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  • 1 # 我願是大海

    宇宙創生後開始了大爆炸。10-36秒時,發生了暴漲。此時飛散出無數的泡沫般的小宇宙,在它們的間隙中形成了特小黑洞。這些特小黑洞後來怎麼樣了?對此,霍金提出了在他的學說中最著名的黑洞蒸發理論。

    黑洞作為恆星的歸宿被人們掛在嘴邊。黑洞雖然是廣義相對論的結論,但是在愛因斯坦時代,如此高密度的星體是不可思議的。到了本世紀60年代,各種各樣的觀測結果使科學家們越來越相信黑洞是真實的存在。70年代後,隨著宇宙學的蓬勃發展,人們又意識到黑洞不一定非要有多大,它也可以很小。在當時的宇宙學家們之間流傳著這樣的話:“有一個名叫斯蒂芬·霍金的年青聰穎的數理學者發表了令人震驚的黑洞蒸發學說。”

    以前,人們認為黑洞一旦形成就只能越來越大(黑洞越大,視界的面積就越大,也就是黑洞的膨脹),而決不能縮小乃至消失。但是,一位在當時毫無名氣的輪椅上的青年人所發表的推翻常識的觀點,令關注黑洞的物理學家們大吃一驚。

    黑洞蒸發

    因了霍金輻射的存在,黑洞必然是在緩慢的蒸發著的。這種蒸發可視為黑洞和空間的相互作用,它不斷地從空間的量子漲落中損失質量,這是一種由引力而起、引力卻也無法抗衡的自然減損。

    霍金還推匯出非旋轉黑洞的溫度:

    t

    =

    hc3(立方)

    /

    16kπ3(立方)gm

    黑洞的溫度決定了它在宇宙背景下是吸熱還是放熱,因為宇宙背景輻射相當於一個2.7k的黑體,如果黑洞溫度低於此,就足以透過宇宙背景輻射來補償它的蒸發;但如果黑洞溫度高於此,蒸發導致質量減小,從上式可見溫度是與質量成反比的,所以黑洞的溫度將會升高,這一趨勢將最終導致黑洞迅速蒸發殆盡,最後一瞬更是耀眼的爆發。

    黑洞的壽命,即它蒸發殆盡所消耗的時間,正比於質量的三次方。太陽質量的黑洞壽命達1064年,十億噸級黑洞的壽命與宇宙年齡相當,而一千噸級黑洞的壽命僅有1秒。在1秒內蒸發一千噸質量,這令人類的核武器暗然失色。

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