宇宙注定要蒸發(fā)?霍金輻射理論或不僅限于黑洞
科技日報(bào)北京6月5日電 (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(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)。
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,人類也無需過于擔(dān)心。一個(gè)質(zhì)量相當(dāng)于太陽的黑洞需要10^64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《物理評論快報(bào)》上。
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