第1423節
比他更早的羅默在17世紀通過觀察木星的日食時間確定了光速是有限的,因此米歇爾認為自太陽的光子在離開太陽時由于太陽的引力會減速。 他的推測指出,如果太陽的直徑是原來的500倍大,密度相同,那么它的質量將是10^8個太陽質量,重力會阻止光從太陽中逃逸。 接著在1915年,愛因斯坦闡述了廣義相對論,得到了引力如何影響光的協調理論。 1916年。 基于愛因斯坦場方程的史瓦西解問世。 1939年。 奧本海默證明了死亡恒星如果質量大于一個界限,就會無法對抗自身引力,形成無限密度的黑洞,也就是赫赫有名的奧本海默極限。 至此,黑洞在數學和物理上的認知已經被推導到了一個不說多完美吧,至少相對成熟的區間。 理論上來說。 通過觀測黑洞周圍的引力效應,科學家們能夠驗證相對論的預測——例如光線彎曲和時空扭曲等等。 另外通過觀測黑洞吸積盤和噴流,物理界??梢匝芯扛吣芪镔|在極端引力場中的行為,這幾乎是等離子體與射電波相關的入門基石。 當然了。 以上這句話是站在后世角度來說的,眼下這個時期對于黑洞的認知與探索還非常的淺顯。 如今黑洞這個名稱還沒完全確定,除了黑洞之外,它還有黑星、暗星之類的別稱。 隨后楊振寧的筆尖在自己畫出來的圓形內部點了點,對徐云說道: “小徐,聽你這意思……你認為黑洞里藏著新物理?” 不同于此前寬泛的宇宙概念,楊振寧對于黑洞研究的價值還是比較清楚的——依舊是相對而言。 徐云則很快點了點頭: “楊先生,我認為這句話應該是個肯定句?!?/br> 楊振寧面色不變,反問道: “那么證據呢?你應該知道,目前幾乎所有有關黑洞的推導都是數學猜想而已?!?/br> “如果極端一點說,黑洞這玩意兒存不存在都講不準呢?!?/br> “黑洞的存在本身尚且如此,就更別說它內部的物理狀態了?!?/br> “除非你能給我一個它內部存在新物理的證據,否則我個人對于這個項目持保留意見?!?/br> 徐云手指篤篤的在桌上敲了幾下: “理論上的證據?還是要實際的現象?” 楊振寧的語氣依舊古井無波: “當然是前者足矣,后者你要是能拿的出來,我真就要懷疑你是外星驢成精了?!?/br> 如今黑洞的跡象物理學界都沒發現幾樣呢,如果想要叫徐云給出現象上的證據,那這顯然有些強人所難了。 況且在楊振寧看來。 即便只是理論上的證據,徐云恐怕也拿不出來多少。 畢竟這可和元強子模型不一樣,元強子模型再怎么樣超脫這個時代,也終究是依靠加速器的實驗報告來構建的框架。 黑洞這玩意兒如今八字沒一撇,光靠數學和邏輯推導想要得出一些價值一般的成果不難,但顛覆性的成果就幾乎沒啥可能了。 然而令楊振寧有些意外的是,過了片刻,徐云的聲音卻幽幽從對面傳了過來: “楊先生,不瞞您說,這個證據……我還真拿得出來?!?/br> 楊振寧頓時一怔,下意識道: “什么證據?” 徐云又沉默一會兒: “比如說……黑洞這個系統之內……有熵存在?!?/br> 熵? 由于這年頭電話信號不太好的緣故,楊振寧聽到這個詞的第一時間,并沒有意識到徐云所指的是什么。 但緊接著。 嘩啦—— 楊振寧整個便猛然從座位上站了起來,震驚的聲音之大連外頭的陸光達都有所感知: “你說什么?黑洞有熵????!” 徐云篤定的點了點頭,接著又給自己話增加了幾份重量: “準確來說,黑洞熵正比于黑洞的表面積?!?/br> 十多秒鐘后。 從震驚中回過神的楊振寧想要平復一下情緒,卻發現自己的臉頰都在微微顫抖: “……” 實話實說。 如果不是徐云此前展露出了很強的物理學功底,加之還有兔子官方為這通電話背書,這時候楊振寧估摸著都快掀桌了。 黑洞有熵? 這怎么可能? 熵。 這是一個熱力學的概念,但在歷史的發展中,各種因素造就了它非常豐富的內涵,進入了很多學科的視野。 這個概念從定義上解釋起來非常復雜,涉及到了香農、克勞修斯、玻爾茲曼等等,還包括了熱力熵、信息熵、化學熵等等…… 但其實它也可以解釋的很通俗: 簡單來說,熵代表了物質混亂程度。 有臥室的同學應該都知道。 在保持有人生活的情況下,自己的臥室要是不去收拾它,就會變得越來越混亂。 最開始可能是衣服變得雜亂,接著是書本、智障、筆、數據線、快遞箱開始出現在各個位置,最終變成一個狗窩。 這里屋子混亂的定義就是熵,混亂程度越高,熵就越高,也就是所謂的熵增。 熵減則是指在一個封閉系統中,系統的熵值隨著時間的推移而減少——這在正常情況下是不可能的,除非你人工干預性的對你的臥室進行整理,否則房子它自己無法自潔。 簡潔明了.jpg。 熵增概念同樣在宇宙角度成立,物理學界公認宇宙的熵一直在增加,因為行星不停在變化: 有的星球彼此相撞碎裂成小塊,有的星球壽命終止變成了紅巨星等等。 但是…… 對于黑洞這玩意兒,很多學者的看法就不一樣了: 他們認為黑洞是不存在熵的。 因為根據上面打掃屋子的舉例,再復雜的東西被黑洞吞下去后“狀態”都會變得簡單,那么理論上來說這屬于熵減的情況。 可是熵減在獨立系統中是不允許出現的情況,因此黑洞只能是【萬無】狀態——沒有生命,沒有光,沒有熵。 也就是所謂的幺正性原理。 結果沒想的是…… 徐云張口不但說黑洞有熵,而且居然還說黑洞熵正比于它的表面積? 要知道。 黑洞的表面積是不停在增大的,如果黑洞熵正比于表面積,那么豈不是說黑洞系統是熵增狀態? 想到這里。 楊振寧忍不住再次深吸了一口氣,強忍著駁斥異端的沖動,對徐云問道: “小徐,口說無憑,你的證據呢?” 徐云抬頭看了眼墻上的時間,不知不覺自己和楊振寧的聊天已經持續一個小時了: “楊先生,首先我們要明確一點,參數化一個黑洞,理論上來說只需要三個量?!?/br> “也就是質量m,電荷q和角動量j,這個沒問題吧?” 楊振寧點了點頭: “嗯?!?/br> 早先提及過。 愛因斯坦場方程有個最早同時也是最有名的特解,叫做史瓦西解。 這個解所描述的物體就是黑洞,其中黑洞的視距界限就是所謂的史瓦西半徑,因此有部分黑洞也叫作史瓦西黑洞。 史瓦西黑洞是靜止的球對稱黑洞,只有一個參數,即質量m,也是模型上最簡單黑洞。 接著在史瓦西黑洞的基礎上,物理學家推導出了旋轉的黑洞,也就是克爾-紐曼黑洞。 它是q=0的克爾黑洞的推廣,也是整個宇宙中最普遍的一種黑洞。 根據克爾-紐曼線元顯示,描述黑洞只需要質量m,電荷q和角動量j就行了。 接著徐云靜心聽了聽話筒對面的動靜,很快,電話對頭傳來了一道‘嗒吧’聲。 這是楊振寧將筆放到桌面上的聲音,代表著楊振寧已經寫好了算式。 于是徐云很快便又說道: “在這個基礎上,當年羅伯特·杰勒西提出了一個駁斥廣義第二定律的思想實驗?!?/br> “也就是將一個物體緩慢的挪到黑洞視界處,并把它扔進了黑洞里頭?!?/br> “這時可以發現,黑洞的熵并沒有增加,而物質的熵減小了,因此廣義熵在這一過程中是降低的?!?/br> 楊振寧點了點頭,這是一個非常有名的思想實驗。