愛伊米

黑洞的最終命運是什麼?看完明白了

之前科普Room給大家科普了一些黑洞的知識,趁著大家的熱情還在,今天就繼續聊一些黑洞相關的東西。

黑洞的最終命運是什麼?看完明白了

大部分人都知道,黑洞就像只貔貅,只會一個勁的往裡吃東西,光都不給你吐出來。他吃完那麼多東西之後,最終會怎麼樣呢?之前科普Room的有些影片我們有提到過,目前普遍認為所有的黑洞最終都會由於霍金輻射而蒸發殆盡,蒸發過程會非常慢,而且越大的黑洞它蒸發的越慢。

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霍金輻射這個理論是霍金在1974年提出的,但是目前仍處於理論猜想階段,因為實在檢測不到。人類發現的黑洞質量最小的也都頂好幾個太陽,這麼低的輻射溫度已經完全被宇宙微波背景輻射給淹沒了,暫時沒有任何裝置和儀器能夠檢測的到,所以目前霍金輻射還未被證實。2010年曾有科學家團隊宣稱,在實驗室裡製造了類似的現象,但是他只是有霍金輻射的跡象,所以只能說很有可能。不過,霍金輻射這個觀點確實已經被主流科學界所認同。順帶提一下它是怎麼產生的,簡單來說它是由於真空中量子漲落導致的,關於量子漲落知識點我們這次就不細說,下次我會剪輯成影片和大家來分享這個話題,感興趣的話可以私聊科普,Room單獨再聊。當量子漲落現象發生在黑洞視界邊緣的時候,如果虛粒子產生在視界之外

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那麼它就會變成實粒子,然後逃逸掉,而與它對應的另一個虛粒子,如果剛好出現在視界之內,那就會被黑洞吞了。因為視界之外的粒子是實粒子帶有質量,由於質量守恆被黑洞吞掉的粒子,只能有負質量,所以黑洞的質量會慢慢減少,從外界來看,黑洞就好像在慢慢蒸發一樣。

黑洞的最終命運是什麼?看完明白了

至此黑洞的命運問題貌似已經搞明白了,但是霍金輻射卻引出了更大的問題,那就是“黑洞資訊悖論”。什麼是“黑洞資訊悖論”呢?在量子力學中認為資訊是守恆的,但是霍金輻射這種熱輻射是不帶資訊的。在此之前,我們講過有個“黑洞無毛”定理,進入黑洞的物質只會剩下質量、角動量、電荷三個基本量,其他和物質相關的所有資訊都丟失了,但即使這樣

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我們也可以假定資訊有可能保留在視介面上,但是現在你把黑洞都蒸發完了,又是透過不帶資訊的熱輻射方式,這些資訊這次就真的丟了,量子力學的“資訊守恆”定理豈不被打臉了。

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這個悖論至今為止也沒有得到解決,只是目前包括霍金在內,大家都承認資訊確實是守恆的,黑洞中的資訊將會以某種形式重新出來,但具體是什麼形式,這就成了跨世紀的十大物理問題之一,連霍金走之前的最後一篇論文,都還是關於黑洞資訊悖論的。

黑洞的最終命運是什麼?看完明白了

黑洞最終的命運到底如何,科普Room未來也會持續關注,為大家科普更多的黑洞知識。在此科普Room感謝很多科學家為科學研究做出的巨大貢獻,謹以此文緬懷霍金先生。