黑洞/霍金辐射：为什么只捕获反粒子？

我在这里可能有一些细节错误。如果是这样，不要专注于那些。仅关注我的问题的总体主旨。

我“理解”（咳嗽）粒子/反粒子对在空间中自发形成。我知道它们可以在黑洞的事件视界附近形成，并且一个粒子可以掉入其中，而另一个粒子几乎不能逸出。我知道反粒子会消灭粒子。我不明白的是为什么这些虚拟粒子对中只有反粒子落入黑洞，而其他粒子却设法逃脱了。粒子和反粒子都不应该有相等的机会陷入其中，或者只是设法逃脱吗？

似乎应该有相等的机会捕获粒子或反粒子，而另一个“弹出”。因此，就相对于虚拟粒子的质量变化而言，黑洞似乎应该处于某种稳态。

说明？

我以为反粒子正在消灭黑洞内的“正常”质量？没有？

不。首先，粒子和反粒子都具有“正常”质量（应该首先具有质量）和“正常”（正）能量。它们之间的区别要么是约定俗成的问题，要么是宇宙中哪种类型更常见的问题。此外，对于典型的黑洞，霍金辐射的大部分将由光子组成，光子正确地说甚至没有反粒子，尽管人们也可以说它们是自己的反粒子。

粒子和反粒子难道不应该有相等的机会陷入其中，或者只是设法逃脱吗？

是的，不收费的人可以。假设所有中微子都是大块的（较小的，所有黑洞都已经做过），那么较小的黑洞将同时辐射中微子和反中微子，否则，黑洞会足够小（因此足够热）同时辐射电子和正电子。非常粗略地讲，当黑洞的温度等于或大于自然质量单位时，黑洞将放射出不可忽略的量的块状粒子。

似乎应该有相等的机会捕获粒子或反粒子，而另一个“弹出”。

正确，但有一个例外，如果一个热的黑洞带有电荷，则它更有可能辐射出具有相同电荷符号的粒子。

因此，就相对于虚拟粒子的质量变化而言，黑洞似乎应该处于某种稳态。

如果粒子或反粒子落入黑洞，其质量将上升。没关系 从根本上说，霍金辐射的“原因”是量子场论中的真空状态是能量最低的状态，但是不同的观察者可能会不同意哪个状态是真空。因此，由于颗粒在真空的顶部波动，因此它们可以就是否存在颗粒存在分歧。

我认为没有什么好方法可以修复“反粒子掉入”的故事，除了对节能有一些回旋的吸引力：如果逃逸的粒子是真实的并且具有正能量，则掉入的粒子必须具有负能量，并且会因此减少了黑洞的质量。不幸的是，这仅显示出要使情况保持一致必须发生什么，而不是实际发生了。

尽管掌握了广义相对论，但可以稍微激发一点，例如对于Schwarzschild黑洞，Killing向量场提供了能量守恒，它在时间上从时空变成了太空中的空间-因此，外部观察者认为时间/能量将是黑洞内的空间/动量，并且动量被允许为负。

首先，我想指出并赞扬@ user83692435的回复，该回复是最先提出的，而且是正确的。扩展它：

创建一个虚拟粒子/反粒子对的图像，然后该对中的一个被事件视域吞噬，而另一对被真实吞噬，这是一个类比，它提供了正在发生的情况的图片，但绝对不正确。普及者继续使用它是因为真正发生的事情非常复杂，而且很难用语言解释。（而且我不会尝试！）但是，这里有指向该主题的技术论文的链接。

但是，与简单解释相反，最有说服力的是，霍金辐射并非来自类推所需的事件视界，而是来自其外部空间！

反对霍金类比的第二点是，事件视野在黑洞的潜在井中非常深。为了使粒子或光子逸出 BH（霍金辐射必须逸出），必须使用足够的额外能量来创建粒子或光子以逸出 BH-并且可以将BH视为逃逸速度大于光速的物体。虚弱的小虚拟粒子使他们的伴侣失去了BH，将永远无法解决。

如果您想更深入一点，我建议Sabine Hossenfelder的博客Backreaction，该博客上有很长的帖子，其中包含许多 指向更多信息的链接。逆向反应是当今流行的前沿物理学中最好的博客之一，这在很大程度上是因为Hossenfelder是一名活跃的研究者和优秀的作家。

您略微忘记了描述霍金辐射的一种常见（尽管很糟糕）的方法。物理学上的普及者有时将其描述为正在创建的一对粒子，其中一个是物质，另一个是负物质。或其中一个是反物质，另一个是负面的反物质。因此，质子逸出，负质子被吸收。否则您的反质子会逃逸，而您的负反物质-反质子会被吸收。负物质（或负反物质）使黑洞缩小。

尽管这是非物理学家描述事物的一种常见方式，但它却是一种不好的描述方式。之所以令人困惑，是因为它提出了您提出的确切问题：为什么负物质不向外飞并收缩它撞击的第一颗恒星或行星？另外，从未检测到负面物质。没有特别的理由认为这是理解黑洞的有用构造。（尽管它确实存在，但您也许可以使用它来稳定虫洞，这可能非常有用）。

最好将霍金辐射描述为此处的其他答案，而不必求助于虚拟负粒子。

关于霍金辐射是虚拟粒子形成并且一个粒子掉入黑洞的解释是不完整的。斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）最初想象的是一条从遥远的过去到遥远的未来的道路，而零距离的测地线（光路）则在行进。在测地线经过形成黑洞的位置之前，在测地线的路径上形成了黑洞。这是这样做的最后一个测地线。
真空不是空的。由于不确定性原理，它由一些振动组成。该真空场由许多频率模式组成。他们不断创建消除彼此的虚拟粒子反粒子对。可以将反粒子视为具有负频率的量子场中的振动，即，时光倒流。形成的黑洞会推动经过的测地线的某些频率。因此，测地线根据剩余频率创建其场。反粒子可以看作是频率随时间向后传播的粒子，它的频率始终会丢失到黑洞中，并且该场会根据剩余的频率模式创建虚拟粒子。