如果黑洞是一種物理現象,那霍金一輩子的研究成果是什麼?

焰火549

黑洞是一個天體,是一個有物理實質的“物體”,其對應的,黑洞形成的過程才可以形容為一個“物理現象”。

這是一個怎樣的現象呢?首先要說直到目前為止科學家也沒有觀測到任何一個黑洞形成的全過程,黑洞形成的過程是基於理論的推測,這個過程是這樣的:

一個質量超過太陽3倍以上的恆星在其末年核聚變反應完畢之後,由於沒有足夠的能量向外膨脹來抵抗萬有引力,所有指向星球球心萬有引力使得整個星球壓縮,星球上的物質一步步被壓碎,首先是分子、原子被擠壓在一起,再後來原子核的核外電子也被壓入原子核內部,原子被“壓碎”形成中子星,中子構成的星球也受不了如此壓力而繼續坍塌,最終形成一個非常緻密的天體,至於這個緻密的天體其構成的物質是什麼我們還不清楚。

這個天體的性質是引力非常強,在“事件視界”範圍內逃逸速度已經超越光速,並且在事件視界範圍內會出現“時空互換”現象。

這樣的天體我們就稱為黑洞,它並不是一個洞而是一個實打實的天體,物質。

霍金輻射

霍金一輩子研究的成果是霍金輻射,它是霍金結合量子理論推導出的關於黑洞的性質:黑洞也會向外輻射出粒子,這種現象發生在黑洞的“視界”邊緣。

從前人們認為黑洞是一個只進不出的天體,但這有個矛盾,黑洞吸收的物質有“熵”,因此黑洞的“熵”也非常高,根據理論,有熵的物體一定會釋放黑體輻射,所以黑洞也應該釋放黑體輻射,這就跟黑洞只進不出的性質形成了矛盾。

霍金輻射則解決了這個問題,黑洞並不是只進不出,在黑洞的“視界”邊緣時刻發生著非常微小的量子現象:事件視界周圍會產生正反粒子對,反粒子被吸入黑洞,正粒子則逃出了黑洞,而這種微小的輻射正好解決了黑體輻射的問題。

所以我們無法觀測到宇宙創生之初產生的黑洞,因為它們已經通過霍金輻射蒸發了。

擁抱科學,終生受益


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