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：科技日報

科技日報記者?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）對周圍量子場的破壞，黑洞會隨著時間蒸發(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，最終都可能會蒸發(fā)。

斯蒂芬·霍金提出理論，預(yù)言黑洞會因蒸發(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，認為成對粒子的自發(fā)產(chǎn)生和湮滅必須發(fā)生在事件視界附近，超過這個點就無法逃脫黑洞的引力。一個粒子和它的反粒子從量子場中非常短暫地產(chǎn)生，之后它們立即湮滅。但有時，一個粒子落入黑洞，然后另一個粒子可以逃逸，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)生這樣的粒子對會發(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遠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?shù)奈矬w都可產(chǎn)生顯著的時空曲率。基本上，這些物體的引力場導(dǎo)致時空在它們周圍扭曲。黑洞是最極端的例子，但時空也會圍繞中子星和白矮星等其他致密死星以及星系團等超大質(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的波動，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，在很長一段時間后，這將導(dǎo)致宇宙中的一切最終會像黑洞一樣蒸發(fā)。

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

不過，人類也無需太過擔心。一個質(zhì)量相當于太陽的黑洞需要1064年才能蒸發(fā)。

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

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