當前位置:
首頁 > 最新 > 你們說黑洞的壽命是多少?

你們說黑洞的壽命是多少?

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。

一般說來質量大於3個太陽質量的恆星演化晚期就會形成黑洞。因此,可以說黑洞是大質量恆星的歸宿。從經典物理的角度來看,黑洞作為大質量恆星的「終態」,壽命是永恆的。這並不難理解,畢竟「黑洞」這個名字的由來便是因為它只吸收物質卻不會放出物質這一特性來起的。所以直到上世紀70年代以前,物理學家普遍認為黑洞就像不死的幽靈一樣,隱藏在宇宙的黑暗角落裡。不過這一觀點在上世紀70年代發生了革命性的轉變,著名的物理學家霍金在經典引力中考慮了量子效應,通過彎曲時空量子場論的方法證明了黑洞實際上並非「有進無出」的。

黑洞存在熱輻射——輻射譜滿足黑體輻射的性質!由於這一過程會使得黑洞的質量減少,我們又形象地把這個過程稱為「黑洞蒸發」。這徹底改變了物理學家對黑洞的看法,黑洞不再是一個永恆的物體。現在我們就可以利用黑洞蒸發理論估算黑洞「壽命」。考慮最簡單的史瓦西黑洞,這是一類不帶電、不旋轉的球對稱黑洞。黑洞的溫度跟它的質量成反比。因此一個確定質量的黑洞可以確定它的溫度。有了溫度以後,根據黑體輻射理論中斯特凡-玻爾茲曼定律可以計算出單位時間單位面積的黑洞熱輻射帶走的能量,從而得到黑洞的「壽命」。

我給出的計算結果如下(具體推導過程需要用到3點,首先是黑洞的面積與質量的平方成正比,其次是黑洞的能量與質量成正比,最後是黑體輻射的斯特凡-玻爾茲曼定律):我們得到黑洞的「壽命」與其質量的立方成正比。據以上的公式可以估算得到,一個原子核大小的黑洞,它的壽命跟目前的宇宙年齡幾乎一樣大。而一個太陽質量的黑洞,它的壽命約為十的65次方年,比宇宙的年齡大十的54次方倍!因此,我們可以得到兩個結論:因為恆星坍縮形成的黑洞質量都要大於3個太陽質量,因此這些大黑洞的壽命幾乎是無窮大的。大黑洞的熱輻射是非常弱的,這也是為什麼天文學實驗中從未觀測到大黑洞的熱輻射。 2評論風火連城當空舞05-14 13:4869贊 踩一般黑洞被蒸發掉的時間很難估量,但一些小黑洞幾乎是瞬間就被蒸發掉了。

由霍金依據量子力學所揭示的微型黑洞的基本特徵,即以黑體輻射形式的質量蒸發,這看起來是探測這類黑洞的主要希望之所在。密度漲落理論表明,低質量黑洞只能在宇宙早期形成,而黑洞的質量越小,蒸發得就越快(黑洞的壽命與其質量的立方成正比)。質量為100萬噸的黑洞能存在10年。只有那些壽命比宇宙年齡(150億年)長的微型黑洞才能維持到今天,這些黑洞的初始質量最少得有10億噸,這大約是一座山的質量,而黑洞半徑只有質子大小。質量更大的黑洞的蒸發時間就比宇宙年齡要長得多,因為蒸發是一種量於現象,只發生在與基本粒子直徑相當的極小尺度上。

因此,對於那些質量比一座山大的黑洞來說,蒸發是完全無關緊要的,無論這些黑洞是在宇宙早期形成的還是後來在超新星爆發時形成的。實際上,大黑洞質量增大的速率超過蒸發的速率。從理論上:由於黑洞有輻射,所以可以推測黑洞也是有壽命的。黑洞暗輻射溫度公式:T=h*c^3/8Pi*k*G*MT為黑洞暗輻射溫度c為光速h為普朗克常數G是牛頓引力常數k是玻爾茲曼常數M是黑洞質量上式說明只有黑洞質量無窮大時才不具有輻射,但實際上並沒有可能,所以雖然黑洞越大,壽命越長(由式子可看出黑洞黑洞暗輻射溫度是和其質量成反比的。)但也是有壽命的。

黑洞的壽命是多少?研究天體物理的專家已經用數學公式準確算出了它的結果。我只想說一點對黑洞的認識。黑洞是大質量的恆星死亡坍塌形成的引力源,攪動周邊的物質形成的黑洞,黑洞質量的大小決定它存在壽命的長短,銀河系中心的超巨型黑洞,與銀河系的壽命並存,它的周邊永遠活躍著無數顆恆星以及大量的星雲氣體塵埃。星系物質象球狀聚集在銀河系中央,這都是超巨型黑洞引力的作用。銀河中心還存在不少小質量黑洞,這裡的恆星壽命一般都不太長,隨時會暴發演變成新的黑洞,黑洞與黑洞相撞肯定是大的吃掉小的,這個大黑洞又會被更大的黑洞吞併,整個銀河系中心就是一個引力絕殺的世界。有大黑洞的存在,小黑洞自然而然的蒸發,它們的壽命變得十分短暫,黑洞吃黑洞,是宇宙中能量運動的規律,沒有星系物質的存在,也就不存在黑洞的引力,黑洞是恆星循環演變的產物。

你們覺得呢?到底黑洞的壽命是多少呢?說說你們的看法?民間科學家們?


喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!

本站內容充實豐富,博大精深,小編精選每日熱門資訊,隨時更新,點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧!


請您繼續閱讀更多來自 非凡視野 的精彩文章:

人類從地球到火星,乘坐現在的飛行器需要多長時間?
你們說有沒有小行星穿過地球大氣層又飛離地球的例子?
假如核武器能夠承受住海底高壓,且將其在海底最深處引爆,會發生什麼?
你們可知道,火星上面的水源都去哪裡了?
著名宇宙電影星際穿越中有一個片段說是在這個星球上一小時等於地球七年,為什麼?

TAG:非凡視野 |