宇宙中「黑洞」裡面並不是黑的
在二十世紀的六十年代，科學家們又解算出了好多個黑洞的模型，黑洞家族不只是一個史瓦西黑洞了。就在史瓦西解算出第一個黑洞模型後不久，第二個黑洞模型RN黑洞也被解算出來，這是一個帶電的史瓦西黑洞模型，這個黑洞當時並沒有引起人們的重視。在二十世紀六十年代之前，黑洞普遍都沒有引起重視，但是現在這個RN黑洞就給大家出了個難題，那就是裸奇點問題。
火箭靠近黑洞被潮汐力拉長，同時產生引力紅移讓我們先來回顧一下最簡單不過的史瓦西黑洞，這也是現在科普書籍上講述最多的一個黑洞了。通常的描述是這樣的：你是觀察者A，開著飛船飛過黑洞，另外一個觀察者B，在遠方看著你；你勇敢地駕駛飛船向著黑洞開過去，隨著你慢慢接近黑洞那黑乎乎的視界，因為超大的質量使得時空彎曲了，你的動作在遠方的觀察者B看起來顯得越來越慢；你自己當然沒感覺到異樣，慢慢地，遠方的觀察者B發現，你的顏色越來越紅了；這是因為大質量天體附近，時間會變慢，光的頻率降低，顏色就會變紅，你的動作也變成了慢鏡頭一般，一切都很緩慢；漸漸地你的身影看不見了，然而拿紅外光攝像機來一看，還能看到你的圖像，因為光的頻率已經降到了紅外波段。再過一會，紅外光也看不到了，拿個天線對著你的方向，好像能收到微波；你身上發出的光線，已經降低到了無線電頻段，最後就啥也收不到
了，光子的能量取決於頻率，頻率降低到0，我們就接受不到任何能量了。外部觀察者B看到的你與你自己的感受並不是一回事。
你靠近黑洞的視界表面的時候，周圍看到的一切都會扭曲假如你站在視界表面之上，貼著視界表面發射一束光，這一束光會彎曲，沿著表面轉一圈轉回原點。所以說，黑洞表面是一個分界線，在這裡光都逃不出去你眼力好的話，可以直接看到自己的後腦勺，後腦勺出發的光，繞著黑洞轉了一圈來到你的眼前被你看到。你也可想而知，周圍的景物又會扭曲成什麼樣子。
你穿越了黑洞的視界面，並沒有啥特別的感覺。你會感覺眼前的景象更加扭曲，一個超大黑洞，並不會有那麼大的潮汐力，你不會立刻被拉成麵條。要是一個恆星級別的黑洞，你不到視界邊緣就已經被扯碎了。超大黑洞反而比小黑洞溫柔得多。但是，研究量子的物理學家們就比較黑心了，他們說視界面後面有一道火牆，你會燒得渣都不剩。相對論物理學家就善良多了，但也不過就是讓你多活一會兒而已。
研究相對論的時候考慮量子效應的，貝肯斯坦並不是第一個，很多人都在想法子統一量子力學和廣義相對論。愛因斯坦後半輩子都在尋找統一場理論，但是沒有什麼結果，畢竟微觀世界的遊戲規則與宏觀宇宙相差太遠。但是在具體計算的時候，考慮一下某些量子效應還是可以做到，至於如何結合，家家都有自己的辦法。霍金跟蘇聯人交流了一下，斯塔魯賓斯基和澤爾多維奇正在研究旋轉黑洞的自發輻射，霍金覺得蘇聯人還是做得粗糙了一點，他可以做得比蘇聯人更好。當時的劍橋已經成了一個黑洞研究的中心，霍金他們使用的工具叫做「彎曲時空量子場論」。既然引力場沒有辦法量子化，與量子力學徹底融合，那麼退而求其次，把彎曲時空和量子結合起來進行計算。萬有引力無法量子化，那麼繼續按照彎曲時空去進行處理，不考慮量子引力效應，也不考慮量子場對彎曲時空的影響。所以這個學科現在不太熱門，現在大家偏愛那種能夠大一統的理論，比如「弦理論」。但是在二十世紀七十年代，彎曲時空量子場論在霍金他們一干人等的手裡放出了異樣的光彩。
霍金髮現貝肯斯坦是對的，他以前的認識有錯誤。黑洞的確與熱力學有關係，黑洞有溫度，會發出輻射，即便是過去認為死透了的史瓦西黑洞也照樣會發出輻射，我們可以說：史瓦西黑洞一直在「詐屍」。論文一發表，物理學界立刻震動，霍金的江湖地位由此奠定。夏瑪老師看過以後，他評價：霍金憑此成就，足可以成為二十世紀最偉大的理論物理學家之一。霍金已經進入了頂尖人物的行列，況且他還是在病情日益加重的情況下達到這些成的。
霍金認為，旋轉黑洞會不斷地輻射出各種粒子，能層會不斷地癟下去，最後完全退化成一個史瓦西黑洞。史瓦西黑洞仍然會持續輻射出粒子，逐漸減少質量，最後越來越小。黑洞是個標準的黑體，它發出的輻
射是標準的黑體輻射，它的表面積就是熵。那麼只吃不吐的黑洞是怎麼
會發射出輻射的呢？照理說，黑洞內部的任何東西都是出不來的呀！那
就要從霍金的師爺狄拉克說起了。
狄拉克提出了一個真空不空的理論。我們以為真空裡面空無一物，什麼都沒有，其實不然，真空是有著劇烈活動的。一對對的虛粒子對不斷地產生，然後又迅速相互泯滅。總體看來，一個正粒子，一個反粒子相互抵消等於0。宏觀上的確是啥都沒有，但是瞬時並非如此，真空是處於沸騰的量子泡沫之中的，在普通的時空裡面，正反粒子總是相互抵消。但是到了黑洞的視界附近可就不是這樣了，瞬間產生一對虛粒子，一正一反都沒掉進黑洞里，那麼就相互抵消了，與普通的情況沒什麼差別，假如一對虛粒子同時掉進去，那我們什麼也看不到，就當沒這回事。假如負粒子掉進去，正粒子沒掉進去，那麼負粒子永遠也碰不到正粒子了，兩者無法互相抵消，成對的平衡狀況就打破了。正粒子看上去就像被黑洞輻射出來一樣，掉進去那個負粒子，使得黑洞減少了一份能量，總質量下降了。這個過程不斷地出現，黑洞也就不斷的減肥，最後蒸發乾凈。
黑洞還有個奇怪的特性，那就是比熱為負數。在日常生活中，物體的比熱總是正的，吸熱以後，溫度變高，然後逐漸與環境溫度一致，大家進入熱平衡狀態。黑洞可不是這樣，吸熱以後，溫度反而下降；放熱以後，溫度上升，越上升輻射越厲害，輻射越厲害，溫度就越高，最後惡性循環，一直到炸掉為止。越小的黑洞壽命越短，越大的壽命就越長，要麼不斷長胖，要麼不斷地萎縮，穩定不變是不可能的。霍金輻射帶給物理學界很大的啟示，質量居然與溫度有相關，引力居然與熱力學有聯繫，大大出乎物理學家們的預料，而且還透著一絲絲的詭異。黑洞熵居然是與面積成正比，而不是與體積成正比。一些科學家陷入了深深的思考之中，難道時空是二維的？其他維度只是幻象？細細想來，極其恐怖……
先不說「細思極恐」的話，霍金的理論一發表，研究相對論的學者都喜大普奔，研究量子力學的差點哭暈在廁所，因為霍金輻射打破了好多守恆，比如重子數守恆、信息守恆等等，尤其是信息守恆完蛋了！你能想像嗎？扔了半天硬幣，出現正面的概率和出現反面的概率加起來不等於1。這麼一搞，幺正性不就完蛋了。過去雖然也不知道掉進黑洞的那些信息怎麼樣了，大夥還是可以安慰自己一下，說不定信息以某種形式在黑洞裡面藏著呢，這倒好，蒸發沒了！信息徹底被抹光了！黑洞輻射是個標準的黑體輻射，你只能知道溫度，不帶其他任何信息。扔進黑洞的那些信息，完全都消失了，從量子力學角度看來是不可能的！量子理論告訴我們，信息只會被擾亂，不會被消滅，信息總數總是守恆的，哪怕像過去地下黨傳遞情報，一張字條看完以後立刻燒了，那也只是擾亂了信息，信息總數還是守恆的。量子力學整個是建立在信息守恆基礎上的，現在信息守恆被黑洞給蒸發給破壞了，搞量子的科學家們能不急眼嗎？
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