请教关于黑洞蒸发理论

我目前的理解是：视界附近的真空中产生正反粒子对，反粒子落入黑洞，正粒子逃出来，从外界看就好像正粒子从黑洞中辐射出来一样。

我不知道这样理解是不是对，如果有误还请不吝指出。

我现在的疑问是，为什么反粒子会倾向于落入黑洞？为什么不是正粒子和反粒子有同样的几率落入黑洞？

我查了一下百度，是这样说的

遇到的问题

　　测不准原理告诉我们，真空中到处存在着虚粒子的海洋。这种紧张的量子行为的虚粒子海洋同样也出现在黑洞事件视界周围的空间区域。

　　测不准定理说明，如果一个粒子的位置被确定，它的速度就会变得不确定。如果一个粒子落入黑洞，它的位置已经被确定（在奇点），所以它的速度就不确定，甚至超过光速而逃出视界。

　　由于所有形式的能量都等价于质量，所以我们当然会想到引力能也会被自发地转变成粒子。霍金发现，对于微黑洞来说，量子真空会被它周围的强引力场所极化（这一点是至关重要的），在狄拉克海里，虚粒子对在不断产生和消失，一个粒子和它的反粒子会分离一段很短的时间，于是就有四种可能性：两个伙伴重新相遇，并相互湮灭（过程I）；反粒子被黑洞捕获，而正粒子在外部世界显形（过程II）；正粒子被捕获而反粒子逃出（过III）；双双落入黑洞（过程IV）。霍金计算了这些过程发生的几率，结果发现过程II最为常见。由于有倾向地捕获反粒子，黑洞自发地损失了能量，也就是损失了质量。由于微黑洞的尺度与基本粒子相当，能量的“跃迁”可能足以使粒子运动一段大于视界半径的距离，其结果就是粒子逃出，在外部观测者看来，黑洞在蒸发，即发出粒子流。其实粒子并没有真的跳过视界“墙”，而是从一个由测不准原理短暂地打通的“遂道”穿过。这样的过程反反复复在黑洞视界的周围发生，从而，形成一股不断的辐射流，黑洞发光了。

霍金是用什么方法计算的？

时间简史里的说法，红字部分也不是很明白

    因为能量不能无中生有，所以粒子反粒子对中的一个参与者有正的能量，而另一个
有负的能量。由于在正常情况下实粒子总是具有正能量，所以具有负能量的那一个粒子
注定是短命的虚粒子。它必须找到它的伴侣并与之相湮灭。然而，一颗接近大质量物体
的实粒子比它远离此物体时能量更小，因为要花费能量抵抗物体的引力吸引才能将其推
到远处。正常情况下，这粒子的能量仍然是正的。但是黑洞里的引力是如此之强，甚至
在那儿一个实粒子的能量都会是负的。所以，如果存在黑洞，带有负能量的虚粒子落到
黑洞里变成实粒子或实反粒子是可能的。这种情形下，它不再需要和它的伴侣相湮灭了，
它被抛弃的伴侣也可以落到黑洞中去。啊，具有正能量的它也可以作为实粒子或实反粒
子从黑洞的邻近逃走（图7.4）。对于一个远处的观察者而言，这看起来就像粒子是从黑
洞发射出来一样。黑洞越小，负能粒子在变成实粒子之前必须走的距离越短，这样黑洞
发射率和表观温度也就越大。

这个理论在大约99-2000年的时候就看过，也是基于测不准原理的推断。
但现今有无新的进展不得而知。

有没有正粒子落入黑洞的情况？

呀嗬  还讨论这么高深的问题呐

查询一下天文知识版中的 黑洞知识讲座 吧，精华帖中有的

gohomeman1 发表于 2012-11-25 15:19

                               
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查询一下天文知识版中的 黑洞知识讲座 吧，精华帖中有的

谢谢指点，看到了，是positron的一个精华帖，我把相关的那段转过来。

在通常情况下，这种真空涨落没有什么影响，但是如果涨落发生在黑洞事件视界附近，情况就不同了。在黑洞事件视界附近，同样发生着真空量子涨落，不断地产生着正负虚粒子对。这里的粒子对产生后，会有三种结果：1）在极短的时间内碰撞消失，这和通常的情况一样，不会带来新的效益；2）两个一起被黑洞吸入，这对外界同样没有影响；3）一个被黑洞吸入，而另一个没有，这种情况很有意思，值得探讨，下面详细讨论。

虚粒子一个留在外面，一个被吸入黑洞，因为失去了碰撞湮灭的对象，两个粒子都得以长期存在，即虚粒子对得以实化，成为实粒子长期存在。但是，在通常的真空中，不允许有负能实粒子存在，虽然允许负能虚粒子存在，但由不确定关系，其时间是极短的，不可测量。而在黑洞视界内部，却允许负能实粒子存在。黑洞内部和外部真空的这种不同，就带来了一种不对称的、可观测的效应产生。

这种情况下，唯一的可能是负能虚粒子被吸入黑洞实化成为负能实粒子，而正能虚粒子在黑洞外面被实化成为正能实粒子。在这个过程中，黑洞因为吸收了一个负能实粒子，从而使其质量减少；而外界在此过程中得到了一个正能实粒子。这个过程可以等价地理解为一个粒子从黑洞里跑出来，从而黑洞减少了质量。

这是我看到的讲的比较详细的材料了。感谢positron兄，不过我还是有些疑问：
1. 为什么真空不允许负能实粒子存在？我一直以为负能粒子就是反物质的粒子，只要不碰到正物质，可以一直存在下去。
2. 为什么视界内部却允许负能粒子存在呢？
3. 黑洞吸收了一个粒子而没有吸收另一个，说明两个粒子在产生后已经移动了一段足够远的距离，谁离黑洞近那不是随机的吗，我还是无法理解真空/黑洞通过什么样的机制强制的把负能量的那一个粒子选出来。

这个问题我也始终不能很好理解
我只能理解成，如果是出来的是正粒子，那么辐射出来的是能量
如果是反粒子，那么与外面的正粒子湮灭，产生了能量，那么依然可以看做是黑洞辐射出来的能量

1、反物质也是正能量粒子，质量仍旧是正的。比如正电子就是负电子（通常的电子）的反物质。这里正电子（positron，他就是研究这些的）说的是负能量粒子，它带有负的质量。

2、因为黑洞内部，物质其实是不存在的。粒子事实上只能集中在奇点附近的区域，在那里也不是以粒子形态存在的，而是一种极度扭曲的时空。而从视界到奇点，中间还有一大段空间呢。
所以，在视界附近产生的粒子对，当形成负能量粒子，它能在黑洞中存在。而在真空中，因为时刻存在的正能量粒子对，这种情况是不存在的。

空头解释只能到这样程度，要更详细说，我说不了。只怕正电子自己也说不清了，这需要搬出大量的数学知识储备和物理知识储备，然后用大量的数学演算来说明。霍金能够证明这个，可不是靠说的。
这些太高深，说实在我也不懂的。

gohomeman1 发表于 2012-11-25 23:19

                               
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1、反物质也是正能量粒子，质量仍旧是正的。比如正电子就是负电子（通常的电子）的反物质。这里正电子（pos ...

再问一下，学术界目前对这个理论的认同度怎么样？不会出现哪天又给霍金自己推翻掉的情况吧？

质量为负是神马意思？

vimb 发表于 2012-11-27 21:28

                               
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再问一下，学术界目前对这个理论的认同度怎么样？不会出现哪天又给霍金自己推翻掉的情况吧？ ...

基本上主流的都支持。
他是严格论证的，不是凭威望来说话的。

gohomeman1 发表于 2012-11-28 12:12

                               
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基本上主流的都支持。
他是严格论证的，不是凭威望来说话的。

但是黑洞蒸发理论本身就来源于霍金自己对自己理论的一次推翻，他的理论不管以前还是现在，都是数学论证出来的吧。我们能确定这次肯定就是对的了吗？我是指粒子加速器对撞可能产生微型黑洞一事：如果蒸发理论是正确的，那啥事儿都没有；如果是错的，或者，甚至如果蒸发速度被高估了，后果恐怕都会不太好。