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Image: Penn State

◇百性阁自拍人妻 _霍金45年前的理论被证实,黑洞果然有些出人意料的“举动”

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黑洞是宇宙中最恐怖的天体,它们拥有着最强的引力,让光都无法摆脱。因此,长久以来,黑洞给了人类一个印象:它就是宇宙中的“貔貅”,什么都吃,而且只进不出。

但是,对于这个说法,著名物理学家霍金表示并不认同。霍金利用量子效应理论,推测出了黑洞会有一种“蒸发”的现象,这导致黑洞也会向外释放一些物质。而且,这个速度有时候可以比黑洞吞噬物质的速度更快,这也就意味着黑洞不一定会永远扩张,有些黑洞反而可以“瘦身”。

霍金45年前的理论被证实,黑洞果然有些出人意料的“举动”

霍金指出,按照传统的理论来思考黑洞的话,黑洞周围的环境应该属于绝对的真空,但这是违背量子力学总的不确定性原理。因此,即使是在黑洞周围,也不会出现绝对的真空。

当一处空间趋近于绝对真空的过程中,就会有虚粒子对的出现。所谓的虚粒子对,就是无法被直接观测,只能间接观测的粒子与反粒子。它们通常时瞬间产生,然后瞬间湮灭,无踪无迹。

可是,如果它们产生在黑洞的周围,那就不一样了。由于黑洞引力太强,一旦虚粒子对出现,就会有一个被黑洞吞噬。而被吞噬的那个粒子的反粒子,不仅性质相反,连运动也是完全反向的,它会以相同的速度、相反的方向飞走,就像被黑洞射出去一样。当它远离黑洞的时候,就不再是虚粒子了。

而这个粒子所携带的能量,正是来自于黑洞。因此,这个过程,是黑洞流失自己能量的一个过程,这就是所谓的霍金辐射。

这种现象由于都是粒子的辐射,肉眼看不见,速度也比较慢,就像是水的蒸发一样。因此,这个现象也被称作是黑洞的蒸发。

黑洞的霍金辐射速度,和其本身质量有着密切的关系。一个质量和太阳一样的黑洞,用掉10^65年,也只能流失1%的质量,而像那些超大质量黑洞,或将需要10^90年才能蒸发干净。

霍金45年前的理论被证实,黑洞果然有些出人意料的“举动”

霍金辐射的理论一经问世,就轰动了整个世界,让人们认识到了黑洞的另一面。然而,尽管这个理论非常合理,却由于观测难度太高,直到霍金本人去世时,都始终无法被证实(这也是霍金没能获得诺贝尔奖的原因之一)。

2008年6月,美国国家航空航天局发射了费米伽马射线空间望远镜(GLAST),其中的一个重要目的,就是研究霍金辐射。而同时,很多科学家也试图在地球上创造出独特的环境,来研究黑洞的相关特性。

以色列理工学院的物理学家杰夫·施泰因豪尔和他的同事们,利用一种特殊状态的气流来研究黑洞,这就是玻色-爱因斯坦凝聚态。这种状态利用了爱因斯坦对于光子研究的理论基础,可以创造出极其接近于绝对零度的环境。

杰夫·施泰因豪尔利用这个状态,制造了一种气体“瀑布”,像是黑洞吞噬光一样,让气体流向一个地方。同时,他在这个气体瀑布中放置一对声子,类似于黑洞周围的物质与反物质。结果他发现,成对的声子的确会出现一个声子坠入“悬崖”,另一个声子反向逃离的现象,从侧面证实了霍金辐射理论。

霍金45年前的理论被证实,黑洞果然有些出人意料的“举动”

当然,这个研究目前还只是开始阶段,只是证明了霍金辐射理论中很少的一部分。至于其他的部分,就有待于进一步的实验了。或者未来的某一天,当人类的科技足以真正到黑洞旁边去观测,答案也将最终揭晓。

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