第1424節(jié)
隨后徐云深吸一口氣,繼續(xù)說道: “但實際上呢,由于物體有厚度……為了方便舉例,這里就假設用一個球做實驗好了?!?/br> “對于一個球形物體,因為它具有有限的半徑r,實際上我們不可能把它降低到黑洞視界才能扔進去——在視界上方r(固有距離)的時候就截止了?!?/br> “這時黑洞熵會增加一些,而物質(zhì)的熵會消失,從而保證廣義第二定律的成立?!?/br> 楊振寧頓時虛起了眼,這倒是個挺新奇的角度。 接著不等楊振寧細思,徐云又開口了: “那么楊先生,如果這個過程不是一個球和一個黑洞,而是……” “兩個黑洞同時合并呢?” “黑洞合并?” 楊振寧下意識看向了自己最初在紙上畫的那個代表著黑洞的【o】,目光焦距迷失了片刻,緊接著便呼吸一滯,飛快拿起筆書寫了起來。 “一般穩(wěn)態(tài)黑洞滿足dm=k8πg(shù)da+Ωdj+Φdq……” “如果假設黑洞與黑洞合并,那么由球例子可知da/dt≥0,同時引入角動量……” 聽到楊振寧計算中的自言自語,徐云的臉上亦是忍不住浮現(xiàn)出了些許感慨。 黑洞。 這是一個物理學史上非常特殊的話題。 它的特殊性不僅在于它的現(xiàn)象性質(zhì),還在于它的時間跨度。 上頭提及過。 它的概念早在1783年就被提出來了,那時候小麥他爹都還是個受精卵呢…… 但直到19世紀的第二個十年,物理學界才在數(shù)學上對它有了一定了解。 然而這僅僅還是個開始。 按照歷史發(fā)展。 從1920年開始,物理學界對黑洞的研究還會停滯整整五十年,直到1970年前后才會出現(xiàn)關鍵性的突破。 這個突破便是霍金提出的黑洞面積定律,以及雅各布·貝肯斯坦根據(jù)霍金定律提出的貝肯斯坦極限,也就是貝肯斯坦-霍金熵。 貝肯斯坦極限解釋起來很復雜,總結(jié)起來其實就一句話: 半徑r的球體,總能量(包括靜止質(zhì)量相應的能量在內(nèi))為e,那么這一球體的熵最多是2πkhc·e·r。 從這個角度上來說,【人的想象力是無窮無盡的】這句話其實也是錯的。 人的大腦大約重1.5kg,體積是1260cm^3,如果看作球體則半徑為6.7cm。 按一般人腦的尺寸和質(zhì)量計算,人最多只能有10^42種念頭。 即便人們意識上傳,變成巨大計算機中流動的思維,這個界限仍然存在。 地球大小的計算機或“大腦”,也最多只有10^75種念頭罷了。 256位密鑰就可能讓這計算機硬算快兩分鐘,512位密鑰則可能要硬算將近10的72次方年——因此某些小說里某某角色一個念頭可以推演古今的情節(jié)壓根就不存在,實際上連個密碼鎖都未必破解的了,咳咳…… 同時限制這點的還有布雷莫曼極限,1kg物質(zhì)1秒能夠達到的最快的運算速度是1.36*10^50次方個bits……算了還是不毀玄幻小說了。 總而言之。 貝肯斯坦極限證明了黑洞擁有黑洞熵,并且與黑洞的視界面積成正比。 這個過程雖然是純數(shù)學推導,但2015年ligo觀測到的引力波事件gw150914卻證明了這個推導的正確性。 同時很令人感慨的是。 貝肯斯坦極限這種后世你可以在《走進本土驢》這類網(wǎng)絡小說里看到的概念,在眼下這個時代卻屬于徹頭徹尾的奧秘極知識。 即便是楊振寧這樣的大佬,此前都聞所未聞。 第717章 搶了霍金飯碗(下) “……” 在聽到徐云所說的兩個黑洞合并的想法后。 話筒內(nèi)再也沒有傳來楊振寧的回答,取而代之的則是沙沙沙的筆算聲。 從小球投入黑洞,換成兩個黑洞合并。 二者在【行為】層面是類似的,也就是都是兩個東西靠近合為一體,但彼此間的重要性卻截然不同。 前者算是異性,勉強還算常見,后者就特么的相當于男酮了。 而小球丟入黑洞如果因為半徑的原因存在熵增,那么理論上黑洞合并也應該同樣如此。 也就是…… 無論是黑洞的表面積還是黑洞熵,都會因此不可逆的增加。 “……” 這一次。 楊振寧的計算時間足足持續(xù)了二十分鐘,期間由于屋內(nèi)沒有交流聲傳來,屋外的陸光達都忍不住推開門悄悄看了看情況。 二十分鐘后。 徐云手中的話筒對面,悄然響起了一聲復雜的嘆息: “果然如此,在旋并狀態(tài)下,黑洞的視界面積會隨質(zhì)量的增加而增加?!?/br> “小徐,你的看法……是對的?!?/br> 楊振寧的語氣并不消沉,但卻極其感慨。 雖然物理學界還沒有見到過黑洞與黑洞合并的現(xiàn)象,甚至連普通黑洞都沒觀測到。 但稍微有腦子的人都可以想象到的是,黑洞與黑洞的合并必然不是一個瞬時行為——這是相對觀察者來說的。 如果兩個黑洞之間還對著角度,它們還會先旋轉(zhuǎn)再對準,這個時間跨度可能需要數(shù)百萬年甚至更久。 因此就像小球與黑洞合并一樣。 兩個黑洞合并的時候,一定會有【半徑】這個概念存在。 這里的半徑不是經(jīng)典物理的半徑,而是某種厚度——通俗來說就是質(zhì)量。 以上這個邏輯推進在后世的眼光看起來簡單的好像有點莫名其妙,但還是那句話,時代和時代的認知是不一樣的。 就像亞里士多德當年提出的“越重的東西下落越快”這個所謂真理,直到16世紀才被物理學界給用大小球?qū)嶒灧穸ā?/br> 大小球?qū)嶒炄绱?,黑洞與球同樣如此。 順帶一提。 很多人在課本上都學過伽利略用大小球在比薩斜塔否定了亞里士多德的故事,但實際上伽利略并沒有做過這個實驗…… 這其實只是伽利略的一個思想實驗,后來伽利略的學生西蒙在比薩斜塔做鐵球?qū)嶒灒⒈凰硗庖粋€學生維維亞尼寫入了《伽利略傳》之中。 并且這個雙球?qū)嶒炘诂F(xiàn)實中的結(jié)果也是不理想的,比薩斜塔高度為55米,鐵球落到地面只需三秒,大小球的差距不足以否定雅力士多德——盡管伽利略的思想實驗本身是正確的。 視線再回歸現(xiàn)實。 當然了。 此時楊振寧感慨的并不是自己居然沒想到這么簡單的邏輯原理,而是在感慨自己得出的結(jié)果: 黑洞的視界面積確實會隨質(zhì)量的增加而增加,并且不會可逆的減小。 而這里的視界面積……便可以等同于黑洞熵。 這里的等同可不是字面上隨便說的,因為只要把黑洞的表面積a除以普朗克常數(shù)h平方再乘以一個無量綱數(shù),就能得到黑洞的熵。 隨后楊振寧在面前的這個公式上看了一會兒,又對徐云說道: “小徐,按照你的這個思路……我還有兩個問題想確定一下?!?/br> 徐云連忙坐直了身子,說道: “您說,我一定盡力解答?!?/br> 楊振寧頓了頓,問道: “第一個問題,雖然時間有限,我沒有具體進行過計算,但是根據(jù)質(zhì)能等價定理判斷……” “如果黑洞真的有熵,那么黑洞內(nèi)應該也會存在信息?——至少是有限的信息?” 徐云點了點頭,肯定道: “沒錯。” 楊振寧所說的情況便是前頭提到的貝肯斯坦極限,一個在2023年為數(shù)不多被與黑洞面積公式一同被證明的理論。 “……” 楊振寧對于徐云肯定的答復并不感覺有多意外,他拋出這個問題的目的,其實是為了引出后一個猜想: “也就是說……黑洞,其實也遵循熱力學第二定律?” 徐云深吸一口氣,胸口略微起伏了一陣: “……沒錯?!?/br> 眾所周知。 在原本歷史中。 黑洞物理學的發(fā)展,很大部分都和惠勒這個人有關。 約翰·惠勒作為愛因斯坦的門徒,和自己的老師一樣,也認自然定律關鍵在于引力。 不過惠勒也曾和量子物理的大師波爾在一起工作交流過過,所以同樣也是量子力學的信徒。 他有點類似古代一個叫做葉天士的人物,拜過很多師傅,最終集諸家之長自己也成為了一個大佬。 1967年的時候。