《时间简史》解读(7)

恒星的最终归宿有好几种可能，如果恒星的质量比较小，那么坍缩到一定程度，它的引力，就最终会和内部粒子之间的斥力相平衡，最终变成中子星或者白矮星，但是如果这个恒星质量巨大，比一个半太阳还要大的话，那么它内部粒子之间的任何斥力，都不足以抵消引力，那么这个恒星就会一直坍缩下去，变成体积极小，质量极大的黑洞。
明白了以上黑洞的形成原理，黑洞的性质就很好理解了，黑洞最大的特点，就是具有极强的引力，任何物质，包括光，只要进入了某个临界区域，就永远不可能逃出黑洞了，如果有人靠近黑洞的话，巨大的引力，就会迅速的把他拉长，撕裂。
从外面来看，如果连光都无法逃出，那么黑洞，当然就是全黑的了，这也正是黑洞得名的原因。但问题是，黑洞这种吸引一切的性质，却和热力学第二定律产生了冲突。根据热力学第二定律，黑洞这种东西，应该有温度，只要有温度，就应该向外发出辐射和粒子，黑洞也不应该例外，但前面说了，连光都逃不出黑洞的引力，怎么可能有粒子能从黑洞中跑出来呢？
其实，包括霍金教授在内的几乎所有物理学家，都对这个问题很困惑，但是利用量子论，霍金教授后来成功的回答了这个问题。
霍金教授发现，黑洞的确会向外发射粒子，但这些粒子，并不是从黑洞里面跑出来的，而是从黑洞边缘空虚的空间中，无中生有的变出来的。
要理解霍金教授的这个说法，最关键的是要理解，量子论中的海森堡不确定性原理。
海森堡不确定性原理说的是，当我们对粒子，引力场，电磁场等进行测量的时候，就会发现，如果我们对其中的一个物理量测量的越准确，那么对另一个物理量的测量，就越不准确，比如说你对一个粒子的速度测量的越精确，那么对于这个粒子位置的了解，就越模糊。人类不可能同时掌握一个粒子的精确位置和精确速度。
根据海森堡不确定性原理，即使是看起来什么都没有的空虚的空间，在微观上其实也是波澜起伏的。你想啊，如果有一片空间完全是空虚的，那就代表着其中引力场或者电磁场的强度是零，变化率也是零，这两个物理量，就同时被精确的掌握了，这显然就违反了，海森堡不确定性原理，是不可能的。
那么空虚的空间里，到底是什么情况呢？非常神奇，在空虚的空间里，其实时时刻刻，都在产生成对儿的粒子，为了保持能量守恒，这些粒子，有的带有正能量，有的带有负能量，他们碰撞在一起，又会同时湮灭。
说到这一步，我们就可以看看霍金教授的解释是什么意思了。霍金教授提出，黑洞的边缘，虽然看似是虚空的，但其实是在一刻不停的产生成对的粒子，其中带有负能量的粒子，就会被吸到黑洞里面去，但还有一些带有正能量的粒子，可以从黑洞的边缘逃脱，跑到其它地方去。那么当我们站在黑洞外面看的话，看起来就像是，黑洞不断地在向外发射着这些粒子。这就是黑洞辐射，也叫做霍金辐射。