这个世界多维空间真的存在吗(我们感知的真实客观世界或许都是错觉)
这个世界多维空间真的存在吗(我们感知的真实客观世界或许都是错觉)但是黑洞吞噬一切靠近的物体,连速度最快的光都吞噬掉了,又会向外辐射什么呢?或者说哪来的辐射呢?按照热力学第二定律的诠释,黑洞也是有熵的,有熵就会有温度,有温度就会有辐射。黑洞只有角动量,电荷量,质量守恒,其他一切物理量都被撕碎在黑洞视界内部。这个定律被后来的霍金等人证明。那么问题就来了。任何被黑洞吞噬的物质都有熵,比如说一整颗恒星被黑洞全部吞噬掉,其中的熵哪里去了?不可能无缘无故地消失!
熵,一个物理学名词,物体混乱程度的度量。而热力学第二定律告诉我们:任何封闭的系统,都会变得越来越混乱。也就是说,熵会变得越来越高。
在爱因斯坦提出广义相对论之后,一个超乎寻常的天体出现,似乎打破了“封闭系统,熵一直变大”的规律。
这个超乎寻常的天体就是黑洞。根据广义相对论的预测,质量足够大的恒星在燃料耗尽向内坍缩时,会形成一个引力巨大,甚至连光都无法逃脱的残骸,这个残骸就是黑洞。
黑洞巨大的质量能造成周围时空的无限弯曲。同时,上世纪六十年代,科学家提出著名的“黑洞无毛定理”:
黑洞只有角动量,电荷量,质量守恒,其他一切物理量都被撕碎在黑洞视界内部。
这个定律被后来的霍金等人证明。
那么问题就来了。任何被黑洞吞噬的物质都有熵,比如说一整颗恒星被黑洞全部吞噬掉,其中的熵哪里去了?不可能无缘无故地消失!
按照热力学第二定律的诠释,黑洞也是有熵的,有熵就会有温度,有温度就会有辐射。
但是黑洞吞噬一切靠近的物体,连速度最快的光都吞噬掉了,又会向外辐射什么呢?或者说哪来的辐射呢?
这个问题只困惑了科学家们一年时间,多亏了一个伟大物理学家的出现,解决了这个难题,他就是史蒂芬霍金。他提出特著名的“霍金辐射”给出了近乎完美的答案。
要了解霍金辐射,首先需要简单了解一下诡异的量子世界。
在日常生活中,我们都会有这样的基本常识:物质和能量不会凭空出现,当然也不可能凭空消失。我们生活在一个经典世界里。
按照经典理论的诠释,一对正负电子相遇会发生湮灭,变成光子,光子的能量等同于正负电子的质量总和。同样地,高能光子也可以分裂成为一对正负电子。但无论如何转换,物质和能量都没有改变。
但是在量子世界,一切都变得诡异起来,物质和能量守恒似乎被打破了!量子世界有一个基本的原理:不确定性原理。压缩量子真空中,会随机出现一对正反粒子,然后这对粒子在极短的时间里瞬间湮灭消失。
只要湮灭的速度足够快,这种现象总会在量子世界里上演,看起来就像是不断沸腾的海洋。量子真空一点也不乏味,而是非常热闹,不断地由正反粒子对随机衍生出来然后瞬间消失。
最诡异的就是,正反粒子对完全是凭空出现的,不需要任何能量和物质。只要出现到湮灭的时间足够短,整个过程速度足够快,一切都不是问题。
那么问题来了:到底需要多短的时间?遵循一个简单的公式:正反粒子对的质能与持续时间的乘积小于普朗克常数。
只要满足这个简单的公式,衍生湮灭的过程就会上演,而且整个过程会因为量子世界的“不确定性”(测不准原理)而无法准确观测,也就没有违背质能守恒定律。
而由于无法准确观测,所以衍生出来存在时间极短的正反粒子又被称为“虚粒子”,有别人经典世界中我们能够观测到的粒子(实粒子)。
虚粒子的存在方式看起来确实非常诡异,非常怪诞,但它们确实是存在的。不但存在,而且是基于虚粒子建立起来的物理学模型能够完美诠释各种物理相互作用。
了解了这些,接下来我们正式开始介绍霍金辐射。
针对虚粒子,霍金提出了一个大胆的假设。
由于黑洞附近的真空不断上演着虚粒子的衍生湮灭,虽然整个过程持续时间非常短,但也有一定几率某个正(反)子因为太靠近黑洞事件视界被黑洞吞噬。
也就是说,黑洞会吞噬正反粒子对的其中一个粒子(当然也有可能全部吞噬),那么另一个没有被吞噬的粒子就获得了实体化的机会,因为它没有了湮灭的对象,就会一直存在黑洞之外。
而整个过程就表现没黑洞正在对外辐射,称为“霍金辐射”。没有被黑洞吞噬的粒子获得了质量,这个质量就来自黑洞。黑洞质量的减少就是因为霍金辐射的存在,虽然整个过程极其缓慢,但一直在上演着。
霍金辐射,完美地诠释了“熵到底去哪里?”的问题。同时还告诉我们,熵不仅仅用来描述物体的混乱程度,还包含了物体的信息。当物体被黑洞吞噬时,物体的信息并没有被吞噬,而是停留在了黑洞的表面-事件视界上。
看到这里,你可能会隐隐约约感觉到了什么。如果被吞噬物体的信息都留在了黑洞的事件视界上,相当于所有物体的信息都被编码在了黑洞的事件视界上,一个二维的视界平面。被黑洞吞噬并不意味着消失,更不意味着毁灭!
这样的结果也导致了另一个恐怖理论的提出:全息宇宙理论。该理论认为我们所在的世界并不真实,甚至不是我们理所当然认为的三维空间世界,而只是高维世界的全息投影!就像信用卡上“三维全息影像”一样,实际上是二维平面。甚至有可能我们的世界就位于一个超级黑洞内部,很多科学家总是想将来某天人类能进入黑洞内部一探究竟,殊不知我们有可能就生活在黑洞内部!
如果是真的,就真的太疯狂了,会带给我们无尽的遐想!对此,您有什么看法呢?请留言互动吧!