在上一篇文章《黑洞理论研究简史》里，我说上世纪六七十年代的时候出现过一个研究黑洞的黄金年代，这个阶段出现了很多有价值的研究成果，黑洞无毛和霍金辐射的发现就是其中非常典型的两个。

 

以前我们认为黑洞是一个张着血盆大口试图吞噬一切的怪物，这样的怪物，它的性质应该非常的复杂。但是，黄金年代的研究让大家大跌眼镜，黑洞不仅不复杂，而且异常的简单：它是一个绝对理想的球体，它的所有性质都由它的质量、自旋和电荷唯一决定。

也就是说，我只要知道了这个黑洞的质量、自旋和电荷，按照广义相对论的说法，我们就能计算出关于黑洞的一切东西。至于这个黑洞的外形是怎么分布的啊，坍缩成黑洞前的恒星是球形、方形还是表面有各种奇形怪状的东西啊，这些对黑洞的性质没有任何影响；形成黑洞的恒星在坍缩之前是否有磁场啊也对黑洞没有任何的影响。

 

然后我们可以把黑洞的视界想象成一个座饼干的模具：不论之前的面粉是什么样的，经过这个模具做成饼干之后大家就都长一个样了。我们无法通过最终饼干的样子来判断之前做成饼干的面粉团是什么形状的，什么湿度；同样，我们也没有办法通过最终形成的黑洞来判断之前坍缩成黑洞的恒星是什么样的。

 

恒星在坍缩形成黑洞的过程中会把除了质量、自旋和电荷以外的所有东西像人剃头发一样的给剔掉，这个就叫做黑洞无毛，或者说黑洞只有质量、自旋和电荷三根毛。

 

那么其他毛发都跑到哪里去了呢？这些不规则形状密度的还有恒星的磁场的都以引力波的形式给辐射出去了。比如恒星表面有凸起的小山，这座小山最后会全部变成引力波的形式辐射出去。

 

理想化模型

我们在研究物理世界的各种问题的时候，都通常要给物理世界建一个数学模型，这样的数学模型只是真实世界的一个近似。我们会忽略一些对事物影响不大的性质，只要这样带来的误差在我们可以接受的范围之内就可以了。这种理想化模型的局限我们是怎样都逃不掉的。

 

但是在黑洞这里我们就不一样了，我们压根就不需要对黑洞做什么理想化处理，它本身就是一个非常理想化的东西。我们的数学工具宏观世界的任何地方都没有如此精确过。

为什么黑洞跟宏观世界其他东西的性质如此不同，为什么只有黑洞这么简单？这个原因我们现在还不知道，或许这里隐藏了一些更深刻的物理学知识。

 

霍金辐射

霍金辐射是霍金大众知名度最高的理论物理学家的巅峰之作。霍金用他高超的数学技巧向大家证明了黑洞不是只出不进，吃东西不吐骨头的怪物，原来黑洞也会向外界辐射东西，黑洞的质量也会减少。

 

霍金辐射是结合广义相对论和量子力学，通过精密的计算得到的结论。其实他们的想法也很简单：在量子力学里，真空存在剧烈的涨落，在涨落里会瞬间产生虚粒子对，在正常的时空里，这样的虚粒子对瞬间产生然后又瞬间湮灭，突然得到又突然失去能量，使得时空总体上看起来能量是守恒的。但是在黑洞视界附近就不一样了，黑洞的潮汐力太大了，一对在黑洞附近产生的虚粒子一不小心就被黑洞的潮汐力给分开了，然后在一定条件下实物化为实粒子，一个落入黑洞，一个远离黑洞。

 

远离黑洞的那个粒子的能量是哪来的？当然是黑洞给的，现在它带着黑洞的能量跑来，就意味着黑洞的能量减少了，看起来就是黑洞蒸发了。

 

所以，霍金辐射可以形象的理解为：黑洞用暴力拆散了一对对无时无刻都黏在一起的情侣，然后黑洞就拆累了。累了就是失去能量了，而在相对论里能量和质量的等价的，所以黑洞的质量也会慢慢减少，半径也会减少，看起来就在慢慢的蒸发。

 

因蒸发而爆炸的黑洞

既然霍金辐射的是因为量子真空涨落引起的，而真空涨落又是无处不在的，所以，如果黑洞没有其他的能量获取渠道，那么它是不是要一直辐射下去？

 

我们再来思考一下：黑洞因为真空涨落不停的蒸发，蒸发之后能量质量减小，质量减小之后视界半径也跟着减小，但是黑洞表面的引力和温度会升高。这样当黑洞变得非常小的时候，虽然它的质量变下了，但是温度会非常的高，到达某个极限的时候……

 

“Bang Bang Bang……”

 

黑洞爆炸了~

 

它是真的爆炸了，但是根据计算，等一个黑洞通过蒸发爆炸需要等的时间太长太长了，比宇宙的年龄还要高几十个数量级。

 

但是这次爆炸跟我们熟知的那次宇宙大爆炸有什么区别么？这里面的事情我不清楚，不过我总是隐隐约约的感觉这两者之间有什么见不得人的勾当~

 

黑洞无毛和霍金辐射是黄金年代非常有代表性的两个结论，它大大拓展了我们对黑洞的认识，但是这些都还只是冰山一角~

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