科学史:史蒂芬·霍金 (Stephen Hawking) 写了一篇小论文,彻底颠覆了我们对黑洞的理解 — 1974 年 3 月 1 日

1974 年,物理学家史蒂芬·霍金 (Stephen Hawking) 描述了创世之初就存在的微小原始黑洞爆炸的可能性,并重塑了我们对这些宇宙庞然大物的认识。

来源:LiveScience

里程碑:黑洞辐射理论化

日期:1974 年 3 月 1 日

地点:英国剑桥

谁:史蒂芬·霍金

1974 年,一位 32 岁的杰出物理学家在《自然》杂志上发表了一篇不到两页的论文,推翻了我们关于黑洞的一个基本假设。

作者是史蒂芬·霍金,这篇论文“黑洞爆炸?”将成为他最持久的遗产。

根据爱因斯坦的相对论,黑洞质量如此之大,任何东西,甚至光,都无法逃脱它们的魔掌。按照这种逻辑,黑洞只会随着宇宙的老化而增长,吞噬附近的物质或与其他黑洞合并,最终达到超大质量。

但在发表开创性论文之前的几年里,霍金一直在研究量子力学(控制亚原子粒子的奇怪定律)将如何影响黑洞的生长和演化。在理论物理学家雅各布·贝肯斯坦的工作基础上,他结合了广义相对论、热力学定律和相对简单的量子物理学,推断出黑洞辐射微量的热量。

在他 1988 年的畅销书《时间简史》中,霍金声称这是因为成对的“虚拟”粒子在整个宇宙中突然出现和消失,并在接触时湮灭。然而,偶尔,这对粒子中的一个会出现在黑洞的事件视界之外,而另一个会出现在黑洞的边界之内。一个会掉进去,而另一个会带着一点点热量逃脱。随着时间的推移,热量或辐射的损失会使黑洞缩小,导致其表面重力增加。反过来,这将使黑洞加速辐射,导致黑洞最终蒸发,可能是通过爆炸。

(事实上,后来的研究表明,粒子-反粒子的解释被大大简化了,霍金辐射实际上是观察者在黑洞事件视界附近加速的结果。)