解读神秘的黑洞:你知道黑洞蒸发完需要多久吗?难以想象的漫长!


解读神秘的黑洞:你知道黑洞蒸发完需要多久吗?难以想象的漫长!


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解读神秘的黑洞:你知道黑洞蒸发完需要多久吗?难以想象的漫长!


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解读神秘的黑洞:你知道黑洞蒸发完需要多久吗?难以想象的漫长!


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黑洞 , 神秘的天体 , 通常情况下是大质量恒星在走向死亡的过程中向内急剧坍缩形成的 。 从这点上来讲 , 黑洞就是恒星的“坟墓” 。
爱因斯坦的广义相对论预言了黑洞的存在 , 最近几十年 , 天文学家通过各种方法试图找到黑洞的存在 。

终于 , 在3年前的2019年 , 天文学家们终于拍摄到了黑洞的首张照片 。 人们对黑洞的了解又进了一步 。
目前的观点认为 , 当你靠近黑洞 , 无限接近黑洞的事件视界时 , 你将永远没有了回头路 , 不可能再返回现实世界 。 同时如果我在很远的地方观察你 , 会看到你的时间流逝速度越来越慢 , 最终你会停留在黑洞的事件视界 , 也就是说 , 关于你的所有信息都被编码在了一个二维面上:黑洞的事件视界 。

那么 , 如果早遥远的某天 , 黑洞消失了 , 关于你的所有信息也信息也消失不见了吗?
有一点是肯定的:宇宙万物从来没有永恒的存在 。 哪怕是浩瀚的宇宙在极其遥远的某天也会走向终结 。 时间箭头会一直向前 , 随着宇宙膨胀速度越来越快 , 暗能量的主导地位也越来越强 , 宇宙万物最终都会完全被撕裂 , 走向灭亡 。
科学家们预言 , 黑洞会是宇宙中最后存在的天体 , 当所有黑洞蒸发完毕之后 , 也就意味着宇宙的终结 。

那么 , 黑洞是如何蒸发的呢?一个黑洞蒸发完毕需要多长时间呢?
这取决于黑洞的质量 , 科学家们预计 , 在大约10的67次方年到10的100次方年之后 , 所有黑洞都会因为霍金辐射蒸发完毕 。
下面详细讲述一下黑洞蒸发的过程 。
先做个思想实验 , 你能想象出一个完全“空白”的空间吗?这个空间里面什么都没有 。
【解读神秘的黑洞:你知道黑洞蒸发完需要多久吗?难以想象的漫长!】在这样的空间里 , 所有的物质 , 能量 , 辐射 , 各种电磁场 , 中微子等等都要统统消失 , 不然就不会是完全空白 。
同时 , 我们还必须保证这样的空间不会受到任何形式的影响 , 哪怕是最微弱的引力影响也不能有 , 当然更不能有任何形式的电磁场 。
这样的空间只能存在于我们的想象中 , 现实中我们根本制造不出这样的空间 , 哪怕再微小也做不到 。 因为我们本身就是空间的一部分 , 就要受到大自然的法则约束 。
但是 , 问题出现了:就算你真的制造出这样完全空白的空间 , 你也会惊讶地发现完全不是你想象的那样 。

你会发现所谓的“完全空白的空间”并不是真的“什么都没有” , 甚至恰恰相反 , 在那样的空间里“非常热闹”:根据量子力学的不确定性 , 量子物理仍旧存在 , 在不确定的时刻和位置 , 随机上演着能量的起伏 , 就像沸腾的海洋一样 。
也就是说 , 即使你创造出了完全空白的空间 , 这个空间的能量也不是零!各种虚粒子对会随机衍生出来 , 然后瞬间消失 。 这个过程一直在“真空”中上演 。 只要这个衍生然后消失的过程足够短 , 就不违反大自然法则 。 具体来讲 , 只要只要衍生出来的能量和持续的时间两者的乘积满足一个公式 , 就可以了 。

现在回到黑洞的事件视界 。 在黑洞事件视界附近 , 上述所说的虚粒子同样不断上演着衍生和湮灭的过程 。 但是偶尔也会出现这样的情况:某个虚粒子偶然会越过事件视界 , 然后被黑洞吞噬 , 而与之对应的另一个虚粒子则逃之夭夭 , 从外界来看就像是黑洞正在蒸发能量 。
这就是霍金辐射 。 根据能量守恒 , 只要上述的偶然事件持续发生(只要时间足够长 , 肯定会持续发生) , 终有一天黑洞会因为霍金辐射而蒸发完毕 。

或许你已经感觉到了什么 。 没错 , 霍金辐射的过程是非常非常缓慢的 , 尤其是相对于黑洞这样质量庞大的天体 , 霍金辐射的影响微乎其微 。 但架不住时间一直向前 , 只要时间足够长 , 哪怕是质量庞大的黑洞 , 也扛不住能量的一点点蒸发 。

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