霍金辐射理论或不仅限于黑洞

访问次数:89  发表时间:2023-06-07

宇宙注定要蒸发?

根据史蒂芬·霍金的著名辐射理论,随着事件视界(黑洞最外层的边界)对周围量子场的破坏,黑洞会随着时间蒸发,并以一种奇怪的辐射形式逐渐失去质量。但分析表明,事件视界对这一过程并不是必不可少的。日前,据荷兰拉德布大学天体物理学家的最新研究,时空曲率中足够陡峭的斜率也可做同样的事情。这表明,霍金辐射理论不仅适用于黑洞,所有大型物体,甚至是宇宙,最终都可能会蒸发。

霍金巧妙地结合了量子物理学和爱因斯坦的引力理论,认为成对粒子的自发产生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逸,从而产生霍金辐射。根据霍金的说法,这最终将导致黑洞蒸发。

在这项新研究中,拉德布大学的研究人员结合了物理学、天文学和数学技术,重新审视了这一过程,分析了在黑洞周围产生这样的粒子对会发生什么,以及事件视界的存在是否真的至关重要。

研究结果表明,新的粒子也可以在远远超出事件视界的地方产生。除了众所周知的霍金辐射之外,还有一种新的辐射形式。

任何质量或密度适当的物体都可产生显著的时空曲率。基本上,这些物体的引力场导致时空在它们周围扭曲。黑洞是最极端的例子,但时空也会围绕中子星和白矮星等其他致密死星以及星系团等超大质量天体弯曲。研究人员发现,在这些情况下,引力仍可影响量子场的波动,足以产生与霍金辐射非常相似的新粒子,而不需要事件视界“催化剂”。

研究意味着,没有事件视界的物体,如死亡恒星的残骸和宇宙中的其他大型物体,也有这种辐射。而且,在很长一段时间后,这将导致宇宙中的一切最终会像黑洞一样蒸发。

研究人员表示,这不仅改变了人们对霍金辐射的理解,也改变了人们对宇宙及其未来的看法。

不过,人类也无需过于担心。一个质量相当于太阳的黑洞需要10^64年才能蒸发。

相关研究发表在美国物理学会2日出版的《物理评论快报》上。

科技日报北京65日电 (记者张佳欣)

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