【第二季】270｜【黑洞之问】霍金辐射——黑洞会蒸发

1974年，霍金本想亲手推翻贝肯斯坦的黑洞熵猜想，却在计算中得出了自己都不敢相信的结果：黑洞会辐射。在事件视界附近，量子力学的真空涨落产生的粒子对中，一个掉进黑洞，一个逃逸——逃逸的粒子带走能量，黑洞因此不断缩小，最终蒸发殆尽。黑洞不是永恒的。那个最反对贝肯斯坦的人，用最严格的计算，证明贝肯斯坦是对的。而黑洞会蒸发这件事，直接引爆了物理学最深刻的悖论——信息悖论。本期你会听到：真空涨落：真空中不断冒出粒子对又瞬间湮灭，量子力学的"无中生有"霍金的计算：视界附近的粒子对，一个掉进去，一个逃出来黑洞温度：越重的黑洞温度越低，太阳质量黑洞只有绝对零度之上六千万分之一度蒸发循环：越辐射越小，越小辐射越快，最终以剧烈爆发消失最反对的人证明了对的：霍金本来要推翻贝肯斯坦，结果给了猜想最后一块封印时间线：1972年：贝肯斯坦提出黑洞熵猜想，霍金反对1974年：霍金在《自然》发表黑洞辐射论文1975年：霍金进一步给出完整推导，辐射被学界广泛接受金句精选："黑洞的定义就是'光都逃不掉'，你怎么能说它会发光？""科学不在乎你的立场，只在乎你的计算。""越辐射越小，越小辐射越快——这是一个正反馈循环，最终蒸发殆尽。"核心问题： 霍金辐射证明黑洞会蒸发、会消失。但辐射出来的粒子是热辐射——不携带任何信息。不管往黑洞里扔了什么，出来的辐射都一样。这意味着信息掉进黑洞后，在黑洞蒸发殆尽时彻底消失。量子力学说信息永不消失，黑洞说信息消失了。这个冲突将在明天全面爆发——信息悖论。参考文献：Hawking, S.W. (1974). "Black hole explosions?". Nature, 248, 30-31.Hawking, S.W. (1975). "Particle creation by black holes". Communications in Mathematical Physics, 43, 199-220.Zel'dovich, Ya.B. & Starobinsky, A.A. (1971). 早期关于旋转黑洞中粒子产生的研究，启发了霍金的计算方向。