黑洞不黑，霍金辐射再次证明：黑洞不是恒星的尸体

霍金辐射跟我们前文讨论的黑洞自发辐射不同，自发辐射是非热辐射，与温度没有关系，霍金辐射是黑体辐射，是标准的热辐射。非热辐射遵从面积定理，在自发辐射过程中，由于不蹲失去电荷和角动量，黑洞的面积不断增加。霍金辐射不遵从面积定理，辐射过程中黑洞面积会减小，黑洞的质量也会减小，直至消失。这就是著名的“霍金辐射”

电脑模拟出来的黑洞

1973年（老郭才1岁），英国著名物理学家史蒂芬-霍金提出了的“霍金辐射”理论，这是是一项革命性理论，但是由于逃离黑洞的辐射过于捉摸不定，因此“霍金辐射”很难得以取得实验室的证实。2015年，来自美国和以色列两个独立的研究团队发现了足以支持“霍金辐射”理论的明确证据，他们的发现或将帮助这位伟大的物理学家最终获得诺贝尔奖。

霍金辐射的重要发现，表明史瓦西黑洞不是一个僵死的星，其它任何黑洞都不是恒星的尸体。黑洞不但不是恒星演化的结局，而且是恒星演化的另一个阶段。恒星变成黑洞之后，还会继续演化，演变成其它的物质形态。

老郭好奇的其实不是上面那些黑洞辐射的问题，而是霍金究竟是怎么发现黑洞的热辐射的？其实这里面贝肯斯坦的想法对于霍金起到了很大的启发，尽管霍金对贝肯斯坦的想法也是不认可的。但是他从另外一个角度去考虑问题，如果贝肯斯坦的想法是正确的，那么会怎么样呢？

老郭愿意浪费手指头写这些东西，其实是希望各位小伙伴能学会这些科学领域牛人脑袋里的思维方面，没准哪天，咱们小伙伴里也能出一个大咖呢？万一这个大咖，未来有一天说，就是当年看了老郭写的东西，启发了我。诶我，想想我都感觉到很幸福。

我们来回忆一下我前一篇文章里说的贝肯斯坦的想法：他认为，黑洞面积定理似乎跟热力学中的熵很像。惠勒（贝肯斯坦的导师）对他贝肯斯坦这样的想法表示了严厉的批评，当然最初霍金也是这么想的。但是他在逆向思维的思考的时候发现，如果贝肯斯坦说的是真的，那么黑洞的温度就是真温度，黑洞热力学四条定律在本质上就是跟普通热力学的四条定律相对应。

那么物质究竟是怎么从黑洞表面跑出来的？按照我们之前的理解，物质只能单向通过视界落入到黑洞当中。其实，霍金思考这个问题的时候，受到了狄拉克真空涨落思想的影响。他先从最简单的史瓦西黑洞，考虑到黑洞外部紧靠视界的真空涨落。

黑洞附近的真空涨落

这里产生的虚粒子对有几种可能：1、自行湮灭；2、两个都调入黑洞。这两种情况肯定是与黑洞辐射没关系的，比较外面看不到了。3、两个虚粒子中一个落入黑洞，另一个飞向远方。正是这种情况导致了黑洞热辐射的产生。这种情况也可以等价滴看成：一个正能粒子逆着时间顺序从奇点穿过视界到达黑洞表面，在那里被视界散射，然后在顺时飞向远方。这就是黑洞热辐射粒子的物理机制。

我是郭哥论道，一个致力于科普相对论、量子力学、计算机、数学，让深奥的科学理论通俗易懂起来、让科学更有趣、更有料的科普搬运工。耐心看完的小伙伴，留个言、点个赞加个关注再走呗。