Black hole mass decreasing due to phantom energy accretion
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黑洞视界下霍金的辐射计算公式
霍金辐射(Hawking radiation)是指黑洞在量子效应下会自发地发射出粒子和辐射的现象。
霍金于1974年提出了这个理论,它是基于量子场论和黑洞物理学的结合而得出的。
在黑洞视界(event horizon)的边缘,虚粒子和虚反粒子会不断地产生和湮灭。
如果这个过程发生在黑洞视界内部,那么其中一个粒子可能会被吸收到黑洞内部,而另一个粒子则被排斥到黑洞外部。
由于黑洞内部的粒子无法逃脱,这样就会导致黑洞失去质量。
这个过程被称为霍金辐射。
霍金在1974年的论文中给出了霍金辐射的计算公式:
$$
\frac{dE}{dt} = \frac{\hbar c^6}{15360\pi G^2M^2} = \frac{1}{4\pi G^2} \frac{\hbar c^4}{M^2} $$
其中,$E$ 是辐射能量,$t$ 是时间,$\hbar$ 是普朗克常数除以$2\pi$,$c$ 是光速,$G$ 是引力常数,$M$ 是黑洞质量。
这个公式表明,辐射能量与黑洞质量的平方成反比。
也就是说,越小的黑洞辐射的越多,失去的质量也越快。
如果一个黑洞的质量足够小,那么它会在很短的时间内完全辐射掉,这被称为黑洞蒸发。
需要注意的是,霍金辐射的计算公式是基于一些假设和简化的模型,它并不能完全描述黑洞的真实性质。
但是,它仍然是一个非常有趣和重要的理论,它为我们理解黑洞的物理学和量子力学提供了一个新的视角。
黑洞会永远存在吗
目前是不能的。
黑洞是一个很可怕的东西,但是他不可能永远存在。
按照霍金的辐射理论,黑洞是不能一直存在的。
因为霍金辐射说明,黑洞是有能量的蒸发和流失的,不管流失的能量有多少,除非黑洞能够不
断的补充能量,不然按照相对论的质能守恒定律,按照霍金辐射理论,黑洞不能永恒存在,因为霍金辐射意味着黑洞有能量的蒸发和流失,无论这个流失的能量有多小,除非黑洞能够不断无限补充能量,否则按照相对论质能守恒定律(能量无法凭空产生)黑洞将无法永远存在,虽然黑洞存在时间会非常长,哪怕直到某一天黑洞能够将全宇宙的质量全部吸收,但是随着时间的流逝,通过霍金辐射黑洞自身也会因能量的不断流失又没有任何能量可以吸收而消亡,除非质能守恒定律是错误的,霍金辐射是错误的才有可能让黑洞永恒存在。
黑洞黑洞是一种引力极强的天体,就连光也不能逃脱。
当恒星的半径小到一定程度,小于史瓦西半径时,就连垂直表面发射的光都无法逃逸了。
这时恒星就变成了黑洞。
说它“黑”,是指它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,“似乎”就再不能逃出。
由于黑洞中的光无法逃逸,所以我们无法直接观测到黑洞。
然而,可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。
黑洞引申义为无法摆脱的境遇。
2011年12月,天文学家首次观测到黑洞“捕捉”星云的过程。
史瓦西半径是任何具重力的质量之临界半径。
在物理学和天文学中,尤其在万有引力理论、广义相对论中它是一个非常重要的概念。
1916年卡尔·史瓦西首次发现了史瓦西半径的存在,他发现这个半径是一个球状对称、不自转的物体的重力场的精确解。
一个物体的史瓦西半径与其质量成正比。
太阳的史瓦西半径约为3千米,地球的史瓦西半径只有约9毫米。
(地球大概半径6371.004千米。
太阳就大约有70万公里的半径)史瓦西半径的由来史瓦西半径是卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild、也有翻译做卡尔·史瓦兹旭尔得)于1915年针对广义相对论方程关于球状物质分布的解,此解的一个结果是可能存在黑洞。
他发现这个半径是一个球状对称、不自转的物体的重力场的精确解。
根据爱因斯坦的广义相对论,黑洞是可以预测的。
他们发生于史瓦西度量。
这是由卡尔·史瓦西于1915年发现的爱因斯坦方程的最简单解。
根据史瓦西半径,如果一个重力天体的半径小于史瓦西半径,天体将会发生坍塌。
在这个半径以下的天体,其间的时空弯曲得如此厉害,以至于其发射的所有射线,无论是来自什么方向的,都将被吸引入这个天体的中心。
因为相对论指出任何物质都不可能超越光速,在史瓦西半径以下的天体的任何物质——包括重力天体的组成物质——都将塌陷于中心部分。
一个有理论上无限密度组成的点组成重力奇点(gravitational singularity)。
宇宙膨胀会撕裂黑洞吗
宇宙膨胀会撕裂黑洞吗,答案:不会,这是由黑洞本身的特点决定的。
黑洞无限小
以普通人理解的不太一样,黑洞其实很小,黑洞黑洞,拥有恐怖的盈利,是因为它的密度趋于无限大,而黑洞的体积趋于无限小。
因此它无法被撕裂。
宇宙空间中没有足够能量
宇宙在膨胀的过程中,单位空间内的能量是被分散的,所以空间内并没有办法将大量的能量集中起来撕裂黑洞。
加速膨胀的宇宙
要回答这些问题,我们应当把目光转到宇宙本身上来。
宇宙在膨胀,而且还处在加速膨胀的状态。
到目前为止,我们认为暗能量是推动宇宙膨胀的主要原因。
暗能量是一种奇怪的存在,我们无法探测到它,但它却弥漫在宇宙空间中,推动宇宙加速膨胀。
在以前,我们认为宇宙的运动方式有点像往空中扔一个球,球先向上移动,但在某一时刻它受引力作用,又重新落回地面。
但是宇宙的膨胀实际上是在加速的,这就好比把一个球抛起来,它不仅不会掉落,反而会飞得越来越快。
由于找不出宇宙加速膨胀的原因,我们姑且将其称作暗能量。