斯迪文·霍金教授完全錯了

最近的比較轟動新聞之一是霍金教授向世界宣布他解決了
黑洞信息悖論，認為黑洞信息並未消失，最終以輻射形式
釋放出來，整個過程中信息是守恆的。

霍金的正式學術論文尚未公布。由於無法知道他的新觀點
的具體細節，本女暫時無法做評。但是，本女感到欣慰的
是，霍金先生總算是朝正確的方向邁了一大步，承認並且
接受了本女首創的廣義信息論的三大基本原理之一，廣義
信息守恆。須知，廣義信息守恆是遠比其他物理定律更為
根本的物理原理。其他的物理規律，至多在我們這個宇宙
範圍內普遍成立。而廣義信息守恆，不但在這個宇宙範圍
內成立，而且在所有可能的宇宙中都成立。

必須指出，由霍金提出的基於量子態真空激發的黑洞輻射
蒸發理論，是完全錯誤的，因為作為他理論出發點的真空
激發，就是錯誤的。其錯誤是有明白無誤的實驗證據的。

我們來回歸一下，霍金推導的黑洞輻射溫度公式，以及他
希望刻在他的墓碑上的著名的黑洞熵公式，是怎麼來的。
霍金的原始推導在數學上比較複雜，所以本女在此僅做個
原理性的推導，使得任何不懂數學和物理的人都能看懂。

量子力學裡有所謂的測不準原理，比如能量和時間不能夠
同時測准。把測不準原理應用到真空，便有了所謂的真空
激發態。因為按照量子場論的理解，真空態並非是什麼都
沒有，真空僅僅是許多可能量子態里能量最低的態，叫做
基態。可是真空並不能老老實實完全待在基態，因為那樣
能量就完全是確定的，也就違背了測不準原理了。所以，
按照量子場論的觀點，真空應該有一定的機率，會激發到
比基態更高的能態，這也就是真空激發。平均起來，真空
會有一個不為零的淨能量，叫做真空能量。真空激發通常
被理解成在非常短的時間間隔內一對正反粒子瞬時從“無”
中生成，又迅速互相湮滅。這個正反粒子對可以是正負電子
對，正反中微子，正反夸克，或者任何你可以想象的粒子，
包括任何波色子或者費米子。物理實驗裡，高能粒子相互
碰撞時，確實可以經常看到正負粒子對的產生。物理學家
們便把這解釋成真空激發產生的粒子對，由於外界能量的
輸入，他們可以不必互相湮滅，而飛離開去，成為可以被
觀測到的粒子對。

霍金從真空激發產生正反粒子對的假設出發，假設在黑洞
的事件地平線附近，真空激發瞬時產生一對光子。而因為
光子位置的不確定性，其中一個光子可能掉入黑洞的裡面，
再也出不來，那麼兩個光子沒有辦法湮滅掉，那另外一個
光子只好飛離開，成為黑洞輻射了。

假設黑洞輻射的特徵溫度是T，那麼在輻射特徵溫度的光子
的能量便是kT，即波爾茲曼常數乘以溫度，學過熱力學的
都知道。這種能量的光子的波長，就是

λ = (h*C)/(kT) = (2*π*hbar*C)/(kT)

如果由於測不準原理而一個光子掉進黑洞裡，另外一個沒有，
那麼光子波長應該是和黑洞大小相當的，黑洞的施瓦西半徑
為：
R = 2GM/C^2
令光子波長等於黑洞半徑：
λ = (h*C)/(kT) = (2*π*hbar*C)/(kT) = R = 2*G*M/C^2
整理一下，我們便得到這個公式：
T = (π*hbar*C^3)/(kGM)
霍金的黑洞輻射溫度公式，數學上的推導更加嚴格些，修正
比例常數後是：
T = (hbar*C^3)/(8*π*k*G*M)
從霍金的黑洞輻射溫度，利用熱力學公式非常容易就可以推導
出霍金的黑洞熵公式：
T*dS = dE
dS = (1/T)*dE
E就是黑洞能量，使用愛因斯坦質能公式E=MC^2
dS = (8*π*k*G*M)/(hbar*C^3) * C^2*dM
dS = 8*π*k*G*M/(hbar*C) * dM
積分，令M為零時S為零：
S = 4*π*k*G*M^2/(hbar*C)
S = (1/4) * 4π*(C^3/(G*hbar)) * (2*G*M/C^2)^2 * k
S = (1/4) * 4πR^2/(lp^2) * k
S = (1/4) A/lp^2 *k
其中lp是普朗克長度：lp = SQRT(G*hbar/C^3)

這就是著名的霍金黑洞熵公式的來源。

本女認為，這個公式，在數值上，對宏觀尺度的黑洞是正確的。
在形式上，這個公式是錯的，在推導過程上，則是完全謬誤的。

量子場論的真空激發理論，是完全錯誤的。測不準原理不應該
應用在真空上。真空並不是物理實體，沒有什麼可“測”的，
也就談不上測不準原理。真空，除了包含有廣義量子信息，
並沒有任何其他物理量與它聯繫。真空有溫度嗎？沒有，真空
有質量嗎？沒有。有電荷嗎，也沒有。所以，真空沒有與它
有關聯的物理量，也就談不上測不準原理了。

事實上，量子場論物理學家們試圖計算真空激發能時，就發現
他們完全錯誤了。要計算真空激發能，就得從零開始，把所有
可能的能級都積分進去。要避免得到無窮大，就得有個截止的
最高能量。取最自然的普朗克能量為截止能量，得到的真空能
仍然是一個大得不可驚人的數值。

有人試圖用真空能量來解釋所謂的宇宙暗能量。可是，按照
量子場論算出來的真空能密度，足足比應該有的宇宙暗能量
密度，大了整整一百二十個數量級。

一百二十個數量極是怎麼個概念呢？一百二十這個數字看起來
很小，可是我們說的不是一百二十倍，也不是億萬倍，是一的
後面整整添上一百二十個零！

為了理解量子場論算出來的真空能有多少大，我們來做個比較。
如果這個真空能密度等於宇宙暗能量密度，那麼，宇宙那麼大
的體積內的真空能，就可以產生足夠的引力，形成一個黑洞。
可是如果這個能量密度大上一百二十數量級，那麼，只要宇宙
半徑的十的六十次方分之一的半徑的球體內的真空能，就足夠
形成一個黑洞了。

從本女的宇宙常數公式，我們知道，宇宙半徑等於PI乘以宇宙
常數N=1.5x10^40，再乘以電子經典半徑。那麼宇宙半徑的十的
六十次方分之一的大小，便是比電子經典半徑，還要再小上個
二十個數量級。這麼小的空間內，就有足夠的真空能，就可以
形成一個黑洞了。

事實上，這個尺度，便是普朗克長度。按照量子場論的預言，
我們的周圍，應該遍布無數個的小小的普朗克黑洞了。我們的
世界根本就不可能存在。

多數物理學家也同意，真空能無法解釋宇宙暗能量。但是且慢，
你不能解釋宇宙暗能量，不能拍拍屁股就走。你按照你的理論，
推算出了一個結果，預言了一種情形，而你的結果和預言根本
就不符合客觀事實，那麼，你的理論根本就有問題了！

既然按照真空激發理論計算的真空能根本不存在。那麼，面對
事實吧。真空激發理論根本是錯的。沒有真空激發能，測不準
原理也不應該應用在真空上。粒子物理實驗觀測到粒子對的
產生是有的，但是那可以並且必須用別的辦法解釋，不可以用
真空激發來解釋。

那麼，從真空激發的假設出發提出的黑洞霍金輻射理論，也是
完全錯誤的。

本女現在趨向認為。理論上預言的真正的黑洞，是不存在的。
可能存在的，是出於亞臨界狀態的亞黑洞。只比黑洞輕那麼
一丁點兒，但是還是成不了真正的黑洞。

為什麼黑洞不可能存在？因為黑洞要存在，就必須從一個非
黑洞的星體，由引力坍塌而形成黑洞。那麼從非黑洞進入黑洞，
這個瞬間的轉換，其中發生的物理過程是怎樣的，應該有個
物理解釋。但是沒有任何物理學家探討過這個過程是如何可以
發生的，也沒有任何人給過任何解釋。

理論上，這個從臨界黑洞態轉換到黑洞態的瞬間轉換，是個過
不去的瓶頭。事實上，這個轉換需要無窮長的時間才能完成，
也就是說，這隻有在一個無窮大的宇宙中才有可能。之所以
需要無窮長的時間從亞黑洞轉化為黑洞，是因為臨近黑洞事件
地平線的地方，時間的進程在外部世界看來，近於無窮緩慢。

如果黑洞不存在，只存在亞臨界黑洞，那麼霍金的理論，以及
一切黑洞物理學家的理論，就統統是錯誤的。

物理學的雄偉大廈，必須在廣義信息論的框架下，重新建造。

方舟の女