科普黑洞与霍金辐射，霍金辐射的所有细节，霍金辐射是黑洞的唯一振荡

在1970年代，物理学家斯蒂芬·霍金试图回答一个看似简单的问题：黑洞有温度吗？他的分析导致了现在以他的名字命名的概念：霍金辐射。霍金不仅证明了黑洞会释放能量，他还证明了它们收缩得非常慢，最终在伽马射线爆发中爆炸。在这篇文章中，我们谈论的是霍金辐射。

霍金辐射是黑洞因量子涨落向外辐射粒子的现象。它是理解量子力学与广义相对论之间联系的关键。然而，在宇宙中，黑洞的霍金辐射因其极低的霍金温度（纳开尔文量级，远低于微波背景辐射温度）尚未被实验证实。为了提高霍金温度便于实验观测，人们提出了利用经典流体、量子流体、光纤等各种人工系统模拟黑洞及其辐射的方案。然而，到目前为止，玻色-爱因斯坦凝聚体中的声学黑洞的纳开尔文量级的霍金温度依然很难被实验观测。光纤中的光学模拟黑洞也备受争议。

霍金辐射是一个与太空相关的概念。

霍金辐射的想法是基于我们所说宇宙空间实际上并不是真正的“真空”这一事实。这也许是一个难以掌握的概念。尽管空旷的空间不包含质量、粒子或能量量子，但定义它们的量子场仍然存在于空间真空中。

由于空间真空中的量子场不需要任何能量，它们可以形成一对“虚拟粒子”，通常是快速相互湮灭的粒子与反粒子对。

然而，在黑洞附近，这些粒子中的一个有可能在黑洞内永远消失，而另一个则以霍金辐射的形式逸出。尽管这种解释被广泛使用，但它并不是完整的答案。广义相对论所定义的霍金辐射是重力如何影响时空的结果。

真空中的量子场服从海森堡的不确定性原理，这意味着他们可以获得的能量是有限的。

具有不同引力曲率的时空区域的量子场无法就其能量达成一致，因为引力场会使时空弯曲并影响时间的局部流逝。黑洞引力场中不同位置的真空能量差异产生了“虚拟粒子”。

霍金设法回答了他最初关于黑洞是否有温度的问题。

黑洞有温度，但这些温度非常小。此外，霍金已经证明，黑洞释放的能量与其质量成反比。有趣的是，黑洞的质量越高，释放的能量和温度就越小。

那么我们如何检测霍金辐射呢？

黑洞的温度通常仅略高于“绝对零度”。与宇宙微波背景的温度相比，它非常小。似乎宇宙不能产生小于约 2.5个太阳质量的黑洞。因此，寻找极小且极热的黑洞也不是一种选择。因此，探测霍金辐射几乎是不可能的。

霍金工作的一个含义是黑洞不是永恒的存在。

霍金工作的一个含义是黑洞不是永恒的存在。在生命的尽头，它们会非常缓慢地蒸发并死亡。霍金辐射的发射逐渐减小了黑洞的质量。所以不主动吸收新物质的黑洞会逐渐缩小，最终消失。这种死亡蒸发的时间线很长，因为它发生得太慢了。

由于霍金辐射，黑洞的质量蒸发会导致一个令人不安的问题，即所谓的“信息悖论”。

量子力学的基本原理之一是信息不能被破坏。例如，如果我们拥有一个粒子的完整信息，我们就可以预测该系统的未来和过去状态。

穿过黑洞视界的粒子所持有的信息对我们来说永远“丢失”了，因为它们永远无法从那里返回。

如果信息在黑洞内保持完整，这不是问题。问题是黑洞通过霍金辐射失去了质量，但没有将这些信息返回给我们可以访问的宇宙部分。在黑洞生命的尽头，黑洞和它所吞噬的信息完全丢失。这违反了量子力学的规则，因为信息丢失了。寻找解决这个悖论的方法已经产生了有趣的新物理学理论，但这个未解决的问题可能需要一个全新的“量子引力”理论。

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