在物理學界,一項來自荷蘭的研究引發了廣泛討論。拉德布德大學的三位科學家——黑洞物理學家海諾·法爾克、量子物理學家邁克爾·翁德拉克以及數學家沃爾特·范·蘇伊萊科姆,在預印本平臺arXiv上發表了一篇論文,提出一個令人驚訝的觀點:中子星、白矮星,甚至黑洞,這些曾經被認為“永恒存在”的致密天體,最終都會在漫長的時間中逐漸“蒸發”消失,宇宙的未來或許將陷入一片虛無。
長久以來,人們普遍認為恒星在生命末期會演變成中子星、白矮星或黑洞。這些天體密度極高,被視為宇宙中的“硬骨頭”,似乎可以永恒存在。然而,荷蘭研究團隊卻指出,這些天體并非如想象中那般穩定,它們實際上正在經歷一種緩慢的“漏氣”過程,最終會徹底消亡。
該團隊通過復雜的計算發現,不同致密天體的“壽命”差異巨大。中子星大約能維持10^68年,這個時間跨度極其漫長,與宇宙目前138億歲的年齡相比,猶如一秒鐘之于整個宇宙的壽命。白矮星由于密度稍低,存活時間更長,可達10^78年左右。而黑洞的情況則更為有趣,按照常規認知,黑洞引力極強,似乎最為“長壽”。但研究顯示,超大質量黑洞因平均密度較低,周圍時空彎曲程度相對緩和,反而能存活更久。不過,無論壽命長短,所有致密天體最終都難逃“蒸發”的命運。
有人可能會聯想到霍金輻射,畢竟霍金曾提出黑洞會因視界附近的量子漲落而逐漸蒸發。但荷蘭研究團隊指出,他們的發現與霍金輻射有著本質區別。霍金輻射主要針對黑洞,而中子星和白矮星沒有視界,它們擁有實實在在的表面,按照傳統理論,霍金輻射對它們并不適用。那么,沒有視界的天體為何也會“漏氣”呢?
研究團隊運用彎曲時空的量子場論進行計算,發現在這些致密天體周圍,由于引力極強,時空被嚴重彎曲。在這種極端環境下,真空中的“虛粒子對”行為發生了變化。通常情況下,真空會不斷產生一對對粒子和反粒子,它們剛出現就會相互湮滅,因此被稱為“虛粒子”。但在中子星等強引力天體附近,虛粒子對剛產生,就可能被強大的引力拉開,來不及湮滅。其中一個粒子獲得能量逃逸,另一個則落入天體內部,導致天體能量損失。
不僅如此,這種“漏氣”現象不僅發生在天體外部,內部同樣存在。天體內部產生的虛粒子被吸收后,會使天體溫度升高,隨后以熱輻射的形式從表面釋放能量,進一步加劇了能量的損失。無論是外部逃逸的粒子,還是內部加熱后輻射的能量,都在緩慢地“掏空”這些致密天體。
研究中的一個關鍵概念是“致密性”,即天體實際半徑與它若變成黑洞時的半徑之比。這個比值越小,說明天體越接近黑洞狀態,周圍時空彎曲越劇烈,量子輻射越強,“漏氣”速度也就越快。這也是中子星比白矮星蒸發更快的原因。
這一發現徹底顛覆了人們對宇宙天體的傳統認知。過去,人們認為恒星死亡后形成的致密天體會進入一種相對穩定的“退休”狀態,安靜地存在于宇宙中。如今看來,它們從誕生的那一刻起,就開啟了漫長的倒計時,只是這個倒計時的時間尺度長得超乎想象。
想象一下未來的宇宙景象:如今我們仰望星空,滿天繁星閃爍,那是因為恒星仍在發光發熱。然而,經過數百億年的演化,恒星逐漸熄滅,宇宙中只剩下這些致密天體。隨后,它們開始漫長的“蒸發”過程,中子星率先逐漸縮小,接著是白矮星,最后連黑洞也消失不見。到那時,宇宙中可能真的空無一物,沒有物質,沒有光,只剩下空蕩蕩的時空。這種結局與傳統的“熱寂”理論有所不同,熱寂描述的是能量均勻分布的狀態,而這里則是物質被量子效應徹底“磨滅”。
當然,這一研究也面臨著一個現實問題:時間尺度過于漫長。10^68年的時間跨度,不僅超出了人類的壽命,甚至可能連星系都無法等待到那一天。因此,有人質疑這種理論如何驗證。這也正是理論物理的獨特魅力與爭議所在,它探索的是極端條件下的自然規律,有些驗證或許真的超出了人類文明的時間范圍。但無論如何,這種對宇宙終極問題的追問,正是科學探索的意義所在。











