霍金辐射,或者与之非常相似的东西,可能不仅限于黑洞。它可能无处不在,这意味着宇宙正在我们眼前缓慢蒸发。
根据史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)的著名理论,黑洞会随着时间的推移逐渐蒸发,以一种奇怪的辐射形式失去质量,因为事件视界对周围的量子场造成了混乱。但事实证明,这个戏剧性的事件视界可能并不像我们想象的那样对这个过程至关重要。根据荷兰拉德堡大学的天体物理学家迈克尔·万德拉克(Michael Wondrak)、沃尔特·范·苏伊勒康(Walter van Suijlekom)和海诺·法尔克(Heino Falcke)的新研究,时空曲率的陡峭斜坡也可能产生同样的效果。
这意味着霍金辐射,或者与之非常相似的东西,可能不仅限于黑洞。它可能无处不在,这意味着宇宙正在我们眼前缓慢蒸发。
万德拉克说:“我们证明了,除了众所周知的霍金辐射外,还存在一种新形式的辐射。”虽然我们从未观察到过霍金辐射,但理论和实验证据表明这是可能的。
以下是一个非常简化的解释。如果你对黑洞有所了解,可能知道它们是宇宙中的吸尘器,通过引力将附近的一切都吞噬殆尽,对吗?
嗯,基本上是这样,但是黑洞的引力并不比其他等质量的物体更强大。它们的特点是密度:大量的质量被压缩在一个非常非常小的空间内。在密集物体的一定接近距离内,引力变得如此强大,逃逸速度——即所需的逃逸速度——变得不可能。即使是宇宙中最快的事物——真空中的光速也是如此。这个接近距离被称为事件视界。
霍金通过数学推导表明,事件视界可以干扰复杂波动在量子场混乱中传播。通常会相互抵消的波动不再抵消,导致概率不平衡,产生新的粒子。
这些自发产生的粒子内部的能量与黑洞直接相关。小型黑洞附近会形成高能粒子,它们会迅速带走大量黑洞的能量,导致这个致密物体迅速消失。
大型黑洞会以一种难以察觉的冷光发光,导致黑洞在更长的时间内逐渐失去能量和质量。
类似的现象在电场中也可能发生。被称为施温格效应,电量子场中足够强烈的波动可以打破虚拟电子-正电子粒子的平衡,导致其中一些粒子出现。然而,与霍金辐射不同,施温格效应并不需要一个事件视界,只需要一个令人难以置信的强大场。
万德拉克和他的同事想知道是否存在一种类似施温格效应的粒子在弯曲的时空中出现的方式,他们在一系列重力条件下通过数学重现了相同的效应。
范·苏伊勒康解释道:“我们展示了远离黑洞的地方,时空的曲率在产生辐射中发挥了重要作用。那里的粒子已经因为引力场的潮汐力而分离开来。”
任何足够大质量或高密度的物体都会引起时空的显著曲率。基本上,这些物体的引力场使得时空围绕它们弯曲。黑洞是最极端的例子,但时空也会围绕其他密集死星(如中子星和白矮星)以及极大物体(如星系团)弯曲。
研究人员发现,在这些情况下,重力仍然足以影响量子场中的波动,从而产生与霍金辐射非常相似的新粒子,而无需事件视界作为催化剂。
法尔克说:“这意味着没有事件视界的物体,如宇宙中的死星残骸和其他大物体,也会具有这种辐射。经过很长时间,这将导致宇宙中的一切最终像黑洞一样蒸发。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。”
不过,在即将到来的未来,你不必担心。一个质量与太阳相当的黑洞(顺便说一句,其事件视界直径仅为6千米或3.7英里)需要1064年才能蒸发。
在我们所有人消失在一道冷光中之前,我们还有时间消磨。