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“......”

实话实说。

如果不是徐云此前展露出了很强的物理学功底,加之还有兔子官方为这通电话背书,这时候杨振宁估摸着都快掀桌了。

黑洞有熵?

这怎么可能?

熵。

这是一个热力学的概念,但在历史的发展中,各种因素造就了它非常丰富的内涵,进入了很多学科的视野。

这个概念从定义上解释起来非常复杂,涉及到了香农、克劳修斯、玻尔兹曼等等,还包括了热力熵、信息熵、化学熵等等......

但其实它也可以解释的很通俗:

简单来说,熵代表了物质混乱程度。

有卧室的同学应该都知道。

在保持有人生活的情况下,自己的卧室要是不去收拾它,就会变得越来越混乱。

最开始可能是衣服变得杂乱,接着是书本、智障、笔、数据线、快递箱开始出现在各个位置,最终变成一个狗窝。

这里屋子混乱的定义就是熵,混乱程度越高,熵就越高,也就是所谓的熵增。

熵减则是指在一个封闭系统中,系统的熵值随着时间的推移而减少——这在正常情况下是不可能的,除非你人工干预性的对你的卧室进行整理,否则房子它自己无法自洁。

简洁明了.JPG。

熵增概念同样在宇宙角度成立,物理学界公认宇宙的熵一直在增加,因为行星不停在变化:

有的星球彼此相撞碎裂成小块,有的星球寿命终止变成了红巨星等等。

但是.....

对于黑洞这玩意儿,很多学者的看法就不一样了:

他们认为黑洞是不存在熵的。

因为根据上面打扫屋子的举例,再复杂的东西被黑洞吞下去后“状态”都会变得简单,那么理论上来说这属于熵减的情况。

可是熵减在独立系统中是不允许出现的情况,因此黑洞只能是【万无】状态——没有生命,没有光,没有熵。

也就是所谓的幺正性原理。

结果没想的是.....

徐云张口不但说黑洞有熵,而且居然还说黑洞熵正比于它的表面积?

要知道。

黑洞的表面积是不停在增大的,如果黑洞熵正比于表面积,那么岂不是说黑洞系统是熵增状态?

想到这里。

杨振宁忍不住再次深吸了一口气,强忍着驳斥异端的冲动,对徐云问道:

“小徐,口说无凭,你的证据呢?”

徐云抬头看了眼墙上的时间,不知不觉自己和杨振宁的聊天已经持续一个小时了:

“杨先生,首先我们要明确一点,参数化一个黑洞,理论上来说只需要三个量。”

“也就是质量M,电荷Q和角动量J,这个没问题吧?”

杨振宁点了点头:

“嗯。”

早先提及过。

爱因斯坦场方程有个最早同时也是最有名的特解,叫做史瓦西解。

这个解所描述的物体就是黑洞,其中黑洞的视距界限就是所谓的史瓦西半径,因此有部分黑洞也叫作史瓦西黑洞。

史瓦西黑洞是静止的球对称黑洞,只有一个参数,即质量M,也是模型上最简单黑洞。

接着在史瓦西黑洞的基础上,物理学家推导出了旋转的黑洞,也就是克尔-纽曼黑洞。

它是Q=0的克尔黑洞的推广,也是整个宇宙中最普遍的一种黑洞。

根据克尔-纽曼线元显示,描述黑洞只需要质量M,电荷Q和角动量J就行了。

接着徐云静心听了听话筒对面的动静,很快,电话对头传来了一道‘嗒吧’声。

这是杨振宁将笔放到桌面上的声音,代表着杨振宁已经写好了算式。

于是徐云很快便又说道:

“在这个基础上,当年罗伯特·杰勒西提出了一个驳斥广义第二定律的思想实验。”

“也就是将一个物体缓慢的挪到黑洞视界处,并把它扔进了黑洞里头。”

“这时可以发现,黑洞的熵并没有增加,而物质的熵减小了,因此广义熵在这一过程中是降低的。”

杨振宁点了点头,这是一个非常有名的思想实验。

随后徐云深吸一口气,继续说道:

“但实际上呢,由于物体有厚度....为了方便举例,这里就假设用一个球做实验好了。”

“对于一个球形物体,因为它具有有限的半径R,实际上我们不可能把它降低到黑洞视界才能扔进去——在视界上方R(固有距离)的时候就截止了。”

“这时黑洞熵会增加一些,而物质的熵会消失,从而保证广义第二定律的成立。”

杨振宁顿时虚起了眼,这倒是个挺新奇的角度。

接着不等杨振宁细思,徐云又开口了:

“那么杨先生,如果这个过程不是一个球和一个黑洞,而是......”

“两个黑洞同时合并呢?”

“黑洞合并?”

杨振宁下意识看向了自己最初在纸上画的那个代表着黑洞的【O】,目光焦距迷失了片刻,紧接着便呼吸一滞,飞快拿起笔书写了起来。

“一般稳态黑洞满足dM=k8πGdA ΩdJ ΦdQ......”

“如果假设黑洞与黑洞合并,那么由球例子可知dA/dt≥0,同时引入角动量.....”

听到杨振宁计算中的自言自语,徐云的脸上亦是忍不住浮现出了些许感慨。

黑洞。

这是一个物理学史上非常特殊的话题。

它的特殊性不仅在于它的现象性质,还在于它的时间跨度。

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