黑洞生長速度比蒸發更快？增長至極限值後輻射衰減

當黑洞質量和半徑收縮，霍金輻射將逐漸增強，一旦衰減輻射超過生長速度，黑洞的溫度和能量將快速衰減

黑洞生長速度比蒸發速度更快嗎？黑洞是已知宇宙中最大質量的單個天體，其質量是太陽質量的數百萬倍，甚至數十億倍，它們形成於超質量恆星及其殘骸物質崩潰過程。任何跨越黑洞事件視界的物質將註定到達中央奇點，逐漸增大黑洞質量。但由於結合廣義相對論，該理論告訴我們太空會被質量彎曲，同時，量子場理論告訴我們真空的自然運行屬性，我們知道黑洞不會永遠地保持穩定，而是逐漸衰變。

為什麼黑洞生長速度不會超過其輻射蒸發速度？如果粒子對在太空任何區域噴發，其中包括黑洞內部的事件視界，同時，並不是所有粒子不久會湮滅消失，為什麼黑洞不會因為未湮滅倖存粒子而緩慢膨脹呢？這裡存在一個人們理解誤區，的確，真空是一個非常有趣的區域，在許多方面，它一點兒也不空。

當然你可以想像所有物質、所有輻射、所有能量，甚至所有完全脫離太空區域的彎曲事件，直至它們都完全脫離空間，接近於宇宙的「一無所有」狀態。然而，即使是這樣，真空的零點能量也不是完全是零狀態，即使你移除任何事物，我們仍認為粒子-反粒子對可以「時進時出」。

40年多前，英國著名物理學家史蒂芬-霍金提出了所謂的「霍金輻射」理論，即黑洞因為輻射而逐漸萎縮變小直至消失。目前，在可視化研究中，將一個黑洞「放置」在空間中，研究人員會發現粒子-反粒子對可能出現的3種存在方式：一是粒子-反粒子對出現在黑洞外部，並在黑洞外部進行再湮滅；二是粒子-反粒子對在黑洞事件視界中存在，然後再湮滅；三是粒子-反粒子對都出現在黑洞外部，但是一種落入黑洞，而一種逃逸黑洞。

這種推測的確過於簡單化，但這是最簡單清晰的可視化推測之一，能夠正確地定性量化分析，即使該理論未精確地描述霍金輻射理論起源，或者它的能量頻譜是什麼。在現實中，你所得到的是黑體輻射的頻譜——主要是極低能量的光子，這與黑洞事件視界的大小有關，較小黑洞輻射速度更快。

黑洞並非太空中隔離天體，而是存在於宇宙、星系和恆星系統的物質和能量之間，它們會加速生長，當黑洞質量達到一個極限值，之後依據「霍金輻射」理論，會快速毀滅物質和能量，最終黑洞消失

你必須意識到這些「配對粒子」從物理上並不存在，它們僅是一種計算工具而已。成對粒子進入黑洞內部，不會增加黑洞自身質量，因為其總能量始終不變。畢竟粒子-反粒子對的能量來自於周圍空間，但如果你擁有源自太空外部的能量，並且這種能量是從黑洞釋放的真實輻射，那麼該能量一定源自黑洞，使黑洞逐漸減少質量。這就是霍金輻射理論的真實內容，並能證實為什麼黑洞最終會衰退。

我們可以量化衰退速度和輻射溫度，從而發現黑洞以非常慢的速度損失質量，對於一個擁有太陽質量的黑洞，它當前的霍金輻射溫度為62納米開氏度，那麼這個黑洞將需要10^67年蒸發消失；在銀河系中心輻射溫度為15飛姆托開氏度（千萬億分之一開氏度），那麼銀河系中心黑洞需要10^87年蒸發消失；研究人員推測宇宙最大的黑洞需要10^100年蒸發消失！然而在這一過程中，黑洞也會吸入許多物質。

其它恆星物質，宇宙灰塵、星際物質、氣體雲，甚至宇宙大爆炸殘留的輻射物質和中微子，都會增加黑洞質量。介入暗物質將與黑洞發生碰撞，增加其質量。黑洞等量輻射遠低於黑洞吸收物質很多數量級，但是黑洞吸收物質存在一個限制等級。

隨著時間的推移，宇宙坍塌物質將進入星際介質，引力分解將驅使物質分離。這可能需要大約10^20年，相當於當代宇宙的100億年時間，該物質吸收速度遠低於霍金輻射速度，但它最終是會發生的。一旦它發生，黑洞就會開始衰退，我們知道宇宙中每個黑洞仍在不斷地生長，但是這一增長將達到一個最大值，之後霍金輻射理論將獲得「最後勝利」。

當黑洞質量增至一個極限值，將開始緩慢地輻射，隨著時間推移，霍金輻射逐漸增強，特別是黑洞的質量開始明顯收縮的時候，一旦形成一個奇點，黑洞質量將快速損耗，直到質量趨於零。然而，當黑洞生命的最後一刻，將釋放大量特殊能量，當黑洞質量降至228噸時，這就是一個準確的生命彌留信號。

總體來講，黑洞將在數十億年時間裡不斷地生長，再生長，之後它們衰減速度將大於生長速度，即使宇宙中最大質量的黑洞也會最終蒸發消失，霍金輻射是宇宙中每個黑洞不可避免的命運預言。

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