《十问：霍金沉思录》第十一节

本节讲述黑洞理论的形成过程。二战后，类星体的发现使引力坍缩问题重新受到关注，因为其巨大能量只能用引力坍缩解释。

本节讲述黑洞理论的形成过程。二战后，类星体的发现使引力坍缩问题重新受到关注，因为其巨大能量只能用引力坍缩解释。彭罗斯证明，无论恒星形状如何，坍缩都会形成奇点，而爱因斯坦方程在奇点处失效，无法预测未来。彭罗斯提出宇宙监督猜想，认为奇点都被隐藏在黑洞内部。惠勒提出“黑洞”一词并提出“黑洞无毛”原理，即外部无法分辨其形成方式。黑洞的边界是事件视界，跌入时人体会被潮汐力撕碎，而外部观察者只能看到跌入者逐渐变暗变红直至消失。

霍金提出面积定理，指出事件视界的面积只增不减，这与热力学熵的增加相似。卡特、巴丁和霍金进一步发现类似热力学第一定律的关系，视界面积对应熵，表面引力对应温度。贝肯斯坦指出，黑洞由质量、角动量、电荷三个参数决定，但可由极多不同的物质配置形成；结合量子力学的不确定性原理，配置数目虽巨大却有限，这个有限数目即黑洞的熵，衡量坍缩中丢失的信息。但这带来悖论：有限熵意味着非零温度，而经典理论认为黑洞只吸收不发射。1974年，霍金研究发现黑洞会以恒定速率发射粒子，其谱是热谱，温度与表面引力成正比、与质量成反比，从而解决了悖论。虚粒子对在视界附近被拆散，其中一个落入黑洞，另一个逃逸，形成辐射。