黑洞可以活多久？久到你無法想像！

一般說來質量大於3個太陽質量的恆星演化晚期就會形成黑洞。因此，可以說黑洞是大質量恆星的歸宿。

從經典物理的角度來看，黑洞作為大質量恆星的「終態」，壽命是永恆的。這並不難理解，畢竟「黑洞」這個名字的由來便是因為它只吸收物質卻不會放出物質這一特性來起的。所以直到上世紀70年代以前，物理學家普遍認為黑洞就像不死的幽靈一樣，隱藏在宇宙的黑暗角落裡。

不過這一觀點在上世紀70年代發生了革命性的轉變，著名的物理學家霍金在經典引力中考慮了量子效應，通過彎曲時空量子場論的方法證明了黑洞實際上並非「有進無出」的。黑洞存在熱輻射——輻射譜滿足黑體輻射的性質！由於這一過程會使得黑洞的質量減少，我們又形象地把這個過程稱為「黑洞蒸發」。這徹底改變了物理學家對黑洞的看法，黑洞不再是一個永恆的物體。

現在我們就可以利用黑洞蒸發理論估算黑洞「壽命」。

考慮最簡單的史瓦西黑洞，這是一類不帶電、不旋轉的球對稱黑洞。

黑洞的溫度跟它的質量成反比。因此一個確定質量的黑洞可以確定它的溫度。

有了溫度以後，根據黑體輻射理論中斯特凡-玻爾茲曼定律可以計算出單位時間單位面積的黑洞熱輻射帶走的能量，從而得到黑洞的「壽命」。

既然黑洞已經是恆星生命周期的末期了，那麼黑洞的壽命有極限嗎？

答案是有的。有一種黑洞叫做原初黑洞，它是宇宙早期膨脹之前，它的密度分布不均勻。有某些密度非常大的區域，可以直接形成黑洞。因此，原初黑洞的質量可以小於一般恆星。而根據霍金所揭示的黑洞的特徵，黑洞以黑體輻射的形式蒸發，質量越小的黑洞，蒸發的速度越快，一些質量較小的黑洞可能已經蒸發掉了。而那些由恆星坍縮形成的，或者本身質量較大的黑洞（比如超大質量黑洞、中介質量黑洞、恆星黑洞），雖然本身有其壽命，但它們的蒸發時間要遠遠超過宇宙的年齡。

我給出的計算結果如下（具體推導過程需要用到3點，首先是黑洞的面積與質量的平方成正比，其次是黑洞的能量與質量成正比，最後是黑體輻射的斯特凡-玻爾茲曼定律）：

我們得到黑洞的「壽命」與其質量的立方成正比。

據以上的公式可以估算得到，一個原子核大小的黑洞，它的壽命跟目前的宇宙年齡幾乎一樣大。而一個太陽質量的黑洞，它的壽命約為十的65次方年，比宇宙的年齡大十的54次方倍！

因此，我們可以得到兩個結論：因為恆星坍縮形成的黑洞質量都要大於3個太陽質量，因此這些大黑洞的壽命幾乎是無窮大的。大黑洞的熱輻射是非常弱的，這也是為什麼天文學實驗中從未觀測到大黑洞的熱輻射。

相對論說，速度越快，其質量越大。黑洞里的東西，因引力縮綁，都處於完全靜止狀態，其質量也因為不運動而喪失，只靠強力令其在一起。這種平衡一旦打破，黑洞將立即「卟」的一聲爆炸，這才是其生命的終結。

黑洞具體壽命，還是交給專家去演算了，那才權威。

PS：未經同意不得轉載（圖片來源網路）

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