被黑洞吸收的的物质有机会逃生吗?

新鬼子

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被黑洞吸进去的物质会永远留在里面吗? - 萧半杨的回答
上一次用手机编辑，效果很差，决定用电脑重新整理
和作者的另外两篇文章算是姊妹篇，也欢迎大家阅读哦
黑洞是否旋转？又是否无尽旋转？ - 萧半杨的文章 - 知乎专栏
黑洞熵到底是个啥？ - 萧半杨的文章 - 知乎专栏
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早在1973年，剑桥的Hawking综合考虑了强引力场中量子效应后，得出结论
：任何黑洞都存在辐射，包括基态的Schwarzschild黑洞也是如此。
前提是这些过程不违反Heisenberg不确定性原理。
真空的量子涨落产生的正反粒子对其中一个进入了黑洞视界，而另一个必然逃离黑洞。
对于外部的观测者来说，凭空产生的粒子代表着能量，但又不能违反能量守恒，带来的影响就是黑洞必然会失去能量。
但黑洞确实获得了一个粒子，所以也可以解读为获得了负能量。
这种负能量模式和Casimir 效应是目前人类找到的两种负能量产生机制。



Casimir effect
对于黑洞来说，想要降低能量，必然需要减少质量。
这个过程被称为Hawking辐射。
关于黑洞能量的释放，如果用Einstein的原子发光机制类比，Hawking辐射可以认为是一种自发辐射机制，而不是Penrose过程那样的受激辐射。
黑洞只有三毛，为了不违反热力学第二定律即熵增定律。
以色列天体物理学家Bekenstein（缅怀一下）证明了黑洞的面积其实是黑洞的热力学熵。
所以传统热力学中的熵增原理到了黑洞热力学中可以称为黑洞面积不减定理。
按照这样的套路来看，广相也可以类似的定义黑洞温度T。黑洞的辐射就是以此温度为标志的热辐射。
辐射出的粒子可以是光子、中微子和电子。
只要这些粒子的静能量和
光子最轻，静质量为0，所以最容易产生。
如果假设黑洞辐射的光子波长为
如果与黑洞视界面的尺度相当（Schwarzschild半径）
所以



而温度为T时辐射光子的特征波长满足

就可以得到

弯曲时空中的量子场论给出的温度与上面的式子相近
为


黑洞辐射的能谱可以看做黑体谱，单位面积的辐射功率为

而Schwarzschild黑洞的面积为

所以质量为M的黑洞辐射功率为


可见黑洞的辐射功率和质量的平方成反比，质量越小的黑洞辐射能力越强。寿命也就越短。
所以说，不仅仅黑洞内部的信息会蒸发，黑洞本身也是在加速枯萎的。

今年下半年




以色列理工学院的物理学家Jeff ·Steinhauer在实验室中再造了模拟的黑洞环境，用于研究粒子在黑洞边界的行为。
研究成果发布于《Nature Physics》
《Nature》官网的演示过程是，他们将一团铷原子冷却到比绝对零度高出不到 K，在这样的低温下的铷原子服从玻色—爱因斯坦凝聚态统计，能够提供一个无声的介质，让量子波动产生的声子有机会被观察到。 接下来利用激光操控超冷流体，使其速度超过1马赫。声子在其中可以模拟出强引力场效果。
突然出现和消失的声子，恰好可以模拟真空涨落产生的的粒子和反粒子对。
跨越这个声音视界的声子对，会严格模拟Hawking辐射。
值得一提的是，为了将这些声波放大到足以被探测器捕捉到，
Steinhauer巧妙的在第一个声音视界内建立了第二个声音视界，同时调整超冷流体，使声子会阻塞并反弹。
由于声波反复撞击外围的第一个视界，更多的声子对被激发出来，从而将Hawking辐射放大到可被检测的水平。
该发现是Steinhaue独自一人发表的，甚至没有团队，尽管他很喜欢和乐队一起high，但这次是单飞。
加拿大University of British Columbi（UBC）的物理学家William Unruh（盎鲁效应很有意思，也是他1981年第一次提出用声子模拟的想法）表示，其他大多数做类似工作的研究组都至少有几个博士后和博士生。
“研究团队只有一人，这很罕见。”

作者：一点资讯