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黑洞不僅有溫度,還會(huì)對環(huán)境施加量子壓力

發(fā)布時(shí)間:2025-10-26閱讀( 15)

我們知道黑洞是貪婪的宇宙怪物,在自然界的極端情況下運(yùn)作。它們施加的引力是如此強(qiáng)大,以至于它們會(huì)吞噬任何靠近它們的東西。甚至連光在某一點(diǎn)上也逃脫不了,這個(gè)“不返回點(diǎn)”被稱為視界。超過這一點(diǎn),我們所理解的物理定律就會(huì)崩潰。

物理學(xué)家們長期以來一直用黑洞作為一種方法來探索已知事物的邊緣,這包括引力的量子性質(zhì),并不斷探索愛因斯坦的廣義相對論與量子力學(xué)之間的聯(lián)系。1974年,斯蒂芬·霍金將我們對黑洞的理解提升到了一個(gè)新的水平,他提出了黑洞會(huì)發(fā)射熱輻射的理論。具體來說,他預(yù)測了事件視界附近的相對論量子效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致黑洞輻射出熱量。這意味著黑洞不是無限增長的,它們實(shí)際上也會(huì)失去質(zhì)量,最終會(huì)蒸發(fā)。霍金的研究表明,我們可以把熱力學(xué)用在黑洞的研究上,而熱力學(xué)不僅可以研究溫度,還可以研究壓力。現(xiàn)在,物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn),黑洞不僅會(huì)發(fā)射熱輻射,還會(huì)對周圍環(huán)境施加壓力。

物理學(xué)家在運(yùn)行黑洞熵的量子引力修正方程時(shí)發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。熵是一個(gè)微妙的概念,通常被描述為衡量一個(gè)系統(tǒng)的無序程度或描述一個(gè)系統(tǒng)所需的信息量。在黑洞中,熵與事件視界的表面積有關(guān)。

因此,該團(tuán)隊(duì)將熵方程應(yīng)用于一個(gè)簡單的黑洞,試圖弄清楚將愛因斯坦的方程擴(kuò)展到量子理論時(shí)會(huì)發(fā)生什么。一個(gè)額外的數(shù)字不斷出現(xiàn)在他們的方程式中,他們很快意識到它表現(xiàn)為一個(gè)壓強(qiáng)。進(jìn)一步的計(jì)算表明,量子引力可能導(dǎo)致黑洞產(chǎn)生壓力。

如果你只考慮廣義相對論中的黑洞,你可以證明它們的中心有一個(gè)奇點(diǎn),在那里我們所知道的物理定律必然會(huì)崩潰。當(dāng)量子場論被納入廣義相對論時(shí),我們可能能夠找到黑洞的新描述。

與霍金溫度一樣,黑洞的這種量子壓力非常小。它太小了,無法影響我們在宇宙中看到的黑洞類型。但它存在的事實(shí)可能會(huì)對宇宙中最極端的區(qū)域產(chǎn)生真正的影響,比如大爆炸。這個(gè)特殊的模型太簡單,無法應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng),但它是通往更完整的量子引力理論的有趣線索。

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