引言
科学家已发现的黑洞,最近也距离我们上千光年,所以我们完全不用担心。但是事实真的如此吗?之前就有科学家称:“也许太阳系内就存在黑洞”。天啊!如果黑洞距离我们这么近,我们的太阳系还能存在吗?如果这都让你惊讶不已的话,那么如果黑洞就在你身边呢?下面就让我们一起来讨论一下这个问题。
假如黑洞就在我们身边
黑洞到底有多可怕
黑洞对我们而言是神秘的,因为我们对事件视界(时空被扭曲到无法观测,与世隔绝的界限)内的黑洞一无所知。黑洞又是可怕的,因为它无时无刻吞噬着周围的一切。那么问题来了,如果黑洞一直在吞噬物质,黑洞的质量就会越来越大,黑洞的事件视界也会越来越大。难道我们的宇宙最终会被黑洞吞噬吗?难道黑洞可以永恒存在吗?的确,在过去的一段时间里,科学家们也是这样认为的。还好我们有史蒂芬.霍金,他告诉我们,黑洞吸收能量的同时也会放出能量,所以黑洞并不是永恒的,最终也一样会消亡,这就是黑洞辐射。
黑洞辐射
黑洞的作用范围
我们先来说说黑洞的作用范围,黑洞辐射一会再说。在不考虑黑洞消亡的情况下,如果火星变成同等质量的黑洞,且在火星的球心位置,对地球或者太阳系的运行会有影响吗?答案是没有任何影响,太阳系一切如常,只是我们再也看不到火星了而已。所以如果真的在太阳系中有一个状态相对稳定的黑洞(稳定与否与黑洞的质量有关),对我们也不会有任何影响。所以黑洞的作用范围是有限的,且与同质量的物体一样。那么科学家说太阳系有原始黑洞(宇宙大爆炸时形成的黑洞,并非由恒星演变而成)就不足为奇了。
模拟的虚离子对
反粒子、虚粒子
为了更好地解释黑洞辐射,我们先来说说反粒子和虚粒子。引力子、光子、胶子等这些粒子是什么?我用一种比较形象地解释:这个世界的空间就是一张渔网,渔网的线极其纤细密集,且渔网一直在抖动。即使是绝对零度它也会抖动,这种抖动我们称之为真空零点能或者量子涨落。然而这张网总是打结,出现无数的小疙瘩,这个小疙瘩就是粒子,当然有时候两个小疙瘩碰到一起,就同时解开了,那么其中的一个是实粒子(正能量),另一个是反粒子(负能量)。但多数情况下,一对小疙瘩刚出现就被解开了,几乎无法被发现,这就是虚粒子和虚反粒子。那么肯定就有解不开的疙瘩,解不开的就是实粒子或者反粒子。希望大家听懂了,千万别一脑门子疙瘩就好。那么科学家是如何描述这张网的呢?科学家称之为场。场是什么?这又是一个无法描述的问题了,所以把它想成渔网,实际上也不为错。
事件视界附近的虚粒子对
黑洞辐射
现在我们终于可以说黑洞辐射了。由于虚粒子对无处不在,在宇宙空间中随处可见,所以黑洞的事件视界附近也不例外。当虚粒子对出现时,有四种可能:
1、虚粒子对还没被黑洞吸收就消失了,相当于什么都没发生。
2、虚粒子对全部被黑洞吸收,相当于什么都没发生。
3、虚正粒子被黑洞吸收,虚反粒子跑掉了,相当于黑洞又吸收了一份能量。
4、虚反粒子被黑洞吸收,虚正粒子跑掉了(变成高能粒子),相当于黑洞放出了一份能量,即喷射高能粒子。
霍金和他的第一任妻子
根据霍金的计算,第4条出现的概率最高,这就是黑洞辐射。
辐射强度
现在我们知道黑洞是如何辐射的了,那么黑洞辐射强度是如何计算的呢?科学家发现,黑洞辐射可以视为黑体辐射(热辐射)来进行计算,那么黑洞的温度又如何计算呢?看公式:
黑体温度计算公式
从这个公式可以发现,黑洞的温度,或者说辐射强度的大小与质量成反比。也就是说黑洞的质量越大,辐射强度越小,质量越小反而辐射强度越大。这就造成了一种现象,小质量的黑洞将瞬间消亡,而大质量的黑洞可能需要很久才会消亡(这个规律有点像企业的生存法则)。所以我们可以发现质量超大的黑洞,却很难发现质量较小的黑洞。比如:上千吨的黑洞估计几秒钟就消失了,当然几百吨的也许连一秒钟也坚持不住(这里没有准确地计算,但大概情况不会差太多)。
如果黑洞就在身边
回答最初的问题
通过上面的描述,我们终于可以回答这个问题了。黑洞并没有那么可怕,即使在我们身边出现,也必然是质量极小的黑洞,我们只要跟它保持安全距离,看着它消亡就可以了。不对,根本看不到它,因为它会瞬间消失。当然如果正好出现在能够把你吸进去的位置时,你会瞬间被黑洞吸进去,但因为你的质量太小了,所以吸完你之后,黑洞马上就消亡了。黑洞消亡时肯定会放出大量的高能粒子,而其中的一部分就是你。
黑洞高能粒子喷发
结论
我们发现,黑洞只不过是质量的一种特殊存在形式,而这种形式是极具破坏性的,但如果质量不够大的话也会瞬间消亡。如果用中国武术来比喻,质量是内功而黑洞就是招式,只有内外兼修才能笑傲江湖!