【物理視頻】黑洞是如何誕生、消亡的?

2020-11-23 澎湃新聞

【物理視頻】黑洞是如何誕生、消亡的？

2020-10-09 17:43 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務

黑洞是根據現代的廣義相對論所預言的, 它是時空中的一個區域, 並非真的是一個「洞」。不過，黑洞的質量是如此之大, 引力場是如此之強, 以致於任何物質和輻射一旦進入該區域, 便無法逃逸, 連光也不能倖免。因此，美國物理學家惠勒將這種看不見的天區命名為黑洞。

然而，黑洞也並非只會吞噬物質。事實上，它也會不斷地向外蒸發物質, 並讓自己的溫度越來越高, 蒸發越來越快, 最後以大爆炸的形式向外吐出所有的物質從而結束它的一生。黑洞這種通過「蒸發」輻射能量、損失質量的行為被稱為霍金輻射, 亦稱黑洞蒸發。

談到霍金輻射，需要先了解真空。在物理學家看來，真空並不是一無所有, 而是一種非常熱鬧的狀態,真空中不停地、大量地發生 著真空漲落。在「真空」的宇宙中,根據海森堡測不準原理,會在瞬間憑空產生一對正反虛粒子,然後瞬間消失,以符合能量守恆。

1974年,一場關於量子引力的研討會在牛津附近的盧瑟福實驗室召開, 霍金在這次會議上宣布了自己的新發現。他通過研究黑洞外的量子力學，推想：在黑洞外的真空漲落產生虛正負粒子對時, 其中一個(負能反粒子)被吸引進了黑洞, 而另一個卻逃逸掉了。如果是這樣, 那麼逃逸的粒子(正能反粒子)便獲得了能量, 也不需要跟其相反的粒子湮滅, 甚至可以逃逸到無限遠。這等價於一個正能粒子從奇點產生,逆著時間飛向視界,被視界面散射,再順時飛向遠方。在外界看來，這就像黑洞在發射粒子一樣, 這便是所謂的霍金輻射現象。

人類拍攝的第一張「黑洞相片」

下面為您揭示黑洞的誕生與消亡，敬請觀看。

來源：環球物理、知社學術圈

原標題：《【物理視頻】黑洞是如何誕生、消亡的？》

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