黑洞是如何蒸发的？

黑洞蒸发其实是量子辐射。

黑洞是宇宙中最奇特和神秘的天体，它是超强引力源，时空的扭曲者，其超强引力使得连宇宙中跑的最快的光都会被它拉住，而逃不出它的“魔掌”。

它是在时间和空间中形成的“洞”，在不断地吸积着周围的物质，质量增加，还是空中的“强盗”，光子的“牢笼”。它贪得无厌，永不停息地吞噬着周围的一切，这就是黑洞的经典图像。

没有什么是永恒的。

正是因为时间的存在，身边的一切每天都在发生着变化。放眼到宇宙中来看，太阳也有寿命，行星也会随着恒星的的死亡而消失。即使是拥有宇宙中最特殊的天体：黑洞，经过足够长的时间，也会完全蒸发消失。

这是怎么回事呢？ 首先我们要从黑洞的特殊性说起。

在2019年4月11日，人类第一次拍摄到了黑洞的真实的影像，之后的一段时间关于黑洞的文章满天飞。现在随着热度的渐渐消退，我们应该心里还有个问题，那就是黑洞究竟是什么?

黑洞是在广义相对论中提出来的一种宇宙间的天体，由于黑洞的引力很大，所以黑洞视界内的逃逸速度大于光速，这里的视界其实就是黑洞的边界。既然黑洞周围连最快的光都无法逃脱，更别提其他物体了，都被被黑洞给吞噬掉。

而我们之所以可以看到黑洞，并不是因为其本身，因为黑洞本身根本不发光，它具有强大的引力可以将其周围的物质吸引过来，于是就形成一个吸积盘绕着黑洞洞眼转动，从而导致被吸进的物质由于磁场而产生喷流，然后吸积盘将吸积物质的引力能变成辐射，最后被我们观测到。

量子力学的不确定性

量子力学中最突出的就是“不确定性”，也就是说量子力学下的世界里没有任何事情是决定好的，一切都很随机，而在经典世界里一切都按自然规律运行，人是没有自由意志的。

在我们认知里不确定性的意思应该就是这个世界具有某种我们无法确定的东西，但在物理学中，不确定性是自然本身的一种固有性质。

海森堡是是现代量子力学的创始人之一，他提出的不确定性原理表示：

我们不可能同时知道一个粒子的所有性质。比如，测量粒子的位置能让我们得知它的位置，但这种测量必然会干扰它的速度。同时也告诉了我们在一个有限的时间内，你是无法准确测量一个系统的能量，因为能量和时间是有固有的不确定性的。

量子场论下的宇宙

人类作为高等智慧生命，是相对于地球上普通生命而言的，如果人类与外星智慧生命来比较上话，可能我们就没有现在的优越感和存在感了。通过这些我们应该明白万物皆以参照而存在，更严谨一点来说，万物皆因相对而存在。

拿爱因斯坦的相对论中来讲，空间和时间不是独立的存在，也不是绝对的存在，而是相对又作为整体而存在的。

对于宇宙，仅仅只依靠经典力学是讲不通的，事实上，我们的宇宙是由量子场论支配所有的粒子及其相互作用的宇宙。在量子世界中，我们要明白尽管没有物理粒子的存在，但是支配粒子相互作用的物理场还是存在的。

在量子场理论里，我们之前所认为“真空”并不是真的真空，而在量子的真空里，量子场无处不在。在宇宙的量子尺度上，如果涉及到某些特定的物理量时会存在不确定性，比如我们不可能同时知道一个粒子的位置和动量，当你对其中一个的测量越精确的时候，其中的另一个发生不确定性就会越大，同样这种不确定关系也适用于能量和时间这两个量。

这说明了在任何给定的时间内，只要遵守宇宙中存在的物理守恒定律，空间就会出现一些粒子——反粒子对发生湮灭。量子场论中的粒子-反粒子对仅仅是计算工具，而不是物理上可观测的实体。根据海森堡测不准原理，上面我们说到的粒子—反粒子对会突然的出现以及消失！

霍金辐射是怎么带走黑洞的质量的？

关于“宇宙”的解释，人类终究只是冰山一角，就拿神秘的黑洞来说，人类一直在试图的去了解它，但是还是无功而返。

作为人类历史上最著名的物理学家之一——霍金，曾经在一项著名的研究中提出，黑洞不仅有质量，会旋转，还有温度，更恐怖的是黑洞的质量与其温度成反比关系！也许你认为霍金留下的就足够我们认识黑洞了，那你就大错特错了，在目前，我们只能观察到体积和质量较大的黑洞，面对那些理论上十分微小的黑洞科学家们依然还是束手无策。

在最近的研究报告中，科学家们发现黑洞并不是“只进不出”的，通过对黑洞的观察发现有一部分物质正在向外辐射，只不过这个过程特别缓慢，一般的探测器很难发现，科学家将其命名为“霍金辐射”。

其实这要归功于霍金在1972年建立起的数学模型，黑洞会发出黑体辐射，这就是“霍金辐射”，是一种关于黑洞的理论，这就形象的说明如何降低黑洞的质量而导致黑洞蒸散的现象。

我们都知道黑洞的万有引力极大，在经典力学中并不能很好的解释，连电磁辐射都无法逃脱，不过霍金表示量子效应允许黑洞发射精确的黑体辐射。也就是说在黑洞事件边界，虚粒子对会受到黑洞引力的激发而释放出粒子——反粒子。

其实大多数的粒子会留在外面湮灭，也会有一部分的粒子落入黑洞里。由于在量子理论下的真空内会一直产生虚粒子对，粒子对中的一个被黑洞吸收，而另一个则会发生逃逸，由于粒子对由黑洞引力能量激发，所以逃逸的那个粒子会带走黑洞的质量。

如果不理解的话我们可以引用爱因斯坦的质能方程E＝mc²，能量的亏损就是质量的损失。不过“霍金辐射”只针对一部分的黑洞来说，因为对于相对来说质量较大的黑洞辐射过程比较缓慢。

本着对黑洞的好奇，还有大型粒子对撞机的发现，我们的物理学家认为这些加速很可能产生类似黑洞的高密度物质，但是人造黑洞理论却引发了人们的恐慌情绪。

在高能粒子加速中，两束粒子以接近光速的速度进行对撞，构成粒子的物质由于碰撞效果会持续向碰撞中心塌缩，从而使制造密度无限大的奇点称为可能，而黑洞就是在大量物质被压缩到史瓦西半径时形成的，因此物理学家认为也可以通过压缩能量来制造出黑洞。

人造黑洞会威胁到我们吗？

在2005年3月，美国的布朗大学的教授霍拉蒂·纳斯塔西在实验室就制造出了由原子核以接近光速撞击形成的黑洞，但是制造出上这种黑洞并不“黑”，相反还比较明亮，不过制造出上黑洞却可以吸收周围的物质粒子……

通过这次实验我们可以发现在实验室中制造的黑洞与广义相对论中的预言的引力黑洞是有一定的差距的。

人造黑洞

有传言说人造黑洞会吞噬人类吞噬地球，其实都是遐想的，由于霍金辐射存在，所以人造黑洞威胁不到我们的存在。霍金就预言了黑洞的质量越大，其蒸发速度越慢，越小蒸发速度越快，当量子黑洞表面温度高达几百万到上千万度，几乎在量子黑洞诞生的一瞬间就会被霍金辐射所蒸发。

总结 我们的宇宙是由量子场论支配的，而量子本身具有不确定性，包括时间和能量在内，所以空间的总能量具有不确定性，空间内会出现虚粒子对，然后瞬间湮灭。 当虚粒子对其中一个落入黑洞内，另一个就会从黑洞中获取能量，变成实体粒子。黑洞的质量就会慢慢减小。 尽管宇宙中最大的黑洞完全蒸发需要10^100年，但足以说明黑洞并不是永恒的。

楼上质疑的有道理，但明显是对霍金的理论了解不足，这些都是霍金得出的最基本的结论。

霍金辐射可以在一定程度上制约黑洞。黑洞由于不断释放量子辐射而具有一定的温度。但质量越大的黑洞温度越低，一般只有万分之一K，以至于比目前的宇宙3K微波背景辐射还要低得多。所以黑洞仍然不断接受能量而增大。等到宇宙膨胀到一定成度而使温度低于这个极限，黑洞便辐射大与吸收。它就会质量越来越小，质量越小温度越高，温度越高质量损失越快，最终小到临界质量以下，就会爆发，从此消失掉。

需要注意的是，这里的温度只是根据辐射量计算的，所以是辐射决定温度，不是温度决定辐射，但可以通过温度计算辐射。

黑洞温度公式：T

=（hc^3）/（8πkGM），从公式中我们可以得知，黑洞温度与质量成反比。

根据这个计算，一个普通的黑洞在现在形成，等到它先膨胀再缩小，直到完全蒸发，已经是10^100亿年后的事了，所以人类无法看到黑洞爆炸。

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