen, để lại hạt kia không có bạn đồng hành và không bị hủy. Hạt bị bỏ rơi này cũng có thể bị rơi vào trong hố đen nhưng nó cũng có thể thoát ra một khoảng cách xa hơn khỏi hố đen để trở thành hạt thực và có thể đo được bằng máy đo hạt. Đối với người quan sát đứng xa hố đen thì sẽ thấy các hạt đó được phát ra từ hố đen.
Điều đó giải thích tại sao hố đen không phải là hoàn toàn đen, cũng cần thấy rằng sự phát xạ phụ thuộc vào kích thước của hố đen và tốc độ quay của nó. Nhưng bởi vì hố đen không có tóc, theo như thuật ngữ của Weeller, bức xạ không phụ thuộc vào những cái rơi vào hố đen. Không quan trọng bạn ném một cái TV, chiếc nhẫn kim cương hay kẻ thù nguy hiểm của bạn vào hố đen, những thứ thoát ra luôn luôn là giống nhau.
Vậy thì những điều đó liên hệ gì với quyết định luận, liên hệ gì với chủ đề mà bài viết này đề cập. Điều cho thấy ở đây là những trạng thái đầu vào như TV, nhẫn kim cương và thậm chí con người cũng chỉ có chung một kết cục, ít nhất là đối với người quan sát bên ngoài hố đen. Nhưng trong bức tranh của Laplace về quyết định luận thì có một mối liên hệ một – một về trạng thái đầu và trạng thái cuối. Nếu bạn biết trạng thái của vũ trụ tại một thời điểm trong quá khứ, thì bạn có thể tiên đoán được tương lai. Tương tự như vậy nếu bạn biết được tương lai thì bạn có thể tính toán được những việc đã xảy ra trong quá khứ. Sự ra đời của cơ học lượng tử vào những năm 20 đã làm giảm một nửa khả năng tiên đoán tương lai, nhưng vẫn tồn tại mối liên hệ một – một giữa các trạng thái của vũ trụ tại các thời điểm khác nhau. Nếu con người có thể biết hàm sóng tại một thời điểm thì có thể tính được hàm sóng tại bất kì thời điểm nào.
Tuy vậy với các hố đen, tình trạng lại khó khăn hơn. Tất cả mọi thứ sẽ có cùng một kết cục không phụ thuộc vào những thứ bạn ném vào hố đen đó. Do đó không tồn tại mối quan hệ một – một giữa trạng thái đầu và cuối bên ngoài hố đen. Nhưng vẫn có một mối liên hệ một – một giữa các trạng thái đầu và cuối bên trong và bên ngoài hố đen. Nhưng điểm quan trọng đó là sự phát xạ của các hạt và sóng bởi hố đen sẽ làm cho hố đen mất năng lượng và trở nên nhỏ đi. Thậm chí hố đen có thể giảm đến không và sẽ biến mất. Sau đó thì điều gì sẽ xảy ra đối với các vật thể rơi vào hố đen, với tất cả những người nhảy vào hoặc bị đẩy vào đó ? Họ không thể nhảy ra được bởi vì không có đủ năng lượng hoặc khối lượng còn lại trong hố đen để gửi họ trở lại. Họ có thể sẽ đi đến một vũ trụ khác, nhưng đối với chúng ta, những người đủ không ngoan để không nhảy vào hố đen, việc đi vào một vũ trụ khác hay không chẳng có gì khác biệt. Thậm chí những thông tin về những vật thể rơi vào hố đen cũng không thể thoát ra được và cuối cùng thì hố đen biến mất. Thông tin không thể được truyền đi một cách tự do giống như những thông tin điện thoại của bạn . Truyền thông tin cần một năng lượng nhất định, và khi hố đen biến mất thì nó không có đủ năng lượng để truyền thông tin được nữa.