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一切終將歸於虛無!理論認為宇宙中的所有物質都在逐漸消失

2024-08-07科學

導語

「一切終將歸於虛無」,宇宙中的一切物質不管是什麽都最終都會消失,這不是編劇的離譜設定,而是一項真正的天文學理論,目前這項論斷還沒有得到全面的證實,但是卻因為太過獨特而被許多人關註。

難以置信的是,與它有關的並不是黑洞,而是因為霍金輻射,科學家認為宇宙中所有質素足夠大的天體最終都會因為霍金輻射歸於虛無。

可以說,霍金輻射是關於黑洞理論中顛覆性的重要一筆,但是它又有著怎樣令人困惑的東西呢?

霍金輻射讓黑洞消失。

在黑洞的表面上的視界內,沒有任何東西可以從黑洞的吸收面逃生,任何一種東西一進入黑洞,想從視界內逃離出去都是不可能的,它註定會和黑洞融為一體。

但霍金在上世紀七十年代的時候提出了黑洞周圍其實會有一種能拯救它們的力量,這種力量就是量子效應。

量子力學告訴我們在宇宙的微觀世界中,許多看似不可能的事情都發生了,比如說一個粒子在時空中的位置是完全不確定的,也就是根本不可能像人們所認為的那樣,粒子有著一個「位置」。

但這卻尚且不是最反直覺的,最反直覺的是,量子力學告訴我們這個看著起粗糙的世界還有微觀世界的物體,尤其是最簡單的粒子,其真就不是一個粒子,甚至不是一個點,而是一個連著一片甚至能到達幾米長的範圍內的「波包」,這個波包才是一個粒子。

這意味著甚至你的手之間都有這樣巨大難以想象的空間,因為量子波包會有如此之大的體積。

數學上這種「波包」也非常容易簡單的幹澀冷漠的方程式式寫出來,但是讓人崩潰的是這些微觀粒子也會做出讓這些方程式式變得匪夷所思的行為,比如說一個微觀粒子可能瞬間就會無故的在被它本來都不應該到的地方出現,然後一秒後又瞬間就無故的離開。

為了解釋這些匪夷所思的現象,物理學家們提出了量子力學,後來經過長時間的實驗驗證,這套看似都不靠譜的東西居然非常有效的解釋了這些反直覺的事情,物理學家們承認這就是微觀粒子的本性,所以量子力學就變成了不可或缺的。

然而大家在極微觀領域中找到規律感到驚奇的同時,霍金甚至還發現了人們怎麽都沒法想象的事情,這就是,量子力學甚至在宇觀宏觀世界也是適用的,而最能體現這一點的就是一個人體肉眼可見的水平的物體:黑洞。

雖然大多數人認為在一個重力非常強的星體上,就連蛋的殼都不見蹤影就會坍塌在緊湊的空間中生成黑洞,甚至都沒有粒子了,但是霍金認為黑洞其實不是非常重,甚至是非常輕量的芝麻大小的一個點,它也不像傳統的認為僅僅只是一個點的數學模型,而是有一點直徑的,但非常小的點。

因此電子、光子、甚至人都能一定概率進入黑洞的,只不過這概率非常小。

量子力學告訴我們這些我媽微觀粒子可以瞬間無故的在不應該到的地方閃現,也可以無故的從本不應該離開的地方消失,所以霍金認為黑洞是可以無故的從本不懂的位置閃現或者消失的微觀粒子的。

因此,霍金就曾經做出一個極其震撼的理論推測:在黑洞的視界內,由於量子力學現象,總會

有某個從本不懂的位置閃現出來的微觀粒子能逃逸出去。

但是如果這些粒子逃出去,為了滿足能量守恒的定律,黑洞就應該會損失一部份能量。

由於質能關系表明,能量和質素是有著非常簡單的對應關系的,E=mc2,所以黑洞損失了能量就會損失質素,隨著時間不斷的過去,最終黑洞會因為損失了足夠多的質素而被「蒸發」掉。

同時,由於黑洞蒸發掉了,原先它的能量和質素就沒有了,所以進入它的資訊是被銷毀的,就好像這些微觀粒子從來沒有進入過視界一樣。

這就是著名的「黑洞資訊遺失悖論」。

大量的實驗證據證實了霍金這一理論,也證實了這一理論關於資訊遺失悖論的後果,以世界聞名的霍金輻射就是證據之一。

我一直說的「它應該會...」,「這是可能的」、「大量實驗證據證實了」說明霍金輻射的機制並不是完全確認的,何況霍金也多次嘗試著提出更合理的理論,但是都沒有成功。

但是在2009年,荷蘭的拉德布德大學的科學家們發現霍金輻射的可能性達到了一個新的程度,但是他們認為霍金輻射不僅不是只有在黑洞表面,其他所有大質素天體也都會有這種情況。

所有天體都會歸於虛無。

他們的論證基於一個叫做「施溫格效應」的理論框架。

施溫格在1924年提出,他發現在重力場中,光子和誇克等粒子會在邊界上反射,而這個重力場中能量最高的粒子就會被這些粒子的反射幹涸起來,也就是說被重力場消耗掉一部份。

然而霍金認為只有在視界內才會有這個效應,但是拉德布德大學的科學家們發現其實不僅僅是在視界內,其他重力場也會產生這個效應。

為了驗證自己的理論,科學家們需要在實驗室裏建立一個極強的重力場。

於是他們想到了迄今為止全人類所知道的最簡單產生強重力場的方法——射電天文學家使用的「重力透鏡」效應。

重力透鏡效應會在太空中巨大的天體產生的重力場發生,而它又和射電天文學家研穸的天文現象有著密切聯系,所以他們透過宇宙射線檢測儀來尋找太空中巨大天體的重力透鏡效應並以此為地下建立強重力場。

然而最後令人遺憾的是,因為太過復雜,完美透鏡效應沒產生,而科學家們只能依賴於先前世界上的所有已有的研穸結果來驗證自己的理論。

幸運的是,在這些結果中,已經有不少數據可以被用來驗證他們的理論。

他們選擇的並不僅僅是射電觀測所有能用來驗證的實驗數據,而是所有能用來驗證的數據。

最終,科學家們對這些數據進行了檢驗,發現很多都對他們來說是可用的,也驗證了霍金計算的數據和實驗結果符合的事實。

這一驗證了施溫格效應的理論實驗是霍金輻射的支持者們的又一堅實理據,但是即便如此,霍金輻射的機制也沒能最終確定下來,一些質疑者認為霍金輻射能量消失的前提太特殊,這使得它產生的誤差資訊嚴重,所以霍金輻射的機制不能被完全相信。

一切落入黑暗。

但是如果它真的成立,它會對宇宙產生什麽樣的影響?

這一理論如果成立,那麽意味著最終所有物質都會歸於虛無,不僅僅是在視界內的黑洞,所有的光子都會最終因為霍金輻射的作用流失能量最終變成其它更低能的物質,最終所有物質都會落入黑暗。

然而這又會對黑洞產生什麽樣的影響呢?

在所有物質都因為霍金輻射變得很低能的過程中,很可能會產生新的黑洞,最終結果是什麽呢?

這又會對我們這些小物體的生命產生什麽樣的影響?

在所有物體變得極其稀薄的過程中,我們很有可能被什麽巨大重力場吸引而被碾成碎片最終消失。

但是如果繼續下去,大雪紛飛的宇宙會在繼續膨脹的過程中太空中的能量一定會逐漸流失直到完全流失變成黑暗的虛空,但等到這個時候,我們誰也逃不掉被黑洞吞噬的命運。

結語

這一理論是對現在宇宙學認識的困惑,在它被證實或者證偽之前,宇宙學都要再次面臨著諸多未知。

同時,這一理論令人直接猜測下去的後果是,如果最終所有物質都因為霍金輻射被其他更低能的光子吸收而消失,人類又能發展出什麽全新的科技最終能讓我們逃脫宇宙葬滅的結局呢?