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霍金的新黑洞理论

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发表于 2009-4-22 18:02:48 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    然而霍金认为古典理论还是不够好。他在几个方向上超越了古典理论,他成功地建立了同时包含重力与热力学定律的黑洞理论架构。在他的新构想中,黑洞不仅是一个无底的深渊,也同时是一个实体;黑洞在某些温度下会放射出辐射波,因此它并不全然是“黑”的;而黑洞最后终究会完全蒸发成热辐射而消失,因此它不能永远地存在。因此,霍金把黑洞完全数学化的抽象概念,带回到我们可测量、可认知的真实世界中来。  我不希望给大家一个印象,以为霍金的新理论已经完全揭开了黑洞的神秘面纱。事实上这个新理论在数学上不够严谨,更别提以实验来验证它的真伪了。它所留下的谜团比以往都深得多。而如今,霍金仍然在摸索着要如何才能使他的理论更为合理。事情往往是这样的:当一个深奥的新理论诞生时,都是先有方程式,然后大家才慢慢地对这些方程式的物理意义有所了解。让我们看看过去的一个例子:1900年普朗克写下了方程式E=hv,E是指光波的能量,v是光波频率,而h则是普朗克常数。普朗克方程式是量子理论的滥觞,它说明能量与频率是以不同单位测量同一种光波的结果。如果我们以尔格(erg)为单位来测量光波的能量,同时又以周(cycle)为单位来测量光波的频率时,普朗克常数告诉我们将频率转换成能量的比例,是每周为6×l0-27尔格。但是在1900年当时,这项转换并不具任何物理意义,即使是普朗克本人,也只知道他的方程式可以正确地解决辐射理论中的一些问题而已。但是“能量与频率是同一回事”这个说法到底有什么意义?一直到普朗克方程式发表25年之后,建立了量子力学学说,其意义方明。
  现在霍金写下与普朗克方程式极为相像的方程式:S=kA,其中S为黑洞的熵(entropy),A为黑洞的面积,而K为不变的常数,我称之为“霍金常数”。熵的意义大致和物体的比热相同,其测量单位是以每度(degree)有多少卡(calory)来计算;A的测量单位则为平方米。就霍金的方程式,熵即其面积,而其转换比例就是“霍金常数”。霍金常数大约是每度每平方米为1041卡;从1041卡这个数字,就可以了解黑洞和我们习见的常用单位间距离多么遥远。但是“熵即其面积”到底有什么意义?我们现在对这个问题无知的程度,和当年普朗克对量子力学无知的程度相同。我们惟一能确定的是,霍金的方程式提供了解决黑洞之谜的线索;同时基于一些理由,我们相信这个方程式将是未来这类理论发展的中心思想,而这些即将出现的新理论,将把重力、量子力学及热力学紧紧地结合在一起。
  海森堡(Heisenberg)和普朗克方程式于同一年诞生,而他在25岁时就发明了量子力学。霍金的方程式至今才12岁;我希望还有一些聪明而又热爱科学的12岁少年,切勿让这些孩子浪费生命中最宝贵的时光去准备考试,而失去对科学的热爱与兴趣。只要不扼杀他们的兴趣,说不定他们之中就会有人像海森堡一样,为霍金方程式建立起完整的黑洞数学理论。这些12岁的小孩子将在公元2000年满25岁,而那时也正是新宇宙理论诞生的最好时机。


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