Khi mà đề tài tận thế đang được khai thác ở nhiều phương diện và cuốn hút được sự chú ý của đông đảo người dân trên khắp thế giới thì một câu hỏi khoa học rất cơ bản liên quan tới nó là: Cần bao nhiêu năng lượng để phá huỷ Trái Đất?
Hành tinh của chúng ta có dễ bị phá huỷ hay không và ngày tận thế liệu có tới hay sẽ tới như thế nào hoàn toàn không phải một trò chơi của đấng sáng tạo hay sự may rủi của số phận. Ít ra, chúng ta có thể tính được khả năng xảy ra của nó và cần điều kiện nào để nó xảy ra.
Năng lượng cần có để phá huỷ Trái Đất
Cả hành tinh bị vỡ vụn là kịch bản bi thảm nhất. Sẽ chẳng có cơ hội nào cho sự sống tái sinh nếu như hành tinh không còn tồn tại. Nhưng để hành tinh của chúng ta vỡ vụn ra thì năng lượng cần tới là không nhỏ.
Trước hết, chúng ta cần nhắc lại rằng Trái Đất của chúng ta cũng như các thiên thể khác (sao, hành tinh, vệ tinh, hành tinh lùn, ...) đều được định hình nhờ lực hấp dẫn. Mặc dù ở qui mô nhỏ, lực hấp dẫn dường như rất yếu, nhưng khi lượng vật chất đủ lớn, nó trở thành tác nhân liên kết từng khối đá, từng hạt bụi cho tới từng phân tử khí lại để tạo thành các thiên thể.
(Để hiểu chi tiết hơn về lực hấp dẫn cùng các tương tác cơ bản, độc giả có thể tham khảo thêm bài: "Các lực cơ bản trong vũ trụ")
Như vậy, để phá vỡ được Trái Đất, bạn cần thắng được lực hấp dẫn tham gia định hình cho nó. Năng lượng cần sử dụng như vậy sẽ phải lớn hơn năng lượng liên kết hấp dẫn của hành tinh.
Năng lượng liên kết hấp dẫn (gravitational binding energy) là năng lượng tối thiểu cần có để một thiên thể bất kỳ giữ được hình dạng và trạng thái liên kết vật chất của nó dưới tác dụng của lực hấp dẫn. Nó được tính theo công thức sau:
U = 3GM²/5R
Trong đó U là năng lượng liên kết hấp dẫn, G là hằng số hấp dẫn, M là khối lượng và R là bán kính của thiên thể.
Với Trái Đất, lấy gần chính xác khối lượng M = 6.1024 kg, bán kính R = 6.400.000 met; hằng số hấp dẫn G = 6,67.10-11 Nm2/kg2; chúng ta tính ra được U = 2,25.1032 J (joule).
Con số trên là năng lượng tối thiểu (như định nghĩa trên), thực tế thì năng lượng liên kết đối với Trái Đất lớn hơn như thế. Mặc dù vậy, năng lượng tối thiểu này đã đủ gây ra trở ngại cho việc phá huỷ hành tinh của chúng ta.
Bạn cần tạo ra một năng lượng lớn hơn con số vừa tính ra nếu muốn phá huỷ Trái Đất!
Vũ khí hạt nhân
Theo thống kê của Liên đoàn khoa học Mỹ (FAS), cho tới năm 2017 cả thế giới có tất cả khoảng 14.900 đầu đạn hạt nhân (năm 1986 số đầu đạn là 70.300 nhưng sau đó đã được huỷ rất nhiều nhờ những thoả thuận giữa Mỹ và Nga sau khi chiến tranh lạnh tạm kết thúc). Các đầu đạn này chủ yếu thuộc quyền kiểm soát của Nga (7000) và Mỹ (6800), một số ít hơn ở các quốc gia khác như Pháp (300), Trung Quốc (270), Anh (215), Pakistan (140), Ấn Độ (130), Israel (80), ... và tất nhiên cả một số nhỏ đã được Bắc Triều Tiên sản xuất và thử nghiệm. (Nguồn số liệu: FAS)
Lượng vũ khí hạt nhân này là một mối lo ngại rất lớn cho nhân loại. Tuy nhiên để phá huỷ hành tinh thì chúng ta cần phải tính ra con số cụ thể.
Quả bom hạt nhân lớn nhất từng được cho nổ trong lịch sử nhân loại là bom Tsar được Liên Xô cho nổ thử nghiệm vào năm 1961. Đây là một quả bom khinh khí (bom H, hay bom nhiệt hạch), đã giải phóng ra năng lượng 2,1.1017 J (tương đương với 50 triệu tấn thuốc nổ TNT và gấp 1.570 lần tổng năng lượng của hai quả bom đã nổ ở Hiroshima và Nagasaki hồi cuối thế chiến 2.
Tất nhiên, chỉ có tỷ lệ rất nhỏ đầu đạn hạt nhân ngày nay đạt tới sức mạnh này, hầu hết chúng là bom nguyên tử (bom A, hay bom phân hạch) giống như hai quả bom đã nổ trong thế chiến. Tuy nhiên, để tăng thêm mức độ ...đáng sợ của nhân loại, chúng ta hãy giả định rằng cả 14.900 đầu đạn hạt nhân ngày nay đều có thể giải phóng năng lượng như bom Tsar.
Khi đó, tổng năng lượng mà chúng giải phóng ra sẽ là khoảng 3,31.1021 J.
Đối chiếu với kết quả trên, chúng ta thấy rằng năng lượng tối thiểu để có thể phá huỷ Trái Đất lớn gấp khoảng 68 tỷ lần tổng năng lượng mà các đầu đạn hạt nhân có thể giải phóng khi phát nổ (dù chúng ta đã cộng thêm cho chúng rất nhiều so với thực tế). Điều đó có nghĩa là lượng vũ khí hạt nhân trên thế giới ngày nay không đủ để phá huỷ toàn bộ hành tinh.
Tuy nhiên, không nhất thiết phải phá huỷ cả hành tinh mới khiến cho loài người đứng trước nguy cơ tuyệt chủng.
65 triệu năm trước, một tiểu hành tinh đã va chạm với Trái Đất, nó không thể phá huỷ Trái Đất nhưng đã gây ra sự tuyệt chủng của các loài khủng long và rất nhiều loài động thực vật thời đó. Theo một nghiên cứu đã công bố trên tạp chí Science vào năm 2010, năng lượng mà vụ va chạm này giải phóng ra rơi vào khoảng 4,2.1023 J, tức là vẫn lớn hơn rất nhiều năng lượng mà số vũ khí hạt nhân ngày nay có thể tạo ra.
Như vậy, lượng vũ khí hạt nhân hiện tại khó mà huỷ diệt được nhân loại nói riêng cũng như sự sống trên Trái Đất nói chung. Nhưng tất nhiên, nó vẫn là một hiểm hoạ lớn và một cuộc chiến hạt nhân chắc chắn là điều không ai trong chúng ta mong muốn.
Hình ảnh ghi lại vụ thử bom Tsar của Liên Xô năm 1961. Hình ảnh chụp cách vụ nổ 161 km, cột khói hình nấm bốc lên đạt tới độ cao khoảng 60 km.
Phản vật chất
Tôi đã đọc được một vài bài báo tuyên truyền rằng loại vũ khí sử dụng phản vật chất, chẳng hạn một quả bom chứa lượng phản vật chất chỉ vài gram cũng đủ để phá huỷ Trái Đất. Thực tế thì việc này giống như kịch bản của một bộ phim viễn tưởng loại B, và nó ... hoàn toàn không chính xác.
Phản vật chất là loại vật chất tương ứng với vật chất của chúng ta, được tạo thành từ các phản hạt có cùng khối lượng nhưng điện tích trái dấu với hạt tương ứng. Một đặc tính nữa của phản hạt là khi gặp hạt tương ứng, chúng sẽ huỷ lẫn nhau và giải phóng ra năng lượng (Đọc bài "Phản hạt và phản vật chất").
Như vậy, bản thân phản vật chất chỉ có thể huỷ được lượng vật chất có khối lượng tương đương (1 gram thì chỉ huỷ được 1 gram). Tất nhiên, bên cạnh đó còn có sự giải phóng năng lượng do quá trình huỷ lẫn nhau của cặp hạt-phản hạt này. Lượng năng lượng sinh ra này tương đương với khối lượng vật chất bị huỷ, được tính theo công thức nổi tiếng của Einstein:
E = mc²
Với E là năng lượng tương đương, tức cũng là năng lượng tối đa chứa trong một vật có khối lượng m, còn c là vận tốc ánh sáng (c = 3.108 m/s).
Như vậy, nếu một lượng phản vật chất có khối lượng 500g gặp và huỷ một lượng vật chất tương ứng, chúng ta sẽ có tối đa là 1kg khối lượng được huỷ và chuyển hoá thành năng lượng (giả sử rằng 100% khối lượng được chuyển hoá, trên thực tế thì không phải như vậy). Trong trường hợp giả định đó, năng lượng giải phóng ra sẽ là:
E = mc² = 1.(3.108)² = 9.1016 J
Năng lượng này tương đương với một đầu đạn hạt nhân loại trung bình mà các quốc gia nêu trên đang sở hữu. Do đó việc phá huỷ Trái Đất hay huỷ diệt toàn bộ văn minh nhân loại chỉ bằng vài gram phản vật chất là điều hoàn toàn nghịch lý, không thể xảy ra.
Những đe doạ cho sự tồn tại của nhân loại trong tương lai vẫn luôn tồn tại, nhưng để xác định thật chính xác mức độ của mỗi nguy cơ và khả năng chúng xảy ra thì cần tới các phép tính chính xác. Viễn cảnh của nhân loại được hé mở cho chúng ta dưới nhiều góc độ không phải qua tử vi, chiêm tinh, bói toán hay các đấng siêu nhiên, mà thông qua KHOA HỌC.
Tháng 9 năm 2017
Vui lòng ghi rõ tên tác giả và nguồn trích dẫn Thienvanvietnam.org khi bạn sử dụng nội dung bài viết này.
