霍金辐射有个非常有趣的特点,那就是越小的黑洞,霍金辐射越剧烈,相应的黑洞的寿命越短,越大的黑洞反而霍金辐射越弱,黑洞的寿命越长 。譬如一个几倍太阳质量的黑洞其温度只有10-8K,而其寿命则比宇宙年龄还大1058倍 。如果想在今天的宇宙中探测到霍金辐射,那么我们需要一个质量小于10 12千克的黑洞 。因此,霍金辐射这个想法虽然非常有趣,但是至今未能得到实验验证 。所以即使霍金依然在世,恐怕也很难凭借霍金辐射获得今年的诺贝尔物理学奖 。
如何制造一个黑洞?
黑洞诞生于恒星的死亡,但是难道只有恒星才能形成黑洞吗?理论上说,确实不仅仅只有恒星才可以,虽然在介绍黑洞诞生的时候我们是用恒星的质量作为判断依据,只有质量大于奥本海默极限的恒星才能变成黑洞,但是实际上是否可以变成黑洞的判定依据应该是密度,也就是能否把足够大的质量压缩进足够小的空间 。
要压缩进多么小的空间,这就需要求助于我们之前提到的史瓦西半径了 。
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对于每一个有质量的物体,都有自己对应的史瓦西半径,任何物体只要能保证在不损失质量的情况下将自身压缩进史瓦西半径以内,就可以变为一个黑洞 。下面我们就来看看一些常见物体的史瓦西半径都是多少 。
首先看看我们的太阳,太阳质量大约为2.0x1030千克,对应的施瓦西半径约为3千米,也就是如果我们能把太阳压缩成一个半径3千米的球,那么太阳也可以变成一个黑洞,也就相当于把太阳半径缩小二十多万倍……,我就那么一说 。
然后再来看看我们的地球,地球质量大概是6x1024千克,对应的史瓦西半径约为1厘米,大概是我们的指甲盖大小 。这类小黑洞无法通过恒星坍缩形成,但在宇宙早期可以由物质的密度涨落产生 。根据早期宇宙理论模型,这些黑洞的质量能够低至1克 。宇宙早期产生的原初黑洞有可能作为冷暗物质的一部分,在宇宙演化中发挥重要作用 。
最后,我们说说在地球上产生黑洞的可能性 。在大型强子对撞机建造初期,有反对声音提出粒子对撞将较高的能量在短时间内聚集在较小的区域,有可能产生黑洞并吞噬地球,这些质疑一度引起媒体和公众的关注 。不过由于引力相互作用很弱,大型强子对撞机聚集的能量并不足以产生黑洞,除非牛顿引力常数比已知数值大1030倍 。另一方面,高能宇宙射线一直在以更高的能量不停轰击着大气和月球,而我们迄今也没有看到黑洞的效应,这也间接说明即使对撞机能够产生黑洞,其效率也是可以忽略的 。不过这还真有点小遗憾,如果真能在实验室里创造出黑洞来,我们对这个神秘的家伙一定能有更多了解 。
掉入黑洞会怎么样?
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不知道大家有没有想象过,如果你掉进黑洞里会怎么样 。其实想要掉进黑洞并没有那么容易,首先黑洞只有在事件视界范围以内的时候,引力才能强大到光都无法逃离,距离黑洞越远,受到的影响越小 。举个简单的例子,假如太阳变成了黑洞,地球会被吸到太阳黑洞里吗?完全不可能,太阳形成的黑洞事件视界半径只有3千米左右,即使是离太阳最近的水星都不会被吸进去,而且由于太阳质量未发生变化,围绕太阳运转的行星们甚至轨道都不会发生什么变化,唯一的变化大概就是,我们会被冻死 。
现在让我们重新回到进入黑洞的问题,如果你想要进入黑洞,我强烈建议你一定要找个朋友陪你一起去,你的朋友在外面看着你进入的全过程,如果你有幸从黑洞里出来,你们讨论起这个事情,你会听到一个完全不同的故事 。
要进入黑洞的之一步就是选择正确的黑洞,对于小质量的黑洞,你大概率无法撑到进入事件视界就会被撕成碎片,因为引力随距离成反比,距离黑洞越近,感受到的引力越大,你大概会被拉长成一根意大利面,然后被潮汐力撕碎 。
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好在对于大质量黑洞,潮汐力没有小质量黑洞那么大,所以,你应该选择大质量黑洞 。在飞向黑洞事件视界的过程中,还要尽量远离黑洞的吸积盘 。之一张黑洞照片里的光亮区域就来自于黑洞吸积物质发出的光 。由于引力随距离变化的原因,吸积盘中靠近黑洞的部分旋转速度较快,远离黑洞的部分旋转速度较慢,这种速度差会导致层与层之间剧烈的摩擦,产生大量的热量,这也是为什么我们能看到黑洞的吸积盘,如果你离吸积盘太近了,你可能会被烤熟 。
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