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黑洞科普(三):霍金的黑洞理論

我的時空偵探社 時間筆客 829 2019-08-21 16:55:51

  在黑洞這個概念被提出的很長一段時間里,科學家們都認為黑洞只進不出。

  直到英國物理學家霍金對這一觀念發(fā)出挑戰(zhàn)。

  起因是研究微觀世界的科學家們發(fā)現(xiàn),我們過去所認為的真空并不是空無一物。

  在真空中,總會有一對一對的虛粒子對不斷冒出來(哪里冒出來的我也不知道。),一個帶有正能量,一個帶有負能量,然后又在極短時間內(nèi)相互碰撞湮滅。而宇宙的真空,就是充滿了虛粒子的海洋。

  在這個研究成果的成立下,霍金就提出猜想,假如真空是虛粒子的海洋,那么黑洞就不可能一直穩(wěn)定存在,就有可能會像水滴一樣蒸發(fā)掉。也就在這個猜想下,霍金提出了“黑洞蒸發(fā)”。

  黑洞蒸發(fā):在黑洞視界面上出存在著又一對又一對的虛粒子,黑洞吞噬掉了虛粒子的負能量粒子,而正能量的粒子就被留在了外面。它們被黑洞分開之后,就無法互相抵消,于是就變成了真實的粒子。

  而黑洞吞噬掉一個負能量粒子,質(zhì)量就減少一分,正能量粒子就會被黑洞拋出來,就像是從黑洞中發(fā)射一樣。從外界開來,像是黑洞在對外散發(fā)輻射,這個輻射也被稱為“霍金輻射”。

  一個物體能夠放出輻射,就意味著物體擁有著溫度,霍金就算出來黑洞的溫度和大小有關(guān)。普通物體溫度越高,放熱越厲害,溫度下降就越厲害,最終和外界達到熱平衡。黑洞就很奇怪,越是放熱厲害,溫度就越上升,不可能外界達到熱平衡。越是小的黑洞,溫度就越高,最終就會被蒸發(fā)殆盡。這樣一來,就產(chǎn)生了一個黑洞信息駁論,也就是掉進黑洞的那些東西哪里去了?這樣一來不是破壞了信息守恒了嗎?概率的總和也不是百分之百了。

  直到2004年,霍金才提出補充,黑洞的信息是可以被“霍金輻射”帶出來的。而其他科學家也提出了一些關(guān)于黑洞信息駁論的解釋,他們認為,黑洞的表面就是一層二維全息膜,掉進去的東西上的信息都記錄在這張二維膜上。

  也就是實際上掉進黑洞的東西,其本身存在的物理信息并沒有掉進黑洞的奇點,而是留在了這張全息膜上,直到黑洞蒸發(fā)所放射的“霍金輻射”將其散發(fā)出去。還有人認為,進入黑洞時會被高溫焚燒殆盡,信息量也就留在了外面,沒有進入黑洞之中。

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