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什麼是霍金輻射

Miqo 編輯部 · 1 個來源

光從哪裡來

在物理學中,真空並不空無一物:粒子對會不斷出現,又立刻消失。通常它們會瞬間互相湮滅,因此什麼也不會跑到外面。

在黑洞的邊界,這種平衡會被打破。粒子對中的一個可能掉進去,另一個則留在外面並飛走。從外部看起來,就像是邊界本身發出微弱的光。

飛走的粒子所需的能量來自黑洞本身,因此黑洞會一點一點失去質量。這種圖像雖然是簡化的,卻傳達了核心:輻射會帶走黑洞的能量。

這有多慢

比背景更冷大型黑洞的溫度低於宇宙背景輻射的溫度
正在增長這樣的黑洞現在不是在蒸發,而是在增加質量
難以想像完全蒸發所需的時間遠超過宇宙目前的年齡

第一個資訊卡說明了重點。黑洞越大,就越冷;恆星級黑洞,尤其是超大質量黑洞,比周圍的宇宙更冷,因此吸收的比發出的多。

它們只有在遙遠的未來,當宇宙冷卻到比它們本身更冷時,才可能開始蒸發。小型黑洞會快速而明亮地蒸發,但目前還沒有發現這類黑洞。

這項預言引出了資訊命運這個尚未解決的問題。如果黑洞會蒸發,而從中跑出的輻射不論掉進去的是什麼都完全相同,那麼關於掉入物的資訊就會消失 - 但物理學不允許這種情況。這場爭論已持續半個世紀。

人們透過間接方式檢驗這項預言。研究人員建立數學性質相似的實驗室系統,包括流體流動、聲波和光學介質,並在其中觀察類似的輻射;這不是同一回事,但能支持相關計算。

這項成果的重要性在於另一件事。它把原本幾乎沒有交集的3個領域連結起來:重力、量子物理學和熱力學 - 時至今日,仍被視為統一這些領域的重要線索之一。

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來源

  1. 1974年預言的黑洞視界熱輻射,與黑洞質量成反比;對恆星級和超大質量黑洞而言,其溫度低於宇宙背景輻射的溫度。這種輻射尚未被直接觀測到;與它相關的資訊悖論仍未解決。