霍金又發聲!他說,微型黑洞將能負擔全球電力,其質量相當於一座山!

2021-02-08 新浪探索

英國著名物理學家史蒂芬·霍金提出了一系列關於黑洞的開創性理論。而在他的一項最新理論中,霍金提出質量與一座山相當的微型黑洞可以釋放出大量的X射線和γ射線,輻射功率可以高達1000萬兆瓦,這將足以供應全世界的用電需求

從黑洞「毛髮」理論再到嘗試解決信息悖論,英國著名物理學家史蒂芬·霍金提出了一系列關於黑洞的開創性理論。


而在他的一項最新理論中,霍金提出質量與一座山相當的微型黑洞可以釋放出大量的X射線和γ射線,輻射功率可以高達1000萬兆瓦,這將足以供應全世界的用電需求。不過別高興太早,我們首先需要找到一個質量足夠小且不會把我們毀滅掉的小型黑洞。


這是近日霍金做客BBC4臺第二期「裡斯講座」(Reith-lecture)嘉賓時所作的闡述。在闡述自己關於黑洞的一系列理論時,霍金提到在真空中會產生一個虛粒子對,其中一個可能會落入黑洞,而另一個成員粒子則可能留在黑洞外。

此時,由於失去了發生相互湮滅反應的「同伴粒子」,這個在黑洞外的粒子就有機會逃離並以輻射的形式向外發射。

這是近日霍金做客BBC4臺第二期「裡斯講座」(Reith-lecture)嘉賓時所作的闡述。科學家們多年來一直在嘗試尋找此類微型黑洞,但一直沒有取得進展。他說:「這真是令人感到遺憾,因為如果你能夠成功找到這樣的黑洞,你就能獲得諾貝爾獎。」

黑洞發電站?


物理學家們此前已經發現,黑洞會向外發出粒子和輻射,其強度與黑洞的質量大小直接相關,兩者之間呈反比關係。比如說,一個質量與太陽相當的黑洞對外釋放粒子的效率極低,根本難以進行探測。而一個質量與一座高山相當的微型黑洞所釋放的粒子輻射則會相當明顯。


霍金表示:「一個質量與一座山相當的黑洞,其釋放X射線和γ射線的功率可以超過1000萬兆瓦,足以供應全球的電力所需。不過,要想捕獲這樣一個迷你黑洞也並不容易,你不能就那樣把它放進一座發電站,因為它就直接從地板向下,一直落到地心。如果我們有這樣一個黑洞,我想唯一的方法只能是將它放置在圍繞地球運行的軌道上。」


科學家們多年來一直在嘗試尋找此類微型黑洞,但一直沒有取得進展。他說:「這真是令人感到遺憾,因為如果你能夠成功找到這樣的黑洞,你就能獲得諾貝爾獎。」

不過他認為自己有比苦苦搜尋更好的主意,那就是在額外的時空維度中製造出一個這樣的黑洞出來。他說:「根據一些理論,我們所生活的宇宙不過是一個四維空間的表面,而宇宙本身很可能是一個10維乃至11維的空間。」


霍金指出:「由於光線只能在4維空間中傳播,而不能涉及那些額外維度,因此對我們而言,那些額外的維度是無法看到的。然而引力卻可以對那些額外維度產生顯著影響,因此這就讓我們在額外維度中製造一個微型黑洞出現了可能性。」

就在去年,霍金提出一項理論,指出黑洞並非很多人以為的那種「終極煉獄」,因為數據是有可能從黑洞中逃離的,並提出了一種新的機制來解釋這一問題

我們或許可以在位於歐洲瑞士境內的歐洲核子中心(CERN)大型強子對撞機(LHC)設備上對霍金的這一理論進行檢驗。該中心開展的一些粒子對撞實驗中會產生出類似的微型黑洞,後者產生的粒子輻射模式將很容易被識別出來。對此,霍金幽默的表示:「看來我畢竟還是能拿到諾貝爾獎的。」


就在去年,霍金提出一項理論,指出黑洞並非很多人以為的那種「終極煉獄」,因為數據是有可能從黑洞中逃離的。


這位已經74歲高齡的物理學家以一篇科研論文的形式從學術上詳細闡述了這一思想,並表示該問題答案的核心就在於一種位於黑洞事件邊界附近,處於零能量狀態的粒子,或者如霍金所言的「軟毛髮」之中。


在去年8月份在瑞典首都斯德哥爾摩舉行的一次演講中,霍金教授在輕鬆幽默的氛圍中對這一理論進行了闡釋。他對傳統上認為任何物質一旦落入黑洞就會永遠消失的觀點進行了駁斥,並表示他找到了一種機制,能夠確保「信息從黑洞中逃離」。



霍金指出,被束縛在黑洞事件界限內部的粒子應當是由光子和引力子組成的,它們是光和引力能量的「量子」。這些能量非常低,甚至可以認為是不具有能量的量子粒子聚集在黑洞邊緣附近,它們可以從落入黑洞的粒子中捕獲並儲存其中含有的信息。

這一機制表明,即便落入黑洞的粒子消失了,但它們所包含的信息並不會隨之丟失,而是會被保留下來,在黑洞虛幻邊緣的量子「毛髮」中徘徊,這種場景有時候會讓人聯想到人鼻孔中的鼻毛截留進入我們鼻腔內空氣中的塵埃顆粒。


「黑洞信息悖論」長期以來困擾著黑洞研究。該悖論的核心內容是:如果按照傳統觀點,即認為一旦黑洞消失,此前所有被黑洞吞噬的物質所攜帶的全部信息也將隨之從宇宙間消失。那麼這樣的結果將與量子力學原理相衝突,因為後者指出,信息和能量一樣是守恆的,是無法被消滅的。


而如果霍金的這一理論正確,那麼或許這將最終引導科學家們找到解決這一悖論的正確道路。








tech.sina.com.cn/discovery/微信ID:sinascience長按左側二維碼關注

相關焦點

  • 粒子加速器中產生的微型黑洞會吞食掉整個地球嗎?
    開始出現奇異性的史瓦西半徑球面就是我們常說的黑洞的事件視界,半徑為0的點就是黑洞的奇點。2019年4月10日,分別在美國華盛頓、中國上海和臺北、智利聖地牙哥、比利時布魯塞爾、丹麥靈比和日本東京,同時進行觀測黑洞,也是人類有史以來第一次見到黑洞的真面目,也證實了黑洞確實存在。這顆黑洞距離地球5300萬光年之遙,質量相當於65億顆太陽。
  • 黑洞會摧毀地球嗎?史蒂芬霍金的預測,黑洞也可能會消亡
    還有伽瑪射線暴、超新星等能在瞬間對我們造成巨大傷害,但是這都沒有黑洞的存在恐怖。大家都知道黑洞是質量非常大的一個球體,質量達到足以改變空間和時間這種抽象的存在。它就像是一個無盡的深淵一樣,還會吞噬掉周圍的一切,我們已知的最快速度光速都無法逃離黑洞的引力。黑洞的存在就像是宇宙吸塵器一樣,將一切都吸入到自己內部。那麼像黑洞這樣的存在會對地球造成威脅嗎?
  • 霍金的大神之路
    1973年,他考察黑洞附近的量子效應,發現黑洞會像天體一樣發出輻射,其輻射的溫度和黑洞質量成反比,這樣黑洞就會因為輻射而慢慢變小,而溫度卻越變越高,最後以爆炸而告終。黑洞輻射或霍金輻射(包括de Sitter空間中的霍金輻射)的發現具有極其基本的意義,它將廣義相對論、量子場論和熱力學統一在一起,其為彎曲時空中的量子場論。1973年以後,他的研究轉向了量子引力論。
  • 霍金,留給世界最後的話,將影響孩子的一生
    他曾夢到自己被處死了,由此他希望,'如果我被赦免,我還能做許多有價值的事'。他認為,'我要犧牲自己的生命來拯救其他人',要做點兒善事,以回報社會對他的恩惠。 勤奮的工作使霍金取得了很大的成績,他以黑洞的研究成名於物理學界。黑洞是一種體積很小、質量很大的天體,也就是說,它的密度很大。這種天體是一種從理論上推測出來的天體。早在200年前,一位法國科學家提出了黑洞的問題。
  • 霍金走了,黑洞裡沒有漸凍症……
    霍金是我最敬重的物理學家之一,一生同病魔做鬥爭,到晚年甚至無法發聲,只能藉助臉部肌肉的運動,在計算機的幫助下與人交流。即使如此,霍金依然對這個世界充滿熱情和好奇,用他睿智的頭腦,為我們揭示宇宙無窮的奧秘;霍金雖然被困輪椅無法動彈,卻對人類文明的未來殫精竭慮,數次提出警告,希望我們善待自己的家園;甚至坐在輪椅上,也要東奔西走,為人類去外星系尋找理想家園啟動了突破攝星計劃。
  • 黑洞是如何蒸發的?霍金在《時間簡史》中向我們撒了一個謊
    垂直方向是時間線,中心的紅管是在時間線上的奇點,黑色的圓柱區是事件視界,四周是無數的虛粒子對,掉入黑色陰影中的虛粒子將被黑洞吃掉,逃離的虛粒子轉變為實粒子,帶走真正的能量。黑洞就這樣失去了它的質量,成為霍金輻射的能量來源。
  • 從量子隧穿看霍金輻射,這是你能看到的最好的黑洞理論,簡單易懂
    十年後,也就是1915年,他成功地將加速度納入了之前的理論,並發表了他的新理論,即廣義相對論。根據這一理論,物質和能量使空間和時間彎曲,因此,在大質量物體附近運動的物體看起來會沿著彎曲的路徑運動。我們稱之為引力效應。在20世紀70年代早期,霍金證明了如果考慮量子效應,黑洞可以輻射。
  • 霍金曾支持平行宇宙理論,平行世界的入口,隱藏在黑洞裡面!
    對此,著名科學家霍金也表示贊同。他認為,人類能夠在平行宇宙中來回穿梭。這一推測的基礎是黑洞,他認為這很可能是一個進入平行宇宙的入口。這種理論已被科學家們數次提出,但到目前為止,尚無人能證明平行宇宙存在過,因為在我們的宇宙中,存在著大量的隱形的世界。
  • 來自霍金的預言!人類文明將於2600年終結?霍金為什麼這樣說?
    導讀:如果說要評選人類歷史上最偉大的科學家,愛因斯坦或者牛頓應該會成為爭論的焦點。但如果評選人類最勵志的科學家,那毫無疑問就是霍金了!事實上,霍金留給人類的不僅僅是「勵志」,還有許多警示!霍金一生除了在黑洞以及宇宙大爆炸領域的卓越貢獻以外,還為人類留下了三大預言,而每一個預言都關係到人類的生死存亡!不僅如此,霍金還曾經說過,人類文明將於2600年終結,這是為什麼呢?
  • 76歲的史蒂芬·霍金走了!網友們說,他只是去了另一個空間
    據英國《衛報》報導,霍金的突然去世已經得到其子女的證實。霍金生前曾患上肌肉萎縮性側索硬化症,全身癱瘓,不能言語。霍金的孩子的聲明中寫道,「他的勇氣、堅持以及他的傑出及幽默鼓舞了世界各地的人」。聲明中寫道,「我們將永遠懷念他」。
  • 霍金好友獲獎,感謝黑洞!
    1黑洞基本介紹不用多說大家也知道,真正的黑洞不是下面這個網頁版黑洞:也不是下面這樣很拉絲很炫酷的黑洞:而是這樣的「蜂窩煤之眼」的黑洞:黑洞 M87 (圖片來源: Event Horizon Telescope Collaboration)黑洞是現代廣義相對論中
  • 「好賭之徒」霍金和他的四場賭局 | 賽先生天文
    在史瓦西半徑之內,任何物質都將被吸進去,連光子都無法逃逸,這也是黑洞概念的雛形。此後幾十年間,黑洞研究進展緩慢。其實,重大的進展還是有的,只是未被廣泛認可。比如,在1935年的英國皇家天文學會的會議上,年輕的錢德拉塞卡(S.
  • 如果有一個黑洞在太陽的周圍,地球和太陽系有被摧毀的風險嗎?
    已故物理學家霍金,生前曾從量子力學的角度指出,黑洞會隨著時間流逝而失去質量,換句話就是說,黑洞是有壽命的。 霍金認為,量子力學的「真空不空」,發生在黑洞視界附近的話,正粒子和負反粒子在誕生瞬間,就會有一個(大概率是負反粒子)被黑洞吞噬,而正粒子的逃逸從外界來看,就好像黑洞向外發出了輻射,這種輻射就是霍金輻射。 霍金輻射作為一種能量釋放過程,會源源不斷的偷走黑洞的質量,漫長的時間過後,黑洞本身就蒸發殆盡了。
  • 霍金走的太早了!其論文合作夥伴剛獲今年諾貝爾物理獎
    霍金是彭羅斯論文的重要合作夥伴,如果霍金活著,大概率也能拿諾獎。2015年人類首次探測到黑洞合併發出的引力波。2019年人類首次拍攝到遙遠黑洞的照片,這一切也加速了物理諾獎授予黑洞研究的步伐。
  • 霍金去世!這位輪椅上的巨人,他的經歷影響孩子的一生!
    患病的霍金依然如故,甚至更加勤奮。他曾夢到自己被處死了,由此他希望如果被赦免,還能做許多有價值的事。他認為,「我要犧牲自己的生命來拯救其他人」',要做點兒善事,以回報社會對他的恩惠。勤奮的工作使霍金取得了很大的成績,他以黑洞的研究成名於物理學界。黑洞是一種體積很小、質量很大的天體,也就是說,它的密度很大。
  • 霍金去世,他留下的5條預言你一定要看一看
    黑洞理論使量子論和熱力學在「霍金輻射」中得到完美統一,而他在20世紀80年代提出的無邊界設想的量子宇宙論,解決了困擾科學界幾百年的「第一推動」問題。史蒂芬·威廉·霍金的研究為今天我們理解黑洞和宇宙本源奠定了基礎。
  • 再見了,霍金先生
    為了最後決定命運,他將不得不面對一場口試,由各主考官親自進行一次面試。他很清楚自己在大學裡的形象,懶散又不認真學習。但他低估了人們對他才能的高度評價。主考官問霍金將來的計劃。「如果你們給我評第一等,」他說,「我將去劍橋;如果我得第二等,我將待在牛津,所以我希望你們給我第一等。」
  • 進展|黑磷中的黑洞:費米子的高溫霍金輻射
    霍金輻射是黑洞因量子漲落向外輻射粒子的現象。它是理解量子力學與廣義相對論之間聯繫的關鍵。然而,在宇宙中,黑洞的霍金輻射因其極低的霍金溫度(納開爾文量級,遠低於微波背景輻射溫度)尚未被實驗證實。為了提高霍金溫度便於實驗觀測,人們提出了利用經典流體、量子流體、光纖等各種人工系統模擬黑洞及其輻射的方案。然而,到目前為止,玻色-愛因斯坦凝聚體中的聲學黑洞的納開爾文量級的霍金溫度依然很難被實驗觀測。光纖中的光學模擬黑洞也備受爭議。以上這些體系均是基於聲子、光子等玻色子體系。
  • 史蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking)
    1973年,他考察黑洞附近的量子效應,發現黑洞會像天體一樣發出輻射,其輻射的溫度和黑洞質量成反比,這樣黑洞就會因為輻射而慢慢變小,而溫度卻越變越高,最後以爆炸而告終。黑洞輻射或霍金輻射(包括de Sitter空間中的霍金輻射)的發現具有極其基本的意義,它將廣義相對論、量子場論和熱力學統一在一起,其為彎曲時空中的量子場論。1973年以後,他的研究轉向了量子引力論。雖然人們還沒有得到一個成功的理論,但是它的一些特徵已被發現。例如,空間-時間在普朗克尺度下不是平坦的,而是處於一種粉末的狀態。
  • 霍金:被譽為「世界最聰明的人」,他的去世「世界再無愛因斯坦」
    1985年一次穿氣管手術,從此讓霍金失去了說話的能力,雖然身不能動,口不能言,但是他從未停止過想像,他憑藉「天馬行空」般的想像力,用畢生精力研究「黑洞普通物理學定理不再適用的時空領域」和「宇宙起源大爆炸原理」。他提出的「黑洞能發射輻射」的預言已被大眾所接受。20世紀70年代,霍金和彭羅斯一起證明了著名的「奇性定理」,獲得了1988年的沃爾夫物理獎。