簡介
霍金輻射霍金輻射（有時也稱為貝肯斯坦·霍金輻射Bekenstein-Hawkingradiation）是由英國物理學家史蒂芬·霍金（StephenHawking）所提出的解釋有關黑洞熱力學性能的理論預測。
一般我們認為，光線是不能從黑洞中逃脫出來的，所以從黑洞中製取雷射看起來有悖直覺。但從理論上講，應該會有一些粒子從黑洞的事件視界（eventhorizon）輻射出來，這就是著名的“霍金輻射”（1974年由霍金預言，但迄今仍沒有觀測到）。
特別說明
需要說明的是，黑洞表面附近產生的虛粒子對，不可能出現正能粒子（反粒子）落入黑洞，負能反粒子（粒子）飛向遠方的情況，這是由於黑洞外的時空是普通時空，不允許實的負能粒子或負能反粒子存在。所以霍金輻射只能輻射出正能粒子（反粒子）。產生編輯
1975年，史蒂芬·威廉·霍金（StephenWilliamHawking）發表了一個令人震驚的結論：如果將量子理論加入進來，黑洞好像不是十分黑！相反，它們會輕微地發出“霍金輻射”之光。（該輻射包括）有光子、中子和少量的各種有質量的粒子。這從未被觀測到過。因為我們有證據認為是黑洞的天體都被大量正墜入其中的熱氣團所包圍。這些熱氣的輻射會完全淹沒這種微弱的（輻射）效應。如果一個黑洞的質量是一個M（一個太陽質量，常作為度量天體質量的單位，譯者），霍金預言它將只能發出6×10-8開爾文的“體溫”。所以只有很小的黑洞的輻射才會比較顯著。特別地，這種效應在理論上是很有趣的，致力於此的學者們已經花費了大量的精力去理解量子理論如何與引力結合在一起，其後果是什麼。最富戲劇性的是：一個孤立的、不吸收任何物質的黑洞會慢慢輻射其質量；開始很慢，但越來越快。最後，在其滅亡的一瞬間將象核子彈爆炸那樣放出耀眼的光芒。然而一個質量為一個M的黑洞的全部壽命為1071M3秒。所以別傻等大塊頭變成鬼魂了（人們已經開始尋找在宇宙大爆炸中生成的小黑洞的滅亡，但至今未果）。
理論基礎
同在任何其他地方一樣，虛粒子在黑洞視界邊緣不斷產生。通常，它們以粒子－反粒子對的形式形成並迅速彼此湮滅。但在黑洞視界附近，有可能在湮滅發生前其中一個就掉入了黑洞。這樣另一個就以霍金輻射的形式逃逸出來。事實上這種論證並不清晰地與實際計算相符。從未有過標準的計算如何變形以解釋關於虛粒子溜過視界。對於此問題，需要強調的是沒有人求出過一個“狹義”的描述此類在視界邊上發生的霍金輻射問題的解釋。注意：或許這種啟發式的問答變得精確起來，但不一定能從通常的計算中求出答案。
通常的計算中涉及巴格寥夫（Bogoliubov）變形。其想法是這樣的：當你量子化電磁場的時候，你必須採用經典物理方程（麥克斯韋Maxwell方程）並將其視為正頻和負頻兩部分的線性相加。粗略地講，一個給出粒子，另一個給出反粒子；更精確地講，這種分割暗示著對量子真空理論的定義。換言之，如果你用一種方法分割，而我用另一種方法分割，則我們關於真空狀態的觀點將不符！
對此不必過於驚惶失措，這只是令人有些心煩。畢竟，真空可被認為是能量最低狀態。如果採用根本不同的坐標系，那么對時間的觀念將會完全不同，由此會有完全不同的能量觀——因為能量在量子理論中被定義為參數H，時間的開方就以exp（-itH）給出。所以從一方面講，有充分的理由認為，在經典場論中，依據不同的正、負頻劃分得到不同的解——時間依賴於exp（-iomegat）的線性組合解，被稱為正/負頻依賴於符號omega——當然，這種選擇依賴於如何選擇時間坐標t。另一方面，可以肯定我們會有不同的關於最低能量狀態的觀點。
現在回到作為相對論一種特殊情況的閔可夫斯基（Minkowski）平坦的時空。這裡有一叢按洛倫茲（Lorentz）變形區分開的“慣性框架”，它們給出了不同的時間坐標系。但你可以發現，不同的坐標系給出不同的正負頻的麥克斯韋方程解的概念之間的區別並不太糟。人們也不會因這些坐標系的不同產生對最低能量態的歧義。所以所有的慣性系中的觀察者對於什麼是粒子、什麼是反粒子和什麼是真空的意見是一致的。
但在彎曲的時空中不會有這種“最佳”的坐標系。因此即使是十分合理選擇的不同坐標系也會在粒子和反粒子或什麼是真空方面產生不一致。這些不一致並不意味著“任何東西都是相對（論）的”，因為存在完善的用以在不同坐標系系統的描述間進行“翻譯”的公式，它們就是巴格寥夫變化公式。
所以如果黑洞存在的話：
一方面，我們可以把麥克斯韋方程的解用最清晰的方式分割成正頻，這種分割即使是處於遙遠未來並且遠離黑洞的人也能夠做到。另一方面，我們可以把麥克斯韋方程的解用最清晰的方式分割成正頻，這種分割即使是處於（恆星）坍縮成黑洞（一事）發生之前的遙遠過去的人也能夠做到。
首次被觀察
2010年9月29日，義大利米蘭大學的科學家佛朗哥－貝喬諾及其同事組成的團隊日前宣稱，他們在實驗室中創建的“某類現象”，應該就是科學界一直未曾觀測到的“霍金輻射”。
貝喬諾及同事為了建造出“霍金輻射”，在實驗裝置中向透明的石英玻璃樣本發射了超短（1皮秒）的雷射脈衝，產生的折射率分布（RIP）展現出一個“視界線”（一個天文學中黑洞的邊界），在此邊界以內的光無法逃離。之後，由成像鏡頭以90度收集其輻射光子，然後傳送到分光儀以及電荷耦合攝像機中。
此方式可強烈抑制或消除其他類型的輻射，如切倫科夫狀輻射、四波混頻、自相位調製、螢光等等。最終，觀察到的光子輻射跡象讓他們相信，這是一個由模擬“視界線”催生的“霍金輻射”。這很可能是人們首次觀察到的“霍金輻射”跡象。
當用雷射照射原子時，原子磁場半徑擴大，達到了視界線，在這個視界線內的光子受到原子磁場作用，全部以磁場狀態存在。而光的傳播需要光子的偏振，在視界線內的光子，不能進行偏振傳遞。
但是，也可以把這個視界線看成一個原子,即雷射照射使原子電子云膨脹。原子依然通過視界線向外輻射光。
套用
繞一個蟲洞鏇轉的物質，其方式和圍繞黑洞的鏇轉的物質一樣，因為這兩種天體都以相同的方式擾亂了其周圍的物質運動。不過，也許有一種方法可以用來分辨這兩種情況，那就是所謂的霍金輻射，只有黑洞才會輻射出這種粒子和光，而且可能有自己獨特的能量頻譜。不過這種輻射非常的微弱，非常可能被其他的輻射來源所湮沒，例如大爆炸時期留下的宇宙微波背景輻射，所以實際觀測這種輻射幾乎不可能。
另一個可能的不同之處在於，蟲洞沒有黑洞的事件界限。這意味著物質可以進入蟲洞，也可以再次回來。實際上，理論家稱有一類蟲洞會鏈回自己本身，也就是說這種蟲洞並不通往另一個宇宙，而是轉回到自身來。
研究
2011年，紐西蘭維多利亞大學科研人員發現，宇宙中許多物體都能發出霍金輻射，霍金輻射比預想的更普遍，因此可以通過研究霍金輻射來了解黑洞壽終時刻的情形。維多利亞大學數學教授馬特·維瑟聯合西班牙和義大利的同行進行了這項研究。
2010年，義大利米蘭大學的科學家佛朗哥·貝喬諾及其同事組成的團隊宣稱，他們在實驗室中創建的“某類現象”，應該就是科學界一直未曾觀測到的“霍金輻射”。貝喬諾及同事為了建造出“霍金輻射”，在實驗裝置中向透明的石英玻璃樣本發射了超短（1皮秒）的雷射脈衝，產生的折射率分布（RIP）展現出一個“視界線”（一個天文學中黑洞的邊界），在此邊界以內的光無法逃離。之後，由成像鏡頭以90度收集其輻射光子，然後傳送到分光儀以及電荷耦合攝像機中。研究人員解釋說，此方式可強烈抑制或消除其他類型的輻射，如切倫科夫狀輻射、四波混頻、自相位調製、螢光等等。最終，觀察到的光子輻射跡象讓他們相信，這是一個由模擬“視界線”催生的“霍金輻射”。這很可能是人們首次觀察到的“霍金輻射”跡象。物理學家們認為，如在未來實驗中該結果被證實為“霍金輻射”，其可能對一切黑洞甚至宇宙的最終命運產生重大影響。
黑洞霍金輻射是理論物理學科的一個重要發現。它的出現是廣義相對論、量子力學和熱力學有機結合的產物。經過30多年的研究，在理論上人們不再懷疑它的正確性，但是實驗上至今尚沒對這個理論給予驗證。幸運的是，在量子引力為Tev能標的情況下，西歐核子研究中心（CERN）的新一代大型強子對撞機LHC（LargeHadronCollider）將能夠平均每秒製造出一個微型黑洞。這樣的微型黑洞產生時幾乎立即蒸發，它們的存在只有通過黑洞的霍金輻射在最後垂死爆發才能觀察到。這就為實驗檢驗黑洞霍金輻射提供了一個新的可能性，進而使得對黑洞霍金輻射的研究再次成為理論物理研究的重點與熱點問題。
自從史蒂芬·霍金（StephenHawking）在1974年發現黑洞並不是完全黑而是可以從視界發射熱輻射以來，在過去的四分之一多個世紀裡，人們已經用許多不同的方法對各類黑洞的量子熱性質進行了大量的研究。但大多數研究黑洞霍金輻射的文獻中，背景時空是固定不變的，沒有考慮霍金輻射對背景時空的反作用。在該近似下，黑洞霍金輻射譜為純熱譜，這導致了黑洞信息丟失疑難和量子論么正性破缺。為了準確描述黑洞量子熱效應，必須考慮輻射粒子的自引力相互作用，把黑洞背景時空看作動態變數。
考慮到輻射粒子的自引力相互作用，2004年度諾貝爾物理學獎獲得者弗蘭克·維爾切克（FrankWilczek）和其合作者克羅斯（PerKraus），首先把黑洞霍金輻射看作是一種半經典的量子隧穿效應，得到了修正的霍金輻射譜。接著，在此工作基礎之上，弗蘭克·維爾切克（FrankWilczek）和其合作者派瑞克（MaulikK.Parikh），對該Kraus-Wilczek量子隧穿方法進行了改進，在能量守恆的條件下，給出了支持信息守恆和恢復量子論么正性的一種雖然是半經典，但卻是比較具體的計算。後來，運用量子場論中的反常技術，弗蘭克·維爾切克（FrankWilczek）和其合作者羅賓遜（SeanP.Robinson）通過研究手征對稱理論的量子反常，再次成功對黑洞霍金輻射進行了研究。
