物理,霍金說 從黑洞放出的正能量會被虛粒子流平衡,什麼意思?難道虛粒子流被黑洞扭曲成了帶正能量的實

2021-03-28 23:38:50 字數 5396 閱讀 9409

1樓:匿名使用者

從我自己的學物理筆記中摘出來一些給你看看。

主要是從量子場論的基本概念出發。

量子場論認為,真空充滿了能量場。由於不確定性原理,場的大小和其變化率不能同時為0。因此真空並非像過去大家認為的那樣一無所有,而是會隨機地產生少許能量,前提是該能量在短時間內重歸消失。

產生的能量越大,則該能量存在的時間越短(能量和時間是一對共軛量,滿足不確定性原理)。這就是能量起伏。

1)虛粒子,是量子場論裡承載力的粒子,不能被檢測到,但是具有可測的效應。比如引力子、膠子。2)正能/負能,以真空為0能量,能量大於它的叫做正能,小於它則稱為負能。

簡單說。由於能量起伏,真空中會「憑空」產生虛粒子對——一正一反倆虛粒子。正常情況下它們會碰到一起互相湮滅,因此宇宙的質量仍然守恆。

但如果某一對恰好在事件視界附近出現,黑洞可能會把其中的一個吸引進去,另一個則逃出來。具體哪個掉進去哪個逃出來,或者都掉進去都逃出來,這四種情況都有可能。但是黑洞引力非常之強,負能粒子或負能反粒子掉進去的可能性最大。

綜合來看,就是黑洞裡負能粒子/負能反粒子會增加,而逃逸出去的正能粒子/正能反粒子就像是從黑洞裡釋放的輻射。負能的增加意味著黑洞正能量(質量)的減少。從巨集觀上看,就是黑洞的質量變成了其視界外時空的質量。

這就不違反熱力學第二定律和能量守恆定律。

2樓:浙江衛視

黑洞會產生輻射。

由量子物理可知,在能量中可以產生虛粒子對,一個正粒子,一個負粒子。通常情況下,在能量中創生的粒子對幾乎在瞬間就會相互湮滅,不會被觀測到。但在黑洞問題的討論中就有些複雜。

粒子對可在黑洞內、黑洞外以及黑洞視界邊緣創生。因為黑洞的引力強到連光也無法逃脫,所以在黑洞視界內創生的粒子對無法逃出黑洞,會在黑洞內湮滅。在黑洞外創生的粒子對,因離黑洞足夠遠,不會被吸入黑洞,但會很快湮滅。

而在黑洞視界邊緣創生的粒子對就有可能不發生湮滅,只要它具有足夠的能量。創生後進入黑洞視界的粒子無法在逃出黑洞,而創生後沒有進入黑洞視界的粒子則因為失去湮滅物件而有可能遠離黑洞。這遠離黑洞的粒子就是我們所觀測到的黑洞輻射。

也就是說,在黑洞視界邊界創生的粒子對,當其中的一個粒子進入黑洞,而另一個因具足夠能量而脫離黑洞時,這對粒子就可以避免湮滅,產生黑洞輻射。

樓主可以去看《時間簡史》插圖版,那裡有相對詳細的論述。

3樓:匿名使用者

黑洞 「黑洞」很容易讓人望文生義地想象成一個「大黑窟窿」,其實不然。所謂「黑洞」,就是這樣一種天體:它的引力場是如此之強,就連光也不能逃脫出來。

根據廣義相對論,引力場將使時空彎曲。當恆星的體積很大時,它的引力場對時空幾乎沒什麼影響,從恆星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恆星的半徑越小,它對周圍的時空彎曲作用就越大,朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恆星表面。

等恆星的半徑小到一特定值(天文學上叫「史瓦西半徑」)時,就連垂直表面發射的光都**獲了。到這時,恆星就變成了黑洞。說它「黑」,是指它就像宇宙中的無底洞,任何物質一旦掉進去,「似乎」就再不能逃出。

實際上黑洞真正是「**」的,等一會兒我們會講到。

那麼,黑洞是怎樣形成的呢?其實,跟白矮星和中子星一樣,黑洞很可能也是由恆星演化而來的。

我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恆星衰老時,它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料(氫),由中心產生的能量已經不多了。這樣,它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。

所以在外殼的重壓之下,核心開始坍縮,直到最後形成體積小、密度大的星體,重新有能力與壓力平衡。

質量小一些的恆星主要演化成白矮星,質量比較大的恆星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算,中子星的總質量不能大於三倍太陽的質量。如果超過了這個值,那麼將再沒有什麼力能與自身重力相抗衡了,從而引發另一次大坍縮。

這次,根據科學家的猜想,物質將不可阻擋地向著中心點進軍,直至成為一個體積趨於零、密度趨向無限大的「點」。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(史瓦西半徑),正象我們上面介紹的那樣,巨大的引力就使得即使光也無法向外射出,從而切斷了恆星與外界的一切聯絡——「黑洞」誕生了。

與別的天體相比,黑洞是顯得太特殊了。例如,黑洞有「隱身術」,人們無法直接觀察到它,連科學家都只能對它內部結構提出各種猜想。那麼,黑洞是怎麼把自己隱藏起來的呢?

答案就是——彎曲的空間。我們都知道,光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。

可是根據廣義相對論,空間會在引力場作用下彎曲。這時候,光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播,但走的已經不是直線,而是曲線。形象地講,好像光本來是要走直線的,只不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。

在地球上,由於引力場作用很小,這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍,空間的這種變形非常大。這樣,即使是被黑洞擋著的恆星發出的光,雖然有一部分會落入黑洞中消失,可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。

所以,我們可以毫不費力地觀察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一樣,這就是黑洞的隱身術。

更有趣的是,有些恆星不僅是朝著地球發出的光能直接到達地球,它朝其它方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恆星的「臉」,還同時看到它的側面、甚至後背!

「黑洞」無疑是本世紀最具有挑戰性、也最讓人激動的天文學說之一。許多科學家正在為揭開它的神祕面紗而辛勤工作著,新的理論也不斷地提出。不過,這些當代天體物理學的最新成果不是在這裡三言兩語能說清楚的。

有興趣的朋友可以去參考專門的論著。

4樓:匿名使用者

我們知道,任何東西都不能從黑洞的事件視界之內逃逸出來,何以黑洞會發射粒子呢?量子理論給我們的回答是,粒子不是從黑洞裡面出來的,而是從緊靠黑洞的事件視界的外面的「空」的空間來的!我們可以用以下的方法去理解它:

我們以為是「真空」的空間不能是完全空的,因為那就會意味著諸如引力場和電磁場的所有場都必須剛好是零。然而場的數值和它的時間變化率如同不確定性原理所表明的粒子位置和速度那樣,對一個量知道得越準確,則對另一個量知道得越不準確。所以在空的空間裡場不可能嚴格地被固定為零,因為那樣它就既有準確的值(零)又有準確的變化率(也是零)。

場的值必須有一定的最小的不準確量或量子起伏。人們可以將這些起伏理解為光或引力的粒子對,它們在某一時刻同時出現、互相離開、然後又互相靠近而且互相湮滅。這些粒子正如同攜帶太陽引力的虛粒子:

它們不像真的粒子那樣能用粒子加速器直接探測到。然而,可以測量出它們的間接效應。例如,測出繞著原子運動的電子能量發生的微小變化和理論預言是如此相一致,以至於達到了令人驚訝的地步。

不確定性原理還預言了類似的虛的物質粒子對的存在,例如電子對和夸克對。然而在這種情形下,粒子對的一個成員為粒子而另一成員為反粒子(光和引力的反粒子正是其自身)。

因為能量不能無中生有,所以粒子反粒子對中的一個參與者有正的能量,而另一個有負的能量。由於在正常情況下實粒子總是具有正能量,所以具有負能量的那一個粒子註定是短命的虛粒子。它必須找到它的伴侶並與之相湮滅。

然而,一顆接近大質量物體的實粒子比它遠離此物體時能量更小,因為要花費能量抵抗物體的引力吸引才能將其推到遠處。正常情況下,這粒子的能量仍然是正的。但是黑洞裡的引力是如此之強,甚至在那兒一個實粒子的能量都會是負的。

所以,如果存在黑洞,帶有負能量的虛粒子落到黑洞裡變成實粒子或實反粒子是可能的。這種情形下,它不再需要和它的伴侶相湮滅了,它被拋棄的伴侶也可以落到黑洞中去。啊,具有正能量的它也可以作為實粒子或實反粒子從黑洞的鄰近逃走。

對於一個遠處的觀察者而言,這看起來就像粒子是從黑洞發射出來一樣。黑洞越小,負能粒子在變成實粒子之前必須走的距離越短,這樣黑洞發射率和表觀溫度也就越大。

貼上一段時間簡史的原文,有名的霍金輻射,呵呵

霍金的黑洞理論,是怎麼個概念?

5樓:樂觀的高飛

霍金指出,由於找不到黑洞的邊界,因此黑洞是「不存在」的,黑洞的邊界又稱「視界」。經典黑洞理論認為,黑洞外的物質和輻射可以通過視界進入黑洞內部,而黑洞內的任何物質和輻射均不能穿出視界。

黑洞是宇宙中最奇特和神祕的天體,它是超強引力源,時空的扭曲者,其超強引力使得連宇宙中跑的最快的光都會被它拉住,而逃不出它的「魔掌」。它是在時間和空間中形成的「洞」,在不斷地吸積著周圍的物質,質量增加,還是空中的「強盜」,光子的「牢籠」。

6樓:匿名使用者

2023年,霍金提出黑洞蒸發的概念,認為在黑洞周圍,在虛粒子產生的相對瞬間,會出現四種可能性:直接湮滅、雙雙落入黑洞、正粒子落入黑洞而負粒子逃脫、負粒子落入黑洞而正粒子逃脫,而且最後一種可能性最低。霍金據此進一步提出了微型黑洞(也稱為原初黑洞)的概念。

史蒂芬·霍金於2023年1月26日的論據:愛因斯坦的重力方程式的兩種奇點的解,分別是黑洞跟白洞。不過理論上黑洞應該是一種「有進沒出」的天體,而白洞則只能出而不能進。

然而黑洞卻有粒子的輻射,所以不再適合稱其名為黑洞,而應該改其名為「灰洞」,先前認為黑洞可以毀滅資訊情報的看法,是他「最大的失誤」。

原初黑洞是理論預言的一類黑洞,目前尚無直接證據支援原初黑洞的存在。

宇宙大**初期,宇宙早期膨脹之前,某些區域密度非常大,以至於宇宙膨脹後這些區域的密度仍然大到可以形成黑洞,這類黑洞叫做原初黑洞。

原初黑洞的質量與密度不均勻處的尺度有關,因此原初黑洞的質量可以小於恆星坍塌生成的黑洞,根據霍金的理論,黑洞質量越小,蒸發越快。

7樓:匿名使用者

霍金黑洞理論:

據《每日電訊報》報道,7月21日,在愛爾蘭都柏林舉行的「第17屆國際廣義相對論和萬有引力大會」上,英國傳奇科學家斯蒂芬·霍金教授將宣佈他對宇宙黑洞的最新研究結果:黑洞並非如他和其他大多數物理學家以前認為的那樣,對其周遭的一切「完全吞食」,事實上被吸入黑洞深處的物質的某些資訊實際上可能會在某個時候釋放出來。

宇宙學家相信,太空中有許多型別的黑洞,從質量相當於一座山的小黑洞,到位於星系**的超級黑洞,不一而足。科學家過去認為,從巨大的星體到星際塵埃等,一旦掉進去,就再不能逃出,就連光也不能「倖免於難」。而霍金教授關於黑洞的最新研究有可能打破這一結論。

經過長時間的研究,他發現,一些被黑洞吞沒的物質隨著時間的推移,慢慢地從黑洞中「流淌」出來。

霍金關於黑洞的這一新理論解決了關於黑洞資訊的一個似是而非的觀點,他的劍橋大學的同行都為此興奮不已。過去,黑洞一直被認為是一種純粹的破壞力量,而現在的最新研究表明,黑洞在星系形成過程中可能扮演了重要角色。

自認「黑洞悖論」錯誤

2023年,霍金稱自己通過計算得出結論,他認為黑洞在形成過程中,其質量減少的同時還不斷在以能量的形式向外界發出輻射。這就是著名的「霍金輻射」理論。但是,理論中提到的黑洞輻射中並不包括黑洞內部物質的任何資訊,一旦這個黑洞濃縮並蒸發消失後,其中的所有資訊就都隨之消失了。

這便是所謂的「黑洞悖論」。

這種說法與量子力學的相關理論出現相互矛盾之處。因為現代量子物理學認定這種物質資訊是永遠不會完全消失的。近30年來,霍金試圖以各種推測來解釋這一自相矛盾的觀點。

霍金曾表示,黑洞中量子運動是一種特殊情況,由於黑洞中的引力非常強烈,量子力學在此時已經不再適用了。但是霍金的這種說法並沒有得到科學界眾多持懷疑態度學者的信服。

如今,霍金終於給了這個當年自相矛盾觀點一個更具有說服力的答案。霍金稱,黑洞從來都不會完全關閉自身,他們在一段漫長的時間裡逐步向外界輻射出越來越多的熱量,隨後黑洞將最終開放自己並釋放出其中包含的物質資訊。

為什麼說霍金的黑洞理論是錯誤的,霍金的黑洞理論自己又推翻了

霍金的黑洞理論是一個理論假說,在沒有得到驗證前,不能說是否正確。知道為什麼嗎?因為霍老闆下半身不能動就意味著小雞雞不能動 幾十年的水深火熱已經讓霍老闆把黑洞看成 了 男人啊 霍金的黑洞理論自己又推翻了?霍金沒有推翻自己的黑洞理論,所謂 霍金的黑洞理論 內容極其豐富,最主要的包括面積定理 黑洞熱力學的...

霍金的黑洞說證明了時間可以穿越,霍金的黑洞理論,是怎麼個概念?

相對論最基本的思想是人類是物質,其實相對論並沒有說宇宙中不存在超越光速的,只是說人類所能感知到的資訊的最大速度是光速。所以採用光速來衡量時間和空間。不知道這麼說樓主理解上面的意思沒有,我表達不太好。所以,既然產生時光倒退,必須要超越光速。那一定不是人類能感知到的。而且,什麼是時間?時間是衡量物質之間...

「正能量」的英文怎麼說,「正能量」用英文怎麼說?

positive energy i need encouragement and positive energy.我需要bai正能量du。正能量經典語錄 1 責任是從zhi現在開始就要承擔的,父dao母不再年輕,內能回報的 容時候及時回報,不要總覺得時間還很多,歲月不等人。2 在歲月中跋涉,每個人都...