发布时间:2025-12-10 05:55:21 浏览次数:10
2011年8月12日,科学家发现了已知最黑暗的行星。说起暗行星,就让人想起黑洞。那么,黑洞到底黑不黑?
没有任何东西能从黑洞中逃脱,包括光。所以,黑洞看起来是黑色的。然而,有一句西方谚语说:“魔鬼在细节中。”探索黑洞到底黑不黑,已经成为人类打开量子引力大门的一把钥匙。
研究表明,黑洞具有以下性质:平衡态黑洞的表面引力加速度是一个常数,不随其在表面上的位置而变化;(2)黑洞的能量随着表面积的增加而增加,变化率由表面重力加速度决定;(3)不考虑量子效应,黑洞的表面积不会减少;(4)黑洞表面的重力加速度始终大于零,即指向黑洞内部。这些性质不仅适用于true 空中的球形黑洞,也适用于其他各种黑洞。
证明以上四个定律需要大量的计算。但从黑洞“吃鸡不吐骨头”的能力,我们可以从力学上大致推测出这些性质。读者对以上四大定律是否感到熟悉?我们把“表面重力加速度”换成“温度”,把“表面积”换成“熵”,重新读一遍上面那段。我们发现上面这段话改成了热力学第零定律到第三定律!
更令人惊讶的是,黑洞定律和热力学定律不仅相似,它们实际上是相同的。加速度,包括重力加速度,确实会产生温度。这是因为量子力学导致真空,而不是空。True 空全是虚粒子的产生和湮灭。或者匀速直线运动的静止观察者看不到这些粒子,但加速的观察者可以看到。而加速观察者会发现,这些粒子的温度确实与观察者的加速度成正比。
“有热,有光”。通过“true 空 no 空”,黑洞是有温度的,会向外发光。从这个角度看,黑洞并不是全黑的。但是黑洞发出的光的波长和黑洞的半径差不多,功率低得可怜(除非黑洞本身非常小)。所以星系中黑洞发出的辐射即使是最灵敏的长波天线也接收不到。
然而,黑洞辐射具有重要的理论意义。既然表面引力真正代表了黑洞的温度,那么黑洞的表面积就真正代表了黑洞的熵。一般来说,物体的熵与它的体积成正比,它可以衡量物体各组成部分之间运动的混沌程度。黑洞的熵与表面积成正比。这暗示着黑洞内部的物理过程完全可以用黑洞的表面来描述!也就是说,三维空空间中的系统可以用二维空空间中的理论来描述。这个猜想被称为“全息原理”。按照这个理论,空,这个长久以来物理学最基本的成分,可能不是最基本的存在,而是可以被其他更基本的概念代替。就像读者手中的书是纸做的一样,纸是由分子和原子组成的。至于空之间的“分子”和“原子”是什么,时间是否不是一个基本概念,这些问题都需要以后去研究。
两千多年前,古希腊哲学家柏拉图曾经设想过这样一个场景:如果人不能自由活动,只能看到自己和他人投射在墙上的影子,那么他们会认为世界上唯一的存在就是这些影子吗?柏拉图绝不会想到,今天的理论物理正朝着他所预言的方向发展。