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第七章 黑洞不是这么黑的(2 / 6)

们作用到壁上向外压力越大。假定初始时所有分子被隔板限制在盒子左半部,如果接着将隔板除去,这些分子将散开并充满整个盒子。在以后时刻,所有这些分子偶尔会都呆在右半部或回到左半部,但占绝对优势可能性是在左右两半分子数目大致相同。这种状态比原先分子在左半部分状态更加无序,所以人们说熵增加。类似地,们将个充满氧分子盒子和另个充满氮分子盒子连在起并除去中间壁,则氧分子和氮分子就开始混合。在后来时刻,最可能状态是两个盒子都充满相当均匀氧分子和氮分子混合物。这种状态比原先分开两盒初始状态更无序,即具有更大熵。

和其他科学定律,譬如牛顿引力定律相比,热力学定律状况相当不同,例如,它只是在绝大多数而非所有情形下成立。在以后某时刻,所有们第个盒子中气体分子在盒子半被发现概率只有几万亿分之,但它们可能发生。但是,如果附近有黑洞,看来存在种非常容易方法违反第二定律:只要将些具有大量熵物体,譬如盒气体扔进黑洞里。黑洞外物体总熵就会减少。当然,人们仍然可以说包括黑洞里总熵没有降低——但是由于没有办法看到黑洞里面,们不能知道里面物体熵为多少。如果黑洞具有某特征,黑洞外观察者因之可知道它熵,并且只要携带熵物体落入黑洞,它就会增加,那将是很美妙。紧接着上述黑洞面积定理发现(即只要物体落入黑洞,它事件视界面积就会增加),普林斯顿位名叫雅可布·柏肯斯坦研究生提出,事件视界面积即是黑洞熵量度。由于携带熵物质落到黑洞中去,它事件视界面积就会增加,这样黑洞外物质熵和事件视界面积和就永远不会降低。

看来在大多数情况下,这个建议不违背热力学第二定律,然而还有个致命瑕疵。如果个黑洞具有熵,那它也应该有温度。但具有特定温度物体必须以速率发出辐射。从日常经验知道:只要将火钳在火上烧至红热就能发出辐射。但在低温下物体也发出辐射;通常情况下,只是因为其辐射相当小而没被注意到。为不违反热力学第二定律这辐射是必须。所以黑洞必须发出辐射。但正是按照其定义,黑洞被认为是不发出任何东西物体,所以看来,不能认为黑洞事件视界面积是它熵。1972年,和布兰登·卡特以及美国同事詹姆·巴丁合写篇论文,在论文中们指出,虽然在熵和事件视界面积之间存在许多相似点,但还存在着这个致命困难。必须承认,写此文章部份动机是因为被柏肯斯坦所激怒,觉得他滥用事件视界面积增加发现。然而,最后发现,虽然是在种他肯定没有预料到情形下,但他基本上还是正确

1973年9月访问莫斯科时,和苏联两位最主要专家雅可夫·捷尔多维奇和亚历山大·斯塔拉宾斯基讨论黑洞问题。他们说服,按照量子力学不确定性原理,旋转黑洞应产生并辐射粒子。在物理学基础上,相信他们论点,但是不喜欢他们计算辐射所用

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