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黑洞不僅有溫度,還會對環境施加量子壓力

發布時間:2025-10-26閱讀(2)

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作。它們施加的引力是如此強大,以至于它們會吞噬任何靠近它們的東西。甚至連光在某一點上也逃脫不了,這個“不返回點”被稱為視界。超過這一點,我們所理解的物理定律就會崩潰。

物理學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,并不斷探索愛因斯坦的廣義相對論與量子力學之間的聯系。1974年,斯蒂芬·霍金將我們對黑洞的理解提升到了一個新的水平,他提出了黑洞會發射熱輻射的理論。具體來說,他預測了事件視界附近的相對論量子效應會導致黑洞輻射出熱量。這意味著黑洞不是無限增長的,它們實際上也會失去質量,最終會蒸發。霍金的研究表明,我們可以把熱力學用在黑洞的研究上,而熱力學不僅可以研究溫度,還可以研究壓力。現在,物理學家們發現,黑洞不僅會發射熱輻射,還會對周圍環境施加壓力。

物理學家在運行黑洞熵的量子引力修正方程時發現了這一現象。熵是一個微妙的概念,通常被描述為衡量一個系統的無序程度或描述一個系統所需的信息量。在黑洞中,熵與事件視界的表面積有關。

因此,該團隊將熵方程應用于一個簡單的黑洞,試圖弄清楚將愛因斯坦的方程擴展到量子理論時會發生什么。一個額外的數字不斷出現在他們的方程式中,他們很快意識到它表現為一個壓強。進一步的計算表明,量子引力可能導致黑洞產生壓力。

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奇點,在那里我們所知道的物理定律必然會崩潰。當量子場論被納入廣義相對論時,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。但它存在的事實可能會對宇宙中最極端的區域產生真正的影響,比如大爆炸。這個特殊的模型太簡單,無法應用于實際系統,但它是通往更完整的量子引力理論的有趣線索。

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