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2 # 冬哥譜科
因為黑洞也有溫度,有溫度的物體就會有輻射
我們都知道,黑洞很可怕。巨大的引力使光都無法逃離,這麼強大的天體怎麼會蒸發呢?這的確匪夷所思,就連科學家們 此前也都認為黑洞只吸不吐,就像中國神話中傳說的饕餮獸一樣。
其實這也是霍金無意中發現的。據說是霍金有一天正慢慢爬上床,突然想到黑洞應該是有溫度的,有溫度就會有輻射。於是他提出了“黑洞蒸發論”。
這裡所說的“蒸發”,與我們在生活中看到的植物蒸騰,大海蒸發,蒸饅頭冒出的騰騰熱氣完全兩碼事。藉助相對論和量子力學有結合的部分,透過計算得到一個答案:黑洞有熵,也有溫度。以三個太陽質量的黑洞為例,其溫度約為10的負8次方開爾文。那麼有溫度就會有輻射,這就是所謂的“霍金輻射”。
根據量子場論,真空可以憑空產生一對正反粒子,正常情況下,它們會相撞在一起相互湮滅。可是如果有一對粒子正好產生於黑洞邊緣,那就可能一個粒子掉進黑洞,一個粒子在黑洞外面。那個進入黑洞的粒子再也出不來,那麼黑洞外面的粒子就只好去流浪。結果就好像宇宙中多了一個粒子,代價是黑洞少了一個粒子,相當於黑洞蒸發了一個粒子。
這就是為什麼黑洞也會蒸發。黑洞最終也會因為這樣的蒸發而逐漸消失,只是這個過程是無法想象的漫長。
黑洞質量的確非常巨大,它對時空的扭曲以至於在黑洞史瓦西半徑之內的光都無法逃脫。
黑洞屬於大質量的宏觀天體,但在微觀層面,量子物理指出:真空不空,即使是我們慣常認為空無一物的真空中,也時刻發生著量子漲落,憑空生成實粒子和虛粒子。
偉大的物理學家霍金在黑洞理論的基礎上結合了真空量子漲落,提出在黑洞視界邊緣,真空中出現實粒子和虛粒子,由於黑洞是大質量實物質,會吸引虛粒子進入黑洞視界,實粒子則基於質能守恆逃離黑洞。從外界視角來看就像是黑洞向外蒸發實粒子。這就是著名的霍金輻射。