黑洞新知,居然有东西可以从黑洞“出来”

在茫茫宇宙中,一颗恒星的质量大于太阳的二到三倍,当其生命终结时,最后一点氢元素聚变成了稳定的铁元素。一缕耀眼的光芒划破宇宙。接下来,就会是永久的黑暗。恒星没有了核聚变产生的推力来抵御引力。它会无限地坍缩下去,当体积小于史瓦西半径时,就形成了黑洞

黑洞拥有巨大的引力。在黑洞内,所有的物质都会聚集到一个点上,这个点密度无限大,体积无限小,它就是奇点。而在黑洞的边沿是事件视界,所有越过事件视界的物质都会被吸入黑洞内,甚至连光都无法逃脱。黑洞就像宇宙中的饕餮巨兽吞噬一切。

在我们的固有印象中,光是跑得最快的。既然连光都逃不出黑洞的“血盆大口”,那肯定没有什么可以从黑洞出来了。

这样的观点统治了学界几十年,直到宇宙之王——霍金的霍金辐射理论问世。

大家都知道霍金是继爱因斯坦后最伟大的物理学家之一。他出生于英国牛津,是英国剑桥大学的著名物理学家。不幸的是,霍金在21岁时患上了肌肉萎缩性侧索硬化症,俗称渐冻症。他全身瘫痪,不能言语。只有靠轮椅行走,靠特制的仪器与人交流。虽然霍金的身体被禁锢了,但他的思想仍遨游于宇宙、痴迷于黑洞。

1974年,霍金提出了著名的霍金辐射理论。该理论认为,黑洞并不是阴暗、冰冷的。相反,它在不断地向外界辐射热量。更重要的是,它指出“有东西可以从黑洞出来”。

在真空中会凭空出现许多粒子与反粒子对,它们在极短的时间相互湮灭。这对于宏观的我们来说,没有丝毫影响。但是,如果这对粒子-反粒子 出现在黑洞附近,有可能一个被吸入事件视界,而另一个恰好逃脱。根据能量守恒定律,逃走的那个粒子会携带黑洞本身的质量,这就是——霍金辐射。

霍金辐射的提出具有重大意义。原先学界认为黑洞只会增大,但有了霍金的新理论,让人们意识到黑洞会通过霍金辐射,损失质量。当吸收的质量入不敷出时,黑洞就会慢慢蒸发、缩小,最终消失。当然这是一个十分缓慢的过程。

若一个黑洞与太阳的质量相同,需要10的67次方 年才能完全蒸发。

而银河系中心的超大黑洞要10的87次方 年才能完全蒸发。

大约10的90次方 年后,宇宙中所有黑洞才会蒸发殆尽。

我们的宇宙从诞生到现在也不过才138亿年,大约是10的10次方 年这个数量级。

这些足以说明,霍金辐射十分缓慢而且辐射量也非常小。直到今天天文学家也没有实际观测到霍金辐射,但学界普遍认为霍金的理论是正确的,只是现在我们的观测手段还不足以检测出霍金辐射。

霍金身残志坚,坚持学术研究。他的成果在帮助人们了解宇宙、理解黑洞上做出了卓越的贡献。

霍金出生于1942年1月8日,这一天正是伽利略去世整整三百年。而2018年3月14日霍金去世,这一天又正好是爱因斯坦的生日。或许这就是天意,这就是光辉的传承。

不知以后还会出现哪位科学巨星,继续用他的光和热照耀着人类前进的道路。

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