第七章 黑洞不是这么黑的（4 / 8）

场数值和它时间变化率如同不确定性原理所表明粒子位置和速度那样，对个量知道得越准确，则对另个量知道得越不准确。所以在空空间里场不可能严格地被固定为零，因为那样它就既有准确值（零）又有准确变化率（也是零）。场值必须有定最小不准确量或量子起伏。人们可以将这些起伏理解为光或引力粒子对，它们在某时刻同时出现、互相离开、然后又互相靠近而且互相湮灭。这些粒子正如同携带太阳引力虚粒子：它们不像真粒子那样能用粒子加速器直接探测到。然而，可以测量出它们间接效应。例如，测出绕着原子运动电子能量发生微小变化和理论预言是如此相致，以至于达到令人惊讶地步。不确定性原理还预言类似虚物质粒子对存在，例如电子对和夸克对。然而在这种情形下，粒子对个成员为粒子而另成员为反粒子（光和引力反粒子正是其自身）。

因为能量不能无中生有，所以粒子反粒子对中个参与者有正能量，而另个有负能量。由于在正常情况下实粒子总是具有正能量，所以具有负能量那个粒子注定是短命虚粒子。它必须找到它伴侣并与之相湮灭。然而，颗接近大质量物体实粒子比它远离此物体时能量更小，因为要花费能量抵抗物体引力吸引才能将其推到远处。正常情况下，这粒子能量仍然是正。但是黑洞里引力是如此之强，甚至在那儿个实粒子能量都会是负。所以，如果存在黑洞，带有负能量虚粒子落到黑洞里变成实粒子或实反粒子是可能。这种情形下，它不再需要和它伴侣相湮灭，它被抛弃伴侣也可以落到黑洞中去。啊，具有正能量它也可以作为实粒子或实反粒子从黑洞邻近逃走（图7.4）。对于个远处观察者而言，这看起来就像粒子是从黑洞发射出来样。黑洞越小，负能粒子在变成实粒子之前必须走距离越短，这样黑洞发射率和表观温度也就越大。

图7.4

辐射出去正能量会被落入黑洞负能粒子流所平衡。按照爱因斯坦方程E＝mc2（E是能量，m是质量，c为光速），能量和质量成正比。所以往黑洞去负能量流减少它质量。当黑洞损失质量时，它事件视界面积变小，但是它发射出辐射熵过量地补偿黑洞熵减少，所以第二定律从未被违反过。

还有，黑洞质量越小，则其温度越高。这样当黑洞损失质量时，它温度和发射率增加，因而它质量损失得更快。人们并不很清楚，当黑洞质量最后变得极小时会发生什