作者sam75319 (悠悠阿仁)
看板ask-why
標題[請益] 粒子&反粒子，看過DISCOVERY的"史蒂芬霍金看宇宙"請進
時間Tue Jan 19 18:29:18 2010
最近看到DISCOVERY的"史蒂芬霍金看宇宙：時間簡史過去篇"時
他提到了粒子與反粒子在宇宙中的出現
在太空任何地方，都會有粒子(正質量)與反粒子(負質量)成對出現
其同時出現，存在不到十億分之一秒後，並又同時消逝，如下：
(○反粒子，●粒子)
nothing.....
↓
←○●→
↓
←○ ●→
↓
○ ●
↓
○→←●
↓
○●
↓
nothing.....
然後，他說如果這樣的情形發生在黑洞附近的話，就會變成：
(◎黑洞，○反粒子，●粒子)
◎ nothing.....
↓
◎ ←○●→
↓
◎ ←○ ●→
↓
◎←○ ●→
↓
◎○ ●→
↓
◎ ●→
所以他的結論說，黑洞附近會有輻射產生，科學家也證明他的想法是對的
不過我想問的是，為什麼不會有下面這種情形發生呢?
◎ nothing.....
↓
←○●→
◎
←●○→
↓
←○ ●→
◎
←● ○→
↓
←○ ●→
◎
←● ○→
↓
●┐
○ ↓
◎
● ↑
○┘
↓
◎ nothing.....
我的意思就是，成對產生的粒子，會跟其他成對產生的粒子抵銷，為什麼不會這樣呢?
這裡有個影片類似我要問的東西：
https://www.youtube.com/watch?v=xvq6uZf-Nck
圖真難畫阿......不知道有沒有人能理解我要問的東西(= =|||)
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 140.116.214.86
1F：推 flamesky:因為視界外的時空是普通時空，反粒子無法存在 01/19 18:56
3F：推 hermitwhite:一樓，反粒子可以存在普通時空而且已在實驗中被觀測。 01/19 21:26
4F：→ hermitwhite:對原post這個問題的回答是：後面的情形也有可能發生。 01/19 21:27
5F：→ hermitwhite:但為什麼通常發生的是前者，以下是我的猜想：正負粒子 01/19 21:30
6F：→ hermitwhite:對出現時的距離非常近，加上引力的關係因此能夠在極短 01/19 21:31
7F：→ hermitwhite:的時間內再度碰撞而湮滅；相較之下，真空中飛行的粒子 01/19 21:33
8F：→ hermitwhite:對要碰撞的機會微乎其微。 01/19 21:33
9F：→ xiaoa:1F只是沒有說完整吧. 反粒子無法長存, 所以逃到黑洞外只有 01/19 22:01
10F：→ xiaoa:正粒子能倖存. 所以這不平衡的反應就變成黑洞不斷釋放質量 01/19 22:02
11F：→ hermitwhite:反粒子和正粒子一樣穩定。 01/19 22:30
12F：→ xiaoa:....不是穩定不穩定啦. 是說外界那麼多正粒子, 碰到就滅了 01/19 22:52
13F：推 haryewkun:個人猜測：即使之後再和其他粒子抵消，但在這之前質量已 01/20 01:42
14F：→ haryewkun:經被產生出來了。之後再和其他粒子抵消，那也是在黑洞以 01/20 01:43
15F：→ haryewkun:外，黑洞無法回收相關質量，也就會變成能觀察到的輻射。 01/20 01:44
16F：推 HuangJC:請參考電子學,PN半導體那部份,描述是很像的.. 01/20 01:44
17F：推 haryewkun:但若要照我上面所說的那樣解釋，黑洞質量應該會越來越大 01/20 01:48
18F：→ haryewkun:所以其實我也不明白。（笑） 01/20 01:48
19F：推 HuangJC:黑洞質量愈來愈大並沒什麼疑問呀 XD它裏面不是空的,是很緊 01/20 01:50
20F：推 haryewkun:Huang大：霍金輻射是認為黑洞的質量會越來越小的。 01/20 01:52
21F：→ haryewkun:到最後甚至會完全蒸發掉。 01/20 01:52
22F：推 HuangJC:那就是引入反粒子的觀念啊.. 01/20 01:59
23F：推 xiaoa:反物質逃跑頂多只是讓黑洞周圍 原本就應該掉進黑洞的東西 01/20 02:00
24F：→ xiaoa:消失 01/20 02:00
25F：→ xiaoa:如果是物質逃跑, 它就可能跑得老遠(速度夠的話) 01/20 02:01
26F：推 HuangJC:其實在金屬屏蔽時的電荷計算有很近似的關係(正負電相消) 01/20 02:02
27F：推 haryewkun:Huang大：那問題就變成，為什麼只有反粒子會掉下去…… 01/20 02:15
28F：推 HuangJC:電子學PN接面的數學真的很像,它包含了濃度,碰撞機率計算 01/20 02:20
29F：→ HuangJC:人家把粒子的運動方向用公平的機率攤開後計算就這結果了 01/20 02:20
30F：→ HuangJC:順便說一下,氣體分子從濃度高會擴散到濃度低,也不是'長眼 01/20 02:21
31F：→ HuangJC:睛',分子看到哪兒稀哪兒去;你用公平的機率算完就是這樣.. 01/20 02:22
32F：→ HuangJC:所以如果你不愛背結論,那麼跑個電腦模擬,甚至有'互相侵入 01/20 02:23
33F：→ HuangJC:對方範圍的平均距離',在該距離後就被中和掉了啊~ 01/20 02:23
34F：→ hermitwhite:並不是只有反粒子掉進去。當該現象發生時正粒子和反粒 01/20 08:30
35F：→ hermitwhite:子同樣有機會逃離視界；而這時該領域的能量變成負值（ 01/20 08:32
36F：→ hermitwhite:這個能量消耗會跟著粒子對的其中之一被黑洞捕捉），因 01/20 08:34
37F：→ hermitwhite:此我們外面的人得到一個粒子（可能是正或反），黑洞則 01/20 08:35
38F：→ hermitwhite:幫我們付了能量。 01/20 08:35
39F：→ sam75319:所以...黑洞是能量轉值量....恆星是質量轉能量? 01/20 14:11
40F：→ sam75319:因此相對這個世界的另一個宇宙(反粒子宇宙)，則剛好相反 01/20 14:12
41F：推 HuangJC:不用去強調什麼轉什麼,因為根本是一樣的東西;就我個人的想 01/20 14:42
42F：→ HuangJC:像,是把這一切都想成'密度的不同'. youtube 上有段精采的 01/20 14:42
43F：→ HuangJC:影片,把物體不斷放大,接著你會看到分子,不同的晶格排列,再 01/20 14:43
44F：→ HuangJC:放大當然是原子.所有不同分子都由少數幾種原子組成,不就是 01/20 14:43
45F：→ HuangJC:密度差異?而所有不同原子都由質子中子電子(再加上我們未知 01/20 14:44
46F：→ HuangJC:的)組成,基本元素愈來愈少了,更能感受'只有密度的差別' 01/20 14:44
47F：→ HuangJC:一路放大下去,也許質量就是'很緊密的能量'也不足為奇了 01/20 14:46
48F：→ xiaoa:喔喔, 忘記考慮能量守恆, 推樓上 01/21 09:21
49F：推 haryewkun:hermit大：但站在黑洞的角度來說，卻是它得到了一個粒子 01/21 10:22
50F：→ haryewkun:，那麼為什麼不是外面的人來付那個能量呢？ 01/21 10:22
51F：→ haryewkun:我覺得這中間一定有些東西是我不知道的，要不然不會有這 01/21 10:23
52F：→ haryewkun:個結論……之前我去維基百科看了，說得也是那樣子。 01/21 10:23
53F：→ haryewkun:或者這樣說，為什麼這種現象不會推翻質能守恆定律？ 01/21 10:24
54F：推 hermitwhite:因為黑洞捕捉到單一粒子造成原本不會存在的粒子真實存 01/22 02:46
55F：→ hermitwhite:在這個動作是消耗能量的，因此巨觀來說並沒有違反質能 01/22 02:46
56F：→ hermitwhite:守恆。所以雖然看似得到質量，卻損耗更多能量導致黑洞 01/22 02:46
57F：→ hermitwhite:蒸發。但沒有人捕捉的時候粒子到底在不在那裡？ 01/22 02:47
58F：→ hermitwhite:這就回到量子力學的經典問題了。而且真正了解的人恐怕 01/22 02:47
59F：→ hermitwhite:都是從數學上了解的（這個我無能為力）。 01/22 02:47
60F：推 haryewkun:hermit大：我知道你所說的那個解釋，因為維基百科上就是 01/22 05:57
61F：→ haryewkun:這樣說的。我的問題是“為什麼”——為什麼黑洞造出一個 01/22 05:57
62F：→ haryewkun:原本不存在的粒子，會得出“相關能量由黑洞支付”，而不 01/22 05:58
63F：→ haryewkun:是根據這樣，去把質能守恆的定律推翻掉。 01/22 05:58
64F：→ haryewkun:另外，就算不推翻質能守恆定律，算起帳來，也是黑洞和外 01/22 06:02
65F：→ haryewkun:界各得到一個粒子，那麼為什麼是黑洞來付出能量，而不是 01/22 06:02
66F：→ haryewkun:宇宙（外界）來為這個粒子付出能量呢？ 01/22 06:03
67F：→ haryewkun:所以我在前面才說我不明白。:) 01/22 06:03
68F：推 HuangJC:我以為我回的那篇在數學上夠明白了呢.. 01/22 10:32
69F：推 HuangJC:黑洞補捉到一個反粒子,得到的是負質量 01/22 11:27
70F：→ HuangJC:任何粒子,都以波的型式在微微震盪著,可以想像成'粒子發霉' 01/22 11:29
71F：→ HuangJC:似的,粒子的確無法逃脫,但在微小尺寸裏'發霉'似的幅射還是 01/22 11:29
72F：→ HuangJC:做得到..然後就飄出來了~ 01/22 11:30
73F：推 haryewkun:反粒子的質量和正粒子的質量都是正的吧 ^_^ 01/22 13:14
74F：推 HuangJC:關鍵在此了,我不認為都是正的~ 01/22 13:42