发信人: 2sinxcosx(2sinxcosx)
整理人: 2sinxcosx(2001-07-01 14:14:23), 站内信件
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作者：烈火战车
黑洞热力学的研究始于七十年代初。它最重要的结果有两个。一个是完全类似于普通热力学，有
四个黑洞热力学定律被建立起来。另一个结果倒在科学之外----它再一次将充满了高深数学的理论
物理推向大众，同时使其中的主将，斯蒂芬。霍金(S。HAWKING) 脱颖而出而成为一位传奇式的人物(这
当然部分还由于他在量子宇宙学中的工作)。这儿且不去
论有关霍金的许多传闻，只是想首先肯定他在这样一个工作中所起的非凡作用，同时想强调其实另
有许多为大众所不知的人，在此过程中同样作了许多漂亮的工作，象彭罗斯(PENROSE)，贝肯斯坦(BEKENSTEIN)，
安茹(UNRUH)等等。
黑洞热力学中的四个定律，粗略说来，可以被如下表述。热力学中的第零定理称如果一个系统处于平衡状态，那么
它的温度处处相同，而黑洞热力学称如果黑洞处于稳定状态，那么它事件视界上的表面引力将是一个常数，(由此应
看到黑洞的表面引力常数与温度相对应)。 黑洞热
力学第一定律是将熵的微商与黑洞质量，角动量等的改变联系起来。而黑洞第二定律称黑洞的视界面积永不减少，
正如普通热力学的第二定律，称系统的熵永不减少一样，由此我们也看到黑洞的面积与黑洞熵之间，有着深刻的联系。
至于黑洞的第三定律，则称黑洞表面引力常数，不能通过有限的途径减少至零，正如我们在普通热力学中常说绝对零
度永远不能达到一样。
尽管由以上的定律，我们能够看到黑洞许多量，与热力学中的量有类比性，比如说表面引力同温度，面积同熵。但表
面引力毕竟是表面引力，温度终究是温度！怎样确切证实黑洞有物理上的温度，必须研究黑洞的热效应。这样一个有
代表性的工作，便是霍金辐射。霍金辐射的产生，
是建立在一门半经典半量子的学科之上。这门学科被称为弯曲时空中的量子场论。它研究的
主要对象，是物质场在弯曲时空背景上的量子行为。当霍金把它用于研究黑洞时，便发觉黑洞在考虑了量子场论的
效应之后，不再是“绝对黑”的了，它会通过量子途径向外界进行热辐射！从而表明了黑洞真的有物理温度，有熵，从而
有微观自由度！
但很快，人们便意识到这样一门半经典学科的局限性。首先从普通的统计力学得知，任何宏观的熵，都有它微观的
统计解释。它是一个衡量系统微观自由度的多少的量。但是怎样从统计学的角度来理解黑洞熵产生的根源，已不是
弯曲时空量子场论这门半经典的学科所能作到的了。因为在这样的范围内，只有物质场是量子化了的，而时空背景
却依然是经典的。理解黑洞的熵，必须进一步理解时空本身的微观自由度。而这样一个课题，正是量子引力所要解决的
一个中心问题。
九十年代中后期，已有一些学派在黑洞的统计熵上面取得了突破性的进展。其中最为突出的两个途径，来自超弦理论
和非微扰量子引力。。。。。。(待续) |
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