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黑洞会消失吗

编辑:天下发布时间:2022-02-04 04:44:32

黑洞是宇宙中最神秘最黑暗的一种存在,人类科学家对于黑洞的研究也从未止步,就连2020年诺贝尔物理学奖就是一篇关于黑洞的发现,近日,有天文学家罕见的捕捉到黑洞撕裂恒星瞬间,黑洞的引力永无止境,画面中恒星被黑洞引力拉长成条状然后被渐渐撕碎,这一发现让很多人更真切直观的知道了黑洞的可怕性。

黑洞会自己消失吗?消失后会剩下什么?

上过世纪70年代以前,科学家一直以为黑洞就是一个只吃不拉的貔貅,霍金改变了人们的这个观点。霍金创造性的将量子力学与广义相对论结合起来对黑洞进行研究发现,黑洞会蒸发质量。

由于海森堡不确定性原理(量子不能同时确定它的位置和速度,这两个量的不确定性的积必须大于等于约化普朗克常量的一半),绝对的真空是不可能存在的(因为没有任何物质也是同时确定了位置和速度)。所以,它会随机的产生许多粒子-反粒子对,产生的同时又湮灭了。在宏观上来看,并没有质量产生。

但如果这对粒子出现在黑洞视界(黑洞视界:黑洞周围光不能逃逸出黑洞的一个最大的半径构成的球面,视界及以内都算着是黑洞)的表面,其中一个粒子可能会被黑洞吞噬。

这样,另一个粒子就会被提升为有质量的粒子并逃逸向远方。由于能量守恒定律,质量是不可能无缘无故的产生,所以,逃逸向远方的粒子质量实际上是黑洞赋予的(吞噬入黑洞内部的虚粒子消耗了黑洞的质量),这就是霍金辐射。

霍金辐射十分的微弱,一个只有太阳质量的黑洞表面的温度都只有60纳开,远低于2.7开的宇宙背景辐射,所以,只要宇宙没冷却到低于60纳开的温度,它的质量就不会因为霍金辐射而减小,反而会吞噬掉宇宙背景辐射的能量从而增加质量。

这导致了一个太阳质量的黑洞蒸发就需要10∧58年来蒸发0.0000001%的质量。但黑洞越小,表面温度越高,霍金辐射就越强烈。例如:有月球质量大小的黑洞表面温度与宇宙背景辐射差不多,所以它不会变大也不会变小;一个量子黑洞的温度可以高达上千万度,在它产生的瞬间就被蒸发完了,所以也不必担心粒子对撞机撞出的量子黑洞会吞噬地球。同时,这就是一些质量较小的太初黑洞消失的原因。

被霍金辐射蒸发完的黑洞不会形成什么天体,就如同水被太阳烤干一样,什么都不会剩下。根据宇宙终结理论之一的热寂说,超大质量的黑洞的蒸发完毕也就意味宇宙的终结~差不多要10∧90年。所以,不用担心,人类应该在这之前早就灭绝了。

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