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霍金辐射如何逃离视界,从而使黑洞变小呢?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-01-10 09:08:55

首先,要理解霍金辐射,我们不能混淆反粒子和虚负能量粒子。反粒子的静止质量是正的就像普通粒子的质量一样,例如正电子的静止质量和电子的静止质量是相同的正值。

虚粒子-反粒子对一直在量子泡沫中产生,它构成了空间的真空。这对电子的总能量是零(因为真空的能量一开始是零)。这意味着这对粒子中的一个粒子的能量一定是负的。负能量粒子不可能存在(除了以量子涨落的形式存在,根据能量-时间不确定原理),所以这对粒子很快就会湮灭,什么都没有留下。

然而,当同样的事情也发生在黑洞视界会发生一些奇怪的负能量成员两人(可能是一个正常的粒子或一个反粒子)可以穿过视界,并落入黑洞,在这种情况下,它可以继续存在的黑洞——从宇宙的其余部分分离。反过来,这对正能量成员(可能是一个正常的粒子或反粒子)变成真实的,因为它失去了它的虚拟双胞胎,可以有足够的能量离开黑洞的附近。在这种情况下,黑洞的总质量减少了,因为它消耗了一些负能量的东西。记住,一个东西可能是一个正常的粒子或一个反粒子,这并不重要,重要的是它有负能量。丢失的能量被解释为这对电子中的另一个成员被辐射出去,称为“霍金辐射”。、、

霍金辐射如何逃离视界,从而使黑洞变小呢

相反的过程(黑洞消耗对中的正能量成员,负能量成员离开附近)不会发生,因为自由的负能量粒子不能在事件视界之外存在(除了短暂的瞬间,如量子涨落)。这就造成了不平衡,黑洞消耗的负能量粒子比正能量粒子多。因此,当它放射出粒子,主要是光子时,它的质量就会慢慢下降。这就是所谓的霍金辐射。

粒子从视界外逃逸,这意味着它们不必以光速运动——只是稍微慢一点。这就产生了粒子发出的微弱光芒,对于恒星质量的黑洞来说非常微弱,对于超大质量的黑洞来说更是如此。然而,随着时间的推移,这种光芒会随着黑洞的蒸发而变得更亮(假设它没有物质供应,而在大多数情况下,它们是有物质供应的!)

最终,孤立的黑洞在一瞬间消失。这有助于解释宇宙最可能的最终命运——通向最大熵(最大无序)的无尽路径——无法做任何更有用的工作。黑洞最终将集中的物质转化为耗散的粒子和光子,导致宇宙热死亡。

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