霍金輻射論文（霍金輻射）

關(guān)于霍金輻射論文，霍金輻射這個問題很多朋友還不知道，今天小六來為大家解答以上的問題，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、霍金輻射 1975年霍金（Hawking）發(fā)表了一個令人震驚的結(jié)論：如果將量子理論加入進(jìn)來，黑洞好象不是十分黑！相反，它們會輕微地發(fā)出“霍金輻射”之光。

2、（該輻射包括）有光子、中子和少量的各種有質(zhì)量的粒子。

3、這從未被觀測到過。

4、因?yàn)槲覀冇凶C據(jù)認(rèn)為是黑洞的天體都被大量正墜入其中的熱氣團(tuán)所包圍。

5、這些熱氣的輻射會完全淹沒這種微弱的（輻射）效應(yīng)。

6、如果一個黑洞的質(zhì)量是一個M (一個太陽質(zhì)量，常作為度量天體質(zhì)量的單位，譯者)，霍金預(yù)言它將只能發(fā)出6×10-8開爾文的“體溫”。

7、所以只有很小的黑洞的輻射才會比較顯著。

8、特別地，這種效應(yīng)在理論上是很有趣的，致力于此的學(xué)者們已經(jīng)花費(fèi)了大量的經(jīng)歷去理解量子理論如何與引力結(jié)合在一起，其后果是什么。

9、最富戲劇性的是：一個孤立的、不吸收任何物質(zhì)的黑洞會慢慢輻射其質(zhì)量；開始很慢，但越來越快。

10、最后，在其滅亡的一瞬間將象原子彈爆炸那樣放出耀眼的光芒。

11、然而一個質(zhì)量為一個M 的黑洞的全部壽命為1071M 3秒。

12、所以別傻等大塊頭變成鬼魂了（人們已經(jīng)開始尋找在宇宙大爆炸中生成的小黑洞的滅亡，但至今未果）。

13、 這是怎么回事？好，你將發(fā)現(xiàn)對于霍金輻射的問題，在許多“科普”讀物中是這樣解釋的： 同在任何其他地方一樣，虛粒子在黑洞視界邊緣不斷產(chǎn)生。

14、通常，它們以粒子－反粒子對的形式形成并迅速彼此湮滅。

15、但在黑洞視界附近，有可能在湮滅發(fā)生前其中一個就掉入了黑洞。

16、這樣另一個就以霍金輻射的形式逃逸出來。

17、 事實(shí)上這種論證并不清晰地與實(shí)際計算相符。

18、至少我從未看到過標(biāo)準(zhǔn)的計算如何變形以解釋關(guān)于虛粒子溜過視界。

19、對于此問題，我最后要強(qiáng)調(diào)的是沒有人求出過一個“狹義”的描述此類在視界邊上發(fā)生的霍金輻射問題的解釋。

20、如果有任何專家可以對此進(jìn)行指正，我將樂于接受。

21、注意：如果這種啟發(fā)式的問答變得精確起來，我不會感到驚訝。

22、但我不認(rèn)為能從通常的計算中求出答案。

23、 通常的計算中涉及巴格寥夫（Bogoliubov）變形。

24、其想法是這樣的：當(dāng)你量子化電磁場的時候，你必須采用經(jīng)典物理方程（麥克斯韋Maxwell方程）并將其視為正頻和負(fù)頻兩部分的線性相加。

25、粗略地講，一個給出粒子，另一個給出反粒子；更精確地講，這種分割暗示著對量子真空理論的定義。

26、換言之，如果你用一種方法分割，而我用另一種方法分割，則我們關(guān)于真空狀態(tài)的觀點(diǎn)將不符！ 對此不必過于驚惶失措，這只是令人有些心煩。

27、畢竟，真空可被認(rèn)為是能量最低狀態(tài)。

28、如果我們采用根本不同的坐標(biāo)系，我們對時間的觀念將會完全不同，由此會有完全不同的能量觀——因?yàn)槟芰吭诹孔永碚撝斜欢x為參數(shù)H，時間的開方就以exp(-itH) 給出。

29、所以從一方面講，我們有充分理由認(rèn)為，在經(jīng)典場論中，我們依據(jù)不同的正、負(fù)頻劃分得到不同的解——時間依賴于exp(-i omega t) 的線性組合解，被稱為正/負(fù)頻依賴于符號omega——當(dāng)然，這種選擇依賴于如何選擇時間坐標(biāo)t。

30、另一方面，可以肯定我們會有不同的關(guān)于最低能量狀態(tài)的觀點(diǎn)。

31、 現(xiàn)在我們回到作為相對論一種特殊情況的明可夫斯基（Minkowski ）平坦的時空。

32、這里有一叢按洛倫茲（Lorentz ）變形區(qū)分開的“慣性框架”，它們給出了不同的時間坐標(biāo)系。

33、但你可以發(fā)現(xiàn)，不同的坐標(biāo)系給出不同的正負(fù)頻的麥克斯韋方程解的概念之間的區(qū)別并不太糟。

34、人們也不會因這些坐標(biāo)系的不同產(chǎn)生對最低能量態(tài)的歧義。

35、所以所有的慣性系中的觀察者對于什么是粒子、什么是反粒子和什么是真空的意見是一致的。

36、 但在彎曲的時空中不會有這種“最佳”的坐標(biāo)系。

37、因此即使是十分合理選擇的不同坐標(biāo)系也會在粒子和反粒子或什么是真空方面產(chǎn)生不一致。

38、這些不一致并不意味著“任何東西都是相對（論）的”，因?yàn)榇嬖谕晟频挠靡栽诓煌鴺?biāo)系系統(tǒng)的描述間進(jìn)行“翻譯”的公式，它們就是巴格寥夫變化公式。

39、 所以如果黑洞存在的話* 一方面，我們可以把麥克斯韋方程的解用最清晰的方式分割成正頻，這種分割即使是處于遙遠(yuǎn)未來并且遠(yuǎn)離黑洞的人也能夠做到* 另一方面，我們可以把麥克斯韋方程的解用最清晰的方式分割成正頻，這種分割即使是處于（恒星）坍縮成黑洞（一事）發(fā)生之前的遙遠(yuǎn)過去的人也能夠做到。

40、 以上就是我給出的最接近普通計算的啟發(fā)式的解釋。

41、關(guān)于在遙遠(yuǎn)未來和遠(yuǎn)離黑洞的人看不到黑洞里有什么。

42、這個事實(shí)，還有其他一些事情要說：他對于這種狀態(tài)的信息并不完全，他看到了一種帶熵的狀態(tài)，實(shí)際上，一種熱狀態(tài)（此處我假設(shè)黑洞不是永恒的，因此返回未來的人沒有黑洞可供討論。

43、顯然霍金的原始計算正是處理這種情況。

44、但此后的人們?yōu)楹喕嬎阃ㄟ^假設(shè)黑洞的永恒性而“擴(kuò)展”了他的解釋。

45、這就是討論此類問題的人們所說的：我只見過摻水的版本?。?實(shí)際上，當(dāng)你對真空作巴格寥夫變形時，你得到一個有粒子和反粒子的狀態(tài)。

46、這可能就是數(shù)學(xué)和啟發(fā)性解釋的聯(lián)系。

47、很可能作出這種通常的啟發(fā)性解釋的人對于此種聯(lián)系理解得比我更好。

本文分享完畢，希望對大家有所幫助。

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