霍金辐射证明出来了吗,霍金辐射是什么意思

霍金辐射的含义？

霍金辐射等

1975年，霍金在（Hawking）上发表了令人触目惊心的结论：若在其中增加量子理论的内容，黑洞似乎并不很暗！当时，人们认为它是由暗能量引起的。反之，则会发出轻微的“霍金辐射”光。这种光来自于宇宙中一种叫做“暗能量”的物质。（该辐射包括）具有光子、中子及少量多种质量粒子。在当时，人们认为黑洞只是一种神秘的存在形式。这种情况一直没有得到观察。由于我们已经掌握了黑洞存在的证据，所有天体均处在大量正在落入黑洞中的热气团的包围之中。当这个热气体团与其他物质相遇时。这些热气所产生的辐射将使这弱（辐射）效应被彻底淹没。因此，人们一直怀疑它们是否存在于黑洞之中。如果一个黑洞的质量是一个M（一个太阳质量，常作为度量天体质量的单位，译者），霍金预测，它只会释放6×10-8开尔文“体温”。因此，仅有极小黑洞辐射更为明显。尤其是这一影响从理论上看非常有意义，专门研究这个问题的学者花了很多经验来了解量子理论是怎样和引力相结合，结果如何。现在看来，这个问题并不是那么简单。最富有戏剧性：一个单独的黑洞，它不会吸收任何材料，它将缓慢地辐射出自己的质量；当它膨胀到一定程度时，它就会被完全吞噬掉。起步是缓慢的，但是速度是很快的。它将以极快速度从中心向外发散并最终消失于宇宙中，直至死亡。终于在它毁灭的瞬间会像原子弹爆炸一样发出夺目的光彩。黑洞之所以有如此巨大的威力是因为它自身具有一种“自我毁灭”能力。然而一个质量为一个M的黑洞的全部寿命为1071M 3秒。这就是我们现在看到的宇宙中距离死亡最近的物质——黑洞的存在。所以不要傻傻的等待大块头成为鬼魂（人们已开始探寻宇宙大爆炸时产生的小黑洞消亡的原因，但是迄今没有成功）。

这是怎么一回事？好了，就会发现关于霍金辐射，很多“科普”读物中都会如此说明：

就像任何一个地方，虚粒子源源不断地从黑洞视界的边缘生成。这些粒子是由两个反物质组成，即正负电子和反质子。在一般情况下，它们是由粒子–反粒子对组成，很快就会相互湮没。如果这些反粒子被吸积到远离黑洞中心区域的话。但是靠近黑洞视界的地方，很可能，湮灭出现之前，其中之一已经落入黑洞。如果这个过程被阻止，则两个或多个反粒子将同时从视界向外发射出能量。这又有一种是通过霍金辐射逸出。

实际上，这一证明是不明确的，符合实际计算的。这是因为在我们看来，在黑洞中存在着一种特殊类型的辐射现象——即所谓的“虚粒子溜过空视界”现象。至少，我还从来没有见过一个标准计算是怎样变形来说明有关虚粒子从视界中溜走的。我想这不是一件容易的事情。关于这个问题，作者最后想强调，谁也没有求出“狭义”地描述这类视界边出现的霍金辐射的说明。在这里，我把它作为一种对宇宙演化理论中的基本假设提出来讨论。如有专家，可给予指正，我会欣然接受的。注意：若这启发式问答变准确，我不觉得奇怪。我希望读者能够把它看成是对我所提出问题的一种补充和说明。但是我想，并不是可以在平时的运算中找到答案。

在一般的计算中，涉及到巴格寥夫（Bogoliubov）变形。在量子力学里，它被称为量子电磁相互作用。思路如下：把电磁场量子化时，您必须使用经典物理方程（麦克斯韦Maxwell方程），把它看成是正频与负频的线性相加。如果你用量子力学来研究这个问题，那么它就可以被分解为两个相互独立但又彼此相关的子问题，即在这两个不同频率上分别进行讨论。大致上是个给粒子的问题，另一类给了反粒子；在此基础上再考虑粒子与反粒子之间的相互作用以及它们之间的相互干涉。更准确地说，这一划分暗示了量子真空理论。换句话说，如果用一种方法分割的话，而且我是用另外一种方法来划分的，那么，我们对真空状态的看法就会不一致！

对此，你不必太惊惶失措，那就是让人有点不高兴。因为真空和物质都是一种相对于空间或其他形式而存在的物理世界。毕竟真空可以看作能量最低的状态。假如我们使用本质上不一样的坐标系，我们对于时间的概念将是截然不同的，从而产生了截然不同的能量观，这是因为能量是量子理论上的参数H所定义，时间开方是用exp（-itH）来给定。也就是说，当一个场方程满足一定条件时，其相应的正负频值将与该频率下对应于它的空间位置相关，而这个问题也正是本文所要讨论的内容。因此，一方面，我们完全可以相信，就经典场论而言，我们根据不一样的积极、负频划分获得不同解—时间取决于exp（-i omega t）线性组合解，所谓的正/负频取决于标志omega—当然，这一选取取决于时间坐标t的选取方式。因此，我们将很容易地理解为什么要用不同的方法来计算时间和空间。另一方面，可以肯定的是，我们对最低能量状态会有不同的看法。

现在，让我们回到明可夫斯基（Minkowski）这个平坦时空，它是相对论的一种特殊情形。在这个模型中，一个物理系统和它所处的空间都是由一系列相互正交、互相垂直或不相交的坐标轴所构成的图形。这里有丛“惯性框架”，是根据洛伦兹（Lorentz）的变形而区别开来的，它们给出了不同的时间坐标系统。这类坐标系统在物理上是不存在的，因为它们本身就不是一个稳定的空间变换形式。却能找到答案，不同坐标系给不同正负频麦克斯韦方程解概念差异不大。在一个特定的坐标系里，它将会提供唯一确定的物理图象，而其他坐标则不存在这种图象。人们并没有因为这些坐标系之间的差异而模糊了最低能量态。因为任何一个坐标系统都对应于它所定义的物理场，而且这两个物理量之间有着密切的关系。因此，在惯性系下，观察者都对粒子为何物、何谓反粒子，何谓真空，看法相同。

但是弯曲时空中并不存在这样一个“最佳”坐标系。由于我们所关心的不是一个特定的物理场本身而是由其相互作用决定了的时空结构，所以我们必须根据具体问题来确定合适的坐标组合。所以，甚至非常合理地选用的各种坐标系，都可能导致粒子与反粒子之间，或者何为真空等问题上的不协调。这是因为在某些情况下，一个特定坐标体系可以被另外几个相应的坐标系所代替。这种不一致并不意味着“一切事物都是相对（论）的”，由于有了完美的公式来“翻译”不同坐标系系统描述之间，它们是巴格寥夫的变化公式。

因此，若黑洞的存在*

一方面我们能将麦克斯韦方程解最明确地划分为正频，这样的划分，就算在遥远的将来，离黑洞很远，都可以实现*

另一方面我们又能将麦克斯韦方程的求解以最明确的方式划分为正频，这种划分，即使在（恒星）坍缩为黑洞（一事）前遥远的过去，人们都能做得到。

这也是作者所给最为贴近一般计算启发式说明。在我看来，黑洞是一个非常神秘的现象。至于那些遥远的将来，那些离黑洞很远，看不见黑洞里面是什么东西的人们。这是我在这里所做工作中唯一得到的结论。这一事实还有些别的话要讲：他对这一境界的了解还不够全面，他所见到的是一个带有熵的态，其实，一种热状态（此处我假设黑洞不是永恒的，因此返回未来的人没有黑洞可供讨论。显然霍金的原始计算正是处理这种情况。但此后的人们为简化计算通过假设黑洞的永恒性而“扩展”了他的解释。这就是讨论此类问题的人们所说的：我只见过掺水的版本！）

其实在真空中做巴格寥夫的形变，就获得了存在粒子与反粒子两种情况。在我们看来，这些状态是由某种特殊形式决定的。这也许是数学与启发性解释之间的一种关联。我在这里提出了一种新的理论方法，它将把这种联系与数学中的“几何”概念结合起来，从而使我们能够更清楚地说明这个问题。极有可能做出这一惯常启发性解释者，对这一关联的认识要优于本人。

霍金辐射的原理是什么？

霍金给出了霍金辐射原理，即：在“真空”宇宙里，按照海森堡的测不准原理，将瞬间无中生有地制造出一对正，反虚粒，然后一瞬间就不见了，为了满足能量守恒定律，黑洞视界以外的领域亦不例外。霍金推认为若黑洞外部生成的虚粒子是正确的，吸引了他们之一，还有一种逃逸也应如此：那逃逸粒子得到能量，它不必跟随与之对立的粒子湮灭，就能逸出无限的距离，从外部来看，它如同黑洞发出的粒子。因此，我们认为，黑洞有可能存在着一种新的物质形态——黑洞吸积物。这一推测随后得到了验证，该辐射称为霍金辐射。它具有类似于引力透镜的作用——让我们看到周围物体发出的光都会照在我们身上，使我们感觉舒适。由于它是向外带去能量，因此，它从黑洞中摄取部分能量，黑洞也将逐渐变得越来越小，越来越消失；因为它只消耗掉部分物质，因而不会影响宇宙中其他物体的运动和演化。同时还对外带来了情报，因此，它并没有违背信息定律。

霍金辐射是由光子组成的、中子及少量多种质量粒子。当宇宙中出现了一个大尺度的“热核”时，这个辐射源就开始产生一种强大而又缓慢地旋转的热射线。这种情况一直没有得到观察，由于证据表明，这是一个黑洞，所有天体均由大量正在落入黑洞的热气团包围。这些热气所产生的辐射将彻底淹没这一微弱辐射效应。在黑洞中，气体密度比周围大很多倍，因此可以将能量传递给其他物质而不发生损失。若黑洞质量为M时。

霍金预测，这只会释放60毫微开尔文“体温”。因此，仅有极小黑洞辐射更为明显。最富有戏剧性：一个单独的黑洞，它不会吸收什么物质，它缓慢地辐射出它的质量。它启动得非常缓慢，但是速度却越来越快。当辐射达到一定程度时就会突然爆发。终于在它毁灭的瞬间会如原子弹爆炸般发出夺目的光彩。

霍金辐射等