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“霍金辐射”,一个被诺贝尔奖遗忘的理论
发布时间:2020-01-07
 

霍金先生逝世已过一周年,科学巨人离开了轮椅飞向了浩瀚宇宙。所有人都知道霍金先生是一个伟大的科学家,但是有很多人不知道霍金先生究竟伟大在什么地方,也就是霍金先生的具体学术贡献是什么?

“霍金辐射”,一个被诺贝尔奖遗忘的理论

霍金最重要的学术贡献:“霍金辐射”,比如说很多人都知道黑洞是个引力大到连光都跑步来的天体,进去了就别想出来。所以黑洞不辐射任何能量,它是纯黑的,但是这只是经典黑洞。霍金辐射是说如果考虑量子力学的影响,黑洞不是只进不出的,而是会有一定的能量辐射出来,黑洞其实是个“灰洞”,这就是霍金辐射。

“霍金辐射”,一个被诺贝尔奖遗忘的理论

具体怎么回事呢?就像我们所说的真空,看上去是空的,但这只是宏观尺度上的空。如果考虑微观尺度的话,真空会出现正负粒子对,这就好像平静的海面,远看是平静的,近看你会不断有随机的小水滴跑出来,水滴跑出来就会在原来的海面上留下一个空洞。

“霍金辐射”,一个被诺贝尔奖遗忘的理论

真空也是如此,看上去是空的,但根据量子力学可知道真空里有量子涨落,会不时出现正能量的粒子,同时在空间里产生一个负能量的空洞。但是很快它们又会结合到一起,所以宏观上感觉什么都没有发生。根据能量守恒定律,产生粒子留下的空洞的质量必须是负的,那么霍金先生就假设当这种正负粒子对,在黑洞的边界上产生时要是刚好负粒子在黑洞的边界里,就会被吸进去,那么正粒子就留在了外面。因为被吸进去的空洞质量就是负的,所以会抵消黑洞的一些质量,宏观上看就好像黑洞在向外辐射正粒子,且自身的质量在不断减小。

“霍金辐射”,一个被诺贝尔奖遗忘的理论

所以根据霍金的这个理论,黑洞并不是只进不出的,而是根据量子力学有向外的辐射。说到这里可能会有人产生疑问说:如果正负粒子对在黑洞的边界上诞生,具体是负粒子在边界里还是正粒子在边界里?解释是其实它们的机会应该是均等的,难道不应该正粒子和负粒子都向外辐射,从而导致总体看上去什么没有什么辐射吗,这是因为黑洞外界的时空依然是正常时空,这就导致负粒子没有办法长期存在,所以负粒子没有办法成规模的被辐射出来。而黑洞里的时空是奇异的,所以负粒子可以在黑洞里存在,从而达到上述效果。

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很遗憾霍金先生没有获得诺贝尔奖,诺贝尔委员会有规定,就是诺贝尔奖的成就一定要是实践领域的。所以只要黑洞能够找到,或者黑洞里发出的辐射可以被探测到,霍金就会获诺贝尔奖。人类目前所掌握的技术,还不能使我们发现“霍金辐射”的存在。正如为爱因斯坦赢得诺贝尔奖的是光电效应理论,而不是他的相对论,尽管相对论和霍金理论已经被学术界广泛接受,但是因为缺少“实证”。现在连黑洞都还没有被证实发现,更何况预言黑洞的具体性质,那必然是得不到诺贝尔奖的。

“霍金辐射”,一个被诺贝尔奖遗忘的理论

当然,霍金先生的贡献不止是学术上的,他对科普的贡献已经身残志坚的精神是绝对值得后世学习的。