Nếu di chuyển tiệm cận tốc độ ánh sáng, bạn có thể biến thành một lỗ đen?

Du hành ở tốc độ cao không ảnh hưởng đến khối lượng của bạn, ngay cả trong thuyết Tương đối đặc biệt của Einstein. Vì một số lý do một số sách khoa học phổ biến cho đại chúng và sách giáo khoa vật lý cũ cho rằng các vật thể tăng khối lượng khi chúng di chuyển với tốc độ cao.

Luận điểm này là sai.

Hiểu đúng hơn, chỉ có khối lượng tương đối tăng chứ không phải khối lượng nghỉ.

(khối lượng tương đối là tổng khối lượng của vật trong khi di chuyển)

Các nhà vật lý ngày nay không còn coi năng lượng chuyển động của một vật thể là "khối lượng tương đối tính" bởi vì làm như vậy là sai lệch. 

Khi một vật thể tăng tốc, "thứ" đầu tiên nó tăng là động năng. 

Do đó, tổng năng lượng của một vật chuyển động = (năng lượng nghỉ) + (động năng)

Ta có công thức tính tổng năng lượng tương đối tính của một vật chuyển động là:

E = mc ² / (1- v ² / c ² ) ^1/2 [1]

Trong đó :

m là khối lượng của vật (không thay đổi cho dù vật chuyển động nhanh như thế nào)

c là tốc độ ánh sáng và v là tốc độ của vật.

Nếu vật không chuyển động, v = 0, thay v = 0 vào phương trình trên, chúng ta kết thúc với phương trình nổi tiếng E = mc ² 

Do đó, năng lượng nghỉ của một vật chính là mc ² 

Từ đây ta có thể tính được động năng của vật khi di chuyển :

Động năng = E -  mc ²

Thay E từ công thức [1] ta có

Động năng =  mc ² (1 / (1- v ² / c ² ) ^1/2 - 1)

Phương trình này cho chúng ta thấy rằng khi tốc độ tăng, động năng tăng, nhưng khối lượng không bao giờ thay đổi.

Trong giới hạn tốc độ của vật đạt tới tốc độ ánh sáng trong chân không , động năng tăng đến vô hạn. Định luật bảo toàn năng lượng cho chúng ta biết rằng để có được một vật thể di chuyển với động năng vô hạn, chúng ta phải cung cấp cho nó năng lượng vô hạn.

Hành động này rõ ràng là không thể vì chỉ có một lượng năng lượng hữu hạn trong vũ trụ quan sát được của chúng ta.

Thông qua điều này chúng ta cũng bắt đầu nên thay đổi quan điểm sai lầm rằng "thứ" ngăn cản vật di chuyển đạt tốc độ ánh sáng là khối lượng, nó không phải bản chất của vấn đề. Sử dụng luận điểm này sẽ rất dễ gây hiểu nhầm.

Khi một vật thể đang di chuyển ở tốc độ tiệm cận ánh sáng, khả năng trải nghiệm lực hấp dẫn của nó không thay đổi vì khối lượng của nó không đổi.

Thực tế này được dự đoán bởi các lý thuyết của Einstein và đã được xác minh bằng thực nghiệm. Chính vì vậy một vật thể không bao giờ có thể bị biến thành một lỗ đen bằng cách gia tốc cho nó tiệm cận tốc độ ánh sáng.

Câu trả lời được cung cấp bởi Tiến sĩ Christopher S. Baird

Dịch thuật : Trường Vũ - từ nguồn : wtamu.edu