走进不科学 第1409章

作者:新手钓鱼人

  “黑洞的存在本身尚且如此,就更别说它内部的物理状态了。”

  “除非你能给我一个它内部存在新物理的证据,否则我个人对于这个项目持保留意见。”

  徐云手指笃笃的在桌上敲了几下:

  “理论上的证据?还是要实际的现象?”

  杨振宁的语气依旧古井无波:

  “当然是前者足矣,后者你要是能拿的出来,我真就要怀疑你是外星驴成精了。”

  如今黑洞的迹象物理学界都没发现几样呢,如果想要叫徐云给出现象上的证据,那这显然有些强人所难了。

  况且在杨振宁看来。

  即便只是理论上的证据,徐云恐怕也拿不出来多少。

  毕竟这可和元强子模型不一样,元强子模型再怎么样超脱这个时代,也终究是依靠加速器的实验报告来构建的框架。

  黑洞这玩意儿如今八字没一撇,光靠数学和逻辑推导想要得出一些价值一般的成果不难,但颠覆性的成果就几乎没啥可能了。

  然而令杨振宁有些意外的是,过了片刻,徐云的声音却幽幽从对面传了过来:

  “杨先生,不瞒您说,这个证据……我还真拿得出来。”

  杨振宁顿时一怔,下意识道:

  “什么证据?”

  徐云又沉默一会儿:

  “比如说……黑洞这个系统之内……有熵存在。”

  熵?

  由于这年头电话信号不太好的缘故,杨振宁听到这个词的第一时间,并没有意识到徐云所指的是什么。

  但紧接着。

  哗啦——

  杨振宁整个便猛然从座位上站了起来,震惊的声音之大连外头的陆光达都有所感知:

  “你说什么?黑洞有熵??!!”

  徐云笃定的点了点头,接着又给自己话增加了几份重量:

  “准确来说,黑洞熵正比于黑洞的表面积。”

  十多秒钟后。

  从震惊中回过神的杨振宁想要平复一下情绪,却发现自己的脸颊都在微微颤抖:

  “……”

  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=κ8πGdA+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。

  上头提及过。

  它的概念早在1783年就被提出来了,那时候小麦他爹都还是个受精卵呢……

  但直到19世纪的第二个十年,物理学界才在数学上对它有了一定了解。

  然而这仅仅还是个开始。

  按照历史发展。

  从1920年开始,物理学界对黑洞的研究还会停滞整整五十年,直到1970年前后才会出现关键性的突破。

  这个突破便是霍金提出的黑洞面积定律,以及雅各布·贝肯斯坦根据霍金定律提出的贝肯斯坦极限,也就是贝肯斯坦-霍金熵。