走进不科学 第1411章

　　只见杨振宁在自己算出来的【SBH=Akc^3/4hG】公式下划了道横，皱着眉头对徐云问道：

　　“小徐，除了数学，黑洞在逻辑上遵守热力学第二定律的原因是什么？它不是熵增的吗？”

　　常理来说。

　　如果黑洞具有熵，那它也应该具有温度。

　　一个东西如果有温度，那么即使这个温度再低，也都会产生热辐射。

　　可这样一来，黑洞的理论体积就存在问题了。

　　更关键的是……

　　它会让超大质量黑洞不存在。

　　“小徐，你看。”

　　杨振宁继续在公式上圈了几下，继续了自己的话：

　　“粒子温度和粒子能量，存在关系kT=E=hf，频率f最小只能是1赫兹。”

　　“所以温度最小只能是T=h/k，黑洞的辐射温度，最小也只能达到T=h/k。”

　　“也就是说h/k=hc/kr的情况下，此时黑洞半径r达到最大值。”

　　“如果黑洞半径再增加，就会违背量子力学，温度就会小于h/k。”

　　“因此根据黑洞熵理论，最大的黑洞半径就只能是c的数值，那么超大质量黑洞呢？岂不是不存在了？”

　　尽管此时徐云不在身边，但杨振宁依旧做出了一副面对面交谈的样子。

　　不知为何。

　　他莫名对徐云有了一种信心：

　　他相信徐云即便隔着电话，也能够理解自己的想法。

　　仿佛……二人曾经在某个时候，面对面的共同做过交流一样。

　　而正如他所说。

　　如果根据辐射公式，那么黑洞黑洞半径应该是存在一个极限的。

　　黑洞半径是r=2GM/c^2，所以可以计算出，黑洞熵允许的最大黑洞质量只能是M=c^3/2G。

　　这个数值就是10^35千克左右，也是黑洞熵允许的最大黑洞质量。

　　太阳质量是10^30千克上下，也就是大概10^5个……即十万倍的太阳质量。

　　可根据史瓦西的黑洞模型，别说十万倍了，比太阳重千万倍、一亿倍的超大质量黑洞，理论上也应该存在。

　　所以要么是黑洞熵有问题，要么就是……

　　不存在超大质量黑洞。

　　而且这还没完呢。

　　倘若是后者出了问题，那么支持它的黑洞相关理论肯定也有问题——最差也是得打个补丁修正一下啥的。

　　而这种修正势必要改变或者增减某个参数，那么这样一来，黑洞熵的推导也要跟着出问题。

　　换而言之。

　　这属于一个逻辑闭环，和后世的祖父悖论有点类似，属于谁杀了谁的讨论。

　　果不其然。

　　如同杨振宁所想的那样，电话对头的徐云只是思索了很短一会儿，便很快传来了回答：

　　“杨先生，我想……您可能陷入一个误区了。”

　　杨振宁眉头一掀，笔尖无规律的在桌面上点了几下：

　　“什么误区？”

　　只见徐云同样在纸上写下了和杨振宁一模一样的公式，在另一个参数上画了个圈：

　　“黑洞辐射里的频率并不是量子频率，而是……机械频率。”

　　杨振宁点着纸面的笔尖顿时停了下来，目光重新投向了自己的推导过程。

　　不是量子频率？

　　与此同时，电话对面的徐云又说道：

　　“杨先生，如您所说，量子力学的能量必须是h的整数倍，不存在0.1h的能量子，更不存在0.01h的能量子——零点能例外，不过我们今天不做零点能的探讨。”

　　“但黑洞辐射谱是连续谱，频率并不是分立的——因为黑洞和黑体辐射类似。”

　　“另外这个问题还可以从公式上去理解，kT=E=hf这个递推其实是不对的，kT=E这个部分是指平均动能，E=hf是单粒子。”

　　“如果从这个角度去思考，您觉得是不是能解释开了？”

　　虽然是在指正杨振宁的错误，但徐云却没有丝毫轻视这位大佬的想法。

　　黑洞辐射的频率是机械频率。

　　这算是一个折磨了很多物理学家的尖锐难题，不知道多少人被它顶的欲仙欲死。

　　黑洞和黑体辐射谱一样，都是一种连续谱，频率并不是分立的，所以没有任何机制要求ν最小值为1。

　　比如说光电效应里面，电子只能一个一个发射，不能说一次发射1.5个电子——这就是量子频率。

　　而实际应用里面呢，频率小于1Hz的情况很多。

　　比如现在很火的纳赫兹引力波，它的频率就小于1HZ。

　　因此哪怕黑体辐射温度低于单个表面粒子的最低能量，也不代表说不能发射粒子了。

　　只要拉长时间，平均来说总有辐射，最多就是辐射出粒子的间隔时间变长而已。

　　毕竟黑洞是有极端引力场存在的体系，不是那种能用一个温度代表一切的东西。

　　再举个例子。

　　一个简单的有两种以上温度的体系是LED。

　　LED有不同的光，按照黑体辐射公式都能算出一个色温来。

　　但哪个LED的表面粒子，你摸上去有那个温度？

　　黑洞辐射温度说白了就是黑洞发光的色温，而表面粒子的平均动能的温度又是另外一个东西了，因此二者并不能看成一体然后去联立方程。

　　杨振宁如今的视野虽然不如徐云，但他的理解能力却没有因为回国而降低分毫。

　　听徐云这么一提，他顿觉面前仿佛开了一扇窗户，于是连忙迎着照射入户的阳光提起了笔：

　　“……那就再加入一个玻尔兹曼常数kB平衡量纲，熵在传统的热力学里面可以定义为S=∫dQ/T，上面是吸收热量，下面是热源温度，所以量纲正是J/K……”

　　“如果是机械频率的话，那么表面引力就要考虑表征加速度了，可以直接认为它的量纲是LT－2。”

　　“熵的话，可以除以普朗克长度的平方来抵消面积的量纲，温度可以乘以一个h/c……”

　　三分多钟后。

　　杨振宁有些欣喜的重新拿起了话筒：

　　“小徐，还真是这样！二者对上了！”

　　“黑洞……居然真的遵守热力学第二定律，既会熵增，也会蒸发……”

　　说到最后。

　　杨振宁的语气中已经带上了无尽的感慨。

　　热力学第二定律，这是一个经典物理中极其重要的概念。

　　这条铁律的提出者便是1850副本中的老汤威廉·汤姆森，以及在副本最后登场的克劳修斯。

　　老汤此人就不多介绍了，克劳修斯则是个很有意思的人。

　　他是熵概念最早的提出者，甚至在19世纪末，熵的单位就是“克劳修斯”，符号为Cl。

　　同时这位在历史上也是个知名的小牛粉丝，标准的手办党——剑桥大学牛顿个人博物馆现存的小牛亲笔信中，有超过30封是克劳修斯死后捐赠出来的。

　　热力学第二定律的释意是【热量不能自动地从低温物体传向高温物体而不引起外界变化】

　　一个系统从状态1出发，经过过程1变为状态2，若存在过程2能使状态2变回状态1的同时消除过程1的影响，则称过程1是可逆过程。

　　一切与热现象（自然界中与物体冷热程度……也就是温度有关的现象都称为热现象）有关的宏观过程，都是不可逆过程。

　　这个概念翻成白话，就是质点喜欢散开。

　　即使受到总动量固定，总能量也固定的拘束，质点还是喜欢散开到各种可能之处。

　　再通俗一点就是……制造出第二类永动机是不可能的。

　　在徐云穿越来的后世，热力学第二定律的表述有很多种，除了老汤和克劳修斯的表述外，还包括了勒夏特列描述、喀喇氏描述、卡拉西奥多描述等接近二十种释义。

　　热力学第二定律暂时无法被证明，但可以被验证。

　　如今验证的次数多了，就已经无限接近到了【证明】层次。

　　顺带一提。

　　后来克劳修斯还比较不负责任的提出了热寂说的看法，也就是当宇宙中的的熵达到最大值时，宇宙中的其他能量全部转化为热能，所有物质温度达到热平衡，宇宙热寂。

　　那时候宇宙中再也没有能量流动，换句话说没有任何可以维持运动或是生命的能量存在。

　　不过这种假说目前已经不再是主流理论了，甚至在在1872年全人类都不知道什么量子力学的时候，玻尔兹曼就用涨落捅穿了热寂说的屁股……

　　但是虽然热寂说有些不太靠谱或者随意，但热二本身的价值还是很高的。

　　它属于经典物理一个非常重要的组成部分，尤其是在信息熵这个概念出现后，量子力学也和热二挂上了构——尽管年年prl都有反热二的东西，不过最终都证明这些很大部分偏向于标题党。

　　有些人对热二的恨意丝毫不比对相对论来的差，有些人则又喜欢把热二往哲学概念上去带。

　　而在眼下这个时代。

　　热二便处于一个很复杂的阶段，尤其是这玩意儿和黑洞结合起来之后。

　　“小徐，不瞒你说。”

　　也不知道是不是被今天的知识量刺激到了什么，杨振宁少见的回忆起了一些事：

　　“当年我和……和某对头没怎么闹矛盾的时候，也曾经和他讨论过黑洞与热二的关系。”

　　“当时我们一致认为黑洞不会存在熵，甚至……我们还讨论到了宇宙否是一个真正意义上的孤立系统，甚至自己建立的一套体系。”