什麼是黑洞蒸發，黑洞到底有沒有生命？

2020-12-02 風雅說宇宙

黑洞是宇宙中最可怕的天體，強大的引力導致光都無法逃脫，但，黑洞並非永恆的，那麼到底是什麼能讓如此可怕的黑洞消失呢？

自從科學家發現黑洞以來，人們一直以為黑洞是永恆存在的，沒有任何物質可以使它消失。然而隨著科學家的不斷研究發現，黑洞其實是有壽命的，最早提出黑洞具有壽命的是霍金。霍金根據量子力學的理論推算，黑洞會向外噴射粒子，這些粒子會不斷帶走黑洞的質量，霍金稱其為黑洞蒸發。

根據不確定性理論認為，宇宙中每時每刻都會產生正負相反的粒子，這些粒子在產生的瞬間便會相互碰撞消逝，這種現象在黑洞視界附近尤為突出，甚至發生的更加頻繁。假如，有一個粒子被吸進黑洞，另一個粒子則會成為有質量的粒子，從而逃出視界範圍，但是質量和能量並不會憑空產生，所以，粒子逃出視界所需要的能量並非來源於粒子相互碰撞，而是來源於黑洞噴射所產生的的能量。

由此黑洞並非再是那個只進不出的怪物，科學家發現黑洞蒸發需要的時間是和黑洞的大小成正比的，宇宙中的自然黑洞其自然壽命普遍都在幾千億年左右，甚至因為黑洞的不斷吞噬，永遠也不會消失。

相關焦點

  • 黑洞存在霍金輻射,那麼黑洞蒸發完後是什麼?
    黑洞蒸發完後，就什麼都沒有了，全部轉化為之前的輻射物質。黑洞蒸發理論，是霍金在1972年提出來關於黑洞的理論；在廣義相對論中，黑洞視界只進不出，但是霍金通過量子力學發現，在黑洞視界處因為量子漲落導致的虛粒子對，會使黑洞向外輻射出正能粒子。
  • 黑洞裡到底是什麼？地球變成黑洞會怎麼樣？
    在暗無天日的黑洞裡，到底隱藏著什麼有趣的信息？其實人類發展到現在，圍繞黑洞產生了許多理論。但是人們必須意識到的一點，儘管我們的科學家非常聰明，能夠預測並得出奇妙的數學和公式等，但在理解黑洞方面仍處於初級階段。除了知道它很黑、引力巨大，我們對黑洞是一無所知的。但是並不影響我們推測，去猜想。那麼在暗無天日的黑洞裡，到底隱藏著什麼有趣的信息呢？
  • 當百科全書被扔進蒸發中的黑洞...
    前者堅信如果把一本百科全書扔進蒸發的黑洞，其中的全部信息仍然都可以被獲得，並沒有任何信息丟失。但是霍金和索恩一方認為，百科全書的信息在黑洞蒸發過程中丟失了，最後留下的只是不含有任何有用信息的熱輻射。當然，物理學家並不是痴迷於賭博的賭徒，只是因為黑洞信息問題一直是理論物理最熱門的研究方向之一。令人興奮的是，在過去一年，對這個問題的研究終於迎來了突破性的進展[2,3]。
  • 當百科全書被扔進蒸發中的黑洞……
    前者堅信如果把一本百科全書扔進蒸發的黑洞，其中的全部信息仍然都可以被獲得，並沒有任何信息丟失。但是霍金和索恩一方認為，百科全書的信息在黑洞蒸發過程中丟失了，最後留下的只是不含有任何有用信息的熱輻射。當然，物理學家並不是痴迷於賭博的賭徒，只是因為黑洞信息問題一直是理論物理最熱門的研究方向之一。令人興奮的是，在過去一年，對這個問題的研究終於迎來了突破性的進展[2,3]。
  • 解讀黑洞和時空,你知道黑洞蒸發需要多少時間嗎?
    當你掉進黑洞或者僅僅是非常接近事件視界時，它的大小和規模看起來比實際的大得多。對於一個觀察你的外部觀察者來說，你的信息將被編碼在事件視界上。隨著黑洞的蒸發，這些信息會發生什麼還沒有答案。只有把時間和空間中的每一樣東西都平均出來，我們才能獲得任何關於空間是什麼的有意義的信息。顯示量子真空中的虛擬粒子的量子場論計算的可視化場景。即使在空曠的空間，這個真空能量也是非零的。在多元宇宙的其他區域中，它是否具有相同的、恆定的值，我們還不知道，但是沒有動機這樣做。
  • 黑洞如何蒸發,霍金輻射與量子糾纏之間有什麼聯繫,本文為你解惑
    黑洞到底是如何『蒸發』掉的？英國物理學家史蒂芬·霍金這一生最重要的發現可能就是他發現了黑洞並不是永恆的。圖解：黑洞正在吸入星際物質。圖源：Forbes1974年，物理學上的一個重大發現向我們揭露了黑洞並非永生，而是不斷地以輻射的形式極其緩慢地失去能量，這個過程就叫做霍金輻射。
  • 宇宙的最終命運——黑洞蒸發引發真空衰變
    因此，即使真空最終會消失，這也會在恆星耗盡燃料、宇宙中的生命變得不可能存在之後很久才會發生。至少我們是這麼認為的。一篇論文討論了真空亞穩定性與黑洞，一群英國和加拿大的研究人員指出，這對真空衰變率估計沒有考慮到引力場可以作為真空衰變的種子，從而大大增加了真空的不穩定性。
  • 黑洞的內部有什麼?
    黑洞，我們從沒有真正見過它們，但卻知道它一直存在。宇宙有無數黑洞，它們曾經都是超級恆星，自身質量超級巨大，在經歷過超新星爆發之後最終坍塌成為黑洞，它們潛伏在密集的星團之中或宇宙塵埃之中，可以吞噬所有附近的天體，甚至連光都不放過。
  • 霍金的黑洞蒸發理論存在描述錯誤
    顯而易見：在量子世界中沒有引力相互作用，因為我們沒有引力的量子理論。但另一個更難理解：我們提到的三種量子理論通常在平坦的空間中進行，或者在引力相互作用可以忽略不計的地方進行。（廣義相對論中與此相對應的時空稱為閔可夫斯基（Minkowski）空間）然而，在黑洞附近，空間是彎曲的，由施瓦茨席爾德(Schwarzschild)空間給出，而不是閔可夫斯基（Minkowski）空間。
  • 其實黑洞也有生命。
    黑洞是宇宙中最可怕的天體，強大的引力導致光都無法逃脫，但，黑洞並非永恆的，那麼到底是什麼能讓如此可怕的黑洞消失呢？ 自從科學家發現黑洞以來，人們一直以為黑洞是永恆存在的，沒有任何物質可以使它消失。
  • 黑洞會蒸發嗎?它會爆炸嗎?
    他的報告很快於3月1日發表在《自然》雜誌上，他的演講和論文也採用了同樣的標題：「黑洞會爆炸嗎？」這是一個非常有趣的問題。提到黑洞的爆炸是有原因的。在把量子力學定律應用到黑洞研究時，霍金髮現，既然黑洞創造和釋放粒子，那就應該是一個發熱的物體，因此，黑洞的質量慢慢減少，最終消失在最後的爆炸中。這樣的發現令黑洞物理學徹底改觀。
  • 黑洞的中心到底在發生什麼？能否找到黑洞的反面「白洞」？
    幾十年來，射電天文學家們其實一直都能探測到物質落入黑洞之前發出的信號，只是他們自己沒有意識到而已。今天，我們有很多證據表明天空中布滿了黑洞。白洞可能正在重複著同樣的故事。白洞本質上是黑洞的反面。黑洞的中心到底在發生什麼？
  • 霍金輻射:一秒「蒸發」一個「黑洞」!質量越高溫度反而越低?
    但是就是這樣的一個「恐怖」的天體卻是宇宙中不可或缺的一部分，如果沒有它的存在，我們的宇宙就會是另一種散亂的模樣，銀河系就會是另一種一盤散沙的模樣，太陽系在宇宙中也不會有如今這般可以為生命提供安穩的生存環境的星系。
  • 黑洞蒸發的現象真實的存在,而霍金卻解釋不了當中的原因
    `霍金是當代最偉大的科學家，他的探索和發現一直站在現代科學的前沿,但他也不知道黑洞蒸發會有什麼結果。 我們當然也只能等著瞧了。在不存在任何力的量子真空裡，粒子對不斷地產生和消滅，所以平均而言，就沒有任何粒子或反粒子真正產生或是消滅。山於這些粒子瞬時存在而不能被直接觀測到，所以被稱為虛粒子（可以是虛光子、虛電子、虛質子等）。其實虛粒子和實粒子並沒有本質的區別，只是虛粒子沒有足夠的能量，存在的時間極短如果它能從外界獲得能量，就可以存在足夠長的時間而升格為實粒子。設想，有一電場，作用在真空上。
  • 黑洞,你不再是我認識的那個黑洞
    黑洞是宇宙中最可怕的天體，強大的引力導致光都無法逃脫，但，黑洞並非永恆的，那麼到底是什麼能讓如此可怕的黑洞消失呢？自從科學家發現黑洞以來，人們一直以為黑洞時永恆存在的，沒有任何物質可以使它消失。然而隨著科學家的不斷研究發現，黑洞其實是有壽命的，最早提出黑洞具有壽命的是霍金。霍金根據量子力學的理論推算，黑洞會向外噴射粒子，這些粒子會不斷帶走黑洞的質量，霍金稱其為黑洞蒸發。根據不確定性理論認為，宇宙中每時每刻都會產生正負相反的粒子，這些粒子在產生的瞬間便會相互碰撞消逝，這種現象在黑洞視界附近尤為突出，甚至發生的更加頻繁。
  • 黑洞星際飛船:利用「微黑洞」蒸發作為推進的動力(技術探討)
    首先，在黑洞的視界附近，由於黑洞在時空自身上附加的引力能，粒子-反粒子的形成和毀滅速度加快。其次，霍金意識到，粒子-反粒子對有可能在黑洞視界的正上方形成，但兩個粒子的運動方向略有不同。如果一對粒子中的一個被吸進黑洞，而另一個沒有被吸進去，一個游離的粒子(或反粒子)就會在黑洞周圍自由地漫步。
  • 霍金理論系列之三:霍金輻射(黑洞蒸發)
    對於這一點貝肯斯坦雖然不服，但是也無法反駁，因為他自己也覺得黑洞不會產生任何輻射，這樣黑洞的表面溫度就嚴格為0……另一方面，按照廣義相對論，黑洞內是高度有序的，對於一個靜態球對稱黑洞（沒有自轉和沒有在吸食物質的黑洞），它的視界裡應該只有一個無限壓縮的奇點和一個空無一物的真空，這與熱力學第二定律也明顯不符。
  • 已知最大黑洞為太陽質量400億倍,掉進此黑洞會經歷什麼?
    黑洞，是宇宙中最恐怖的天體，但它其實並不像真空清潔器那樣吸入東西，假如把太陽換成一個同樣質量的黑洞，對地球並沒有太大改變，只不過沒有了太陽我們都被凍死了
  • 黑洞內到底發生了什麼？
    必須用某些東西代替奇點，但是我們不確定到底是什麼。讓我們探索一些可能性。普朗剋星可能是在黑洞深處，物質並沒有被壓縮到無限微小的地步。取而代之的是，物質的配置可能是最小的，體積可能最小。但是在那個表面之外，引力星看起來和行為像普通的黑洞。但是，最近關於引力波探測器合併黑洞的觀察結果可能排除了引力星的存在，因為合併引力星會提供與合併黑洞不同的信號，並且像LIGO（雷射幹涉儀引力波天文臺）和室女座幹涉儀這樣的裝備每天都有越來越多的例子。雖然引力星在我們的宇宙中並非完全不可行，但它們絕對是一頭霧水。
  • 黑洞的終結,霍金也沒有算明白,究竟存在什麼問題呢
    大部分人都知道，黑洞就像只貔貅，只會一個勁地往裡吃東西，就連光線都會被它吃掉。那大家有沒有想過，黑洞吃完那麼多東西之後，最終會怎麼樣呢，也就是說黑洞最終的歸宿會是什麼呢？黑洞目前科學界普遍認為，所有的黑洞最終都會由於霍金輻射而蒸發殆盡。但是，黑洞蒸發過程會非常慢；而且越大的黑洞它蒸發的速度越慢。