霍金辐射在原理上的缺陷

以下是本人在知乎上的答题。

霍金辐射在原理上能否成立，在知乎被质疑的提问和文章不少吧？在《NATURE》上似乎也有人质疑？

以下是本人的质疑。不知道知乎的理论物理学优质答主们和宇宙学优质答主们能不能反驳本人，捍卫霍金辐射原理的合理性？

一、光子静质量问题

这里以正负电子湮灭反应和高能γ射线光子的电子对效应为例。通常我们认为，光子静质量为零，而电子的质能为0.511Mev。按照公斤计算，电子的质量为9.10956×10^(-31)公斤。

也有人质疑光子静质量是不是为零。即便不为零，现在有研究人员有对光子静质量的估算，甚至有学者测出光子的静质量上限为：1.5×10^(-55)kg。

在2003年2月28日出版的美国《物理学评论快报》（PhysicalReviewLetters） 上，有专文介绍说：“一项由中国科学家罗俊等完成的新的实验表明，在任何情况下，光子的静止质量都不会超过10的负54次方千克，这一结果是之前已知的光子质量上限的1／20。”罗俊和他的同事通过一种新颖的实验方法，在一个山洞实验室里将光子静止质量的上限，进一步提高了至少一个数量级。

在2018年有人进一步指出，光子静质量不为零的话，也会小于10^(-62)。当然，这个结论还没有得到公认，本人没有看到具体资料，不好多说。

总结上述资料可知，主流的意见是，光子静质量比电子的质量至少低了24个数量级。

二、光子生成一对正负电子的质量与能量变化问题

分析当一个高能γ射线光子进入事件视界时的情况，假如它分解产生了一对正负电子粒子，那么，新生成的正负电子受到的黑洞引力毫无疑问在瞬间就要增加很多个数量级，那么，如果普通电子被引力吸收进入了事件视界，正电子在黑洞的引力作用下应该也无法逃脱黑洞引力才对。

继续分析的基本逻辑是，一个光子发生电子对效应，必然是要损失1.022MEV的能量，假设分解之后，伽马射线光子的剩余能量分配给两个电子，则由动量守恒定理可知，两个电子得到的动能是相等的。

然后，按照前面所述，以光子静质量不为零的研究人员对光子静质量的猜测上限为依据，正负电子的质量比原有的伽马射线光子质量至少增加了大概10^24倍以上。那么，结论就是，两个电子与原来的伽马射线光子相比，一方面，质量增加了很多个数量级，另一方面，它们所具有的动能反而比之前明显下降了，也就是说，比原来光速的伽马射线光子相比，速度大大降低了。

再考虑什么是事件视界：按照定义，这是引力强到了光子都无法逃逸的地步的分界面，那么，如果一个伽马射线光子分解成了一对正负电子，则正负电子的动能能量比原有光子大幅度下降，同时质量上升至少10^24倍，这时候的正负电子对怎么可能逃脱事件视界引力？

真是咄咄怪事。

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动能大大降低了也是近光速啊，β射线的电子就有90%光速了

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海獭 发表于 2022-05-12 18:51
动能大大降低了也是近光速啊，β射线的电子就有90%光速了

事件视界的定义100%光速的都跑不掉的分界面，你90%光速的怎么跑？

一个高能γ射线光子，分解出来一对正负电子，首先就减去了1.022Mev的能量，再然后，剩余的能量有可能生成一个新的伽马射线光子，理论上也可能分配给两个电子。从电子能量最大化来分析，就是剩余能量平均分配给两个电子，因为要服从动量守恒定理。

对于一个电子来说，它获得的最大能量就是剩余能量的1/2。然后，它的质量增加了10^24倍以上。再用动能守恒定理和洛伦兹变化计算电子的速度。

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海獭 发表于 2022-05-12 18:51
动能大大降低了也是近光速啊，β射线的电子就有90%光速了

按照洛伦兹变换，90%光速和100%光速，它的能量差距可远远大于10%，对吧？

咱们还有必要具体深入计算吗？

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"再考虑什么是事件视界：按照定义，这是引力强到了光子都无法逃逸的地步的分界面，那么，如果一个伽马射线光子分解成了一对正负电子，则正负电子的动能能量比原有光子大幅度下降，同时质量上升至少10^24倍，这时候的正负电子对怎么可能逃脱事件视界引力？"

完全是你误解，没说过正负电子需要由事件视界里面跑出来--在量子场论中并没有所谓粒子的位置。详细看这教材第4，5章。

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BKSo 发表于 2022-05-14 09:29
"再考虑什么是事件视界：按照定义，这是引力强到了光子都无法逃逸的地步的分界面，那么，如果一个伽马射线光子分解成了一对正负电子，则正负电子的动能能量比原有光子大幅度下降，同时质量上升至少10^24倍，这时候的正负电子对怎么可能逃脱事件视界引力？"

完全是你误解，没说过正负电子需要由事件视界里面跑出来--在量子场论中并没有所谓粒子的位置。详细看这教材第4，5章。

你是阿呆，只会抱着几十年前的教科书？

在2005年《科学》周刊总结的当代世界科学中所面临的125个重大问题清单，其中之一是：

“量子不确定性和非局部性的背后是否有更深刻的原理。”(Do Deeper Principles Underlie Quantum Uncertainty and Nonlocality?）

16年后，在2021年的《科学》周刊上，这个问题在稍微修改之后再次出现在世界125个前沿问题清单上，位列物理学19个问题的第7位：

What is quantum uncertainty and why is it important？(什么是量子不确定性，为什么它很重要？)

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BKSo 发表于 2022-05-14 09:29
"再考虑什么是事件视界：按照定义，这是引力强到了光子都无法逃逸的地步的分界面，那么，如果一个伽马射线光子分解成了一对正负电子，则正负电子的动能能量比原有光子大幅度下降，同时质量上升至少10^24倍，这时候的正负电子对怎么可能逃脱事件视界引力？"

完全是你误解，没说过正负电子需要由事件视界里面跑出来--在量子场论中并没有所谓粒子的位置。详细看这教材第4，5章。

按照你的逻辑，写在书上的就不能改了？写在书上的就是终极真理，不能再进步了，是不？

哈哈哈！

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