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宇宙学交响乐暨飞碟狂想曲(V)---黑洞不黑(2)之[黑洞熵]

已有 5393 次阅读 2008-5-2 12:18 |个人分类:科学探索

 

 

宇宙学交响乐暨飞碟狂想曲(V)

 

宇宙学交响乐(第三乐章-4)

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经典与量子的协奏曲(4)

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黑洞不黑(2)

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话说上回,霍大侠提了一个问题来考二傻:

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黑洞的存在是否会违反熵增原理?

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结果二傻反问了一堆问题认为熵的概念只在经典热力学中有良好的定义如果要将它推广到量子理论体系和宇宙学领域, 其中涉及的含糊不清的因素太多!

 

霍金说: “先不管熵的严格定义, 假设就有熵这么个东东

如果你把一团带有一定熵值的气体丢到黑洞中去,黑洞外面的宇宙的总熵就要变少"

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[请参阅: 《时间简史》,2006年中文版,P132]

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二傻曾认真研究过熵的问题, 常规的理解是:

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, 乃系统无序度的度量, 无序度高则熵高;

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, 亦可理解为系统可用自由能的度量, 熵极高情况下, 系统没有自由能可利用;

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, 也有人理解为信息量的度量, 熵高者信息少, 熵低者信息高

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现在, 如果把一堆气体丢到黑洞中, 其携带的几乎所有信息也就丢失了! 因为根据黑洞三毛定理: 所有有着相同质量,电荷以及角动量的黑洞是完全相同的! 这堆东东所携带的所有信息(除了其质量,电荷及角动量)就都消失在黑洞里面了! 也就是说黑洞外面的宇宙的总信息量少了(这点霍大侠是同意的!)…

 

信息量的减少意味着熵增啊?! 怎么成熵减了?!

 

即便用熵的复杂度概念来理解, 去掉一团气体之后的宇宙复杂度肯定要小些啦!(设想将全部宇宙的东西都丢进黑洞外面剩下的空无一物的宇宙是否非常简单?)

 

即便用熵的可用自由能概念来理解, 去掉一团气体之后的宇宙的可用自由能肯定要小些啦!(设想将全部宇宙的东西都丢进黑洞外面剩下的空无一物的宇宙还有可用自由能吗?)

 

霍金吓了一大跳, 差点要站起来了: “我难道真的说错了吗?”

 

请大家注意: 这一段的学术讨论是非常严肃的! 二傻相信霍金在此犯了一个大多数科学家都会犯的错误! 其根本问题在于他把熵当作实在的局部物理量了, 可以拿来拿去熵其实是系统整体的概念!

 

举个最简单容易理解的例子:

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(1). 一个箱子, 分成两半, 中间用隔板隔离, 一半箱子装满均匀气体, 另一半为空.

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------这个系统I的熵是多少?

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(2). 现在把中间的隔板拿掉, 两边的气体可以自由活动了

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------这个系统II的熵又是多少?

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(3). 当两边的气体混合均匀之后

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------这个系统III的熵又是多少?

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(4). 现在箱子上钻个小孔, 气体会慢慢逃逸(就象黑洞的情况).

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------这个系统IV(箱子内部, 也就是霍金说: 黑洞外面的宇宙)熵是在增加还是在减少?

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再举一个比较复杂的例子:

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(1). 一个完美的鸡蛋(未受精)的熵高还是一个小鸡的熵高?

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(2). 一个不完美的鸡蛋(受精卵)的熵高还是一个小鸡的熵高?

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大家一定要仔细思考这个连亚里士多德也想不明白的问题!

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也可以参阅二傻的博文:

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熵、概率和时间反演---是上帝还是妖魔鬼怪

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《美哉!我的生命女神!》

 

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希望科学网上的大师们和学生们仔细考虑以上几个问题!

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也希望霍金本人能注意到自己理解上的错误!

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相信这个问题可以帮助他解决宇宙信息丢失的悖论!

 

 

 

---------(未完待续)--------

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2 李宇斌 康娴

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