在物理学界,一项来自荷兰的研究引发了广泛讨论。拉德布德大学的三位科学家——黑洞物理学家海诺·法尔克、量子物理学家迈克尔·翁德拉克以及数学家沃尔特·范·苏伊莱科姆,在预印本平台arXiv上发表了一篇论文,提出一个令人惊讶的观点:中子星、白矮星,甚至黑洞,这些曾经被认为“永恒存在”的致密天体,最终都会在漫长的时间中逐渐“蒸发”消失,宇宙的未来或许将陷入一片虚无。
长久以来,人们普遍认为恒星在生命末期会演变成中子星、白矮星或黑洞。这些天体密度极高,被视为宇宙中的“硬骨头”,似乎可以永恒存在。然而,荷兰研究团队却指出,这些天体并非如想象中那般稳定,它们实际上正在经历一种缓慢的“漏气”过程,最终会彻底消亡。
该团队通过复杂的计算发现,不同致密天体的“寿命”差异巨大。中子星大约能维持10^68年,这个时间跨度极其漫长,与宇宙目前138亿岁的年龄相比,犹如一秒钟之于整个宇宙的寿命。白矮星由于密度稍低,存活时间更长,可达10^78年左右。而黑洞的情况则更为有趣,按照常规认知,黑洞引力极强,似乎最为“长寿”。但研究显示,超大质量黑洞因平均密度较低,周围时空弯曲程度相对缓和,反而能存活更久。不过,无论寿命长短,所有致密天体最终都难逃“蒸发”的命运。
有人可能会联想到霍金辐射,毕竟霍金曾提出黑洞会因视界附近的量子涨落而逐渐蒸发。但荷兰研究团队指出,他们的发现与霍金辐射有着本质区别。霍金辐射主要针对黑洞,而中子星和白矮星没有视界,它们拥有实实在在的表面,按照传统理论,霍金辐射对它们并不适用。那么,没有视界的天体为何也会“漏气”呢?
研究团队运用弯曲时空的量子场论进行计算,发现在这些致密天体周围,由于引力极强,时空被严重弯曲。在这种极端环境下,真空中的“虚粒子对”行为发生了变化。通常情况下,真空会不断产生一对对粒子和反粒子,它们刚出现就会相互湮灭,因此被称为“虚粒子”。但在中子星等强引力天体附近,虚粒子对刚产生,就可能被强大的引力拉开,来不及湮灭。其中一个粒子获得能量逃逸,另一个则落入天体内部,导致天体能量损失。
不仅如此,这种“漏气”现象不仅发生在天体外部,内部同样存在。天体内部产生的虚粒子被吸收后,会使天体温度升高,随后以热辐射的形式从表面释放能量,进一步加剧了能量的损失。无论是外部逃逸的粒子,还是内部加热后辐射的能量,都在缓慢地“掏空”这些致密天体。
研究中的一个关键概念是“致密性”,即天体实际半径与它若变成黑洞时的半径之比。这个比值越小,说明天体越接近黑洞状态,周围时空弯曲越剧烈,量子辐射越强,“漏气”速度也就越快。这也是中子星比白矮星蒸发更快的原因。
这一发现彻底颠覆了人们对宇宙天体的传统认知。过去,人们认为恒星死亡后形成的致密天体会进入一种相对稳定的“退休”状态,安静地存在于宇宙中。如今看来,它们从诞生的那一刻起,就开启了漫长的倒计时,只是这个倒计时的时间尺度长得超乎想象。
想象一下未来的宇宙景象:如今我们仰望星空,满天繁星闪烁,那是因为恒星仍在发光发热。然而,经过数百亿年的演化,恒星逐渐熄灭,宇宙中只剩下这些致密天体。随后,它们开始漫长的“蒸发”过程,中子星率先逐渐缩小,接着是白矮星,最后连黑洞也消失不见。到那时,宇宙中可能真的空无一物,没有物质,没有光,只剩下空荡荡的时空。这种结局与传统的“热寂”理论有所不同,热寂描述的是能量均匀分布的状态,而这里则是物质被量子效应彻底“磨灭”。
当然,这一研究也面临着一个现实问题:时间尺度过于漫长。10^68年的时间跨度,不仅超出了人类的寿命,甚至可能连星系都无法等待到那一天。因此,有人质疑这种理论如何验证。这也正是理论物理的独特魅力与争议所在,它探索的是极端条件下的自然规律,有些验证或许真的超出了人类文明的时间范围。但无论如何,这种对宇宙终极问题的追问,正是科学探索的意义所在。











