全球百事通!深度解读:黑洞需要多长时间才能蒸发完毕,超乎我们想象!
2023-06-25 14:39:43来源:宇宙探索
黑洞,是宇宙中最恐怖的天体,很多人应该都听说过黑洞。其实黑洞并不像它的名字那样,它并不是一个洞,只是因为黑洞强大的引力吞噬一切靠近的物体,哪怕光也会被吞噬,所以我们无法看到黑洞,对于我们来讲,黑洞就是“漆黑一片”。
(资料图)
黑洞都有自己的事件视界,那是时间和空间的分界线,一旦你越过事件视界,时间和空间将不复存在,假设你能顽强地活下去,你将会进入一个完全不同的世界,我们无法想象的世界。
不过对于事件视界外部的观察者来讲,你并没有坠入黑洞,而是静止在了黑洞的事件视界上,永久停留在那里,也就是说你的信息被编码在了黑洞的事件视界上。
黑洞的寿命相当长,不过不管有多长,在漫长的时间之后,黑洞也会因为“霍金辐射”的存在而蒸发完毕。
科学家研究发现,在大约10的100次方年之后,宇宙中所有的黑洞都会蒸发完毕,质量越大的黑洞寿命越长。
那么,当宇宙中所有的黑洞都蒸发完毕之后,宇宙里还剩下什么呢?或者说是不是什么都没有了?只剩下完全空白的空间。
这取决于你如何理解和定义真正的空白空间,也就是所谓的真空。
想象一下,把一个空间里的所有物质,反物质,辐射,能量等,只要是你能想象到的东西全部移除掉。
同时你还要保证空间不受外界任何形式的影响,不能有任何电场,磁场,中微子穿过空间,甚至引力本身的影响也必须消除掉。
如此一来,你才能得到所谓的“真空”。
当然,这只是理论上的可能性,现实中我们是不可能做到的。虽然做不到,但我们可以想象自己做得到,想象一个完全没有任何物质能量的空间。
这样的空间就是我们眼里所谓的“真空”,但这个真空并不是绝对的“一无所有”,因为无论如何真空里还有时间和空间,同时也有我们很难摆脱的大自然法则。
事实上,除了时间空间和大自然法则之外,真空也并不像我们想象得那么空。甚至恰恰相反,真空不但不空,而且相当“热闹”,比我们的现实世界还要热闹。
根据量子力学,宇宙中的任何事物都存在着不确定性,时间,空间,位置甚至能量都是不确定的。
这意味着什么?意味着在所谓的真空环境里,能量并不是绝对的零。因为能量是不确定的,在极短的时间里,真空里会随机衍生出虚粒子对,然后瞬间消失,把能量“归还”给真空,这并不违反能量守恒定律,只要整个过程时间足够短,这种现象就一直会上演。
这就是我们通常所说的“量子起伏”或者“量子涨落”。
衍生出来的虚粒子对其实就是能量,是成对出现的,分别是正粒子和反粒子。
黑洞事件视界附近通常都是真空环境,虚粒子对会不断衍生然后迅速湮灭。一个偶然机会,虚粒子对中的某个粒子越过事件视界,被黑洞吞噬,而另一个粒子逃离了黑洞,这个行为其实就相当于把黑洞的能量带走了,也就是黑洞蒸发的过程,看起来就像黑洞一直在辐射能量一样。
这也被称为“霍金辐射”,是霍金首先提出来的。
霍金辐射通常发生在黑洞事件视界周围,是量子力学预言的必然结果。根据量子力学的描述,霍金辐射的能量来自事件视界外面,这也意味着黑洞本身必须用自己的质量来补偿辐射的能量,质量和能量是等效的。
问题的本质其实更为复杂,而霍金辐射只给出了带有局限性的解释,不过这并不妨碍我们去理解黑洞的蒸发,霍金辐射的解释更为简单,通俗,而且大部分都是正确的。
对于科普工作来讲,没有必要一定要探究事物复杂的本质,更重要的是通俗易懂,而霍金辐射就是通俗易懂的解释。
黑洞通过霍金辐射的形式不断蒸发,不过蒸发的速度异常缓慢。在足够长的时间之后,黑洞也会蒸发完毕,不过需要的时间是我们很难想象的。
比如说,一个太阳质量大小的黑洞需要10的67次方奶奶才能蒸发完毕,而银河系中心的超大质量黑洞更是需要10的87次方年才能完全蒸发掉。宇宙中最大的黑洞需要大约10的100次方年才能蒸发完。
10的100次方年,太漫长了,我们根本无法想象更无法理解到底有多漫长。
而黑洞,也是宇宙中最后一类天体,其他天体比如说恒星,行星,中子星等早就消失在茫茫宇宙。
但是时间会让一切消失,哪怕是看起来永恒的黑洞,也会在时间无情的流逝中蒸发掉,蒸发的方式就是霍金辐射。
当宇宙中最后一颗黑洞蒸发完毕之后,也宣告了宇宙的死亡。宇宙死亡之后会是怎样一种状态呢?
一种我们很难想象很难理解的状态,一个让人捉摸不定的状态,没有了时间的概念,没有过去和将来,只有现在,只有此时此刻。虚粒子若隐若现,飘忽不定,我们不知道它们在什么地方,因为它们可以随时出现在任何地方,甚至同时出现在两个不同的地方!
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