今天上课,老师讲霍金辐射(Hawkingradiation)。[1]
“广义相对论提出的黑洞(即纯引力、静态、永恒的)表明:由于黑洞周围时空曲率过大,物质只能进入黑洞却不能被逃逸出黑洞(即使是光),因此黑洞的质量总是不断增加。但从微观角度看,真空不空,充满了量子涨落,正反粒子对不断产生、湮灭。而霍金辐射就是说在量子引力世界黑洞的事件视界边界上,也有这样不断产生湮灭的正反粒子对,具有负能量的反粒子被吸入黑洞,正粒子逃逸黑洞,逃逸出的这部分粒子就是霍金辐射。像一杯水最终会蒸发一样,黑洞也会因为逸出粒子和能量而最终消失。但这是一个目前尚未被证实的理论。
霍金已经得出了黑洞温度公式:
我们发现~
热力学第二定律告诉我们(是能量,是温度,是熵),自然单位制,,得到:
,,因此
得到:
上节课我们已经说过GM是长度的表示,,因此黑洞表面积
又已知万有引力常数[2],得到
一般来说,体系的熵与体积成正比,但黑洞的熵却是和表面积成正比。许多物理学家认为,黑洞这种神秘的性质是量子引力的关键。”
喔唷,这个公式看得头啊要昏掉的。思思晕了过去!
思思来到广义相对论世界,看到爱因斯坦也在看第三季的jojo的奇妙冒险,“没想到你也在看jojo,那——
我有点搞不清楚我们老师讲的霍金辐射,弄不清楚细节我也要睡不着的。光束骑士你能不能给我讲讲?”
爱因斯坦唤来了白色小云:“看在你也看过jojo的份上,我们就是好朋友了。我这个广义相对论世界没有,我们要先坐白色小云到世界边界,才能登上飞船进入到霍金的量子理论世界,他的理论不适用于我的世界。”
参见第二课:物理世界的魔方[4]
他们飞啊飞,不知道过了多少普朗克时间,终于飞到了霍金的住处。霍金看到思思和爱因斯坦很高兴,因为霍金也爱看jojo!
“看在你们也看过jojo的份上,我们就是好朋友了。来得早不如来得巧,我来show你们around,给你们看看我新养的黑洞宝宝。”于是他们坐上了另一艘飞船,围绕着黑洞进行匀速圆周运动。三人都戴上了一副特制眼镜。思思惊呆了:“Wow!原来黑洞不是黑的,只是普通人观测不到。可是宝宝都是慢慢长大的呀,怎么它们都在缩小?”
“黑洞温度与质量成反比。黑洞质量减少,温度升高。温度越高,释放能量越快,质量减少越快,缩小越快。到最后就会在极短时间内爆炸,消失殆尽,再次化身浩渺宇宙中平凡的粒子。”
话音刚落,只看到其中一个黑洞突然急速缩小,发出耀眼的火光,思思被热醒了。
“教室里不是用来睡觉的,是用来遨游在知识的海洋的。”老师又发现了刚睡醒的思思,“思思,你来回答这个问题:对于黑洞来说,熵正比于什么?”
思思擦了擦汗:“黑洞半径的平方。”
在老师和同学惊异的目光中,思思逃过了第四劫。
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