一切終將歸於虛無!理論認為宇宙中的所有物質都在逐漸消失

星空天文 發佈 2023-06-06T01:55:52.769784+00:00

Eventually everything will evaporate, not only black holes。

一個新穎的理論認為,宇宙中一切有足夠大質量的天體最終都將因為霍金輻射而歸於虛無,而不是只有黑洞。

韋布望遠鏡拍攝的NGC 5068細節。ESA / Webb / NASA / CSA

宇宙中一切有足夠大質量的天體最終都將因為霍金輻射而歸於虛無,而不是只有黑洞。這是6月2日《物理學評論快報》上一篇論文提出的新穎看法。

霍金輻射是由大物理學家霍金提出的一個概念。霍金認為,黑洞周圍的強引力場,會導致黑洞所含的能量以光粒子的形式緩慢流失。黑洞最終都會因為霍金輻射而蒸發殆盡。

而現在,荷蘭拉德布德大學的科學家認為,不只是黑洞才會通過霍金輻射損失質量,宇宙中所有擁有足夠大質量的天體都會如此。

按照這個理論,宇宙中的一切最終都會消失,一切能量都會緩慢地流失,變成光子。

量子場論認為,宇宙中不存在絕對真空。空間內部充滿了微小的波動。假如給予足夠的能量,就會有所謂的虛粒子對隨機湧現,並產生極其微弱的光。

1974年,霍金據此預言黑洞視界附近的極端引力場會以此種方式從空間內部召喚光子。

根據廣義相對論,引力會使時空發生翹曲。所以越靠近黑洞中心的奇點,量子場的翹曲程度就越大。而由於量子力學的不確定性和詭異特點,霍金認為這種翹曲會在場中創造出移動時間不同的不均勻域,以及隨後出現的跨場能量尖峰。能量的不匹配會吸出黑洞場中的能量,並在扭曲的空間中創造出光子。霍金認為,假如粒子能夠逃離黑洞,那麼黑洞的質量會在一個極其漫長的過程中一點點丟失,最終完全消失。

但是,假如引力場已經是創造量子波動和光子的所有要素,其他擁有足夠大質量,可以導致時空發生翹曲的天體,為什麼就不能產生霍金輻射呢?是霍金輻射的產生必須依賴黑洞視界的特殊環境?還是說它實際上可以在所有的空間中產生?

為了探索這些問題,研究人員將霍金輻射放在所謂的施溫格效應理論框架中進行了考察。施溫格效應預言,電磁場導致的強扭曲可以產生物質。

研究人員通過這種方式獲得了一個數學模型,可以再現在引力場強度不同的空間中霍金輻射的產生。根據這個模型,研究人員宣稱,黑洞視界不是能量流失的必要條件,引力場本身就已足夠。

研究人員稱,在引力場產生潮汐效應的時候,霍金輻射就已經出現了。

該理論究竟意味著什麼其實還不得而知。也許它表明,組成一切星辰包括行星的物質都會發生能量轉化,進入一種全新的超低能狀態。而這足以使一切坍縮為黑洞並最終蒸發化為烏有。

所幸目前這些只是猜想,要證明它很難。科學家必須觀察一切擁有強引力場的緻密天體,看看它們會不會產生霍金輻射。既然一切都將歸於虛無,那麼就都看一看吧。

參考
Eventually everything will evaporate, not only black holes
https://www.eurekalert.org/news-releases/991116
Gravitational Pair Production and Black Hole Evaporation
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.221502

關鍵字: