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宇宙中的一切都注定要蒸发——霍金的辐射理论不仅限于黑洞

宇宙中的一切都注定要蒸发——霍金的辐射理论不仅限于黑洞

一组研究人员证实了斯蒂芬霍金关于黑洞通过霍金辐射蒸发的预测,尽管他们进行了关键修改。 根据他们的研究,事件视界(任何东西都无法逃脱黑洞引力的边界)并不像之前在霍金辐射的产生中所认为的那么重要。 相反,引力和时空曲率在这个过程中发挥了重要作用。 这一见解将霍金辐射的范围扩展到宇宙中的所有大型物体,这意味着在足够长的时间内,宇宙中的一切都可以蒸发。

研究表明,斯蒂芬霍金关于黑洞通过霍金辐射蒸发的说法基本上是正确的。 然而,该研究强调,事件视界对于这种辐射并不是必不可少的,引力和时空曲率起着重要作用。 结果表明,所有大物体,而不仅仅是黑洞,最终都会由于类似的辐射过程而蒸发。

Radboud 大学的 Michael Wondrak、Walter van Swijelkom 和 Heino Falk 的新理论研究表明,斯蒂芬霍金对黑洞的看法是正确的,尽管不完全正确。 由于霍金辐射,黑洞最终会蒸发,但事件视界并不像想象的那么重要。 重力和时空曲率也会引起这种辐射。 这意味着宇宙中的所有大物体,例如恒星的残余物,最终都会蒸发掉。

史蒂芬霍金巧妙地结合了量子物理学和爱因斯坦的引力理论,认为粒子对的自发产生和湮灭必须发生在事件视界附近(超过该点就无法逃脱引力)[{” attribute=””>black hole). A particle and its anti-particle are created very briefly from the quantum field, after which they immediately annihilate. But sometimes a particle falls into the black hole, and then the other particle can escape: Hawking radiation. According to Hawking, this would eventually result in the evaporation of black holes.

Gravitational Particle Production Mechanism in a Schwarzschild Spacetime

Schematic of the presented gravitational particle production mechanism in a Schwarzschild spacetime. The particle production event rate is highest at small distances, whereas the escape probability [represented by the increasing escape cone (white)] 它是远距离最高的。 信用:材料审查信

螺旋

在这项新研究中,Radboud 大学的研究人员重新审视了这一过程,并调查了事件视界的存在是否至关重要。 他们结合了物理学、天文学和数学的技术来研究如果在黑洞附近产生这样的粒子对会发生什么。 研究表明,新粒子也可以在远超这个视界的地方产生。 Michael Wondrak:“我们证明,除了众所周知的霍金辐射,还有一种新的辐射形式。”

一切都蒸发了

Van Suijlekom:“我们表明,在远离黑洞的地方,时空曲率在引起辐射方面起着重要作用。粒子已经在那里被引力场中的潮汐力分离了。” 虽然以前认为没有事件视界就不可能有辐射,但这项研究表明这样的视界是不必要的。

福尔克:“这意味着没有事件视界的物体,例如死星的残余物和宇宙中的其他大型物体,也有这种辐射。经过很长一段时间后,它会导致宇宙中的一切最终蒸发,就像黑洞一样。”这不仅改变了我们对霍金辐射的理解,也改变了我们对宇宙及其未来的看法。”

该研究于 6 月 2 日发表在 DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.221502

Michael Wondrak is excellence fellow at Radboud University and an expert in quantum field theory. Walter van Suijlekom is a Professor of Mathematics at Radboud University and works on the mathematical formulation of physics problems. Heino Falcke is an award-winning Professor of Radio Astronomy and Astroparticle Physics at Radboud University and known for his work on predicting and making the first picture of a black hole.

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