導(dǎo)讀沒有什么是永恒的。正是因?yàn)闀r(shí)間的存在，身邊的一切每天都在發(fā)生著變化。放眼到宇宙中來看，太陽也有壽命，行星也會(huì)隨著恒星的的死亡而消失。即使是擁有宇宙中最特殊的....沒有什么是永恒的。

正是因?yàn)闀r(shí)間的存在，身邊的一切每天都在發(fā)生著變化。放眼到宇宙中來看，太陽也有壽命，行星也會(huì)隨著恒星的的死亡而消失。即使是擁有宇宙中最特殊的天體：黑洞，經(jīng)過足夠長的時(shí)間，也會(huì)完全蒸發(fā)消失。

• 這是怎么回事呢？

首先我們要從黑洞的特殊性說起。

在2019年4月11日，人類第一次拍攝到了黑洞的真實(shí)的影像，之后的一段時(shí)間關(guān)于黑洞的文章滿天飛。現(xiàn)在隨著熱度的漸漸消退，我們應(yīng)該心里還有個(gè)問題，那就是黑洞究竟是什么?

黑洞是在廣義相對論中提出來的一種宇宙間的天體，由于黑洞的引力很大，所以黑洞視界內(nèi)的逃逸速度大于光速，這里的視界其實(shí)就是黑洞的邊界。既然黑洞周圍連最快的光都無法逃脫，更別提其他物體了，都被被黑洞給吞噬掉。

而我們之所以可以看到黑洞，并不是因?yàn)槠浔旧恚驗(yàn)楹诙幢旧砀静话l(fā)光，它具有強(qiáng)大的引力可以將其周圍的物質(zhì)吸引過來，于是就形成一個(gè)吸積盤繞著黑洞洞眼轉(zhuǎn)動(dòng)，從而導(dǎo)致被吸進(jìn)的物質(zhì)由于磁場而產(chǎn)生噴流，然后吸積盤將吸積物質(zhì)的引力能變成輻射，最后被我們觀測到。

量子力學(xué)的不確定性

量子力學(xué)中最突出的就是“不確定性”，也就是說量子力學(xué)下的世界里沒有任何事情是決定好的，一切都很隨機(jī)，而在經(jīng)典世界里一切都按自然規(guī)律運(yùn)行，人是沒有自由意志的。

在我們認(rèn)知里不確定性的意思應(yīng)該就是這個(gè)世界具有某種我們無法確定的東西，但在物理學(xué)中，不確定性是自然本身的一種固有性質(zhì)。

海森堡是是現(xiàn)代量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一，他提出的不確定性原理表示：

我們不可能同時(shí)知道一個(gè)粒子的所有性質(zhì)。比如，測量粒子的位置能讓我們得知它的位置，但這種測量必然會(huì)干擾它的速度。同時(shí)也告訴了我們在一個(gè)有限的時(shí)間內(nèi)，你是無法準(zhǔn)確測量一個(gè)系統(tǒng)的能量，因?yàn)槟芰亢蜁r(shí)間是有固有的不確定性的。

量子場論下的宇宙

人類作為高等智慧生命，是相對于地球上普通生命而言的，如果人類與外星智慧生命來比較上話，可能我們就沒有現(xiàn)在的優(yōu)越感和存在感了。通過這些我們應(yīng)該明白萬物皆以參照而存在，更嚴(yán)謹(jǐn)一點(diǎn)來說，萬物皆因相對而存在。

拿愛因斯坦的相對論中來講，空間和時(shí)間不是獨(dú)立的存在，也不是絕對的存在，而是相對又作為整體而存在的。

對于宇宙，僅僅只依靠經(jīng)典力學(xué)是講不通的，事實(shí)上，我們的宇宙是由量子場論支配所有的粒子及其相互作用的宇宙。在量子世界中，我們要明白盡管沒有物理粒子的存在，但是支配粒子相互作用的物理場還是存在的。

在量子場理論里，我們之前所認(rèn)為“真空”并不是真的真空，而在量子的真空里，量子場無處不在。在宇宙的量子尺度上，如果涉及到某些特定的物理量時(shí)會(huì)存在不確定性，比如我們不可能同時(shí)知道一個(gè)粒子的位置和動(dòng)量，當(dāng)你對其中一個(gè)的測量越精確的時(shí)候，其中的另一個(gè)發(fā)生不確定性就會(huì)越大，同樣這種不確定關(guān)系也適用于能量和時(shí)間這兩個(gè)量。

這說明了在任何給定的時(shí)間內(nèi)，只要遵守宇宙中存在的物理守恒定律，空間就會(huì)出現(xiàn)一些粒子——反粒子對發(fā)生湮滅。量子場論中的粒子-反粒子對僅僅是計(jì)算工具，而不是物理上可觀測的實(shí)體。根據(jù)海森堡測不準(zhǔn)原理，上面我們說到的粒子—反粒子對會(huì)突然的出現(xiàn)以及消失！

霍金輻射是怎么帶走黑洞的質(zhì)量的？

關(guān)于“宇宙”的解釋，人類終究只是冰山一角，就拿神秘的黑洞來說，人類一直在試圖的去了解它，但是還是無功而返。

作為人類歷史上最著名的物理學(xué)家之一——霍金，曾經(jīng)在一項(xiàng)著名的研究中提出，黑洞不僅有質(zhì)量，會(huì)旋轉(zhuǎn)，還有溫度，更恐怖的是黑洞的質(zhì)量與其溫度成反比關(guān)系！也許你認(rèn)為霍金留下的就足夠我們認(rèn)識(shí)黑洞了，那你就大錯(cuò)特錯(cuò)了，在目前，我們只能觀察到體積和質(zhì)量較大的黑洞，面對那些理論上十分微小的黑洞科學(xué)家們依然還是束手無策。

在最近的研究報(bào)告中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)黑洞并不是“只進(jìn)不出”的，通過對黑洞的觀察發(fā)現(xiàn)有一部分物質(zhì)正在向外輻射，只不過這個(gè)過程特別緩慢，一般的探測器很難發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家將其命名為“霍金輻射”。

其實(shí)這要?dú)w功于霍金在1972年建立起的數(shù)學(xué)模型，黑洞會(huì)發(fā)出黑體輻射，這就是“霍金輻射”，是一種關(guān)于黑洞的理論，這就形象的說明如何降低黑洞的質(zhì)量而導(dǎo)致黑洞蒸散的現(xiàn)象。

我們都知道黑洞的萬有引力極大，在經(jīng)典力學(xué)中并不能很好的解釋，連電磁輻射都無法逃脫，不過霍金表示量子效應(yīng)允許黑洞發(fā)射精確的黑體輻射。也就是說在黑洞事件邊界，虛粒子對會(huì)受到黑洞引力的激發(fā)而釋放出粒子——反粒子。

其實(shí)大多數(shù)的粒子會(huì)留在外面湮滅，也會(huì)有一部分的粒子落入黑洞里。由于在量子理論下的真空內(nèi)會(huì)一直產(chǎn)生虛粒子對，粒子對中的一個(gè)被黑洞吸收，而另一個(gè)則會(huì)發(fā)生逃逸，由于粒子對由黑洞引力能量激發(fā)，所以逃逸的那個(gè)粒子會(huì)帶走黑洞的質(zhì)量。

如果不理解的話我們可以引用愛因斯坦的質(zhì)能方程E＝mc2，能量的虧損就是質(zhì)量的損失。不過“霍金輻射”只針對一部分的黑洞來說，因?yàn)閷τ谙鄬碚f質(zhì)量較大的黑洞輻射過程比較緩慢。

本著對黑洞的好奇，還有大型粒子對撞機(jī)的發(fā)現(xiàn)，我們的物理學(xué)家認(rèn)為這些加速器很可能產(chǎn)生類似黑洞的高密度物質(zhì)，但是人造黑洞理論卻引發(fā)了人們的恐慌情緒。

在高能粒子加速器中，兩束粒子以接近光速的速度進(jìn)行對撞，構(gòu)成粒子的物質(zhì)由于碰撞效果會(huì)持續(xù)向碰撞中心塌縮，從而使制造密度無限大的奇點(diǎn)稱為可能，而黑洞就是在大量物質(zhì)被壓縮到史瓦西半徑時(shí)形成的，因此物理學(xué)家認(rèn)為也可以通過壓縮能量來制造出黑洞。

人造黑洞會(huì)威脅到我們嗎？

在2005年3月，美國的布朗大學(xué)的教授霍拉蒂·納斯塔西在實(shí)驗(yàn)室就制造出了由原子核以接近光速撞擊形成的黑洞，但是制造出上這種黑洞并不“黑”，相反還比較明亮，不過制造出上黑洞卻可以吸收周圍的物質(zhì)粒子……

通過這次實(shí)驗(yàn)我們可以發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室中制造的黑洞與廣義相對論中的預(yù)言的引力黑洞是有一定的差距的。

人造黑洞

有傳言說人造黑洞會(huì)吞噬人類吞噬地球，其實(shí)都是遐想的，由于霍金輻射存在，所以人造黑洞威脅不到我們的存在。霍金就預(yù)言了黑洞的質(zhì)量越大，其蒸發(fā)速度越慢，越小蒸發(fā)速度越快，當(dāng)量子黑洞表面溫度高達(dá)幾百萬到上千萬度，幾乎在量子黑洞誕生的一瞬間就會(huì)被霍金輻射所蒸發(fā)。

總結(jié)

• 我們的宇宙是由量子場論支配的，而量子本身具有不確定性，包括時(shí)間和能量在內(nèi)，所以空間的總能量具有不確定性，空間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)虛粒子對，然后瞬間湮滅。
• 當(dāng)虛粒子對其中一個(gè)落入黑洞內(nèi)，另一個(gè)就會(huì)從黑洞中獲取能量，變成實(shí)體粒子。黑洞的質(zhì)量就會(huì)慢慢減小。
• 盡管宇宙中最大的黑洞完全蒸發(fā)需要10^100年，但足以說明黑洞并不是永恒的。

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