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【深度解讀】黑洞需要多長時間才能蒸發完畢,超乎我們想象!
2023/01/30

黑洞,是宇宙中最恐怖的天體,很多人應該都聽說過黑洞。其實黑洞并不像它的名字那樣,它并不是一個洞,只是因為黑洞強大的引力吞噬一切靠近的物體,哪怕光也會被吞噬,所以我們無法看到黑洞,對于我們來講,黑洞就是「漆黑一片」。

黑洞都有自己的事件視界,那是時間和空間的分界線,一旦你越過事件視界,時間和空間將不復存在,假設你能頑強地活下去,你將會進入一個完全不同的世界,我們無法想象的世界。

不過對于事件視界外部的觀察者來講,你并沒有墜入黑洞,而是靜止在了黑洞的事件視界上,永久停留在那里,也就是說你的信息被編碼在了黑洞的事件視界上。

黑洞的壽命相當長,不過不管有多長,在漫長的時間之后,黑洞也會因為「霍金輻射」的存在而蒸發完畢。

科學家研究發現,在大約10的100次方年之后,宇宙中所有的黑洞都會蒸發完畢,質量越大的黑洞壽命越長。

那麼,當宇宙中所有的黑洞都蒸發完畢之后,宇宙里還剩下什麼呢?或者說是不是什麼都沒有了?只剩下完全空白的空間。

這取決于你如何理解和定義真正的空白空間,也就是所謂的真空。

想象一下,把一個空間里的所有物質,反物質,輻射,能量等,只要是你能想象到的東西全部移除掉。

同時你還要保證空間不受外界任何形式的影響,不能有任何電場,磁場,中微子穿過空間,甚至引力本身的影響也必須消除掉。

如此一來,你才能得到所謂的「真空」。

當然,這只是理論上的可能性,現實中我們是不可能做到的。雖然做不到,但我們可以想象自己做得到,想象一個完全沒有任何物質能量的空間。

這樣的空間就是我們眼里所謂的「真空」,但這個真空并不是絕對的「一無所有」,因為無論如何真空里還有時間和空間,同時也有我們很難擺脫的大自然法則。

事實上,除了時間空間和大自然法則之外,真空也并不像我們想象得那麼空。甚至恰恰相反,真空不但不空,而且相當「熱鬧」,比我們的現實世界還要熱鬧。

根據量子力學,宇宙中的任何事物都存在著不確定性,時間,空間,位置甚至能量都是不確定的。

這意味著什麼?意味著在所謂的真空環境里,能量并不是絕對的零。因為能量是不確定的,在極短的時間里,真空里會隨機衍生出虛粒子對,然后瞬間消失,把能量「歸還」給真空,這并不違反能量守恒定律,只要整個過程時間足夠短,這種現象就一直會上演。

這就是我們通常所說的「量子起伏」 或者「量子漲落」。

衍生出來的虛粒子對其實就是能量,是成對出現的,分別是正粒子和反粒子。

黑洞事件視界附近通常都是真空環境,虛粒子對會不斷衍生然后迅速湮滅。一個偶然機會,虛粒子對中的某個粒子越過事件視界,被黑洞吞噬,而另一個粒子逃離了黑洞,這個行為其實就相當于把黑洞的能量帶走了,也就是黑洞蒸發的過程,看起來就像黑洞一直在輻射能量一樣。

這也被稱為「霍金輻射」,是霍金首先提出來的。

霍金輻射通常發生在黑洞事件視界周圍,是量子力學預言的必然結果。根據量子力學的描述,霍金輻射的能量來自事件視界外面,這也意味著黑洞本身必須用自己的質量來補償輻射的能量,質量和能量是等效的。

問題的本質其實更為復雜,而霍金輻射只給出了帶有局限性的解釋,不過這并不妨礙我們去理解黑洞的蒸發,霍金輻射的解釋更為簡單,通俗,而且大部分都是正確的。

對于科普工作來講,沒有必要一定要探究事物復雜的本質,更重要的是通俗易懂,而霍金輻射就是通俗易懂的解釋。

黑洞通過霍金輻射的形式不斷蒸發,不過蒸發的速度異常緩慢。在足夠長的時間之后,黑洞也會蒸發完畢,不過需要的時間是我們很難想象的。

比如說,一個太陽質量大小的黑洞需要10的67次方奶奶才能蒸發完畢,而銀河系中心的超大質量黑洞更是需要10的87次方年才能完全蒸發掉。宇宙中最大的黑洞需要大約10的100次方年才能蒸發完。

10的100次方年,太漫長了,我們根本無法想象更無法理解到底有多漫長。

而黑洞,也是宇宙中最后一類天體,其他天體比如說恒星,行星,中子星等早就消失在茫茫宇宙。

但是時間會讓一切消失,哪怕是看起來永恒的黑洞,也會在時間無情的流逝中蒸發掉,蒸發的方式就是霍金輻射。

當宇宙中最后一顆黑洞蒸發完畢之后,也宣告了宇宙的死亡。宇宙死亡之后會是怎樣一種狀態呢?

一種我們很難想象很難理解的狀態,一個讓人捉摸不定的狀態,沒有了時間的概念,沒有過去和將來,只有現在,只有此時此刻。虛粒子若隱若現,飄忽不定,我們不知道它們在什麼地方,因為它們可以隨時出現在任何地方,甚至同時出現在兩個不同的地方!

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