在遥远的未来，宇宙中所有的黑洞将面临同一个命运

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不是100亿年，是近乎566,236,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000年！

严格来说，这是三倍太阳质量大小的黑洞的寿命。更大的黑洞寿命更长；黑洞寿命与其质量成正比。

图解：大麦哲伦云面前的黑洞（中心）的模拟视图。请注意引力透镜效应，从而产生两个放大，以星云最高处扭曲的视野。银河系星盘出现在顶部，扭曲成一个弧形。

至于为什么会这样。根据量子力学原理，即使在真空之中也存在着一直处于出现又湮灭状态的正反粒子。然而像这样一对正反粒子的全部能量却为零（根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失），因此粒子对中必定有一个粒子处于负能状态。这种负能状态只能存在一刹那，这也解释了为什么这些粒子对在真空中会瞬间湮灭而且不能被观测到。

图解：1927年第五次索尔维会议，此次会议主题为“电子和光子”，世界上最主要的物理学家聚集在一起讨论新近表述的量子理论。

但在强引力场中，又是另一番景象。负能粒子将坠入引力场中并获得能量。如果速度够快，它将获得足够的能量成为“正常的”正能粒子，其存在再也不受限制。与此同时，另一个起初就是正能的粒子，获得足够的能量，将完全从引力场中逃逸，逃向无限远处。

图解：引力场的不完全示意图

该现象发生的概率是可以计算的。从远处观测，这些现象就表现为黑洞辐射。但实际上并不是由黑洞所释放出来，而是从黑洞周围释放出来的。其结果就是正能粒子逃逸到无限远处，同时对应的负能粒子被黑洞“吞没”。因此，黑洞的总质能会减少。

图解：质量达太阳10倍的黑洞之计算机模拟图

黑洞越小，这个过程越快。这是因为黑洞周围引力场的梯度值（变化率）更大，让负能粒子更容易迅速获得动能。除非在最后一刻，这不算真正的爆炸。当黑洞的质量少于十亿吨时，仍然有一万亿年的寿命，此时它只有亚原子大小，但依旧主要以伽玛射线的形式辐射出0.1〖×10〗^10W的能量。

图解：α粒子相当于氦的原子核可被纸所阻挡，β粒子相当于电子可被铝箔所阻挡，γ射线则具有高穿透性。

在黑洞仅剩一年寿命的时候，它仍有七万吨的重量，但是现在依旧能辐射超过6.8〖×10〗^15W的能量，相当于人类文明发电总功率的1000倍。在黑洞生命最后一秒，黑洞输出的能量达到太阳所释放能量的0.0018%。在最终时刻，230吨质量转化为射线。这相当于500万吨当量的TNT，上千倍于所有国家全部核武器所释放的能量。

图解：位于M87中心的超大质量黑洞，推估质量达太阳的数十亿倍。这是人类史上第一张直接对黑洞观测的天文影像，由事件视界望远镜所拍摄，发表于2019年4月10日。

这么说来，这确实是一次爆炸。但别忘了，在那最后一秒之前的1800万年左右，黑洞已经在以1太瓦甚至更高的速度在辐射。而且为了看到这一刻，我们还要等上超过0.5〖×10〗^69年。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. forbes-孟冬

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本文选自：今日头条

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