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宇宙完全消失还需要多久?

了解一组科学家如何基于斯蒂芬·霍金的理论进行计算,甚至估算出人类和月球完全蒸发所需的时间。

作者:Paul Smaglik
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中子星通过类似霍金辐射缓慢“蒸发”的艺术想象图。图片来源:(c) Daniëlle Futselaar/artsource.nl

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这可以算是一个“死后遗言”的跟进问题:阿尔伯特·爱因斯坦曾认为黑洞只能增长。斯蒂芬·霍金则推测它们会衰减。在多位科学家 发表支持霍金一方的论文 后,好奇的头脑们想知道,宇宙本身将在多久之后完全消失。

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根据《宇宙学与天体粒子物理学杂志》上的一篇 文章,答案是“1”后面跟着 78 个零,再加上“年”。这比一些早期估计的“1”后面跟 1100 个零和“年”要快得多,但仍然是极其极其漫长的时间。

黑洞会蒸发吗?

得出这个较小数字的过程听起来像是一个笑话的开头:“一位黑洞专家、一位量子物理学家和一位数学家走进一家酒吧,然后发生了什么?”

来自荷兰奈梅亨拉德堡德大学的三位科学家最初在 2023 年的论文中支持霍金的观点。1975 年,霍金反驳了爱因斯坦的观点,称粒子和辐射可以逃离黑洞。

这个过程是这样的:想象在黑洞边缘形成了两个短暂的粒子。在它们合并成一个整体之前,一个粒子被吸入黑洞,而另一个粒子则逃逸。这种“霍金辐射”的结果是黑洞会缓慢衰减成粒子和辐射。

2023 年,黑洞专家 Heino Falcke、量子物理学家 Michael Wondrak 和数学家 Walter van Suijlekom 表明,这个过程不仅适用于黑洞,也适用于任何具有引力场的巨大物体,包括中子星。


阅读更多:如果你走进一个黑洞会发生什么?


蒸发时间

尽管研究人员确定任何巨大物体的蒸发都取决于其密度,但他们在计算中发现了一些奇特的现象。进一步的计算表明,物体的蒸发时间仅取决于其密度。

例如,他们计算出,一颗中子星和一颗恒星级黑洞大约需要相同的时间(1 后面跟着 67 个零,再加上年)才能消失殆尽。这个令人惊讶的答案很可能是两种相互竞争的力量在起作用的结果。尽管黑洞的引力场更强,但它们也缺乏表面。


阅读更多: 黑洞死亡时,会重生为白洞

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月球和人类的蒸发

研究人员还计算了月球和人类通过类似霍金辐射蒸发所需的时间。答案是多少?1 后面跟着 90 个零,再加上年。研究人员指出,除了类似霍金辐射的过程外,可能还有其他过程在起作用。

尽管进行此类计算带有一些玩笑的成分,但其中也包含着严肃的内涵。

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van Suijlekom 在一份 新闻稿 中表示:“通过提出这类问题并审视极端情况,我们希望更好地理解该理论,并可能有一天揭开霍金辐射的奥秘。”


文章来源

我们的Discovermagazine.com作家在文章中采用同行评审研究和高质量来源,我们的编辑会审阅科学准确性和编辑标准。请查看本文使用的以下来源

  • Paul Smaglik

    在加入Discover Magazine之前,Paul Smaglik做了20多年的科学记者,专注于美国生命科学政策和全球科学职业问题。他的职业生涯始于报纸,后来转向科学杂志。他的作品曾出现在《科学新闻》、《科学》、《自然》和《科学美国人》等出版物上。

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