霍金輻射跟我們前文討論的黑洞自發輻射不同，自發輻射是非熱輻射，與溫度沒有關係，霍金輻射是黑體輻射，是標準的熱輻射。非熱輻射遵從面積定理，在自發輻射過程中，由於不蹲失去電荷和角動量，黑洞的面積不斷增加。霍金輻射不遵從面積定理，輻射過程中黑洞面積會減小，黑洞的質量也會減小，直至消失。這就是著名的“霍金輻射”
電腦模擬出來的黑洞
1973年（老郭才1歲），英國著名物理學家史蒂芬-霍金提出了的“霍金輻射”理論，這是是一項革命性理論，但是由於逃離黑洞的輻射過於捉摸不定，因此“霍金輻射”很難得以取得實驗室的證實。2015年，來自美國和以色列兩個獨立的研究團隊發現了足以支持“霍金輻射”理論的明確證據，他們的發現或將幫助這位偉大的物理學家最終獲得諾貝爾獎。
霍金輻射的重要發現，表明史瓦西黑洞不是一個僵死的星，其它任何黑洞都不是恆星的屍體。黑洞不但不是恆星演化的結局，而且是恆星演化的另一個階段。恆星變成黑洞之後，還會繼續演化，演變成其它的物質形態。
老郭好奇的其實不是上面那些黑洞輻射的問題，而是霍金究竟是怎麼發現黑洞的熱輻射的？其實這裡面貝肯斯坦的想法對於霍金起到了很大的啟發，儘管霍金對貝肯斯坦的想法也是不認可的。但是他從另外一個角度去考慮問題，如果貝肯斯坦的想法是正確的，那麼會怎麼樣呢？
老郭願意浪費手指頭寫這些東西，其實是希望各位小夥伴能學會這些科學領域牛人腦袋裡的思維方面，沒準哪天，咱們小夥伴裡也能出一個大咖呢？萬一這個大咖，未來有一天說，就是當年看了老郭寫的東西，啟發了我。誒我，想想我都感覺到很幸福。
我們來回憶一下我前一篇文章裡說的貝肯斯坦的想法：他認為，黑洞面積定理似乎跟熱力學中的熵很像。惠勒（貝肯斯坦的導師）對他貝肯斯坦這樣的想法表示了嚴厲的批評，當然最初霍金也是這麼想的。但是他在逆向思維的思考的時候發現，如果貝肯斯坦說的是真的，那麼黑洞的溫度就是真溫度，黑洞熱力學四條定律在本質上就是跟普通熱力學的四條定律相對應。
那麼物質究竟是怎麼從黑洞表面跑出來的？按照我們之前的理解，物質只能單向通過視界落入到黑洞當中。其實，霍金思考這個問題的時候，受到了狄拉克真空漲落思想的影響。他先從最簡單的史瓦西黑洞，考慮到黑洞外部緊靠視界的真空漲落。
黑洞附近的真空漲落
這裡產生的虛粒子對有幾種可能：1、自行湮滅；2、兩個都調入黑洞。這兩種情況肯定是與黑洞輻射沒關係的，比較外面看不到了。3、兩個虛粒子中一個落入黑洞，另一個飛向遠方。正是這種情況導致了黑洞熱輻射的產生。這種情況也可以等價滴看成：一個正能粒子逆著時間順序從奇點穿過視界到達黑洞表面，在那裡被視界散射，然後在順時飛向遠方。這就是黑洞熱輻射粒子的物理機制。
我是郭哥論道，一個致力於科普相對論、量子力學、計算機、數學，讓深奧的科學理論通俗易懂起來、讓科學更有趣、更有料的科普搬運工。耐心看完的小夥伴，留個言、點個贊加個關注再走唄。
閱讀更多 郭哥論道 的文章
