黑洞和霍克辐射

霍金辐射,有时也称为贝肯斯坦霍金辐射,是英国物理学家斯蒂芬霍金的理论预测,它解释了与黑洞有关的热性质。

通常情况下,由于强烈的重力场,黑洞被认为会吸引周围地区的所有物质和能量;然而,1972年,以色列物理学家雅各布·贝肯斯坦(Jacob Bekenstein)建议黑洞应该具有明确的熵,并开始了黑洞热力学的发展,包括能量的发射,1974年,霍金制定了黑洞如何发射黑体辐射的确切理论模型。

霍金辐射是最早的理论预测之一,它提供了重力如何与其他形式的能量相关的见解,这是任何量子重力理论的必要组成部分。

霍金辐射理论解释了15,16

在解释的简化版本中,霍金预测来自真空的能量波动会导致在黑洞事件范围附近产生粒子-反粒子对的虚拟粒子。其中一个粒子落入黑洞,另一个粒子逃逸,然后才有机会相互湮灭。最终的结果是,对于观看黑洞的人来说,似乎已经发射了一个粒子。

由于发射的粒子具有正能量,被黑洞吸收的粒子相对于外部宇宙具有负能量。这导致黑洞失去能量,从而导致质量(因为E=mc2)。

较小的原始黑洞实际上可以发出比它们吸收更多的能量,这导致它们失去净质量。较大的黑洞,例如一个太阳能物质的黑洞,比通过霍克辐射发射的更能吸收宇宙辐射。

关于黑洞辐射的争议和其他理论

尽管霍克辐射被科学界普遍接受,但仍存在一些争议。

有人担心它最终会导致信息丢失,这挑战了信息无法创建或销毁的信念。或者,那些不相信黑洞本身存在的人同样不愿意接受它们吸收粒子。

此外,物理学家挑战霍金'原始计算被称为反普朗克问题,理由是靠近重力地平线的量子粒子表现特别好,不能根据观测坐标与观测坐标之间的时空差分来观测或计算。

像量子物理学的大多数元素一样,与霍金辐射理论有关的可观察和可测试的实验几乎是不可能进行的;另外,在现代科学的实验可实现的条件下,这种效应太小而无法观察到,所以这些实验的结果仍然是不确定的证明这个理论。

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