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  • 1 # 一週刊

    提到黑洞,首先就不得不提現代科學界傳奇人物斯蒂芬·威廉·霍金,及其著名理論“霍金輻射”。

    黑洞是現代廣義相對論中,宇宙空間記憶體在的一種天體,其引力巨大,使得視界內的逃逸速度大於光速,故而無法直接觀測。但在黑洞周邊一定距離的介面之外,可以觀測到物質,越過該介面則沒有任何資訊,該介面被稱之為“視界”。

    在“真空”的宇宙中,根據海森堡不確定性原理,會在瞬間憑空產生一對正反虛粒子,然後瞬間消失,以符合能量守恆。在黑洞視界之外也不例外。

    什麼是“霍金輻射”?

    斯蒂芬·威廉·霍金推想,如果在黑洞外產生的虛粒子對,其中一個被吸引進去,而另一個逃逸的情況。如果是這樣,那個逃逸的粒子獲得了能量,也不需要跟其相反的粒子湮滅,可以逃逸到無限遠,在外界看就像黑洞發射粒子一樣。這個猜想中的輻射被命名為“霍金輻射”。

    霍金輻射對黑洞熱力學效能給出了很好的解釋。由於它是向外帶去能量,所以它是吸收了一部分黑洞的能量,黑洞的質量也會漸漸變小、消失,它也向外帶去資訊,所以不違反資訊定律。

    “霍金輻射”講了哪些資訊?

    需要說明的是:黑洞表面附近產生的虛粒子對,不可能出現正能粒子(反粒子)落入黑洞,負能反粒子(粒子)飛向遠方的情況,這是由於黑洞外的時空是普通時空,不允許實的負能粒子或負能反粒子存在。所以霍金輻射只能輻射出正能粒子(反粒子)。

    1975年,霍金表示:如果將量子理論加入進來,黑洞好像不是十分黑!相反,它們會輕微地發出微弱的“光”(輻射線),有光子、中子和少量的各種有質量的粒子。因為我們有證據認為黑洞都被大量正墜入其中的熱氣團所包圍,這些熱氣的輻射會完全淹沒這種微弱的(輻射)效應,所以這一“光”(輻射線)從未被觀測到過,但這並不能否認它的存在,當然越小的黑洞,這一效應才會顯得越明顯。

    霍金還表示:從量子效應的角度出發來研究黑洞,“霍金輻射”是可以讓黑洞失去質量的,因此一些非常小的“迷你黑洞”可“蒸發”消失。所以,同樣的,越小的黑洞,其消亡的速度和機率也越大。

    因而,黑洞似乎並不是宇宙中最自私的天體,在其滅亡的一瞬間將象原子彈爆炸那樣放出耀眼的光芒。由此,2014年英國《每日郵報》一篇名為《黑洞的資訊儲存與氣象預報》論文稱:霍金指出,由於找不到黑洞的邊界,因此黑洞是不存在的,而黑洞由於也會輻射粒子,因而黑洞並不“黑”。這也就是名噪一時的“灰洞”說法。

    黑洞到底會怎樣?

    所謂“灰洞”,其實是霍金為了解決“防火牆悖論”問題而在“反德西特時空”中的模擬設定,並非黑洞真不存在,只是為了化解廣義相對論與量子物理在黑洞中的矛盾,而提出的另一種形態猜測。

    黑洞理論缺陷:霍金告訴《自然》雜誌:“在經典理論中,任何物質(包含光)都無法從黑洞中逃脫;而在量子理論中,能量和資訊可以做到。”那麼這兩種理論存在衝突,需要將重力和其他自然基本力的理論予以完美融合。灰洞理論解釋:傳統的事件視界理論認為這是黑洞與外界的“界線”,如同一道防火牆,物質被黑洞吸積後落入黑洞中,並在兩極釋放出輻射。霍金認為事件視界的理論需要進一步完善,事件“視界”並不是黑洞的邊界,黑洞可能存在一個明顯的“地平線”,黑洞內部出現的量子漲落使得黑洞如同一個灰色地帶,其也不違反任何廣義相對論和量子力學,這也意味著黑洞可以從宇宙中吸積“物質資訊”,同時也可以向外輻射出資訊。

    所以,嚴格來說,“灰洞”一詞並非由霍金親自提出,更不是霍金對黑洞存在的否定。這就好比你燒了一本書,你不能夠恢復並再次看到書中的內容。然而,從根本上說,構成這本書的所有資訊仍然存在於煙霧和灰燼之中,而並非憑空消失。

    黑洞在“吞噬”物質時只有熱輻射而沒有任何資訊的提法似乎並非正確,就好比燒書的過毀滅了書本內容一樣,這只是資訊轉化成一種不可逆的形態出現,或許熱輻射的內容只有在平行宇宙才能被解讀出資訊。

    雖然“霍金輻射”基本不被主流觀點所懷疑,但圍繞著霍金對黑洞的研究及一系列理論均未得到有力的實驗或直接資料支撐,至於黑洞是否有對外的輻射,是否會“消亡”,均無法定論。

    針對本問題的個人觀點是:即使黑洞會“消亡”,以其積聚的物質和能量,在消亡的瞬間應該是全面解體,猶如宇宙誕生之初的大爆炸,在一定範圍內一起會重新開始,時空膨脹,而非退還到白矮星或中子星的(黑洞的)前期階段。

  • 2 # 星宇飄零2099

    理論上不會。

    按照目前已知理論,當大質量天體發生引力坍縮並突破中子簡併壓,就在沒有任何力可以阻止它繼續坍縮,所以它最終會坍縮成一個體積無限小的點,科學家稱它為奇點。

    現在科學家認為,在奇點上任何物質形式都不可能存在,所以它實際上不是一個物質點,而是一個能量點,它裡面實際上什麼都沒有的,只有極度彎曲的空間和時間,並使其彎曲的能量。

    另一方面,當黑洞因輻射不斷減少質量以後,實際上也並不會發生爆炸,應該說不會產生你以為的爆炸。它只是會隨著質量減少,輻射溫度會急劇增加,最終會一發不可收拾,在指數級增加的輻射溫度中像一場爆炸一樣在極短時間內輻射完所有能量(質量)。

    由於奇點本身已經不包含任何物質形式,因此也不存在什麼電子簡併壓、中子簡併壓等,也就不可能恢復成一箇中子星了。霍金說它最終可能結束於一次劇烈的爆炸可能讓人產生誤解,這跟宇宙大爆炸讓人誤解為一次爆炸是一樣一樣的。

  • 3 # 黑洞來客

    這裡所說的黑洞輻射,就是我們通常所熟知的霍金輻射,也就是物理學家霍金在70年代在理論上發現的黑洞的輻射。這種輻射是因為量子力學中的隧道穿透效應而產生的一種微弱輻射。在輻射不斷產生的過程當中,就會產生一種被稱之為黑洞蒸發的現象。伴隨著這種現象的就是黑洞質量的逐漸下降。

    但是我們需要知道,儘管黑洞質量下降了,即使從原來所謂的黑洞下限下降到中子星或者白矮星的質量範圍,黑洞也不會變成一箇中子星或者白矮星,因為黑洞在蒸發的過程當中,密度不會降低,只是黑洞的視介面隨著黑洞質量的減少而在相應的減少。

    儘管霍金輻射非常的知名,然而到目前為止,我們並沒有對於霍金輻射的直接觀測,所以霍金輻射還有待驗證。有科學家認為黑洞在蒸發的最後時刻,會釋放出大量的伽馬射線,產生類似於伽馬射線暴的現象,但是到目前也並沒有確認。

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