霍金輻射(英語：Hawking radiation)是以量子效應(yīng)理論推測出的一種由黑洞散發(fā)出來的熱輻射。此理論在1974年由物理學(xué)家史蒂芬·霍金提出。有了霍金輻射的理論就能說明如何降低黑洞的質(zhì)量而導(dǎo)致黑洞蒸散的現(xiàn)象。

而因為霍金輻射能夠讓黑洞失去質(zhì)量，當(dāng)黑洞損失的質(zhì)量比增加的質(zhì)量多的時候就會造成縮小，最終消失。而比較小的微黑洞的發(fā)散量通常會比正常的黑洞大，所以前者會比后者縮小與消失的速度還要快。

霍金的分析迅速成為第一個令人信服的量子引力理論，盡管目前尚未實際觀察到霍金輻射的存在。在2008年6月NASA發(fā)射了GLAST衛(wèi)星，它可以尋找蒸發(fā)的黑洞中γ射線的閃光。而在額外維度理論，高能粒子對撞也有可能創(chuàng)造出會自我消失的微黑洞。

2010年9月，一項模擬重力研究的結(jié)果被部分科學(xué)家認為是首次展示出霍金輻射的可能存在與可能性質(zhì)。然而，霍金輻射仍未被實際觀測到。

概述

黑洞是一個萬有引力極大的地方，它周圍的物質(zhì)會被重力拉進去。以經(jīng)典力學(xué)上來說，它的引力超強，甚至電磁輻射波也無法逃脫。目前雖尚未了解如何統(tǒng)一重力與量子力學(xué)，但遠離黑洞之處的重力效應(yīng)卻微弱到依然可以使計算結(jié)果符合彎曲時空的量子場論框架。霍金表示量子效應(yīng)允許黑洞發(fā)射精確的黑體輻射。這電磁輻射仿佛被一個溫度和黑洞的質(zhì)量成反比的黑體發(fā)出。

舉例來說，太陽質(zhì)量的黑洞的溫度僅有60nK;事實上，黑洞會吸收比自身發(fā)射要多得多的宇宙微波背景輻射。黑洞的溫度吸收與其發(fā)射數(shù)量相等的輻射。更小的原生黑洞則會散發(fā)比自身吸收更多的輻射，因此逐漸失去質(zhì)量。

在沒有霍金輻射的概念以前，物理界有一個難題，就是如果把有很多熵的東西丟進黑洞里，那豈不是把那些熵給消滅掉了嗎?但是熵在宇宙里是永增不減的，因此這代表黑洞應(yīng)該也有很多熵，而有熵的任何東西都會釋放黑體輻射，因此黑洞也會釋放黑體輻射?但釋放的機制又如何?霍金輻射就解釋了黑洞釋放黑體輻射的機制。根據(jù)海森堡測不準(zhǔn)原理，在真空中會瞬間憑空且自然地產(chǎn)生許多粒子-反粒子(虛粒子)對，并且在極短的時間內(nèi)成對湮滅，在宏觀上沒有質(zhì)量產(chǎn)生。

雅可夫·鮑里索維奇·澤爾多維奇、雅各布·貝肯斯坦和史蒂芬·霍金等物理學(xué)者將量子力學(xué)和廣義相對論結(jié)合起來，結(jié)果顯示視界的溫度并非是零，而且還會發(fā)光，雖然極其微弱。這種光就是所謂的“霍金輻射”;當(dāng)成雙成對的粒子——如電子和正電子，或一對光子——在強烈的引力場中被制造出來時，其中一個粒子會墜入黑洞，另一個會逃離，從而產(chǎn)生這種輻射。

如果一個粒子對在黑洞附近形成，由于黑洞的引力場很強，導(dǎo)致配對誕生的正反粒子被扯開，有可能有一個跌入事件視界，而另一個沒有，從而被黑洞的引力提升成實粒子。但這樣就違反了能量守恒定律，所以另一個粒子的質(zhì)量一定是從黑洞本身的質(zhì)量而來——這就是黑洞釋放輻射的一個簡化解釋。