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黑洞完全蒸發的時間與黑洞爆炸的能量

發布時間:2025-10-27閱讀(1)

假設我們用三個太陽質量的黑洞代入上述方程,得到的溫度大約為2×10^-8開爾文。我們知道宇宙微波背景輻射的平均溫度大約為2.7開爾文,因此這種質量的黑洞實際上吸收的能量比輻射的還要多。也就是說,在宇宙膨脹到微波背景輻射的溫度下降到足夠低之前,黑洞都不會因為霍金輻射而失去質量。

因為我們正在處理輻射,所以我們應該期望我們的方程包括光速c;并且由于我們在處理熱量,所以也應該包含玻爾茲曼常數kB和溫度T;最后,我們還將包含約化普朗克常數。還是常規的操作,我們先進行猜測方程:

事實上,詳細的量子力學計算得出精確的斯蒂藩-玻爾茲曼方程為:

代入斯蒂藩-玻爾茲曼方程得到:

我們首先要注意到,黑洞的輻射功率會隨著質量改變,而輻射又會改變質量,所以我們需要以微分形式來表示功率的關系:

接下來使用分離變量法,再對他們進行積分。黑洞質量從M到0,而時間從0到t。

霍金說,在黑洞生命的最后一秒,它會爆炸開來。我們讓黑洞的生命t=1,然后可以算出黑洞的質量大約為10^5千克。根據E=mc^2,此時釋放的能量大約為10^22焦耳,而地球上曾經引爆的最大核彈所釋放的能量才10^17焦耳。

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