2019年10月22日 星期二

黑洞可能消失? 霍金所言可望被證實

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2019-06-12

布曼協助研發黑洞影像技術。 圖由中研院提供


在科幻電影與小說中,常描寫出的黑洞都是大同小異:強大吸引力、吞噬萬物及只進不出等,這些觀念都出自於廣義相對論,但已故物理學大師霍金卻曾提出,黑洞其實不是全黑,透過粒子放射會產生光亮,而這些粒子最終會吸光黑洞。這項被稱為黑洞蒸發論的說法曾被認為無法證明,但實驗指出,霍金輻射(這些逃逸的粒子)雖然微弱,卻能實際被找到。


根據《世界福斯網》報導,隨著量子物理提出的廣義相對論,加上愛因斯坦的重力方程式推導,學界很快能同意在兩個奇異點的解分別是極端的兩點:黑洞與白洞,前者在理論上被認為是「只能進、而出不來」,後者則是只出不進,但基本上,黑洞在理論上是無法反射光線(意指無光)。

 

但已故英國物理學巨擘霍金卻提出,黑洞其實有粒子輻射,粒子對撞後消逝所發出的光,讓黑洞更應該被稱為「灰洞」,而學界便把黑洞散發出的粒子熱輻射稱為霍金輻射(Hawking radiation)。

 

順著霍金輻射說法,霍金成功提出一項不會違反量子力學及物質守恆的學說:黑洞蒸發論。他指出,隨著粒子碰撞消逝,為了符合能量守恆,黑洞得吞噬負質量粒子,黑洞本身的質量就會減少,久而久之,黑洞就會消失,但因為過程極為緩慢,霍金預估黑洞需要1058次方年才能蒸發其0.0000001%的質量。

 

而據《歐洲新聞網》報導,過往學界都能接受這項黑洞蒸發論,但卻認為這不可能有確切證明,因為目前的科技無法檢測到外太空、過於微弱的霍金輻射。

 

然而,日前科學家在實驗室中模擬霍金輻射時,發現該輻射的幾項光譜滿足宇宙中存在的冷物質和聲波,意即黑洞中真的可能發生霍金輻。,以此推論,後續的黑洞蒸發論就很可能成真,法國學者帕蘭提尼說:「除了理論角度上模擬黑洞作用,我們很高興能透過精確的模擬實驗,一步一步靠近驗證的可能。」


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