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黑洞並不是永生的

黑洞是恆星的最終歸宿,一般人會認為黑洞會永遠存活下去,但黑洞的霍金輻射卻表明,黑洞也有壽命,黑洞的壽命和其質量有關,質量越大的黑洞壽命越長,質量越小壽命越短。這和動物世界差不多,大型動物普遍壽命長一點,小型動物普遍短一點,微型動物細菌什麼的幾個小時就生老病死全套走完了,其實整個宇宙莫不如此。

那麼壽命最長的黑洞能存在多久,最短的又能存在多久呢?

在霍金證明黑洞能發出輻射之前,黑洞被認為只會貪婪地吸取周圍的一切,甚至連光都不放過,不會發射出任何東西,因而所有落入黑洞的物質和信息都不能出來,黑洞的最終命運是什麼誰也不知道。這就帶來一個問題,既然我們無從得知黑洞最終會怎樣,我們又如何知道宇宙最終會走向什麼方向呢?

霍金認為,在真空中由量子漲落產生的虛粒子對,其中一顆有可能在湮滅之前落入黑洞,另一顆就必然會被提升為實粒子。這就違背了能量守恆定律,因此這顆粒子的質量一定是從黑洞本身質量而來,這樣黑洞就形成了一種輻射,這種輻射以霍金的名字被命名為霍金輻射。

一般黑洞由於不斷吸取周圍的物質,吸收的物質比發出的要多得多,因而可以存活非常長的時間。科學家們測算,一般恆星死亡產生的黑洞可以存活10^66年,而超大質量黑洞則可以活10^99年,所以宇宙的歸宿至少得等所有的黑洞都蒸發掉才會明朗。

而小黑洞則輻射的能量比吸收的多,因而會逐漸失去質量。大爆炸模型表明,大爆炸後最初的一小段時間有著極高的溫度與壓強,因而物質密度的簡單波動就可能形成原初黑洞,但我們迄今沒有發現這類黑洞,很有可能就是因為它們質量太小,到現在已經蒸發殆盡。理論認為,大型強子對撞機也可能產生微型黑洞,但這類黑洞質量極小,在產生的瞬間就會蒸發,因而不會對地球造成任何威脅,所以也不會帶來世界末日。

由於黑洞的質量可以是普朗克質量以上的任何質量,所以最小黑洞的質量應該和普朗克質量差不多,那麼它的壽命差不多也就是普朗克時間稍長一點吧,5.39X10^-44秒,小到你連人生都無法懷疑。

需要說明的是,霍金輻射是第一個令人信服的量子引力理論,但目前還未實際觀察到霍金輻射的存在。霍金曾經說過,如果能驗證霍金輻射確實存在,他就可以得諾貝爾獎了。


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