在1970年以前,关于广义相对论
研究,主要集中于是否存在
个大爆炸奇点。然而,同年11月
女儿露西出生后不久
个晚上,当
上床时,
开始思考黑洞
问题。
残废使得这个过程相当慢,所以
有许多时间。那时候还不存在关于空间——时间
那
点是在黑洞之内还是在黑洞之外
准确定义。
已经和罗杰·彭罗斯讨论过将黑洞定义为不能逃逸到远处
事件集合
想法,这也就是现在被广泛接受
定义。它意味着,黑洞边界——即事件视界——是由刚好不能从黑洞逃逸而永远只在边缘上徘徊
光线在空间——时间里
路径所形成
(图7.1)。这有点像从警察那儿逃开,但是仅仅只能比警察快
步,而不能彻底地逃脱
情景!
图7.1
忽然意识到,这些光线
路径永远不可能互相靠近。如果它们靠近
,它们最终就必须互相撞上。这正如和另
个从对面逃离警察
人相遇——你们俩都会被抓住:(或者,在这种情形下落到黑洞中去。)但是,如果这些光线被黑洞所吞没,那它们就不可能在黑洞
边界上呆过。所以在事件视界上
光线
路径必须永远是互相平行运动或互相散开。另
种看到这
点
方法是,事件视界,亦即黑洞边界,正像
个影子
边缘——
个即将临头
灾难
影子。如果你看到在远距离上
个源(譬如太阳)投下
影子,就能明白边缘上
光线不会互相靠近。
如果从事件视界(亦即黑洞边界)来光线永远不可能互相靠近,则事件视界
面积可以保持不变或者随时间增大,但它永远不会减小——因为这意味着至少
些在边界上
光线必须互相靠近。事实上,只要物质或辐射落到黑洞中去,这面积就会增大(图7.2);或者如果两个黑洞碰撞并合并成
个单独
黑洞,这最后
黑洞
事件视界面积就会大于或等于原先黑洞
事件视界面积
总和(图7.3)。事件视界面积
非减性质给黑洞
可能行为加上
重要
限制。
如此地为
发现所激动,以至于当夜没睡多少。第二天,
给罗杰·彭罗斯打电话,他同意
结果。
想,事实上他已经知道
这个面积
性质。然而,他是用稍微不同
黑洞定义。他没有意识到,假定黑洞已终止于不随时间变化
状态,按照这两种定义,黑洞
边界以及其面积都应是
样
。
图7.2、图7.3
人们非常容易从黑洞面积不减行为联想起被叫做熵
物理量
行为。熵是测量
个系统
无序
程度。常识告诉
们,如果不进行外加干涉,事物总是倾向于增加它
无序度。(例如你只要停止保养房子,看会发生什
?)人们可以从无序中
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