质量10千克的黑洞，温度却高达120万亿亿摄氏度，但寿命仅84飞秒|霍金辐射|黑洞|粒子

　　宇宙中存在着许多超乎人类想象的天体，黑洞就是其一，因为能够强烈的弯曲时空，而致使宇宙中速度最快的光，都无法随影所欲的从它身边经过，甚至一不小心还会陷入黑洞内部，永远逃不出来。

　　再加上黑洞只进不出，永远填不饱的“肚子”。可能这就是很多朋友对黑洞的全部认识了吧，但实际上，虽然看上去虽然极端近”无敌”的天体，在适当条件下，也会有着面临死亡的一天，因为它也有温度，毕竟温度意味着热辐射能量的流逝，终会在质能方程的限制下，终结黑洞的性命。

　　比如一个质量在10千克的黑洞，它的温度能够达到120万亿亿摄氏度（要知道太阳的核心温度不过才1500万摄氏度），但正是因为温度过高，导致能量损失迅速，因此它的寿命只要84飞秒（1飞秒等于1秒的一千万亿分之一）。

　　但让人疑惑的是，明明连光都逃不走的黑洞，为什么还能释放热辐射呢？这不是前后矛盾吗？很好的问题，而这一切都要从上世纪70年代说起。

　　1971年，时年29岁的霍金提出了黑洞的面积不减定理，这个定理告诉我们，一个黑洞的表面积顺着时间的方向永远不会减少，很好理解，毕竟黑洞的表面积是和其质量相挂钩的，质量越大，表面积越大，两个黑洞融合后的质量肯定是要大于原先任意一个的，因此表面积就会增加。并且这个定理还告诉我们，一个黑洞是不可能自发的分离成两个，因为那样表面积就减少了。

　　不过这一定理似乎与上面讲的内容相互矛盾了，因为面积不减意味着黑洞不会死亡，但上面又说黑洞也有寿命，那么这是怎么一回事呢？

　　仅仅相隔一年后的1972年，还在物理学家约翰•惠勒门下做学生的雅各布•贝肯斯坦，从霍金的黑洞面积不减定理联想到了热力学第二定律，也就是著名的熵增定律，面积不减对应着熵增，那么是不是黑洞也具有熵呢？于是乎，这位年轻的学子随即在当年就写出了一份论文，提出了黑洞具有熵，并且熵正比于黑洞表面积。

　　黑洞具有熵的这一概念一经提出，可以说是踏出了黑洞“复活”的第一步（毕竟在此之前，黑洞留给人们的印象，就是一颗贪吃无厌、冰冷恐怖的天体）。然而贝肯斯坦不但提出了黑洞具有熵，而且黑洞的温度也从之前的绝对零度中摆脱了出来，简单来说，黑洞现在具备了熵和温度。

　　然后霍金当时对这种假设是持的怀疑态度，毕竟温度意味着热辐射，而黑洞的独特性质告诉我们，没有任何物质、能量能够从黑洞内部逃逸出来，这显然产生了一个很明显的矛盾。但随着霍金的深入研究，发现黑洞也并非如此冰冷，如果将量子理论应用到黑洞身上，黑洞似乎真的可以发射出热辐射了，这就是著名的霍金辐射。

　　从当年狄拉克成功预言了正电子的存在开始，人们逐渐的发现了，原来我们之前一直认为的真空其实并不空，真空涨落发生于宇宙的每一个角落，即便是空无一物的地方，也会出现能量起伏，也就是会出现虚粒子对（所谓虚，也就是指不可测量的），虽然这个过程时间非常短暂。

　　霍金设想，如果这个涨落出现在黑洞附近会发生什么样的情况呢？要知道虚粒子对包含着正能、负能两个粒子，如果在消失前，其中有粒子被吸入黑洞内部（可以是一个，或者是两个全部），那么会产生几种结局呢？

　　比如两个粒子都被吸入黑洞，这样的结果并不会产生什么异常，和两个粒子都在外部时空湮灭没有什么区别，因此这个结局可以忽视了。那么再比如，可以不可以是一个正能粒子被吸入黑洞，而留下一个负能粒子存在于外部时空呢？这也是不可能的，因此负能粒子是不被允许留在外部时空的，因此这个负能粒子也会跟着正能粒子一起进入黑洞。

　　因此只剩下一种可能了，就是负能粒子进入黑洞，留下正能粒子，这个正能粒子将会实化为实粒子存在于外部世界，而这样的一个过程，在外部观测者看来，似乎就是黑洞少了一丢丢质量的同时（因为进去的是负能粒子，所以黑洞的质量会减少），却有一个粒子从黑洞附近飞了出来，这就是所谓霍金辐射，而且也是热辐射。

　　而热辐射意味着能量的流失，如果一个黑洞在得不到物质能量的补充时，那不就意味着黑洞存在寿命吗？

　　考虑到斯特藩—玻尔兹曼定律，黑体单位面积在单位时间内辐射出的能量正比于自身温度的四次方，那么对于一个史瓦西黑洞来说（无自转无电荷的黑洞），只要知道了它的质量，也就意味着知道了整个黑洞所包含的总能量，而霍金辐射会逐渐的将黑洞“蒸发”消失，因此只要求出辐射出全部能量所耗费的总时长即可，这就是黑洞的寿命。