题目

黑洞的熵和辐射是怎么回事

提问时间：2020-07-16

答案

无毛定理表明,在引力坍缩中大量的信息被损失了.例如,最后的黑洞和坍缩物体是否由物质或者反物质组成,以及它在形状上是球形的还是高度不规则的都没有关系.
换言之,一颗给定质量、角动量以及电荷的黑洞可由物质的大量不同形态中的任何一种坍缩形成.的确,如果忽略量子效应的话,由于黑洞可由无限大数目的具有无限小质量的粒子云的坍缩形成,所以形态的数目是无限的.
然而,量子力学的不确定性原理表明,一颗质量为m的粒子的行为正像一束波长为h／mc的波,这里h是普郎克常数（一个值为6.62×10↑-27尔格·秒的小数）,而c是光速.为了使一堆粒子云能够坍缩形成一颗黑洞,该波长似乎必须比它所形成黑洞的尺度更小.这样,能够形成给定质量、角动量和电荷的黑洞的形态数目虽然非常巨大,却可以是有限的.伯肯斯坦建议说,人们可把这个数的对数解释成黑洞的熵.这个数目的对数是在黑洞诞生时在通过事件视界坍缩之际的不可挽回的信息丧失的量的测度.
如果黑洞具有和它的事件视界面积成比例的熵,它就还应该具有有限的温度,该温度必须和它的表面引力成比例.这就意味着黑洞能和具有不为零温度的热辐射处于平衡.即是会有热量的散发,以飞出的粒子具有准确的热谱的形式.黑洞正如同通常的热体那样产生和发射粒子,这热体的温度和黑洞的表面引力成比例并且和质量成反比.这就是黑洞的辐射.