为什么黑洞会蒸发?

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君子兰 发表于 2023-8-13 09:57:04|来自:中国 | 显示全部楼层 |阅读模式
黑洞吸收了真空中量子涨落中的负物质导致质量减少,但同时黑洞不是也吸收了涨落中的正物质导致质量增加吗?从一个大的尺度看这两者的质量不是应该相当吗?那为什么黑洞还是会蒸发呢?
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janejinz 发表于 2023-8-13 09:57:20|来自:中国 | 显示全部楼层
你的理解有问题。
第一,量子涨落只会导致空间中能量的不平均,而这种不平均会产生一对正反虚粒子,这对虚粒子将会在短时间内互相湮灭。
量子涨落产生的能量强度具有不确定性,但可以确定的是,量子涨落产生的能量越大,这对虚粒子的湮灭速度越快。
这种真空里的量子涨落可以产生各种微观粒子,包括光子、电子、中微子等。
第二,当量子涨落发生在时空曲率极大的空间时,一对虚粒子的距离就会因为靠近引力场的距离不同而被潮汐力分开,当分开的距离足够远时(一般超出虚粒子波长后),这对虚粒子就会转化为实粒子。
只有当虚粒子转化成实粒子时,因为能量守恒的原因,才会使得它们一个带正能量一个带负能量。
第三,黑洞事件视界外的时空在当前科学框架下,是不允许存在拥有负能量的实粒子的。
于是,在黑洞事件视界附近产生的虚粒子对就会有如下结局:
1.虚粒子对在转变为实粒子对之前就互相湮灭,能量归零。
2.虚粒子对转化为实粒子对,而正能量的粒子落入事件视界,由于事件视界外的时空不允许负能量的实粒子存在,所以这个负能量的实粒子无法获得加速度逃离黑洞引力而跟着落入黑洞事件视界,这时候一对含有正负能量的实粒子落入黑洞,从能量层面来看,黑洞等于什么都没有吞噬,所以质量不会增加。
3.虚粒子对转化为实粒子对时,负能量的粒子落入事件视界,这时候,这个含有正能量的粒子有可能依旧被黑洞吞噬从而和负能量粒子对冲后,黑洞没有获得质量,但是也有几率含有正能量的粒子从潮汐力中获得能量得以逃离黑洞,转移到无限远的地方,这时候落入黑洞的含有负能量的实粒子失去湮灭对象,按照能量守恒定律,黑洞必然会损失相应的质量,这时候就可以视作黑洞通过这个逃离的正能量粒子辐射了一部分能量(质量)。
这才是霍金辐射。
所以题主懂了吧?
含有负能量的粒子无法在事件视界外的时空中存在,所以它无法获得能量逃离黑洞引力,最终的结局就是和含有正能量的粒子一起落入事件视界,所以,黑洞如果吞噬了含有正能量的粒子,那么含有负能量的粒子一定会随着落入黑洞。
-virus- 发表于 2023-8-13 09:57:37|来自:中国 | 显示全部楼层
它和宇宙的联系还没有断,我们能观察到他。向外发出信息就要损失能量,黑洞的能量也是有限的。
具体黑体辐射给出了解释。
zhzh 发表于 2023-8-13 09:57:51|来自:中国 | 显示全部楼层
吸收反粒子从而损耗质量。
霍金通过计算,黑洞吸收反粒子的情况比较多
为什么会出现反粒子:在真空中会不断生成虚粒子对又不断湮灭,但受到黑洞巨大引力获得能量成为实粒子
mahao 发表于 2023-8-13 09:58:37|来自:中国 | 显示全部楼层
黑洞本来就是一个热力学的系统,当然会蒸发(准确讲是辐射)。
任何热力学系统都会蒸发(准确讲是辐射)。
广义相对论的黑洞,吸引一切、又一点不支出,实际是违背物理规律的,是广义相对论在这种极端情况下失效的表现。根本解释不了黑洞蒸发。
看这个,这才是真正符合热力学的黑洞。
Black Hole Entropy, Verlinde’s Entropy Gravity Proposal and Unruh Formula in Projection Gravitation
空城 发表于 2023-8-13 09:59:19|来自:中国 | 显示全部楼层
黑洞蒸发不是说黑洞直接吸收了负质量物质。
黑洞蒸发的解释是,黑洞视界附近由于量子涨落产生的的虚粒子对,有可能在重新湮灭之前,其中一个掉进了视界内部而另一个跑掉了。结果这两个粒子不能湮灭了,由虚粒子变成了实粒子。结果就欠了宇宙两个粒子的能量,也就是产生了两个粒子的负能量。这个欠债就由黑洞支付了,结果就是黑洞收入了一个粒子,有接收了两个粒子的负能量,总量损失了一个粒子。从外界看,就是黑洞发射了一个粒子,质量降低了一个粒子。

PS:这只是一种解释,不过其他说得过去的解释,其实在物理上都是等价的。

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