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[转载]从霍金辐射到物质粒子空间本底量子辐射

已有 634 次阅读 2023-7-24 17:01 |个人分类:科普|系统分类:论文交流|文章来源:转载

        新研究称霍金最著名的预言可能意味着宇宙万物注定要蒸发(转载)


        一项新理论从根本上修正了霍金1974年提出的黑洞理论,预测所有有质量的物体最终都可能消失。霍金的黑洞理论宣称宇宙万物注定要蒸发。


        1974年,霍金提出,黑洞最终会因失去现在所谓的霍金辐射而蒸发,在黑洞强大的引力场周围出现的光粒子形式的能量逐渐耗尽。现在,对这一理论的最新研究表明,霍金辐射并不仅仅是从黑洞中窃取能量而产生的,而是从所有具有足够质量的物体中窃取能量而产生的。


        如果该理论属实,这就意味着宇宙中的一切最终都将消失,其能量将以光的形式慢慢流逝。


        这意味着没有事件穹界的天体也会产生这种辐射,经过很长一段时间后,这将导致宇宙中的一切最终蒸发,就像黑洞一样。这不仅改变了我们对霍金辐射的理解,也改变了我们对宇宙及其未来的看法。


         

        时空怪兽,根据量子场论,不存在空的真空。空间中充斥着微小的振动,如果注入足够的能量,这些振动就会随机迸发出虚拟粒子,产生能量极低的光包或光子。


        在1974年发表的一篇具有里程碑意义的论文中,霍金著预言,黑洞洞口,即事件视界感受到的极端引力将以这种方式召唤光子的存在。根据爱因斯坦的广义相对论,引力会扭曲时空,因此量子场越接近黑洞奇点的巨大引力就越扭曲。


        霍金说,由于量子力学的不确定性和怪异性,这种扭曲产生了不同运动时间的不均匀口袋,并随之在整个场中产生能量峰值。


        这些能量错配使得光子出现在黑洞周围扭曲的空间中,从黑洞的场中抽取能量,从而使它们能够迸发出来。


        如果这些粒子逃出黑洞,这种能量盗窃会导致霍金得出结论,在比当前宇宙年龄更长的巨大时间尺度上,黑洞最终会失去所有能量并完全消失。


        但是,如果引力场就是产生量子波动和光子所需要的全部条件,那么是什么阻止了任何具有时空扭曲质量的物体产生霍金辐射呢?


        霍金辐射是否需要黑洞事件视界的特殊条件,或者它可以在空间的任何地方产生。为了探究这些问题,新研究的作者们通过一个被称为施温格效应的长期预言过程来分析霍金辐射,在这个过程中,理论上物质可以从电磁场引起的强大扭曲中产生。


       果然,通过将施温格效应的框架应用到霍金的理论中,理论物理学家们建立了一个数学模型,该模型能够在经历一系列引力场强度的空间中再现霍金辐射。


       根据他们的新理论,大质量天体以光的形式缓慢泄漏能量并不需要事件视界;天体本身的引力场就足够了。


       研究表明,在黑洞之外,时空曲率在产生辐射方面发挥着重要作用。粒子在那里(黑洞之外)已经被引力场的潮汐力分开了。


        研究人员的理论在现实中意味着什么尚不清楚。有可能,随着构成恒星、中子星和行星的物质的老化,它们最终会经历能量转换,进入一种全新的超低能量状态。这可能足以让所有物质最终坍缩成黑洞,而黑洞则会继续缓慢地滴出光,直到它们也消失得无影无踪。


        不幸的是,所有这些都只是有待证实的猜测。要想知道这是否是对我们宇宙最终命运的真实预测,物理学家们需要在引力密集的天体周围发现一些霍金辐射,包括黑洞和行星、恒星或中子星周围。如果所有的东西都注定要在一瞬间消失,那么应该有很多地方可以寻找。


       从霍金辐射到物质粒子空间本底量子辐射(原创)

       在我们探索解决暗物质和暗能量疑难的过程中,促使我们把关注点先落实到它们所涉及到需要解决的引力机制上,因为引力质量和惯性质量为何相等也是尚未阐明的问题,所以联想到应同时解决惯性起源问题。在解决引力机制问题的过程中,意识到需要重新审视物理学三大基本概念和逻辑基元——质量与时间和空间的内在联系,这牵涉到如何深入地认识时间和空间的本质以及实物与引力场的关系,这些都是物理学尚未征服的领地,也是解决引力机制无法回避的问题。深入到微观层面,在基本物理量中,把质量和能量及时间和空间密切联系起来的是爱因斯坦——德布罗意关系,但它仅从数学方面描述物质粒子波动性,其物理机制并不清楚,我们以此为突破口,研究物质波粒二象性的统一性问题,在综合分析有关物理实验、理论和思想观念的基础上,提出物质粒子辐射空间本底量子新概念及质量时变关系,以此尝试系统地解决这一系列重大的基本的物理学疑难问题,认识到物质粒子的波动性、引力机制、惯性起源、时间之矢、空间本底、宇宙膨胀及加速膨胀、符合观测结果的星系旋转曲线,以及太阳系行星轨道的演变、月球远离、地球膨胀、月球和地球自转周期和公转周期随时间的变化关系,都根源于物质粒子的空间本底量子辐射及质量时变关系。由此能够系统地推导出爱因斯坦–德布罗意关系、薛定谔方程、克莱因–戈登方程、牛顿第二定律、万有引力定律与哈勃定律,进一步阐明质能关系、康普顿波长、普朗克长度、光速是粒子运动速度的极限、惯性质量即是引力质量、以及哈勃常数与普朗克常数和光速及引力常数的关系等。


        现在看来,牛顿关于引力可能来源于物体质量中发射精气的猜想,实际上相当于实物产生引力场一种直观的相互联系的物理图像。爱因斯坦在晚年总结一生时空探索时,提出并不是物体存在于空间中,而是这些物体具有空间广延性,空间有无限多个,这些空间彼此作相对运动的新观念,给出了实物生成空间一种直观的图景:每一物体都产生着自己的动态空间,或空间跟随着产生它的物体一起运动,同时,每一物体也处于其它物体产生的空间之中,并认识到时空结构即是引力场结构。德布罗意提出物质粒子具有内在的周期性因素和物质波概念,从微观上反映了物质粒子存在一种周期性振荡图景和形成波动图像,通过爱因斯坦——德布罗意关系加以数学描述。我们提出物质粒子内在的周期性因素与其空间本底量子辐射相生相伴及质量时变关系,解释了物质粒子内在周期性因素,揭示了物质波形成的物理机制,符合动量守恒和总体能量守恒,由此推导出物质粒子空间本底量子辐射产生康普顿波,同时在物质粒子运动过程中形成物质波,论证了物质波具有客观实在性。预期这些研究结果可应用于充实完善光子伴随光波和推广至物体加速运动形成引力波,并修正霍金辐射。从推得黑洞的量子数公式上看,黑洞处于空间本底量子最密集聚集状态。如此,自然使得居于微观和宏观直至宇观的一些核心物理公式联系和统一起来。



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