话题又转回到量子力学上,霍金用量子力学从理论上解释了特小黑洞的消失。

以前的观点认为黑洞具有确定的视界,到达视界的所有物质包括电磁波都被吸入黑洞里,它是空间里绝对只有进没有出的地方．虽然使用的不是量子力学,霍金的好友彭罗斯曾经指出: 如果黑洞带有自转的话,那么到达视界的物体并非一定被吸收,也有可能在视界处被反弹回外界。

对于沿自转方向与视界成小角度飞来的物体,黑洞将把它吞没,获得该物体的动能使自己长得更大．然而沿着自转相反方向飞来的物体会怎样呢? 因为引力不是指向球心而是指向自转的方向,所以该物体将阻碍黑洞的自转并抵消掉一部分自转的能量．在这种情况下,旋转的黑洞将把入侵者(整体或者一部分)反弹回去。

也就是说,由于复杂的原因,对于旋转着的黑洞来说,它的视界并不是一个把入射光完全吸收的面．彭罗斯指出了黑洞性格的复杂性。

这时,霍金的量子论问世了．彭罗斯的学说归根到底仍是一幅力学的或者说是经典的图象．必须用量子论的观点去分析所有的事物——这是霍金全部思想的核心。

前文曾经多次讲过,只要时间极其短暂,即使是在真空里也可能有能量存在．比如: 在一瞬间里,从＂无＂产生出某种粒子及其反粒子(因为能量和质量是一回事,所以有能量出现就意味着产生了具有质量的粒子),该过程转瞬即逝．这是遵循量子力学规律的现象。

话有些跑题．四五十年前,基本粒子物理学家们为了研究电子与光子的相互作用创立了场论这个工具．今天看来,只有得到完善的量子力学才是我们分析微观现象的唯一的、威力无比的武器。

不过,量子力学也不是万能的,棘手的问题仍然不断出现,其中之一便是真空空间的问题．以前,真空并不是宇宙论的研究对象,大小适中的中空容器就是真空的典型。

根据量子力学,真空中诞生了电子和带正电荷的反粒子(正电子),如果这两种电荷的中心相重合的话,就不会出现任何问题,普通的原子(只要不是在强电场中)都如此．但是,如果正、负电荷分离开来的话,就形成了电偶极子．我们可以把电偶极子想像为棒状的、分子大小的东西(有些分子,比如水蒸气的分子,本身就是偶极子型的结构)．不论大小只要具有偶极矩(两极的强度与距离的乘积)的东西都是偶极子．偶极子与具有N 极和S 极的磁石棒很相似。

真空里本来没有任何东西存在,但是却诞生了电偶极子,我们把这种现象叫做真空的极化．电子与正电子成对地大量出现,在它们的作用下又不断诞生了子偶极子、孙偶极子,使得空间里充满了偶极子,此时,空间的极化率达到了无穷大。

在一无所有之处出现了无穷大的极化率,常识看来无法理解的事情却是用量子力学认真推导出的结果．我们尽管感到困惑,却不得不接受它．量子力学本身也许有缺陷? 带着这个问题,不少学者进行了检查,结果表明量子力学是如此的完美,几乎到了无懈可击的程度．无穷大的问题是场论中最令人头痛的问题。

□图4－4 空间里充满了偶极子

朝永振一郎精彩地运用了重整化理论,从无穷大中减去无穷大,得出了有限的值．朝永发现,只要将电子的质量(在原理上)看作是无穷大,就能圆满地解决极化的无穷大等其它的(无穷大)问题．对于电子的实际质量,朝永采用了实验测出的真正的值。

□图4-5 由于重整化理论而获得诺贝尔

奖的朝永振一郎博士