霍金輻射到底是什麼?

在茫茫宇宙中,一顆恆星的質量大於太陽的二到三倍,當其生命終結時,最後一點氫元素聚變成了穩定的鐵元素。一縷耀眼的光芒劃破宇宙。接下來,就會是永久的黑暗。恆星沒有了核聚變產生的推力來抵禦引力。它會無限地坍縮下去,當體積小於史瓦西半徑時,就形成了黑洞。

黑洞擁有巨大的引力。在黑洞內,所有的物質都會聚集到一個點上,這個點密度無限大,體積無限小,它就是奇點。而在黑洞的邊沿是事件視界,所有越過事件視界的物質都會被吸入黑洞內,甚至連光都無法逃脫。黑洞就像宇宙中的饕餮巨獸吞噬一切。

霍金輻射到底是什麼?

在我們的固有印象中,光是跑得最快的。既然連光都逃不出黑洞的“血盆大口”,那肯定沒有什麼可以從黑洞出來了。

這樣的觀點統治了學界幾十年,直到宇宙之王——霍金的霍金輻射理論問世。

大家都知道霍金是繼愛因斯坦後最偉大的物理學家之一。他出生於英國牛津,是英國劍橋大學的著名物理學家。不幸的是,霍金在21歲時患上了肌肉萎縮性側索硬化症,俗稱漸凍症。他全身癱瘓,不能言語。只有靠輪椅行走,靠特製的儀器與人交流。雖然霍金的身體被禁錮了,但他的思想仍遨遊於宇宙、痴迷於黑洞。

霍金輻射到底是什麼?


1974年,霍金提出了著名的霍金輻射理論。該理論認為,黑洞並不是陰暗、冰冷的。相反,它在不斷地向外界輻射熱量。更重要的是,它指出“有東西可以從黑洞出來”。

在真空中會憑空出現許多粒子與反粒子對,它們在極短的時間相互湮滅。這對於宏觀的我們來說,沒有絲毫影響。但是,如果這對粒子-反粒子 出現在黑洞附近,有可能一個被吸入事件視界,而另一個恰好逃脫。根據能量守恆定律,逃走的那個粒子會攜帶黑洞本身的質量,這就是——霍金輻射。


霍金輻射到底是什麼?


霍金輻射的提出具有重大意義。原先學界認為黑洞只會增大,但有了霍金的新理論,讓人們意識到黑洞會通過霍金輻射,損失質量。當吸收的質量入不敷出時,黑洞就會慢慢蒸發、縮小,最終消失。當然這是一個十分緩慢的過程。

若一個黑洞與太陽的質量相同,需要10的67次方 年才能完全蒸發。

而銀河系中心的超大黑洞要10的87次方 年才能完全蒸發。

大約10的90次方 年後,宇宙中所有黑洞才會蒸發殆盡。

我們的宇宙從誕生到現在也不過才138億年,大約是10的10次方 年這個數量級。

這些足以說明,霍金輻射十分緩慢而且輻射量也非常小。直到今天天文學家也沒有實際觀測到霍金輻射,但學界普遍認為霍金的理論是正確的,只是現在我們的觀測手段還不足以檢測出霍金輻射。


霍金輻射到底是什麼?

霍金身殘志堅,堅持學術研究。他的成果在幫助人們瞭解宇宙、理解黑洞上做出了卓越的貢獻。

霍金出生於1942年1月8日,這一天正是伽利略去世整整三百年。而2018年3月14日霍金去世,這一天又正好是愛因斯坦的生日。或許這就是天意,這就是光輝的傳承。

不知以後還會出現哪位科學巨星,繼續用他的光和熱照耀著人類前進的道路。

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