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黑洞的寿命有多长时间?为什么?

2020-12-03 16:28

黑洞是恒星的最终归宿,一般人会认为黑洞会永远存活下去,但黑洞的霍金辐射却表明,黑洞也有寿命,黑洞的寿命和其质量有关,质量越大的黑洞寿命越长,质量越小寿命越短。这和动物世界差不多,大型动物普遍寿命长一点,小型动物普遍短一点,微型动物细菌什么的几个小时就生老病死全套走完了,其实整个宇宙莫不如此。

那么寿命最长的黑洞能存在多久,最短的又能存在多久呢?

在霍金证明黑洞能发出辐射之前,黑洞被认为只会贪婪地吸取周围的一切,甚至连光都不放过,不会发射出任何东西,因而所有落入黑洞的物质和信息都不能出来,黑洞的最终命运是什么谁也不知道。这就带来一个问题,既然我们无从得知黑洞最终会怎样,我们又如何知道宇宙最终会走向什么方向呢?

霍金认为,在真空中由量子涨落产生的虚粒子对,其中一颗有可能在湮灭之前落入黑洞,另一颗就必然会被提升为实粒子。这就违背了能量守恒定律,因此这颗粒子的质量一定是从黑洞本身质量而来,这样黑洞就形成了一种辐射,这种辐射以霍金的名字被命名为霍金辐射。

一般黑洞由于不断吸取周围的物质,吸收的物质比发出的要多得多,因而可以存活非常长的时间。科学家们测算,一般恒星死亡产生的黑洞可以存活10^66年,而超大质量黑洞则可以活10^99年,所以宇宙的归宿至少得等所有的黑洞都蒸发掉才会明朗。

而小黑洞则辐射的能量比吸收的多,因而会逐渐失去质量。大爆炸模型表明,大爆炸后最初的一小段时间有着极高的温度与压强,因而物质密度的简单波动就可能形成原初黑洞,但我们迄今没有发现这类黑洞,很有可能就是因为它们质量太小,到现在已经蒸发殆尽。理论认为,大型强子对撞机也可能产生微型黑洞,但这类黑洞质量极小,在产生的瞬间就会蒸发,因而不会对地球造成任何威胁,所以也不会带来世界末日。

由于黑洞的质量可以是普朗克质量以上的任何质量,所以最小黑洞的质量应该和普朗克质量差不多,那么它的寿命差不多也就是普朗克时间稍长一点吧,5.39X10^-44秒,小到你连人生都无法怀疑。

需要说明的是,霍金辐射是第一个令人信服的量子引力理论,但目前还未实际观察到霍金辐射的存在。霍金曾经说过,如果能验证霍金辐射确实存在,他就可以得诺贝尔奖了。

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