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霍金预言的「黑洞蒸发」是真的吗?最新研究表明的「结果」

2024-03-04科学

霍金曾经预言:「看来永远的黑洞不久也会失去质量,最后蒸发吧。」给物理学界带来了冲击。 只是,那个观测在很长的时间里极其困难。 开拓其新的可能性,是使用「人工黑洞」的验证。

从「宇宙」到「时空」

比古代更仰望夜空的人类,想到了什么呢? 大概是被不断移动的天体的和谐所吸引,对这些一成不变的星星运行的不变性感到心情平静,对即将发生的未来充满了思念吧。 然后,那个宏伟的世界被命名为「宇宙」。

「宇宙」的语源来自公元前2世纪(西汉时代)左右的全书【淮南子卷十一齐俗训】中的一节,即「往古来今谓之宙,四方上下谓之宇」(「往古来今谓之宙,四方上下谓之宇」)。 「宇」意味着空间,「宇宙」意味着时间。 令人惊讶的是,从这么久以前,现代物理学的「时空」概念本身就好像存在过一样。 话虽如此,对于过着日常生活的我们来说,即使说「时间」和「空间」,也可能只是各自不同的概念。 但是,将时间和空间视为一体的「时空」概念由代表20世纪的物理学家爱因斯坦发表,从根本上推翻了物理学中的时间和空间概念,是一件令人震惊的事情。 所谓的「广义相对论」的登场。 那是距今大约100年前的事了。

「摩诃不可思议天体」的发现

爱因斯坦革新了时空的概念之后,将这个概念展开到宇宙中的时候,摩诃不可思议的天体暴露了出来。 是「黑洞」。

在广义相对论中,重力会弯曲时空。 例如,如果在橡胶膜上放置玻璃球,橡胶膜就会凹陷。

如果橡胶膜是时空,弹珠是重力源,那么其凹陷被认为是时空的扭曲。 可以认为黑洞在非常强的重力作用下,时空扭曲非常大,像洞一样。 也就是说,这是宇宙的蚂蚁地狱,会吞噬附近的任何东西。


一旦被它捕获,就连光也无法逃脱。 这就是相对论讲述的世界。 当初,就连专家也用怀疑的目光看待它的存在,但直到2019年捕捉到它的身影,在现代社会中,它在思考宇宙的进化过程中成为了不可或缺的存在。

这件事,我想大家也很清楚。 为了理解这个不可思议的天体,研究人员将黑洞的物理与一般人熟知的热力学联系起来。 但是,问题就这样暴露了。 在热力学中,具有质量,也就是能量的物体一定会有由该能量决定的温度的热辐射(黑体辐射),但是什么都会吸入的黑洞没有辐射。 科学家们感到困惑,认为这样无法进行准确的计算。

拯救了困境的「天才物理学家」登场

开拓量子宇宙论的物理学家霍金拯救了这个困境。 他宣布,考虑到量子效应,粒子会从黑洞中出来。 这叫做「霍金辐射」。 顺便说一下,「辐射」是指能量和热量呈放射状扩散,「辐射」是指从中心发射光和放射线的术语。 对宏观存在的黑洞考虑微观效果是多么重要啊。 果然只能说是天才。 霍金的这一举措,为统一可以说是人类终极夙愿的自然界中存在的力量,用一个理论来说明的「万物理论」的构筑投下了一石。

万物理论与霍金辐射

物理学的终极目标是构建统一所有力量的「万物理论」。 「万物理论」可以说是将自然界中存在的4种力(「强力」、「弱力」、「电磁力」、「重力」)统一记述的理论。 直到现代,统一弱力和电磁力的温伯格·萨拉姆理论、对其施加强力的大统一理论被提出,但重力还没有统一。 成为其障碍的是,量子论和相对论的统一很困难。 霍金辐射是在相对论记述的黑洞中发生的量子现象。 也就是说,霍金辐射是一种罕见的现象,描述宏观世界的广义相对论和描述微观世界的量子力学都有关联。 因此,霍金辐射的观测是能否实现这些统一的试金石。

也就是说,这可能会成为撮合不投缘的两种学问之间关系的爱媛,是一个非常重要的主题。 黑洞的蒸发、霍金的预言、电路中诞生的宇宙.