黑洞的終結,霍金也沒有算明白,究竟存在什麼問題呢

2021-01-12 小許愛學習

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。「霍金輻射」這個理論是霍金在1974年提出的,但是目前仍處於理論猜想階段;因為以當前的技術水平,實在檢測不到所謂的「霍金輻射」。

目前人類所發現的黑洞,質量最小的也都是太陽質量的好幾倍。這麼低的輻射溫度,已經完全被「宇宙微波背景輻射」給淹沒,暫時沒有任何設備和儀器能夠檢測到,所以目前霍金輻射還未被證實。

霍金

2010年,曾有科學家團隊宣稱,在實驗室裡製造了類似的現象。但是它只是有霍金輻射的跡象,所以只能說很有可能。不過過霍金輻射這個觀點,確實已經被主流科學界所認同。

霍金輻射

那霍金輻射又是怎麼產生的呢?簡單來說它是由於真空中量子漲落導致的。當量子漲落現象發生在黑洞視界邊緣的時候,如果虛粒子產生在視界之外,那麼它就會變成實粒子,然後逃逸掉。而與它對應的另一個虛粒子,如果剛好出現在視界之內,那就會被黑洞吞了。因為視界之外的粒子是實粒子,帶有質量;由於質量守恆,被黑洞吞掉的粒子只能是負質量的,所以黑洞的質量會慢慢減少。從外界來看,黑洞就好像在慢慢蒸發一樣。

宇宙微波背景

至此黑洞的命運問題貌似已經搞明白了,但是這個霍金輻射卻引出了更大的問題,那就是「黑洞信息悖論」。

什麼是「黑洞信息悖論」呢?在量子力學中,認為信息是守恆的,但是霍金輻射這種熱輻射是不帶信息的。這裡就得提一下另一個定理了,就是「黑洞無毛定理」。 所謂的「黑洞無毛定理」,它的觀點就是進入黑洞的物質只會剩下質量、角動量和電荷這三個基本量,其他和物質相關的所有信息都丟失了。

黑洞悖論

但即使這樣,也可以假定,信息有可能保留在視界面上;但是,最後如果量黑洞都蒸發完了,而且是通過不帶信息的熱輻射方式,那這些信息這次就真的丟了。這樣說來,量子力學的信息守恆定理豈不被打臉了?所以,這個悖論至今為止也沒有得到解決。

量子力學

目前,包括已故的霍金在內,大家都承認信息確實是守恆的,黑洞中的信息將會以某種形式重新出來,但具體是什麼形式?這就成了「跨世紀的十大物理」問題之一。連霍金走之前的最後一篇論文,都還是關於黑洞信息悖論的。

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