宇宙通过霍金辐射消亡的速度比想像中快。
恒星也会蒸发。
1974年霍金认为,量子效应会导致黑洞视界附近形成虚粒子对。这对粒子中的一个会坠入黑洞,而另一个会以辐射的形式逃逸。这就是所谓的“霍金辐射”。“霍金辐射”表明黑洞并非全然是黑的。它在广义相对论和量子力学之间建立了重要联系,并在根本上改变了我们对黑洞的认识。
以荷兰拉德布德大学(Radboud University)Heino Falcke为首的一批科学家2023年曾经阐述过他们的一个观点,认为宇宙中不仅仅是黑洞,其他天体如中子星等,都会产生“霍金辐射”。而近日同样是这批科学家又发表了一篇新的论文,就这一过程究竟会在多长时间内发生作了进一步论证。
研究结果显示,整个宇宙将在大约10⁷⁸(1后面78个0)年后通过霍金辐射蒸发殆尽,比以往人们认为的10¹⁰⁰(1后面100个0)年快很多。令人吃惊的是,一直以来被认为最长寿的白矮星,最终也会因为霍金辐射而衰亡。
结论来自对霍金1975年理论的新解释。霍金的理论与爱因斯坦的理论是矛盾的,后者认为黑洞只会越来越大。“霍金辐射”一直以来都被认为只会发生在黑洞身上,但研究人员相信,一切拥有引力场的物体,都会在一定长度的时间后因为这一效应而“蒸发”,而这段时间究竟多长则完全取决于它们的密度。
令人感到不可思议的是,尽管黑洞的引力场强得多,但是研究人员发现,中子星和恒星级黑洞完全“蒸发”所需的时间都是大约10⁶⁷(1后面67个0)年。
研究人员甚至计算了月球和人体通过“霍金辐射”蒸发所需的时间。两者在这里都是大约10⁹⁰(1后面90个0)年——比宇宙的寿命还长!不过很显然,有太多的其他物理学机制,能够让二者在短得多的时间内消失。
该研究能够让我们对“霍金辐射”有更深的理解。它同时也向长期以来人们认为天体,乃至宇宙能够永恒存在的认知发起了挑战。宇宙的基本法则决定了,一切拥有质量和引力的物体,包括黑洞和人类,都终有消亡之日。
参考
Everything in the Universe Could Decay from Hawking Radiation
https://www.universetoday.com/articles/everything-in-the-universe-could-decay-from-hawking-radiation
Universe decays faster than thought, but still takes a long time
https://www.ru.nl/en/research/research-news/universe-decays-faster-than-thought-but-still-takes-a-long-time