黑洞的寿命有多长?

很多时候,我们对于黑洞的关注点往往只在于黑洞可以吞噬无穷无尽的物质,以及任何进入黑洞的物质都无法逃脱这两点上,但理论上黑洞并非铁公鸡,因为霍金辐射的存在,所以黑洞每时每刻都在向外辐射能量,因此对于一个孤立黑洞而言,它显然是有寿命的。

黑洞的寿命有多长?

对于黑洞有寿命这一点,可能很多朋友都难以想象,因为在关于黑洞的大量科普中,往往都将黑洞描述成一个食量无上限的引力怪物(虽然比喻并没用错)。然而我想补充一点,虽然黑洞的引力非常强,但精确点来讲,引力强的部分只是靠近奇点的区域(这里以无自转,不带电的黑洞为例),也就是说黑洞不会无缘无故把宇宙空间中的物质吸进去,只有那些靠的太近,被黑洞引力控制的物质才难逃厄运。

也就说,宇宙中可能会存在一些黑洞,它们早已将附近的物质都“吃光了”,已经长时间处于不进食状态。对于这些黑洞,正是我们来介绍黑洞寿命的好例子。

黑洞的寿命有多长?

在上世纪七十年代以前,人们普遍认为黑洞就是一个只吃不吐的奇特天体,直到有一天,一位科学家提出了一个想法,他认为黑洞或许存在熵,后来这个想法被霍金知道了,虽然刚开始有些不以为意,因为一旦黑洞有熵,那就得有温度,温度则意味着热辐射,那黑洞得向外吐东西了啊?

然而这个想法并没有立即被丢弃,霍金注意到,一旦将量子理论带入黑洞研究中,这一想法或许可以变成事实(我们得注意一点,在此以前,黑洞作为一个纯粹广义相对论推演出的天体,与量子理论向来是井水不犯河水)。

黑洞的寿命有多长?

然而这两大基础物理理论的碰撞,诞生了霍金辐射这一伟大的理论结果,简单来说,霍金辐射就是说黑洞由于自身温度的存在,它每时每刻都在向外辐射能量,其中黑洞的温度与自身质量成反比,也就是质量越小的黑洞,温度越高。

黑洞的寿命有多长?

那么对于一个孤立的黑洞来讲,因为它每时每刻都在消耗能量,但却又得不到外界物质的补充,因此根据质能方程,这个孤立黑洞的质量势必会越来越小,也就是说这个黑洞终有一天会在宇宙空间中消失不见(当然了,黑洞本身就是不可见的)。

黑洞的寿命有多长?

霍金墓碑上的黑洞温度公式

然而遗憾的是,对于绝大部分黑洞而言,霍金辐射的程度是极其微弱的,这些黑洞即便现在起再也不吸收外界物质,那它们的寿命长度也远超宇宙当前的年龄(138亿岁)。

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