致密天体:白矮星、中子星与黑洞

霍金辐射

/ HAW-king /

我们都被告知没有东西能逃出黑洞——然而史蒂芬·霍金于一九七四年指出,若认真对待量子物理,黑洞终究并非完全漆黑。它们会发光,极其微弱地,带着一丝细若耳语的辐射,并在难以想象的漫长岁月里缓缓漏掉自己的质量、逐渐缩小。这就是霍金辐射:黑洞会蒸发这一惊人的想法,也是我们手中最接近一座连接引力与量子理论之桥的东西。

怎么会有东西出来?玄机在于,空旷的空间并非真正空无一物——量子理论说,粒子对无时无刻不在各处闪现又湮灭。恰在事件视界处,一对粒子中的一个可能落入,另一个则逃逸,带走极微小的一点能量。为了平账,黑洞便损失同等的一丝质量。黑洞越大,这辐射越冷:一个恒星级黑洞的霍金辉光,比空旷的太空还冷得多,根本无法探测。更小的黑洞会更热、蒸发更快,最终以一阵爆发收场。

其后果在尺度上令人咋舌。一个太阳质量的黑洞,蒸发完需要约10^67年——远比宇宙当前的年龄漫长得多——所以实际上,今天的天体物理黑洞是在生长,而非缩小。霍金辐射从未被直接观测到,对一个真实的黑洞而言很可能也永远不会;它仍是一项理论预言。然而它意义深远,因为它把引力、量子力学和热力学系在了一起,也使那个悬而未决的疑难——落入的信息是否真的永远丢失——变得更加尖锐。

一个太阳质量的黑洞,霍金温度约为六百亿分之一开尔文——远比空旷太空本身二点七开尔文的辉光还冷。它蒸发完约需10^67年,所以宇宙还远远太年轻,不足以让任何由恒星诞生的黑洞明显缩小。

一个太阳质量黑洞的辉光比空旷太空还冷;蒸发需要10^67年。

霍金辐射是一项理论预言,从未被观测到,对真实的黑洞而言微弱得近乎可笑——比它们周围的宇宙还冷。它的重要性在于理论层面,而非我们今天能探测到的某种东西。

又称
black-hole evaporation霍金辐射黑洞蒸发