欢迎书友访问POPO原创市集
首页走进不科学 第1425节

第1425节

    惠勒开始对史瓦西在1917年描述的引力坍塌物体非常感兴趣,这玩意儿也就是黑洞。
    惠勒认为黑洞就是一个标准的终结体,无论是什么扔进黑洞,系统的无序度就永远消失了,因为没有任何物体可以从黑洞逃逸出来。
    后来的许多工作都证明,黑洞确实是一个高度有序的终极压缩机,无论多么杂乱无章,都会在黑洞中心被压缩成无限小,包括……信息。
    这种描述有点类似无神论者对“去世”这个概念的判定——没有生命气息,也没有灵魂前往地狱天堂。
    但作为惠勒的学生,贝肯斯坦却不认同这点。
    他提出也许信息并没有消失在黑洞,而是转化为了黑洞的一部分。
    奈何当时没人相信贝肯斯坦的想法,直到霍金计算出了黑洞的面积定律,才给贝肯斯坦带来了灵感。
    于是他顺势推出了赫赫有名的贝肯斯坦上限,证明了黑洞存在信息以及信息上限。
    当然了。
    最开始的时候霍金其实也不相信贝肯斯坦的这个结论,作为坚定的广义相对论拥护者,霍金认为这个小年轻是在碰瓷自己。
    同时贝肯斯坦虽然有了正确的想法,然而他的论证不是非常准确,计算中存在许多的不确定性。
    例如他只是说黑洞的熵正比于视界面积——在物理学中,正/反比其实是一个难以捉摸的词。
    对于任何一个证明,物理学家都要求给出确切的比例。
    例如引力和距离的平方成反比,磁场强度和距离的三次方成反比,那么黑洞熵呢?
    是2倍的面积还是1/2倍的面积,这个数字得定下来。
    就像网文里的加更一样,手速快的作者两万字才算加更,手速慢的作者七千字就算加更了。
    不过很有意思的是。
    后来霍金忽然意识到由于量子力学的不确定性原理,黑洞真的是会释放出一点点辐射的,并且满足黑体辐射的公式,即霍金辐射。
    在这种情况下。
    霍金转而接受了贝肯斯坦上限,并且靠着还算不错的数学功底,帮助他计算出了黑洞的热力学关系,将正比系数修正为了1/4。
    因此这个公式被称为贝肯斯坦-霍金方程,也就是大名鼎鼎的bk方程组。
    而bk方程组问世的时间……足足在如今的14年后。
    所以面对自己亲手计算出来的结果,杨振宁依旧显得有些惊讶。
    “可是不对啊……”
    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。


同类推荐: 全息游戏的情欲任务(H)娇门吟(H)快穿之睡了反派以后这些书总想操我_御书屋活色生仙魔君与魔后的婚后生活四大名著成人版合集如果人外控痴女成为了勇者大人