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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熵, 乃系统无序度的度量, 无序度高则熵高;

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熵, 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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熵, 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…而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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