第7讲-霍金与黑洞.ppt

M.Parikh和F.Wilczek：对史瓦西黑洞和R-N黑洞（球对称静态黑洞）辐射时黑洞会有收缩 产生势垒 由于能量守恒，辐射谱不是严格黑体谱 辐射谱必须修正 此修正保证了量子引力的幺正性 没有信息丢失！ 张靖仪、赵峥等的工作 （1）把Parikh等人的证明推广到旋转、带电的稳态黑洞，及有质量、带电荷粒子的情况。 （2）指出Parikh和Wilczek等人的证明只适用于可逆的准静态过程。 对Wilczek与Parikh工作的研究 P-W的论文中用了公式 dM=Tds+ΩdJ+VdQ （1） 其中暗含了dQ=Tds (2) 此式仅对可逆过程成立 对不可逆过程dQ Tds （1）式不能用于不可逆过程 黑洞比热为负，与外界不存在稳定的热平衡 黑洞与外界一般存在温差 热流从高温区流向低温区一定伴随不可逆的熵产生 真实黑洞辐射一定是不可逆过程 信息=负熵 信息=负熵 不可逆过程的熵产生 信息丢失 Wilczek与Parikh的工作 （1）证明了黑洞辐射不是纯热谱，可能含有部分信息逸出 （2）但未能证明真实的黑洞过程信息守恒（仍可能有部分信息丢失） 我们的论文 Jingyi Zhang, Zheng Zhao, Modern Phys. Lett. A 20 (2005) No. 22. 1673 Phys. Lett. B 618 (2005) 14 Nuclear Phys. B 725 (2005) 173 JHEP. 10 (2005) 015: 1-6 Thomson Reuters Research Fronts Award 2008 汤姆孙-路透 科学前沿——中国卓越研究奖 （B）非稳黑洞 Vaidya 黑洞 事件视界 表观视界 准静极限面 量子能层 我们已证明：Hawking辐射来自事件视界 ，不是表现视界 ，且热谱是严格的。 但是有两点疑问 辐射在穿越量子能层时，会发生什么？ 上述证明用的是渐近方程，如果不采用渐近方程会否带来对热谱的修正？ （C）光锥的改变 AB是类空曲线 如果光锥在扰动下张 开，AB将可能类光或 类时 假如黑洞视界附近的时空被扰动，将可能 使光锥张角涨落，有可能使洞中信息逸出。 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。 （6）黑洞的吸积与喷流 星系的喷流 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 惯性系的真空零点能，在加速系看来是热辐射能。 （2）卡西米尔效应 （3）倒退的镜子 ——变速光源的多普勒效应 坍缩的黑洞表面——倒退的镜子 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 两个黑洞的接触 黑洞与伦德勒视界靠近 黑洞与伦德勒视界的接触 两个黑洞的接触 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） 赵峥、刘文彪，广义相对论基础 清华大学出版社 （2010） 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 信息疑难 霍金 (S.W.Hawking) 普瑞斯基 索恩 (John Preskill) (Kip.Throne) 2004年7月21日，霍金“我输了” 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 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。 这将导致 熵大量增加 轻子数、重子