下,粒子对个成员为粒子而另
成员为反粒子(光和引力
反粒子正是其自身)。
因为能量不能无中生有,所以粒子反粒子对中个参与者有正
能量,而另
个有负
能量。由于在正常情况下实粒子总是具有正能量,所以具有负能量
那
个粒子注定是短命
虚粒子。它必须找到它
伴侣并与之相湮灭。然而,
颗接近大质量物体
实粒子比它远离此物体时能量更小,因为要花费能量抵抗物体
引力吸引才能将其推到远处。正常情况下,这粒子
能量仍然是正
。但是黑洞里
引力是如此之强,甚至在那儿
个实粒子
能量都会是负
。所以,如果存在黑洞,带有负能量
虚粒子落到黑洞里变成实粒子或实反粒子是可能
。这种情形下,它不再需要和它
伴侣相湮灭
,它被抛弃
伴侣也可以落到黑洞中去。啊,具有正能量
它也可以作为实粒子或实反粒子从黑洞
邻近逃走(图7.4)。对于
个远处
观察者而言,这看起来就像粒子是从黑洞发射出来
样。黑洞越小,负能粒子在变成实粒子之前必须走
距离越短,这样黑洞发射率和表观温度也就越大。
图7.4
辐射出去正能量会被落入黑洞
负能粒子流所平衡。按照爱因斯坦方程E=mc2(E是能量,m是质量,c为光速),能量和质量成正比。所以往黑洞去
负能量流减少它
质量。当黑洞损失质量时,它
事件视界面积变小,但是它发射出
辐射
熵过量地补偿
黑洞
熵
减少,所以第二定律从未被违反过。
还有,黑洞质量越小,则其温度越高。这样当黑洞损失质量时,它
温度和发射率增加,因而它
质量损失得更快。人们并不很清楚,当黑洞
质量最后变得极小时会发生什
。但最合理
猜想是,它最终将会在
个巨大
、相当于几百万颗氢弹爆炸
发射爆中消失殆尽。
个具有几倍太阳质量
黑洞只具有1000万分之
度
绝对温度。这比充满宇宙
微波辐射
温度(大约2.7K)要低得多,所以这种黑洞
辐射比它吸收
还要少。如果宇宙注定继续永远膨胀下去,微波辐射
温度就会最终减小到比这黑洞
温度还低,它就开始损失质量。但是即使那时候,它
温度是如此之低,以至于要用100亿亿亿亿亿亿亿亿年(1后面跟66个0)才全部蒸发完。这比宇宙
年龄长得多
,宇宙
年龄大约只有100到200亿年(1或2后面跟10个0)。另
方面,正如第六章提及
,在宇宙
极早期阶段存在由于无规性引起
坍缩而形成
质量极小
太初黑洞。这样
小黑洞会有高得多
温度,并以大得多
速率发生辐射。具有10亿吨初始质量
太初黑洞
寿命大体和宇宙
年龄相同。初始质量比这小
太初黑洞应该已蒸发完毕,但那些比这稍大
黑洞仍在辐射出X射线以及伽玛射线。这些X射线和伽玛射线像是光波,只是波长短得多。这
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