作业帮有能量的粒子会从巨大的黑洞中逸出,并最终完全消失,怎么会消失呢
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：综合作业 时间：2024/05/14 15:11:16
有能量的粒子会从巨大的黑洞中逸出,并最终完全消失,怎么会消失呢
就目前来看,开宇宙的可能性大一些,恒星演化到晚期,会把一部分物质（气体）抛入星际空间,而这些气体又可用来形成下一代恒星.这一过程会使气体越耗越少,以致最后再没有新的恒星可以形成.1014年后,所有恒星都会失去光辉,宇宙也就变暗.同时,恒星还会因相互作用不断从星系逸出,星系则因损失能量而收缩,结果使中心部分生成黑洞,并通过吞食经过其附近的恒星而长大.
1017～1018年后,对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星,这时,组成恒星的质子不再稳定.当宇宙到1024岁时,质子开始衰变为光子和各种轻子.1032岁时,这个衰变过程进行完毕,宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞.
10100年后,通过蒸发作用,有能量的粒子会从巨大的黑洞中逸出,并最终完全消失,宇宙将归于一片黑暗.这也许就是开宇宙末日到来时的景象,但它仍然在不断地、缓慢地膨胀着.
就目前来看,开宇宙的可能性大一些,恒星演化到晚期,会把一部分物质（气体）抛入星际空间,而这些气体又可用来形成下一代恒星.这一过程会使气体越耗越少,以致最后再没有新的恒星可以形成.1014年后,所有恒星都会失去光辉,宇宙也就变暗.同时,恒星还会因相互作用不断从星系逸出,星系则因损失能量而收缩,结果使中心部分生成黑洞,并通过吞食经过其附近的恒星而长大.
1017～1018年后,对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星,这时,组成恒星的质子不再稳定.当宇宙到1024岁时,质子开始衰变为光子和各种轻子.1032岁时,这个衰变过程进行完毕,宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞.
10100年后,通过蒸发作用,有能量的粒子会从巨大的黑洞中逸出,并最终完全消失,宇宙将归于一片黑暗.这也许就是开宇宙末日到来时的景象,但它仍然在不断地、缓慢地膨胀着.
你说这套东西是一种情况（另外还有再收缩等可能）,最终不是消失,而是成为平衡态,平衡态不是没有物质的状态,而是没有任何变化的状态.由于宇宙平均密度比我们身边物质小太多,而且还不断膨胀,密度越来越小,变成平衡态的时候相当于光子轻子这些东西以及其稀薄的状态分布于宇宙中,相对于黑洞那样的有集中质量的东西来说就像消失了一样.
至于黑洞辐射,据说弦理论能解决,但是弦理论有很多问题,最大的问题就是没有给出任何一个可以被实验检验的东西.在量子场论的基础上我用自己的理解大致说一下怎么回事：量子场论是不可描述引力的,原则上时空也应当被量子话,但是由于没有很好的方法做到（除了任何真正有意义的东西都还没能给出来的弦理论）,只能近似地把经典方法得到的弯曲时空作为背景,描述物质的行为.（顺便说一下,量子场论是在实验室里至今能被检验的最精确的理论）.按照量子场论的观点,粒子那些东西只是场的激发状态,无论是真空还是不是真空,场总是存在的（这也正是它为什么能描述粒子衰变等东西,比如光子对撞出正负电子,为什么正负电子无中生有跑出来）.考虑一个周围没有任何物质的时侯（对比正在把周围恒心吸进去的时候）,它周围的场原则上应该处于基态,也就是真空态.但是离黑洞距离不同的地方,静止粒子的能量是不一样的,因此真空也不一样.可以从两个角度去考虑这个不一样：1、视界外的真空解作为视界内的真空的试探解,发现不是能量最低状态,而是有粒子的状态,这样的粒子在局部惯性系内能量是正的（因此是合理的真实粒子）,但是在无穷远看来能量却是负的,由于时空弯曲,真实粒子要往里掉,因此在无穷远看来,就像负的质量能量跑到了黑洞里.由于能量守恒,正的能量肯定是跑了出来.2、视界内的真空作为视界外的真空的试探解,发现也不是准确解,而是有粒子的状态,由于这些粒子在视界外,当然有可能往外跑,也就是辐射了出来.那么他们为什么往外的多些呢,因为试探解是取的视界内的解,于是有方向,参阅第1中看法可知,必须是往外跑的多些才和能量守恒符合.由于量子场是场,是存在于空间各处的东西,不管视界外还是视界内都该有,而视界本身只是一个人为定义的因果性边界,不具有物理特性,因此视界内外的解本来就该连续,以上的试探解都不是整个体系的真实解,至少不是不随时间演化的.可以想象,真实的不随时空演化的解只能是一个有温度的解而不是温度为零的解.只能是黑洞外的真空具有温度,而温度会提供辐射平衡黑洞向外的辐射.
至于黑洞辐射,据说弦理论能解决,但是弦理论有很多问题,最大的问题就是没有给出任何一个可以被实验检验的东西.在量子场论的基础上我用自己的理解大致说一下怎么回事：量子场论是不可描述引力的,原则上时空也应当被量子话,但是由于没有很好的方法做到（除了任何真正有意义的东西都还没能给出来的弦理论）,只能近似地把经典方法得到的弯曲时空作为背景,描述物质的行为.（顺便说一下,量子场论是在实验室里至今能被检验的最精确的理论）.按照量子场论的观点,粒子那些东西只是场的激发状态,无论是真空还是不是真空,场总是存在的（这也正是它为什么能描述粒子衰变等东西,比如光子对撞出正负电子,为什么正负电子无中生有跑出来）.考虑一个周围没有任何物质的时侯（对比正在把周围恒心吸进去的时候）,它周围的场原则上应该处于基态,也就是真空态.但是离黑洞距离不同的地方,静止粒子的能量是不一样的,因此真空也不一样.可以从两个角度去考虑这个不一样：1、视界外的真空解作为视界内的真空的试探解,发现不是能量最低状态,而是有粒子的状态,这样的粒子在局部惯性系内能量是正的（因此是合理的真实粒子）,但是在无穷远看来能量却是负的,由于时空弯曲,真实粒子要往里掉,因此在无穷远看来,就像负的质量能量跑到了黑洞里.由于能量守恒,正的能量肯定是跑了出来.2、视界内的真空作为视界外的真空的试探解,发现也不是准确解,而是有粒子的状态,由于这些粒子在视界外,当然有可能往外跑,也就是辐射了出来.那么他们为什么往外的多些呢,因为试探解是取的视界内的解,于是有方向,参阅第1中看法可知,必须是往外跑的多些才和能量守恒符合.由于量子场是场,是存在于空间各处的东西,不管视界外还是视界内都该有,而视界本身只是一个人为定义的因果性边界,不具有物理特性,因此视界内外的解本来就该连续,以上的试探解都不是整个体系的真实解,至少不是不随时间演化的.可以想象,真实的不随时空演化的解只能是一个有温度的解而不是温度为零的解.只能是黑洞外的真空具有温度,而温度会提供辐射平衡黑洞向外的辐射.