全球頭條：宇宙注定要蒸發(fā)？霍金輻射理論或不僅限于黑洞

2023-06-07 07:43:42來源：科技日?qǐng)?bào)

科技日?qǐng)?bào)記者?張佳欣

根據(jù)史蒂芬·霍金的著名輻射理論，隨著事件視界（黑洞最外層的邊界）對(duì)周圍量子場(chǎng)的破壞，黑洞會(huì)隨著時(shí)間蒸發(fā)，并以一種奇怪的輻射形式逐漸失去質(zhì)量。但分析表明，事件視界對(duì)這一過程并不是必不可少的。日前，據(jù)荷蘭拉德布大學(xué)天體物理學(xué)家的最新研究，時(shí)空曲率中足夠陡峭的斜率也可做同樣的事情。這表明，霍金輻射理論不僅適用于黑洞，所有大型物體，甚至是宇宙，最終都可能會(huì)蒸發(fā)。

斯蒂芬·霍金提出理論，預(yù)言黑洞會(huì)因蒸發(fā)而消亡。圖片來源：美國《商業(yè)內(nèi)幕》網(wǎng)

【資料圖】

霍金巧妙地結(jié)合了量子物理學(xué)和愛因斯坦的引力理論，認(rèn)為成對(duì)粒子的自發(fā)產(chǎn)生和湮滅必須發(fā)生在事件視界附近，超過這個(gè)點(diǎn)就無法逃脫黑洞的引力。一個(gè)粒子和它的反粒子從量子場(chǎng)中非常短暫地產(chǎn)生，之后它們立即湮滅。但有時(shí)，一個(gè)粒子落入黑洞，然后另一個(gè)粒子可以逃逸，從而產(chǎn)生霍金輻射。根據(jù)霍金的說法，這最終將導(dǎo)致黑洞蒸發(fā)。

在這項(xiàng)新研究中，拉德布大學(xué)的研究人員結(jié)合了物理學(xué)、天文學(xué)和數(shù)學(xué)技術(shù)，重新審視了這一過程，分析了在黑洞周圍產(chǎn)生這樣的粒子對(duì)會(huì)發(fā)生什么，以及事件視界的存在是否真的至關(guān)重要。

研究結(jié)果表明，新的粒子也可以在遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出事件視界的地方產(chǎn)生。除了眾所周知的霍金輻射之外，還有一種新的輻射形式。

任何質(zhì)量或密度適當(dāng)?shù)奈矬w都可產(chǎn)生顯著的時(shí)空曲率?；旧?，這些物體的引力場(chǎng)導(dǎo)致時(shí)空在它們周圍扭曲。黑洞是最極端的例子，但時(shí)空也會(huì)圍繞中子星和白矮星等其他致密死星以及星系團(tuán)等超大質(zhì)量天體彎曲。研究人員發(fā)現(xiàn)，在這些情況下，引力仍可影響量子場(chǎng)的波動(dòng)，足以產(chǎn)生與霍金輻射非常相似的新粒子，而不需要事件視界“催化劑”。

研究意味著，沒有事件視界的物體，如死亡恒星的殘骸和宇宙中的其他大型物體，也有這種輻射。而且，在很長一段時(shí)間后，這將導(dǎo)致宇宙中的一切最終會(huì)像黑洞一樣蒸發(fā)。

研究人員表示，這不僅改變了人們對(duì)霍金輻射的理解，也改變了人們對(duì)宇宙及其未來的看法。

不過，人類也無需太過擔(dān)心。一個(gè)質(zhì)量相當(dāng)于太陽的黑洞需要1064年才能蒸發(fā)。

相關(guān)研究發(fā)表在美國物理學(xué)會(huì)2日出版的《物理評(píng)論快報(bào)》上。

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