臺北市立天文科學教育館

在廣義相對論中，黑洞與白洞是愛因斯坦場方程的兩種理論解：黑洞（Black Hole）是一種極端致密的天體，其引力強大到連光都無法逃出，事件視界是一道只能進、不能出的邊界。白洞（White Hole）則是數學上對應於黑洞的時間反演解，其特性正好相反，只能出、不能進。雖然白洞在理論上存在於部分解中，但至今沒有任何觀測證據，物理上也被認為極不穩定，可能僅限於數學推導而無法實際形成。在這兩者之外，有時會出現「灰洞」這個說法。不過，從現代物理的觀點來看，這個名詞並不嚴謹，也不屬於標準物理術語。

一、灰洞這個詞從何而來？

「灰洞」（Gray Hole）並不是愛因斯坦方程的任何已知解，也不見於主流物理教科書與研究文獻中。這個詞偶爾出現在部分非正式的科普文章或網路討論中，用來形容那些並非完全黑暗的黑洞。這種說法的出現，可能與霍金輻射理論有關。由於黑洞可能會發出輻射，有人便以「灰」來表示它不是完全吸光的天體。然而，這只是一種語意上的比喻，而非科學上具有明確定義的名詞。

二、霍金輻射與黑洞不再「全黑」的概念

1970 年代，英國物理學家史蒂芬・霍金結合量子場論與廣義相對論，提出黑洞可以發出輻射的理論，也就是著名的霍金輻射。他指出，在黑洞事件視界附近的真空中會出現虛粒子對，其中一個粒子可能被黑洞吸收，另一個則逸出為輻射。這會導致黑洞質量逐漸流失，最終可能完全蒸發。這項理論帶來了觀念上的重大轉變，使我們認知到黑洞並非完全黑暗，而是具有微弱的熱輻射。值得注意的是，這種輻射極其微弱，特別是在天文尺度上難以觀測。質量越大的黑洞，其霍金輻射溫度越低。例如，像銀河系中心那樣的超大質量黑洞，其霍金輻射溫度甚至幾乎可視為接近絕對零度，因此目前無法觀測到其霍金輻射。因此，霍金輻射只是對黑洞性質的一種量子層次的微小修正，並不意味著黑洞成為另一種新型天體。它仍然屬於廣義相對論框架下的黑洞，只是在此基礎上，我們對其熱力學與資訊處理行為有了更深入的理解。

三、結論：「灰洞」不是一個正式的物理名詞

綜合來看，儘管「灰洞」這個詞在某些非正式語境中偶爾出現，可能用以形容帶有霍金輻射的黑洞，但它並非任何已知方程解，也沒有物理模型支持，更不屬於現代物理學界所採用的專有名詞。從科學的角度來說，「灰洞」只是對黑洞非完全黑暗這一特性所做的語言延伸，並不是一種獨立的天體類型。今日的理論物理學仍以「黑洞」作為標準用語，並將霍金輻射等量子效應納入黑洞物理的進一步研究中加以探討。