背景

不幸落入黑洞的旅行者，在穿越视界时，并不会有任何特殊的感觉。可一旦进入视界，他们就再也无法将光信号传给外面的人，更别说从那里回来了。黑洞外的观测者，只能接收到旅行者穿越视界之前发出的信号。当光波爬出黑洞的引力井时，它们被拉长、频率降低、信号持续时间也随之延长。因此，对观测者而言，旅行者似乎在以慢动作运动，而且比通常的颜色偏红。

这种被称为引力红移（gravitational redshift）的效应并不是黑洞所特有的。比如，当信号在轨道卫星和地面基地之间传递时，频率和时间也会因引力红移而改变，GPS导航系统必须将它考虑在内才能准确工作。不过，黑洞的特殊之处在于，当旅行者靠近视界时，红移就会变得无穷大。在外部观测者看来，旅行者的下落过程似乎要耗费无限的时间，尽管旅行者自己觉得不过是经历了一段有限的时间而已。

观念

这种对黑洞的描述，还只是将光当作传统电磁波看待。霍金所做的，就是在把光的量子本质考虑进来，重新研究了无限红移的意义。根据量子理论中的海森堡测不准原理，即使是真空，也并非真的空无一物，其间充满了量子涨落，这些涨落以虚光子对（pairs of virtual photons）的形式表现出来。这些光子之所以被称为“虚”光子，是因为在一个远离任何引力影响的未弯曲时空中，它们总是不停地出现和消失，如果缺乏外界的干扰，就无法观测得到。

但在黑洞周围的弯曲时空中，虚光子对中的一颗，可能会陷入视界内部，而另一个会滞留在视界之外。于是，这对光子就会由虚变实，产生出向外辐射的可观测光线，此时，黑洞的质量也会相应下降。黑洞辐射的整体模式是热辐射，就像一个炽热的煤球发出的光线一样，它的温度与黑洞的质量成反比。这种现象被称为霍金效应（Hawking effect）。除非黑洞吞噬物质或能量来弥补损失，否则霍金辐射将会耗尽它所有的质量。

重要的是，在非常靠近黑洞视界的空间，还保持着量子真空——当我们把流体和黑洞进行类比时，这将变得至关重要。事实上，这个条件是霍金理论的基本前提。虚光子是最低能量的量子状态，即“基态”（ground state）的一种特征。只有在虚光子与同伴分离、并逃离视界的过程中，它们才会变成实光子。

霍金资料

史蒂芬·霍金是英国物理学家，他用毕生精力研究黑洞普通物理学定理不再适用的时空领域)和宇宙起源大爆炸原理。他提出黑洞能发射辐射(叫霍金辐射)的预言已是一个公认的假说。他的研究工作在科学界远不及他的畅销书《时间简史》出名。他这本销售量达2,500万份的畅销书对量子物理学和相对论作了大量介绍。

生平

1942年1月8日：出生于英国的牛津。

1962年：在牛津大学完成物理学学位课程，搬到剑桥大学攻读研究生，英国天文学家福雷德·霍伊尔(1915-)，霍金青少年时代心目中的一位英雄，是这里的天文学教授。霍金被诊断患有运动神经元疾病。

1965年：被授予博士学位。他的研究表明：用来解释黑洞崩溃的数学方程式，也可以解释从一个点开始膨涨的宇宙。

1970年：霍金研究黑洞的特性。他预言，来自黑洞(叫霍金辐射)的射线辐射及黑洞的表面积永远也不会减少。

1974年：被选为皇家学会会员。他继续证明，黑洞有温度，黑洞发出热辐射，以及气化导致质量减少。

1980年：任剑桥大学数学鲁卡斯教授(艾萨克·牛顿曾任此职)。

1988年：出版《时间简史》，成为关于量子物理学与相对论最畅销的书。

1996年：继续在剑桥大学工作。