量子黑洞

量子黑洞（quantum mechanical black holes）又名迷你黑洞，又叫微型黑洞，是很小的黑洞。它被称作量子力学黑洞是因为在这个尺度之下，量子力学的效应扮演了非常重要的角色。

发展历程

提出与证明

量子引力对黑洞的第一个应用涉及史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）发现的一个奇特事实。20世纪70年代早期，他从理论上推导出黑洞是“热的”，它们的表现像热的物体：它们会放热。由此它们会损失能量和质量（因为能量和质量是同样的东西），变得越来越小。它们会“蒸发”。这种“黑洞蒸发”是霍金做出的最重要的发现。对于使黑洞变炙热的不断震动的原子有两种理论解释，第一种是圈理论（给黑洞带来温度的振动的基本原子，是其表面单个的空间量子），第二种是量子涨落（即温度）会在黑洞的内部和外部之间产生关联。一位年轻的意大利科学家欧金尼奥·比安奇（Eugenio Bianchi）——他在美国当教授，完成了精确的计算，展示了如何从霍金这些理念和圈量子引力的基本方程出发得到霍金预见的计算黑洞热量的公式。

一些21世纪物理的延伸断定了更高维度空间的存在。在更高维度的时空，重力的强度在距离缩短时，增加的幅度会比起三维空间要高。在某些特定处理多维的理论下，这个效应会将普朗克尺度降低到TeV左右的范围。这类物理延伸理论的范例包含了大额外维度，蓝道尔–桑壮模型（Randall-Sundrum）内的特例，以及弦理论的一些处理像是GKP解法。在这些假说之下，量子黑洞的产生有可能是在大型强子对撞机内就可以观测到的重要现象。并且也很可能会是宇宙射线就常常引发的一种自然现象。

对黑洞的找寻

从十八世纪末，人类对黑洞存在的预言到2019年第一次人类拍到黑洞的照片，期间有许多伟大的科学家的贡献。对黑洞的发现历程也体现了人类科技的进步

信息悖论

史蒂芬·霍金曾提出量子理论使黑洞发出辐射并损失质量。最终这些质量似乎完全消失，带走了其内部存储的信息。但上述描述与量子物理学的法则冲突，量子物理学的观点认为，此类信息永远不可能被彻底消除。在坚持认为黑洞将破坏所有陷落其中的事物这一观点30年之后，著名的剑桥大学物理学家史蒂芬·霍金开始认为自己的观点是错误的。似乎黑洞至少允许内部的信息逃离。

量子引力

引力是一种吸引性的力，这意味着它倾向于使宇宙中的物质聚拢来形成诸如恒星和星系的天体。这些天体可以为此一段时间而不发生进一步的收缩--对于恒星来说是靠热压力，对于星系来说则是靠旋转和内部运动来防止进一步的收缩。但是，这一热量或角动量最终将逐渐丧失，于是天体将开始收缩.如果天体质量小于一个半太阳质量，则收缩可因电子或中子的间并压力而停下来。此时天体将分别变成白矮星或中子星。但是，如果天体质量大于这一极限，则没有任何力量能够阻止它继续收缩辖区。一旦它收缩到某一临界尺寸以后，其表面上的引力场将变得非常强，以致于光锥向内弯曲，甚至向外的光线都最彼此相向地弯曲，这样就成了会聚而不是发散。这意味着存在一个闭合的捕获表面。

因此，必定存在一时空区域，从该区域不可能逸出到无穷。这一区域称为黑洞，它边界称为事界，则是一个由那些刚好不能逸出到无穷的那些光线形成的零表面.当一个天体坍缩而成黑洞时，大量的信息就丢失了。描述坍缩天体的参数是非常之多的，有物质的类型和质量分布的多极矩等。但是所形成的黑洞完全与物质的类型无关，而且很就失去了所有的多极矩，除开头两种多极矩以外（即单极矩与偶极矩，前者是质量，后者是角动量）。

在经典理论中这一信息丧失不是至关重要的.人们可以说，关于坍缩天体的所有信息仍然还在那黑洞内部。黑洞外面的观察者很难确定坍缩天体是什么样子。但是，在经典理论中，原则上仍是能够确定的。观察者永远不会真正看不见坍缩的天体。相反，坍缩天体在接近事界时将会显得越来越慢，变得非常暗淡。但是观察者仍然能够看见它的构成以及质量分布的情况。

量子理论作用

量子理论改变了人们对黑洞内信息的认识，首先，坍缩天体穿越事界前将只发射出有限数目的光子，这些光根本不足以携带有关坍缩天体的所有信息，这就意味着，在量子理论中，外面的观察者没有任何办法可以测量坍缩天体的状态。人们可能以为这一点无关紧要，因为信息仍将存在于黑洞的内部，即使无法从外面测量它，但是，量子力学对黑洞第二种影响在此将发挥作用。

黑洞量子效应

进入黑洞的东西无法再出来，至少如果忽略量子理论的话会如此。黑洞的表面就像是此刻：只能从一个方向穿过，无法从未来返回。对黑洞而言，过去在外面，未来在里面。从外面看来，黑洞就像个球体，可以进去，但没有东西可以从里面出来。一艘火箭可以停留在离这个球体固定距离的地方，这个距离被称作黑洞的“视界”。要做到这一点需要让水箭的发动机不停地剧烧，抵消黑洞的万有引力。黑洞的巨大引力意味着对火箭而言时间会变慢。如果火箭在离视界是够近的地方停留一小时，然后飞走，它会发现外面在此期间已经过了几个世纪。火箭离视界越近，时间相对于外面走得越慢。因此，旅行到过去很困难，但旅行到未来很容易：人类只需要在太空飞船上靠近黑洞，在附近停留一会儿，然后飞走。

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