二九文学

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第16章 黑洞不是这么黑的1（第2页）

分子可以认为是不断相互碰撞，并不断从盒子壁反弹回来的康乐球。

气体的温度越高，分子运动得越快，这样它们撞击盒壁越频繁也越厉害，而且它们作用到壁上的向外的压力越大。

假定初始时所有分子被一隔板限制在盒子的左半部。

如果接着将隔板除去，这些分子将趋向散开并充满盒子的两半。

在以后的某一时刻，所有这些分子偶尔会都呆在右半部或回到左半部，但占绝对优势的可能性是，分子的数目在左右两半大致相同。

这种状态比原先的所有分子都在一个半部的状态更加无序。

因此，人们说气体的熵增加了。

类似地，假定我们从两个盒子开始，将一个盒子充满氧分子，另一个盒子充满氮分子。

如果把两个盒子连在一起并移去中间的壁，则氧分子和氮分子就开始混合。

在后来的时刻，最可能的状态是两个盒子都充满了相当均匀的氧分子和氮分子的混合物。

这种状态比原先分开的两盒的初始状态更无序，即具有更大的熵。

和其他科学定律，譬如牛顿引力定律相比，热力学第二定律的状况相当不同。

例如，它只是在绝大多数的而非所有情形下成立。

在以后某一时刻，我们第一个盒子中的所有气体分子在盒子的一半被发现的概率只有几万亿分之一，但它们可能发生。

然而，如果附近有一黑洞，似乎存在一种非常容易的方法违反第二定律：只要将一些具有大量熵的物体，譬如一盒气体，抛进黑洞里。

黑洞之外物体的总熵就会减少。

当然，人们仍然可以说，包括黑洞里的熵的总熵没有降低——但是由于没有办法看到黑洞里面，我们不能知道里面物体的熵为多少。

如果黑洞具有某一特征，黑洞外的观察者因之可知道它的熵，并且只要携带熵的物体一落入黑洞，它就会增加，那将是很美妙的。

紧接着上述的黑洞面积定理的发现，即只要物体落入黑洞，它的事件视界面积就会增加，普林斯顿大学一位名叫雅可布·柏肯斯坦的研究生提出，事件视界的面积即是黑洞熵的量度。

由于携带熵的物质落到黑洞中时，它的事件视界的面积会增加，这样就使黑洞外物质的熵和事件视界面积的和永远不会降低。

看来在大多数情况下，这个建议防止热力学第二定律受到违背。

然而还有一个致命的瑕疵。

如果一个黑洞具有熵，那它也应该有温度。

但具有特定温度的物体必须以一定的速率发出辐射。

从日常经验知道：只要将火钳在火上加热，它就会发光发热，发出辐射。

但在低温下物体也发出辐射；只是因为辐射量相当小，在通常情况下没有注意到。

为了防止违反热力学第二定律，这辐射是必需的。

所以黑洞必须发出辐射。

但正是按照其定义，黑洞被认为是不发出任何东西的物体。

因此，黑洞的事件视界的面积似乎不能认为是它的熵。