伴隨著黑洞的蒸發(fā),黑洞的質(zhì)量終將會(huì)越來(lái)越小,最終將無(wú)法維持,這時(shí)候黑洞會(huì)發(fā)生一場(chǎng)大爆炸?,F(xiàn)在,沒(méi)法知道哪種說(shuō)法是真的,而且我們連黑洞是否真的會(huì)蒸發(fā)都并不清楚,只不過(guò),在理論上黑洞蒸發(fā)的可能性極大,現(xiàn)在只差實(shí)驗(yàn)證據(jù),多數(shù)天文學(xué)家相信,如果黑洞質(zhì)量縮小到一定程度,它將會(huì)在一次大爆炸中灰飛煙滅,但少數(shù)人相信,當(dāng)黑洞質(zhì)量小到一定程度,那么黑洞蒸發(fā)將會(huì)停止,這意味著它們依然會(huì)以黑洞的形式繼續(xù)存在下去。
1、黑洞引力那么大為什么還有蒸發(fā)?
因?yàn)楹诙匆灿袦囟?,有溫度的物體就會(huì)有輻射我們都知道,黑洞很可怕。巨大的引力使光都無(wú)法逃離,這么強(qiáng)大的天體怎么會(huì)蒸發(fā)呢?這的確匪夷所思,就連科學(xué)家們此前也都認(rèn)為黑洞只吸不吐,就像我國(guó)神話中傳說(shuō)的饕餮獸一樣,其實(shí)這也是霍金無(wú)意中發(fā)現(xiàn)的。據(jù)說(shuō)是霍金有一天正慢慢爬上床,突然想到黑洞應(yīng)該是有溫度的,有溫度就會(huì)有輻射,
于是他提出了“黑洞蒸發(fā)論”。這里所說(shuō)的“蒸發(fā)”,與我們?cè)谏钪锌吹降闹参镎趄v,大海蒸發(fā),蒸饅頭冒出的騰騰熱氣完全兩碼事,借助相對(duì)論和量子力學(xué)有結(jié)合的部分,通過(guò)計(jì)算得到一個(gè)答案:黑洞有熵,也有溫度。以三個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞為例,其溫度約為10的負(fù)8次方開(kāi)爾文,那么有溫度就會(huì)有輻射,這就是所謂的“霍金輻射”。
根據(jù)量子場(chǎng)論,真空可以憑空產(chǎn)生一對(duì)正反粒子,正常情況下,它們會(huì)相撞在一起相互湮滅,可是如果有一對(duì)粒子正好產(chǎn)生于黑洞邊緣,那就可能一個(gè)粒子掉進(jìn)黑洞,一個(gè)粒子在黑洞外面。那個(gè)進(jìn)入黑洞的粒子再也出不來(lái),那么黑洞外面的粒子就只好去流浪,結(jié)果就好像宇宙中多了一個(gè)粒子,代價(jià)是黑洞少了一個(gè)粒子,相當(dāng)于黑洞蒸發(fā)了一個(gè)粒子。
2、既然黑洞無(wú)比堅(jiān)硬,那么為什么還會(huì)蒸發(fā)?
原創(chuàng)思想,霍金繼承了愛(ài)因斯坦的衣缽,所以也繼承了愛(ài)氏的致命錯(cuò)誤,首當(dāng)其沖的就是E=MC2,天文觀測(cè)確信無(wú)疑的說(shuō)明,物質(zhì)是不能轉(zhuǎn)換為能量的,物質(zhì)在釋放完能量之后,大的恒星和星系一定會(huì)坍縮成為黑洞(正確的稱(chēng)呼是:質(zhì)量奇點(diǎn)),而且質(zhì)量劇增,所以,質(zhì)量奇點(diǎn)就是質(zhì)量的終極形態(tài),絕不可以再轉(zhuǎn)換為能量,因?yàn)橛钪姹仨氂匈|(zhì)量和能量一對(duì)冤家對(duì)頭,宇宙才能夠永恒地運(yùn)行下去。
3、黑洞蒸發(fā),意味著質(zhì)量減小,是不是意味著不再是黑洞?那么又變成了什么?
準(zhǔn)確的說(shuō),目前對(duì)于這個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有確切的答案,但是,多數(shù)天文學(xué)家相信,如果黑洞質(zhì)量縮小到一定程度,它將會(huì)在一次大爆炸中灰飛煙滅,但少數(shù)人相信,當(dāng)黑洞質(zhì)量小到一定程度,那么黑洞蒸發(fā)將會(huì)停止,這意味著它們依然會(huì)以黑洞的形式繼續(xù)存在下去?,F(xiàn)在,沒(méi)法知道哪種說(shuō)法是真的,而且我們連黑洞是否真的會(huì)蒸發(fā)都并不清楚,只不過(guò),在理論上說(shuō),黑洞蒸發(fā)的可能性極大,現(xiàn)在只差實(shí)驗(yàn)證據(jù),
圖示:黑洞蒸發(fā),是著名理論物理學(xué)家霍金的關(guān)鍵科學(xué)貢獻(xiàn),但該理論尚未得到實(shí)驗(yàn)證明。量子漲落與黑洞蒸發(fā)著名物理學(xué)家霍金把量子世界中的量子漲落(真空能),應(yīng)用到黑洞附近的空間中,他指出如果量子漲落是真實(shí)存在的物理現(xiàn)象,那么這就意味著黑洞將不可避免地會(huì)失去質(zhì)量,這種失去質(zhì)量的奇妙過(guò)程,被形象化地類(lèi)比為黑洞蒸發(fā),
伴隨著黑洞的蒸發(fā),黑洞的質(zhì)量終將會(huì)越來(lái)越小,最終將無(wú)法維持,這時(shí)候黑洞會(huì)發(fā)生一場(chǎng)大爆炸。理論上,我們可以通過(guò)檢測(cè)這樣的大爆炸來(lái)驗(yàn)證霍金的黑洞蒸發(fā)假說(shuō)是否正確,但遺憾的是普通黑洞的黑洞蒸發(fā)速度實(shí)在太慢了,擁有太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞在不吸收外來(lái)物質(zhì)繼續(xù)增長(zhǎng)的情況下,僅僅依靠霍金蒸發(fā),那么需要10^64年的時(shí)間,才會(huì)蒸發(fā)到無(wú)法繼續(xù)維持的程度,這是一個(gè)長(zhǎng)得無(wú)法想象的時(shí)間,是萬(wàn)億年的萬(wàn)億年的萬(wàn)億年的萬(wàn)億年......萬(wàn)億年,
圖示:霍金輻射,依賴(lài)的是隨機(jī)出現(xiàn)的粒子-反粒子對(duì),這是量子理論預(yù)言的在真空中會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)的現(xiàn)象,當(dāng)這種現(xiàn)象發(fā)生在黑洞邊緣時(shí),就有可能讓其中一個(gè)粒子進(jìn)入黑洞中,另一個(gè)粒子則逃逸到宇宙中去,按照質(zhì)量守恒原則,這意味著黑洞將會(huì)因此喪失質(zhì)量,才能維持宇宙的總質(zhì)量守恒。這種現(xiàn)象因此也被形象的稱(chēng)為黑洞蒸發(fā),尋找原始黑洞爆炸的光芒,驗(yàn)證霍金輻射假說(shuō)現(xiàn)在的黑洞都源自超大質(zhì)量恒星在生命的末期的大爆炸,它們的初始質(zhì)量就很大,通常都在一個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量以上(2*10^30千克)。