宇宙终将蒸发殆尽？

无论星辰、人类还是路旁的牵牛花，世间万物都会发出一种特殊的辐射，只要这一过程持续得足够长，其源头就会蒸发殆尽。

一项关于物理学效应的新研究提出了这一观点。此前，物理学家认为这种物理效应只会发生在黑洞附近。在那样极端的环境下，宇宙中至大和至小之物相互碰撞。为了描述这种在不同尺度上发生的事件，科学家必须同时使用爱因斯坦的相对论（描述大尺度的规则）和量子力学（描述微观尺度的规则），这导致了一些奇怪的效应。但如果新研究的计算没有出错，这种奇怪效应可能是一种常态，即使在远离黑洞的地方也是如此。

上世纪70年代，人们开始思考非常大的世界与非常小的世界相遇会发生什么。英国物理学家斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）将目光投向了黑洞边缘——也被称为事件视界，粒子会在此处遭遇超乎想象的巨大引力。任何稍微越过事件视界的物体都将不可避免地落入黑洞，但在其外部的物体仍有机会逃脱。

霍金关注的是在黑洞的事件视界处自发出现的成对粒子——粒子和它的反粒子——会发生什么。量子力学告诉我们，这些成对粒子诞生于真空之中，它们会不断地在各个地方涌现而后瞬间消失，一旦粒子与它的反粒子相遇，它们就会在几分之一秒内湮灭，而整个宇宙在大尺度上并不会注意到它们的存在。

霍金指出，如果其中一个粒子出现在事件视界内，它将落入黑洞，但它在视界另一侧的伙伴会被巨大的力量向外抛出。为了维持黑洞的总能量守恒，遵守物理学定律，落入黑洞的粒子必须携带负能量（因此质量为负），而被抛出的粒子必须携带正能量。这样一来，黑洞就会发出被称为“霍金辐射”的能量，随着时间推移，持续逃逸的正能量会耗尽黑洞，从而导致它们蒸发。

大约六年前，荷兰拉德堡德大学的天体物理学家海诺·法尔克（Heino Falcke）开始更深入地思考这一过程涉及的物理学机制，以及事件视界是否是其中的必要元素——也就是说，这种蒸发会不会发生在其他物体上？“我询问了一些专家，得到了截然不同的答案。”他回忆道。

法尔克邀请了拉德堡德大学的同事、量子物理学家米夏埃尔·翁德拉克（Michael Wondrak）和数学家沃尔特·范苏伊勒科姆（Walter van Suijlekom）一同重新审视这个问题。三人决定使用被称为施温格效应的相关现象的方程，从一个非典型的角度展开研究。这种效应描述了在强电磁场下，从真空中涌现的带电粒子和反粒子是如何被撕裂的。这一过程可以被认为与粒子在黑洞事件视界上经历强引力过程相似。

研究人员通过数学分析表明，任何有质量的物体——不只是像黑洞这样的超大质量天体——都会影响真空中出现的粒子和反粒子对。美国科罗拉多大学博尔德分校理论天体物理学博士生泰勒·麦克马肯（Tyler McMaken，未参与这项研究）表示，可用概率云来描述这些粒子在空间中可能位置的分布。

在没有任何外力——电磁力或引力的情况下，粒子和反粒子的粒子云会重叠并相互湮灭。但是，如果引力对一个粒子云的“拉扯”比对另一个的力度更大，粒子云就会产生轻微的偏移。它们无法重叠，因此也不会湮灭。相反，它们会像从黑洞事件视界中被抛射的粒子一样发出辐射。

这项研究于6月2日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上，研究指出，任何有引力的物体——基本上涵盖了宇宙中的所有物体，都会发出类似霍金辐射一样的辐射并蒸发。计算结果显示，这一过程需要数万亿年的时间，因此早在看到蒸发效应的结果前，你就已经告别了这个世界。但是，对于白矮星、中子星等超大质量的死亡恒星残骸来说，这一效应可能会缩短它们的寿命。

麦克马肯很认可这项分析：“这表明肯定存在某种效应，在其影响下，仅凭真空中的引力就可以撕开粒子对。”他和同事已经在考虑进行类似的计算。

但他的观点并没有得到一致认同，德国慕尼黑数学哲学中心的理论物理学家扎比内·霍森费尔德（Sabine Hossenfelder）表示：“我担心其中所有的计算都是错误的。”她怀疑进一步的分析将证明，粒子-反粒子对实际上并不是从大质量非黑洞物体中辐射出来的。

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