宇宙中的一切都注定要蒸发 - 霍金的辐射理论并不限于黑洞

2023年06月04日 04:23 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

一个研究小组肯定了霍金关于黑洞通过霍金辐射蒸发的预言,尽管他们提供了一个关键的修改。根据他们的研究,事件视界(任何东西都无法逃脱黑洞的引力的边界)在产生霍金辐射方面并不像以前认为的那样重要。相反,引力和时空曲率在这一过程中发挥着重要作用。这一见解将霍金辐射的范围扩大到宇宙中的所有大型物体,这意味着在一个足够长的时期内,宇宙中的一切都可以蒸发掉。

拉德布德大学的Michael Wondrak、Walter van Suijlekom和Heino Falcke的新理论研究表明,斯蒂芬-霍金对黑洞的看法是正确的,尽管不是完全正确。霍金辐射理论认为黑洞最终会蒸发,但事件视界并不像人们认为的那样关键。引力和时空的曲率也会导致这种辐射。这意味着,宇宙中的所有大型物体,如恒星的残余物,最终都会蒸发。

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霍金利用量子物理学和爱因斯坦引力理论的巧妙结合,认为粒子对的自发创造和湮灭必须发生在事件视界附近(超过这个点就无法逃脱黑洞的引力)。一个粒子和它的反粒子从量子场中非常短暂地产生,之后它们立即湮灭。但有时一个粒子落入黑洞,然后另一个粒子可以逃脱,也就是所谓的霍金辐射。根据霍金的说法,这将最终导致黑洞的蒸发。

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物理学界所提出的施瓦茨柴尔德时空中的引力粒子产生机制示意图。粒子生产事件率在小距离上是最高的,而逃逸概率[由增加的逃逸锥(白色)表示]在大距离上是最高的。资料来源:《物理评论》杂志

在这项新的研究中,拉德堡大学的研究人员重新审视了这一过程,并调查了事件视界的存在是否真的至关重要。他们结合了物理学、天文学和数学的技术,研究了如果在黑洞的周围产生这样的粒子对会发生什么。研究表明,新的粒子也可以在远在这个地平线之外被创造出来。迈克尔-翁德拉克"我们证明,除了众所周知的霍金辐射外,还有一种新形式的辐射。"

Van Suijlekom:"我们表明,在黑洞之外的地方,时空曲率在产生辐射方面发挥了很大的作用。粒子在那里已经被引力场的潮汐力分离。以前人们认为没有事件视界就不可能有辐射,而这项研究表明,这个视界不是必要的。"

这意味着没有事件穹界的物体,如死亡恒星的残余物和宇宙中的其他大型物体,也有这种辐射。而且,经过很长一段时间,这将导致宇宙中的一切最终蒸发,就像黑洞一样。这不仅改变了我们对霍金辐射的理解,也改变了我们对宇宙及其未来的看法。

这项研究于6月2日发表在美国物理学会(APS)的《物理评论快报》上。

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