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[转载]对霍金辐射和质量蒸发的最新研究进展报道

已有 509 次阅读 2024-1-6 03:12 |个人分类:问题讨论|系统分类:观点评述|文章来源:转载

        一项新研究报道称霍金最著名的预言可能意味着宇宙万物注定要蒸发。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。

        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。

        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。



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