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一切终将归于虚无!理论认为宇宙中的所有物质都在逐渐消失

2024-08-07科学

导语

「一切终将归于虚无」,宇宙中的一切物质不管是什么都最终都会消失,这不是编剧的离谱设定,而是一项真正的天文学理论,目前这项论断还没有得到全面的证实,但是却因为太过独特而被许多人关注。

难以置信的是,与它有关的并不是黑洞,而是因为霍金辐射,科学家认为宇宙中所有质量足够大的天体最终都会因为霍金辐射归于虚无。

可以说,霍金辐射是关于黑洞理论中颠覆性的重要一笔,但是它又有着怎样令人困惑的东西呢?

霍金辐射让黑洞消失。

在黑洞的表面上的视界内,没有任何东西可以从黑洞的吸收面逃生,任何一种东西一进入黑洞,想从视界内逃离出去都是不可能的,它注定会和黑洞融为一体。

但霍金在上世纪七十年代的时候提出了黑洞周围其实会有一种能拯救它们的力量,这种力量就是量子效应。

量子力学告诉我们在宇宙的微观世界中,许多看似不可能的事情都发生了,比如说一个粒子在时空中的位置是完全不确定的,也就是根本不可能像人们所认为的那样,粒子有着一个「位置」。

但这却尚且不是最反直觉的,最反直觉的是,量子力学告诉我们这个看着起粗糙的世界还有微观世界的物体,尤其是最简单的粒子,其真就不是一个粒子,甚至不是一个点,而是一个连着一片甚至能到达几米长的范围内的「波包」,这个波包才是一个粒子。

这意味着甚至你的手之间都有这样巨大难以想象的空间,因为量子波包会有如此之大的体积。

数学上这种「波包」也非常容易简单的干涩冷漠的方程式写出来,但是让人崩溃的是这些微观粒子也会做出让这些方程式变得匪夷所思的行为,比如说一个微观粒子可能瞬间就会无故的在被它本来都不应该到的地方出现,然后一秒后又瞬间就无故的离开。

为了解释这些匪夷所思的现象,物理学家们提出了量子力学,后来经过长时间的实验验证,这套看似都不靠谱的东西居然非常有效的解释了这些反直觉的事情,物理学家们承认这就是微观粒子的本性,所以量子力学就变成了不可或缺的。

然而大家在极微观领域中找到规律感到惊奇的同时,霍金甚至还发现了人们怎么都没法想象的事情,这就是,量子力学甚至在宇观宏观世界也是适用的,而最能体现这一点的就是一个人体肉眼可见的水平的物体:黑洞。

虽然大多数人认为在一个重力非常强的星体上,就连蛋的壳都不见踪影就会坍塌在紧凑的空间中生成黑洞,甚至都没有粒子了,但是霍金认为黑洞其实不是非常重,甚至是非常轻量的芝麻大小的一个点,它也不像传统的认为仅仅只是一个点的数学模型,而是有一点直径的,但非常小的点。

因此电子、光子、甚至人都能一定概率进入黑洞的,只不过这概率非常小。

量子力学告诉我们这些我妈微观粒子可以瞬间无故的在不应该到的地方闪现,也可以无故的从本不应该离开的地方消失,所以霍金认为黑洞是可以无故的从本不懂的位置闪现或者消失的微观粒子的。

因此,霍金就曾经做出一个极其震撼的理论推测:在黑洞的视界内,由于量子力学现象,总会

有某个从本不懂的位置闪现出来的微观粒子能逃逸出去。

但是如果这些粒子逃出去,为了满足能量守恒的定律,黑洞就应该会损失一部分能量。

由于质能关系表明,能量和质量是有着非常简单的对应关系的,E=mc2,所以黑洞损失了能量就会损失质量,随着时间不断的过去,最终黑洞会因为损失了足够多的质量而被「蒸发」掉。

同时,由于黑洞蒸发掉了,原先它的能量和质量就没有了,所以进入它的信息是被销毁的,就好像这些微观粒子从来没有进入过视界一样。

这就是著名的「黑洞信息丢失悖论」。

大量的实验证据证实了霍金这一理论,也证实了这一理论关于信息丢失悖论的后果,以世界闻名的霍金辐射就是证据之一。

我一直说的「它应该会...」,「这是可能的」、「大量实验证据证实了」说明霍金辐射的机制并不是完全确认的,何况霍金也多次尝试着提出更合理的理论,但是都没有成功。

但是在2009年,荷兰的拉德布德大学的科学家们发现霍金辐射的可能性达到了一个新的程度,但是他们认为霍金辐射不仅不是只有在黑洞表面,其他所有大质量天体也都会有这种情况。

所有天体都会归于虚无。

他们的论证基于一个叫做「施温格效应」的理论框架。

施温格在1924年提出,他发现在引力场中,光子和夸克等粒子会在边界上反射,而这个引力场中能量最高的粒子就会被这些粒子的反射干涸起来,也就是说被引力场消耗掉一部分。

然而霍金认为只有在视界内才会有这个效应,但是拉德布德大学的科学家们发现其实不仅仅是在视界内,其他引力场也会产生这个效应。

为了验证自己的理论,科学家们需要在实验室里建立一个极强的引力场。

于是他们想到了迄今为止全人类所知道的最简单产生强引力场的方法——射电天文学家使用的「重力透镜」效应。

重力透镜效应会在太空中巨大的天体产生的引力场发生,而它又和射电天文学家研穸的天文现象有着密切联系,所以他们通过宇宙射线检测仪来寻找太空中巨大天体的重力透镜效应并以此为地下建立强引力场。

然而最后令人遗憾的是,因为太过复杂,完美透镜效应没产生,而科学家们只能依赖于先前世界上的所有已有的研穸结果来验证自己的理论。

幸运的是,在这些结果中,已经有不少数据可以被用来验证他们的理论。

他们选择的并不仅仅是射电观测所有能用来验证的实验数据,而是所有能用来验证的数据。

最终,科学家们对这些数据进行了检验,发现很多都对他们来说是可用的,也验证了霍金计算的数据和实验结果符合的事实。

这一验证了施温格效应的理论实验是霍金辐射的支持者们的又一坚实理据,但是即便如此,霍金辐射的机制也没能最终确定下来,一些质疑者认为霍金辐射能量消失的前提太特殊,这使得它产生的误差信息严重,所以霍金辐射的机制不能被完全相信。

一切落入黑暗。

但是如果它真的成立,它会对宇宙产生什么样的影响?

这一理论如果成立,那么意味着最终所有物质都会归于虚无,不仅仅是在视界内的黑洞,所有的光子都会最终因为霍金辐射的作用流失能量最终变成其它更低能的物质,最终所有物质都会落入黑暗。

然而这又会对黑洞产生什么样的影响呢?

在所有物质都因为霍金辐射变得很低能的过程中,很可能会产生新的黑洞,最终结果是什么呢?

这又会对我们这些小物体的生命产生什么样的影响?

在所有物体变得极其稀薄的过程中,我们很有可能被什么巨大引力场吸引而被碾成碎片最终消失。

但是如果继续下去,大雪纷飞的宇宙会在继续膨胀的过程中太空中的能量一定会逐渐流失直到完全流失变成黑暗的虚空,但等到这个时候,我们谁也逃不掉被黑洞吞噬的命运。

结语

这一理论是对现在宇宙学认识的困惑,在它被证实或者证伪之前,宇宙学都要再次面临着诸多未知。

同时,这一理论令人直接猜测下去的后果是,如果最终所有物质都因为霍金辐射被其他更低能的光子吸收而消失,人类又能发展出什么全新的科技最终能让我们逃脱宇宙葬灭的结局呢?