首页 > 时间简史 > 第16章 黑洞不是这么黑的(1)

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热力学第二定律是这个看法的一个精确描述。它陈述道:一个伶仃体系的熵老是增加的,并且将两个体系连接在一起时,其归并体系的熵大于统统伶仃体系熵的总和。

我俄然认识到,这些光芒的途径永久不成能相互靠近。如果它们靠近,它们终究就必然相撞。这正如和另一个往相反方向逃离差人的人相遇一样――你们俩都会被抓住(或者,在这类景象下落到黑洞中去)。但是,如果这些光芒被黑洞淹没,那它们就从未在黑洞的鸿沟上呆过。

如果处置务视界(亦即黑洞鸿沟)来的光芒永不相互靠近,则事件视界的面积能够保持稳定或者随时候增大,但它永久不会减小――因为这意味着起码鸿沟上的一些光芒必须相互靠近。究竟上,每当物质或辐射落到黑洞中去,这面积就会增大;或者如果两个黑洞碰撞并归并成一个伶仃的黑洞,这最后的黑洞的事件视界面积就会大于或即是本来黑洞事件视界面积的总和。事件视界面积的非减性子给黑洞的能够行动加上了首要的限定。我为我的发明如此冲动,乃至于当夜没睡多少。第二天,我给罗杰・彭罗斯打电话,他同意我的成果。我想,究竟上他此前已经认识到了这个面积的性子。

以是在空虚的空间里场不成能严格地被牢固为零,因为那样它就既有精确的值(零)又有精确的窜改率(也是零)。场的值必须有必然的最小的不肯定性量或量子起伏。

比方,考虑一盒气体分子的体系。分子能够以为是不竭相互碰撞,并不竭从盒子壁反弹返来的康乐球。气体的温度越高,分子活动得越快,如许它们撞击盒壁越频繁也越短长,并且它们感化到壁上的向外的压力越大。假定初始时统统分子被一隔板限定在盒子的左半部。如果接着将隔板撤除,这些分子将趋势散开并充满盒子的两半。在今后的某一时候,统统这些分子偶尔会都呆在右半部或回到左半部,但占绝对上风的能够性是,分子的数量在摆布两半大抵不异。这类状况比本来的统统分子都在一个半部的状况更加无序。是以,人们说气体的熵增加了。近似地,假定我们从两个盒子开端,将一个盒子充满氧分子,另一个盒子充满氮分子。如果把两个盒子连在一起并移去中间的壁,则氧分子和氮分子就开端异化。在厥后的时候,最能够的状况是两个盒子都充满了相称均匀的氧分子和氮分子的异化物。这类状况比本来分开的两盒的初始状况更无序,即具有更大的熵。

看来在大多数环境下,这个建议制止热力学第二定律遭到违背。但是另有一个致命的瑕疵。如果一个黑洞具有熵,那它也应当有温度。但具有特定温度的物体必须以必然的速率收回辐射。从平常经历晓得:只要将火钳在火上加热,它就会发光发热,收回辐射。但在高温下物体也收回辐射;只是因为辐射量相称小,在凡是环境下没有重视到。为了制止违背热力学第二定律,这辐射是必须的。以是黑洞必须收回辐射。但恰是遵循其定义,黑洞被以为是不收回任何东西的物体。是以,黑洞的事件视界的面积仿佛不能以为是它的熵。1972年,我和布兰登・卡特以及美国同事詹姆・巴丁合写了一篇论文,在论文中我们指出,固然在熵和事件视界的面积之间存在很多类似点,但还存在着这个致命的困难。我必须承认,写此文章的部分动机是因为被柏肯斯坦激愤,我感觉他滥用了我的事件视界面积增加的发明。但是,最后发明,他根基上还是精确的,固然是在一种他必定没有预感到的景象下。

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