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宇宙中的一切都注定要蒸發- 霍金的輻射理論並不限於黑洞

宇宙中的一切都注定要蒸發- 霍金的輻射理論並不限於黑洞

2023-06-04 Comments 0 Comment

一個研究小組肯定了霍金關於黑洞通過霍金輻射蒸發的預言,儘管他們提供了一個關鍵的修改。根據他們的研究,事件視界(任何東西都無法逃脫黑洞的引力的邊界)在產生霍金輻射方面並不像以前認為的那樣重要。相反,引力和時空曲率在這一過程中發揮著重要作用。這一見解將霍金輻射的範圍擴大到宇宙中的所有大型物體,這意味著在一個足夠長的時期內,宇宙中的一切都可以蒸發掉。

拉德布德大學的Michael Wondrak、Walter van Suijlekom和Heino Falcke的新理論研究表明,斯蒂芬-霍金對黑洞的看法是正確的,儘管不是完全正確。霍金輻射理論認為黑洞最終會蒸發,但事件視界並不像人們認為的那樣關鍵。引力和時空的曲率也會導致這種輻射。這意味著,宇宙中的所有大型物體,如恆星的殘餘物,最終都會蒸發。

概念-黑洞-插圖-1536x1152.webp

霍金利用量子物理學和愛因斯坦引力理論的巧妙結合,認為粒子對的自發創造和湮滅必鬚髮生在事件視界附近(超過這個點就無法逃脫黑洞的引力)。一個粒子和它的反粒子從量子場中非常短暫地產生,之後它們立即湮滅。但有時一個粒子落入黑洞,然後另一個粒子可以逃脫,也就是所謂的霍金輻射。根據霍金的說法,這將最終導致黑洞的蒸發。

引力粒子產生機制-Schwarzschild-Spacetime.webp

物理學界所提出的施瓦茨柴爾德時空中的引力粒子產生機制示意圖。粒子生產事件率在小距離上是最高的,而逃逸概率[由增加的逃逸錐(白色)表示]在大距離上是最高的。資料來源:《物理評論》雜誌

在這項新的研究中,拉德堡大學的研究人員重新審視了這一過程,並調查了事件視界的存在是否真的至關重要。他們結合了物理學、天文學和數學的技術,研究瞭如果在黑洞的周圍產生這樣的粒子對會發生什麼。研究表明,新的粒子也可以在遠在這個地平線之外被創造出來。邁克爾-翁德拉克”我們證明,除了眾所周知的霍金輻射外,還有一種新形式的輻射。”

Van Suijlekom:”我們表明,在黑洞之外的地方,時空曲率在產生輻射方面發揮了很大的作用。粒子在那裡已經被引力場的潮汐力分離。以前人們認為沒有事件視界就不可能有輻射,而這項研究表明,這個視界不是必要的。”

這意味著沒有事件穹界的物體,如死亡恆星的殘餘物和宇宙中的其他大型物體,也有這種輻射。而且,經過很長一段時間,這將導致宇宙中的一切最終蒸發,就像黑洞一樣。這不僅改變了我們對霍金輻射的理解,也改變了我們對宇宙及其未來的看法。

這項研究於6月2日發表在美國物理學會(APS)的《物理評論快報》上。

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