Video

Bản trích

Lỗ đen là tập hợp năng lượng thuần, mãnh liệt lớn nhất cả vũ trụ này

Nếu bạn đến quá gần, chúng sẽ nuốt chửng bạn, và bổ sung năng lượng của bạn vào bộ sưu tập của chúng

Và như thế, ta mất lượng năng lượng đó vĩnh viễn

Đúng không nhỉ?Hóa ra, có một mật mã cho vũ trụ

Có một cách để cung cấp năng lượng cho nền văn minh cho đến những khoảnh khắc cuối cùng khi mọi thứ đều

Hoặc để tạo ra một quả bom lớn nhất vũ trụ

Nhưng làm sao?

Chẳng phải chúng ta đã học được rằng tất cả mọi thứ đều bị lỗ đen hút vào, kể cả ánh sáng mà?

Điều này là đúng

Tất cả những gì bạn biết về vật thể kỳ dị nhất vũ trụ này

sắp sửa trở nên kỳ dị hơn nữa cơ, vì một lý do đơn giản:

Những lỗ đen đang tự xoay quanh mình nó

Tại sao lỗ đen lại xoay?

Khi những ngôi sao rất, rất lớn chết,

lõi của chúng bị trọng lực của bản thân nén lại tạo thành lỗ đen

Điều này có nghĩa là một vật rất lớn trở nên rất, rất nhỏ

Tức là vật đó không thể nhỏ hơn được nữa trong vũ trụ này

Nhưng những ngôi sao thì xoay tròn, và một định luật cơ bản của vũ trụ của chúng ta là

những vật đang xoay tròn thì không muốn dừng lại

Chúng ta gọi khái niệm này là “Mô-men động lượng”

Và mô-men động lượng này không thể tự nhiên mà mất được

Một vật lớn đang xoay mà trở nên nhỏ hơn, sẽ xoay nhanh hơn

Vậy, khi lõi của một ngôi sao bị nén nhỏ lại

động lượng của nó khiến nó xoay càng lúc càng nhanh hơn

cho đến khi nó sụp lại thành một lỗ đen

Và lỗ đen đó vẫn tiếp tục xoay

Nhanh đến không tưởng

Vài lỗ đen xoay đến hàng triệu vòng mỗi giây

Tại sao lỗ đen xoay tròn lại đặc biệt?

Cũng giống như những lỗ đen không xoay,

những lỗ đen xoay cũng có chân trời sự kiện và điểm kỳ dị ở lõi

nơi toàn bộ khối lượng của chúng tập trung lại

Điểm kỳ dị thường được miêu tả là một điểm độc nhất, vô cùng nhỏ và không có diện tích bề mặt

Nhưng một điểm thì không thể xoay,

nên một “điểm kỳ dị” mà xoay thì không thể là một “điểm” được

Thay vào đó, nó là một “vòng kỳ dị”

Một vòng kỳ dị là một vòng với độ dày bằng 0

và không có bề mặt, xoay cực kỳ nhanh,

chứa toàn bộ khối lượng của lỗ đen

Lỗ đen đó xoay nhanh tới mức nó biến đổi không thời gian xung quanh nó

Nó thực sự kéo cả không gian theo nó, thông qua năng lượng khủng khiếp của chính nó

Điều này tạo một vùng không-thời gian mới và độc nhất vô nhị:

Vùng sản công (Ergosphere), thứ bao bọc quanh lỗ đen

Nếu không gian và thời gian hoàn toàn bị phá hủy trong chân trời sự kiện,

thì trong vùng sản công (Ergosphere), chúng chỉ bị phá hủy một nửa

Trong vùng sản công (Ergosphere), các quy luật vật lý trở nên vô nghĩa

Bạn có thể đi vào và rời khỏi vùng đó,

nhưng đó chắc không phải là một trải nghiệm tốt đâu

Bạn có thể tưởng tượng nó như thế này:

Rơi vào một lỗ đen bất động thì giống như trượt xuống một cái hố vậy

Còn ở trong vùng sản công của một hổ đen xoay thì lại giống như bị một ống cống chết người cuốn xuống ấy

Lỗ đen chuyển đổi động năng của bản thân (dưới dạng xoay) thành tất cả mọi thứ vào trong vùng sản công

Vòng kỳ dị sẽ khiến bạn phải nhảy, dù có muốn hay không

Bạn sẽ cần phải di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng chỉ để đứng yên ở đây, vốn là một điều bất khả thi

Nhưng mật mã của ta nằm ở đây: ta có thể trộm nguồn năng lượng này!

Và có hàng tấn năng lượng mà chúng ta có thể lấy được

Làm sao để trộm năng lượng từ một con quái vật

Lấy lỗ đen siêu lớn nằm ở giữa dải Ngân hà của chúng ta làm ví dụ:

Chúng ta có thể lấy năng lượng từ nó

một lượng bằng với lượng năng lượng mà toàn bộ ngôi sao trong Dải Ngân Hà sản sinh ra trong hàng tỉ năm hợp lại

Cách dễ nhất để trộm nguồn năng lượng này là, kỳ lạ thay:

thả một thứ gì đó vào lỗ đen

Chúng ta đã thấy cách mà vòng kỳ dị đẩy năng lượng lên chúng ta khi bước vào vùng sản công (Ergosphere)

cảm giác giống như trong xoáy nước vậy,

với không-thời gian xoay xung quanh chúng ta ở tốc độ rất nhanh

Nếu bạn thông minh, bạn có thể lợi dụng dòng nước

và bơi nhanh hơn trước

Trong thực tế, điều này có nghĩa là bắn một quả tên lửa vào vùng sản công, và trao đổi với lỗ đen:

chúng ta cho nó một chút khối lượng - năng lượng, và nó sẽ cho lại chúng ta năng lượng xoay của nó

Nhưng cuộc trao đổi này không công bằng - chúng ta được hưởng phần lợi hơn

Bình thường, khi bạn phóng một quả tên lửa,

bạn đang trao đổi năng lượng hóa học để đổi lấy động năng

Nó giống như việc bạn đang tự bơi về phía trước trong hồ bơi vậy

Nhưng nếu bạn bắn tên lửa vào vùng sản công (Ergosphere),

thì nó giống như bơi trong bể tạo sóng ấy

Lực xoay tròn trong các cơn sóng sẽ đẩy bạn mạnh hơn hẳn chỉ dùng tay chân

Lực đẩy từ vòng xoay trong lỗ đen mạnh đến nỗi

bạn sẽ rời khỏi vùng sản công (Ergosphere) với nhiều năng lượng hơn so với lúc bạn vào

Lỗ đen mất đi một ít năng lượng xoay của nó, và xoay chậm đi một ít

Rõ ràng là quá trình này cần rất nhiều thức ăn

May thay, lỗ đen không kén ăn tí nào

Một nền văn minh tiên tiến trong tương lai có lẽ sẽ thu hoạch thiên thạch

để bỏ vào lỗ đen mỗi khi họ cần một lượng năng lượng lớn

Nhưng có một cách còn tốt hơn để thu hoạch năng lượng từ lỗ đen, và kì lạ thay

việc đó cũng tạo một quả bom lớn nhất mà bất kỳ sinh vật sống nào có thể tạo ra

Quả bom lỗ đen

Chúng ta chỉ cần 2 thứ để tạo một quả bom lỗ đen:

một lỗ đen xoáy thật nhanh, và một tấm gương lớn

Tấm gương phải bao kín hoàn toàn lỗ đen

tương tự như khối cầu Dyson,

một siêu công trình được thiết kế để khai thác năng lượng từ một ngôi sao

Tuy nhiên, tấm gương của chúng ta sẽ dễ xây dựng hơn nhiều

Gương khá là đơn giản, và lỗ đen thì nhỏ gọn hơn một ngôi sao nhiều

Nếu bề dày của gương là 10cm,

lượng kim loại từ một mảnh thiên thạch lớn sẽ đủ cho một lỗ đen với khối lượng cỡ Mặt Trời chúng ta

Một khi tấm gương đã được lắp đặt,

chúng ta chỉ cần mở một cửa sổ, và bắn sóng điện từ vào lỗ đen

Bạn có thể tưởng tượng phần tiếp theo, bằng cách tưởng tượng ném một trái banh vào tường,

và nó phản lại với tốc độ nhanh hơn một viên đạn

Những sóng điện từ bắn vào lỗ đen với tốc độ ánh sáng

một phần nhỏ của làn sóng ấy đi qua chân trời sự kiện và biến mất vĩnh viễn

Nhưng phần lớn hơn của nó trồi dạt qua vùng sản công (Ergosphere),

nơi lỗ đen cung cấp một phần năng lượng xoay của nó lên sóng, và khuếch đại chúng

Giờ, chúng bắt đầu “Phát tán siêu xạ”,

cách nói mỹ miều trong khoa học cho quá trình

“Nảy qua lại giữa gương và lỗ đen để trở nên mạnh hơn”

Mỗi lần nảy là mỗi lần chúng mạnh hơn theo cấp số nhân

Bằng cách mở vài cửa sổ trong tấm gương,

chúng ta có thể khai thác năng lượng từ luồng sóng song song với tốc độ mạnh lên của chúng

Chúng ta có thể tận dụng nguồn năng lượng này, mà theo lý thuyết

có thể tạo ra

một nguồn năng lượng vô hạn tồn tại trong vòng hàng nghìn tỷ năm

Hoặc, ta có thể khiến nó nổ

Nếu ta không giải phóng những luồng sóng,

chúng sẽ trở nên ngày một mạnh hơn

và lấy ngày càng nhiều năng lượng từ lỗ đen, đến khi tấm gương vỡ

Một lỗ đen siêu lớn sẽ phát ra năng lượng tương đương một vụ nổ siêu tân tinh,

biến nó thành quả bom lớn nhất bất kỳ sinh vật sống nào có thể tạo ra

Ngôi nhà cuối cùng trong một vũ trụ đang chết

Cái đẹp của quả bom lỗ đen,

quy trình Penrose, và Phát tán siêu xạ

là chúng KHÔNG phải là khoa học viễn tưởng

Trong một tương lai xa, xa lắm,

đây có thể là cách duy nhất để sống sót trong vũ trụ đang chết dần của chúng ta

Sau khi tất cả Sao Lùn Đỏ đã nguội đi,

và Sao Lùn Trắng biến thành Sao Lùn Đen,

vũ trụ này sẽ chìm trong bóng tối vĩnh hằng

Lỗ đen xoáy có thể sẽ là nguồn năng lượng duy nhất

trong toàn bộ vũ trụ này mà sinh vật có thể khai thác

Nếu vậy,

những sinh vật cuối cùng có thể sẽ một ngày kết thúc sự sống quanh một lỗ đen

một điều vừa lạnh sống lưng và cũng thực sự lạc quan

Hóa ra, ngay cả khi không có ánh sáng,

vẫn có những nơi mà chúng ta có thể tới

Lỗ đen vừa hấp dẫn vừa kỳ bí,

nhưng thật ra chúng ta hiểu biết về chúng một lượng đáng ngạc nhiên

Dùng toán học, ta có thể tính toán và ra giả thuyết về cách ta sẽ chết như thế nào nếu ta rớt vào một lỗ đen

Nếu bạn thuộc tuýp người có hứng khởi về toán học và tự tính toán những chuyện này,

những bạn thân của chúng tôi ở Brilliant.org có một khóa tuyệt vời về lỗ đen

để giúp bạn nắm vững về chúng

Brilliant là một trang web giải quyết tình huống, dạy bạn suy nghĩ như một nhà khoa học

bằng cách hướng dẫn bạn giải quyết chúng

Họ lấy những ý tưởng như thế này, phân chúng ra thành những mảnh nhỏ,

trình bày suy nghĩ thấu đáo cho từng phần,

và cuối cùng tổng hợp chúng lại thành một kết luận thú vị

Nếu bạn đến Brilliant.org/Nutshell

hay bấm vào link trong phần hướng dẫn,

bạn có thể đăng ký miễn phí và học đủ thứ hay ho

Và tặng thêm cho khán giả của Kurzgesagt,

688 người đầu tiên còn được giảm giá 20% lệ phí thành viên thường niên của mình

Nếu bạn thật sự muốn học hiểu về lỗ đen và hỗ trợ Kurzgesagt,

đây là một trong những cách tốt nhất đấy!