首页 > 时间简史 > 第16章 黑洞不是这么黑的(1)

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1973年9月我拜候莫斯科时,和苏联两位最首要的专家雅可夫・捷尔多维奇和亚历山大・斯塔拉宾斯基会商黑洞题目。他们压服我,遵循量子力学不肯定性道理,扭转黑洞应当产生并辐射粒子。在物理学的根本上,我信赖他们的论点,但是不喜好他们计算辐射所用的数学体例。是以,我动手设想一种更好的数学措置体例,并于1973年11月尾在牛津的一次非正式会商会大将其公布于众。当时我还没计算出实际上有多少辐射。我预感要发明的恰是捷尔多维奇和斯塔拉宾斯基预言的从扭转黑洞收回的辐射。但是,当我做了计算,使我既诧异又恼火的是,我发明乃至非扭转黑洞明显也应以稳定速率产生和发射粒子。

人们非常轻易从黑洞面积的非减行动遐想起被叫做熵的物理量的行动。熵是测量一个体系的无序的程度。知识奉告我们,如果不停止内部干与,事物老是偏向于增加它的无序度。(你只要停止保养屋子就会看到这一点!)人们能够从无序中缔造出有序来(比方你能够油漆屋子),但是必须耗损精力或能量,如许减少了可操纵的有序能量的数量。

比方,考虑一盒气体分子的体系。分子能够以为是不竭相互碰撞,并不竭从盒子壁反弹返来的康乐球。气体的温度越高,分子活动得越快,如许它们撞击盒壁越频繁也越短长,并且它们感化到壁上的向外的压力越大。假定初始时统统分子被一隔板限定在盒子的左半部。如果接着将隔板撤除,这些分子将趋势散开并充满盒子的两半。在今后的某一时候,统统这些分子偶尔会都呆在右半部或回到左半部,但占绝对上风的能够性是,分子的数量在摆布两半大抵不异。这类状况比本来的统统分子都在一个半部的状况更加无序。是以,人们说气体的熵增加了。近似地,假定我们从两个盒子开端,将一个盒子充满氧分子,另一个盒子充满氮分子。如果把两个盒子连在一起并移去中间的壁,则氧分子和氮分子就开端异化。在厥后的时候,最能够的状况是两个盒子都充满了相称均匀的氧分子和氮分子的异化物。这类状况比本来分开的两盒的初始状况更无序,即具有更大的熵。

在1970年之前,我关于广义相对论的研讨,首要集合因而否存在一个大爆炸奇点。但是,同年11月我的女儿露西出世后不久的一个早晨,当我上床时,开端思虑黑洞的题目。我的残废使得这个过程相称迟缓,如许我有大量时候。当时候还不存在关于时空的那些点是在黑洞以内还是在黑洞以外的准肯定义。我已经和罗杰・彭罗斯会商过将黑洞定义为不能逃逸到远处的事件调集的设法,这也就是现在被遍及接管的定义。它意味着,黑洞鸿沟――即事件视界――是由刚好不能从黑洞逃逸,而只在边沿上永久回旋的光芒在时空里的途径构成的 。这有点像从差人那边逃开,但是仅仅保持比差人快一步,而不能完整逃脱的景象!

但是,他利用了略微分歧的黑洞定义。他没成心识到,假定黑洞已经停止于不随时候窜改的状况,遵循这两种定义,黑洞的鸿沟并是以其面积都应是一样的。

我们晓得,任何东西都不能从黑洞的事件视界以内逃逸出来,黑洞如何能够发射粒子呢?量子实际给我们的答复是,粒子不是从黑洞内里出来的,而是从紧靠黑洞的事件视界的内里的“空虚的”空间来的!我们能够用以下的体例去了解这个:我们觉得是“空虚的”空间不能是完整空的,因为那就意味着诸如引力场和电磁场的统统场都必须刚好是零。但是场的数值和它的时候窜改率如同粒子的位置和速率那样:不肯定性道理意味着,人们对此中的一个量晓得得越精确,则对另一个量晓得得越不精确。

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