1975年，霍金發(fā)表了舉世震驚的研究結(jié)果：如果將量子論考慮進(jìn)去，黑洞將有可能蒸散！在“霍金輻射”影響下，包括光子，中微子以及一定程度上不同種類的粒子發(fā)出微弱光芒。這從未被觀察到，因?yàn)樵谖覀兡茏C明已存在的黑洞中是大量熱氣，其輻射完全能吞噬微小的影響。的確，如果黑洞的質(zhì)量為太陽(yáng)質(zhì)量，霍金預(yù)測(cè)它發(fā)出的亮光就像溫度為6×10^-8/M開(kāi)爾文的黑體。

圖解：黑洞（中）在大麥哲倫星云前面的模擬圖。請(qǐng)注意引力透鏡的影響，產(chǎn)生了放大的，但高度扭曲的星云的兩個(gè)影像。在頂部的銀河系盤面扭曲成一個(gè)弧形。

因此，只有非常小的黑洞所釋放的輻射才會(huì)有意義。盡管如此，該效果理論上非常有趣，致力于理解量子理論和重力是如何匹配的普通人已經(jīng)花費(fèi)了大量精力試圖理解該理論及其結(jié)果。最極端的結(jié)果是一個(gè)黑洞，如果任其獨(dú)自生存以及無(wú)吞噬，其質(zhì)量將蒸發(fā)，一開(kāi)始比較慢，但之后不斷衰弱，速度越來(lái)越快，最終在類似氫彈釋放的光芒中蒸發(fā)殆盡。但是一個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞的壽命為10^71M^3秒。

因此不要等著一個(gè)巨大的黑洞直至其消亡。（人們一直在尋找著在宇宙大爆炸中形成的較小黑洞的死亡，但并未有所發(fā)現(xiàn)。）

該理論是如何運(yùn)行的呢？你會(huì)發(fā)現(xiàn)，霍金輻射在許多“科學(xué)普及”中的解釋是這樣的：

在黑洞的視界邊緣，虛粒子對(duì)不斷被創(chuàng)造出來(lái)，無(wú)處不在。粒子一般以成對(duì)的形式出現(xiàn)（粒子-反粒子對(duì)），并很快碰撞相消。但是在黑洞的視界邊緣，虛粒子相消之前有可能一個(gè)會(huì)墜入黑洞，另外一個(gè)逃離，從而產(chǎn)生霍金輻射。

事實(shí)上，這樣的觀點(diǎn)在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中無(wú)法清楚展現(xiàn)。至少，我從來(lái)沒(méi)明白標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算是如何在虛粒子從視界逃逸時(shí)進(jìn)行運(yùn)算的，在上次談話中，我就在此，考慮到會(huì)有這樣的事情發(fā)生在視界，沒(méi)有人能“地道地”描述霍金輻射。我很高興能夠被任何不在此次談話中的專家糾正……注意：如果此類啟發(fā)式的描述被證明是正確的，我不會(huì)為此感到驚訝，但是我無(wú)法理解你們是如何從一般運(yùn)算中得到這樣的描述的。

一般計(jì)算包括波戈留玻夫變換。在你量化電磁場(chǎng)時(shí)，你解決了經(jīng)典方程組（馬克士威方程組），并將答案以正頻和負(fù)頻對(duì)的線性組合形式寫下來(lái)。總體而言，一個(gè)人給你了粒子，另外一個(gè)人給你了反粒子。更巧妙的是，分裂在量子真空理論中是隱形的！換言之，如果你以一種方式進(jìn)行分裂，我以另外一種方式進(jìn)行，我們對(duì)量子狀態(tài)看法可能不同！

這并不是令人完全震驚，只是非常震驚。畢竟，真空狀態(tài)可以被視為最低能量狀態(tài)。如果我們使用不同的坐標(biāo)系統(tǒng)，我們會(huì)對(duì)時(shí)間有不同觀點(diǎn)，因此也會(huì)對(duì)能量有不同看法—能量在量子理論中是以運(yùn)算符H定義的，時(shí)間進(jìn)化是以exp(-itH)表示。因此一方面，很有可能我們?cè)诮?jīng)典場(chǎng)理論中得出了不同的正負(fù)頻答案，而這個(gè)答案是時(shí)間相關(guān)exp(-iωt)的線性組合，被稱之為正頻或負(fù)頻，這取決于ω，當(dāng)然，這也取決于坐標(biāo)時(shí)t的選擇。另一方面，很有可能我們對(duì)最低能量狀態(tài)的看法也是不同的。

現(xiàn)在，我們?cè)陂h可夫斯基時(shí)空中，根據(jù)狹義相對(duì)論，會(huì)有大量“慣性參考系”與洛倫茲變換不同。不同的坐標(biāo)時(shí)會(huì)給出，但是我們發(fā)現(xiàn)，不同從來(lái)不是那么糟糕，不同的坐標(biāo)給出了馬克士威方程組正負(fù)頻答案不同的觀點(diǎn)。不會(huì)有不同的人用這些坐標(biāo)系統(tǒng)談?wù)撟畹湍芰繝顟B(tài)。因此所有慣性觀察者認(rèn)同粒子，反粒子，真空的概念。

圖解：本圖展示了球面上的點(diǎn)x的切空間。這個(gè)矢量空間可以看作?3的子空間。其中的矢量則叫作“幾何切矢量”。同理，平坦時(shí)空中任一點(diǎn)的切空間可以視為時(shí)空的子空間。

但是在扭曲時(shí)空中，并不存在最“好”的坐標(biāo)系統(tǒng)，即慣性的。因此，即使是很多坐標(biāo)的不同選擇也會(huì)對(duì)正反粒子或者真空概念有著不同看法。這些異議并不意味著“一切具有相關(guān)性”，因?yàn)橛泄娇梢越忉尣煌鴺?biāo)的描述。這就是波戈留玻夫變換。

因此如果有黑洞……

一方面，我們可以把馬克士威方程組結(jié)果分為能夠以最快速度遠(yuǎn)離黑洞和遠(yuǎn)在未來(lái)的正頻……

另一方面，我們可以把馬克士威方程組結(jié)果分為以最快速度遠(yuǎn)離過(guò)去，在墜入黑洞前完成的正頻。

這是我給出的有啟發(fā)的解釋，最接近正常計(jì)算。還有一些事情要說(shuō)，遠(yuǎn)在未來(lái)和逃離黑洞的粒子無(wú)法在黑洞中看到，因此它的狀態(tài)描述是不完整的，有熵，事實(shí)上是熱狀態(tài)。（這里我假設(shè)黑洞不是永恒的，因此在過(guò)去的粒子也無(wú)法應(yīng)對(duì)黑洞。）很明顯，霍金最初的計(jì)算解決了這個(gè)案例，但是人們最終淡化了他的解釋，他們?yōu)榱撕?jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)黑洞是永恒的。這就是談話中所講到的……我只明白了被淡化的版本?。?/p>

現(xiàn)在，事實(shí)上，當(dāng)你對(duì)真空做波戈留玻夫變換時(shí)，你會(huì)得到正反粒子對(duì)的狀態(tài)，因此在數(shù)學(xué)和啟發(fā)式解釋之間是有聯(lián)系的。希望描述啟發(fā)式解釋的人能夠比我還明白這其中的關(guān)聯(lián)！

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2.天文學(xué)名詞

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