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葱花饼,黑洞差一点毁了“时刻”概念:它曾要挟到了热力学第二定律-雷火电竞

admin 雷火电竞 2019-05-14 140 0

美国物理学家约翰.阿奇博尔德.惠勒(John Archibald Wheeler)提出了“黑洞”概念之后,这一奇特的天体就不断应战着科学家们的想象力,其难以想象的一点在于“事情视界”(event horizon)——一旦进入“事情视界”之中,任何物体都无法逃脱,哪怕是光线——物体能够穿过“事情视界”、且进入黑洞的内部,可进入黑洞的内部之后,它们再也无法出去,也不会有任何关于它们的信息。

不过,“黑洞”这一概念的提出,要挟到了现代物理学的一个基本原则,即热力学第二规律(又称“熵增规律”,一般表述为“不行能把热从低温物体传到高温物体而不发生其他的影响”),这一规律协助科学家们区分了曩昔和未来,从而界说一个“时刻箭头”(arrow of time)的概念。

(黑洞)

热力学第二规律标明,任何孤立体系的特定衡量,熵(S)不会跟着时刻的推移而下降,也就是说,熵的改变不行能是负值。因而,这一规律给了科学家们一种“时刻箭头”的感觉,答应他们赋予时刻一个正向性,即“时刻以熵添加的方向活动”,从而“时刻”这一概念得以建立。但是,量子物理学没有创始的年代里,科学家们以为黑洞没有熵,物理学家雅各布.贝肯斯坦(Jacob Bekenstein)以为,黑洞只要三个能够丈量的特征,即“质量(它的巨细)”、“角动量(旋转速度的快慢)”和“电荷(比方经典的累积)”。

一旦某个物体穿过“事情视界”、落入黑洞的内部,这个物体会对以上的三个量发生影响,除此之外,关于这个物体的任何信息都会彻彻底底的消失。所以,热力学第二规律面对一个大问题,若黑洞真的没有熵,那么一个物体落入黑洞中,它的熵会永久的消除,这会削减全宇宙的熵,从而违反了热力学第二规律,这样的话,“时刻”概念也受到了根本性的不坚定。

(黑洞)

1974年,物理学家斯蒂芬.霍金(Stephen Hawking)提出,除了“质量”、“角动量”和“电荷”三个特点之外,黑洞还有“温度”这一特点,即所谓的“霍金温度”,它将能量改变与熵的改变联系起来,使得斯蒂芬.霍金估测出了黑洞也有熵,这就避免了违反热力学第二规律。并且,黑洞的能量会跟着“事情视界”表面积的增大而添加,因而黑洞的熵与“事情视界”的表面积成正比,即黑洞的“事情视界”表面积能够成为黑洞熵的测量。

科学家们的观测和研讨也证明了斯蒂芬.霍金的估测,黑洞的确具有熵,他们能够经过调查黑洞的巨细来估量熵的巨细,所以,热力学第二规律和“时刻箭头”都得以保证,时刻长河仍朝着一个方向在慢慢流动。

(黑洞)

小考题:假如时刻能够倒流的话,你想回到哪一个前史时期呢?欢迎你留言评论。

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