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霍金与黑洞
第1页，共74页，编辑于2022年，星期四
第2页，共74页，编辑于2022年，星期四
一、黑洞的“激发态”
二、霍金简介
三、黑洞的温度与热辐射
四、真空的热效应与边界效应
五、我们组在黑洞热性质方面的工反粒子落入黑洞，趋向奇点，正能粒子飞向远方。
这等价于一个正能粒子从奇点产生，逆着时间飞向视界，被视界面散射，再顺时飞向远方。
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虚正反粒子对是相互关联的量子纯态，落入黑洞的粒子信息丢失，失去关联，
纯态 混合态
∴信息丢失导致熵增加
霍金辐射为热辐射
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霍金辐射破坏重子数守恒，轻子数守恒，破坏信息守恒。
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（5）黑洞的负比热
黑洞越小温度越高，

的黑洞
10亿吨的黑洞
3000吨的黑洞
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黑洞热容量为负
除某些特殊情况外，黑洞与外界的热平衡是不稳定平衡。
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（6）黑洞的吸积与喷流
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星系的喷流
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四、真空热效应与边界效应
（1） 安鲁效应（Unruh，1973）
在真空中作匀加速直线运动的观测者处在热浴中
观测者
视界
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惯性系的真空零点能，在加速系看来是热辐射能。
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（2）卡西米尔效应
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（3）倒退的镜子 ——变速光源的多普勒效应
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坍缩的黑洞表面——倒退的镜子
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五、我们组在黑洞热性质方面的工作
：
Kerr—Newman黑洞热辐射电子、质子、中子
创建了计算动态黑洞温度的方法，可逐点计算黑洞表面每一点的温度
研究了两个黑洞接触时的温度变化
计算黑洞熵的薄膜模型
研究了黑洞的信息疑难
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两个黑洞的接触
黑洞与伦德勒视界靠近
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黑洞与伦德勒视界的接触
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两个黑洞的接触
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刘辽、赵峥，广义相对论 高等教育出版社（2004）
赵峥，黑洞的热性质与时空奇异性——零曲面附近的量子效应 北京师范大学出版社（1999）
赵峥，黑洞与弯曲的时空 山西科技出版社（2001）
刘辽、赵峥、田贵花、张靖仪，黑洞与时间的性质，北京大学出版社（2008）
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六、信息疑难与霍金打赌
1、无毛定理（1967）
2、霍金热辐射——量子效应（1974）
3、打赌（1997）
4、霍金的新观点（2004）
5、对霍金新观点的质疑
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信息疑难
霍金
() 普瑞斯基
索恩 (John Preskill)
()
2004年7月21日，霍金“我输了”
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1、无毛定理（1967）
对洞外观测者来说，坍缩进黑洞的所有物质的信息（毛）全部丢失，只有总质量、总角动量和总电荷除外。
只剩三根毛：M, J, Q
失去的信息永远保留在黑洞内部
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2、Hawking热辐射——量子效应（1974）
考虑量子隧道效应，黑洞会以精确的黑体谱进行热辐射，不带出任何信息。
黑洞将“蒸发”干净，洞内信息全部从宇宙中消失。
信息的丢失意味着，形成黑洞的量子纯态全部衰变成混合态。
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这将导致
熵大量增加
轻子数、重子数等守恒定律破缺。
量子引力不具有幺正性