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霍金很爱打赌。他号称有三大爱好,物理学这是职业。摇滚乐是业余爱好。毕竟英国是摇滚的重要国度。还有个爱好就是打赌。
1975年,他跟索恩就打过赌。那时候刚好发现了天鹅座X1。这是一个非常强烈的X线辐射源。能够喷射出高能的X射线和伽马射线。这是一个双星系统,一个天体疯狂的从隔壁邻居身上偷吃气体。因此会发出强烈的辐射。大概距离我们6000光年。霍金就打赌,这个X1不是黑洞。索恩就说是黑洞。输了,那就要给索恩买一年的《阁楼》杂志。霍金其实内心是希望X1就是个黑洞。那他为啥要打赌不是黑洞呢。霍金是这么盘算的,要是X1的确是黑洞,那么自己的理论就赢了。就算给索恩订一年的杂志也不算亏。要是自己打赌赢了,X1的确不是黑洞,那么能获得索恩给订一年的《私家侦探》杂志,也不错。算是经济学里面的对冲概念。可见霍金不仅仅是物理学玩儿的棒。经济头脑也不差。改行当对冲基金经理估计都干的不会差。所以呢,我们会发现,霍金打赌往往是反的。他希望存在黑洞,那么他跟人打赌必定是堵黑洞不存在。这样怎么地都不输。
这个赌约一直到了1990年才有比较确定的证据证明,X1就是黑洞。于是话负前言。1990年霍金到南加州大学演讲,当时索恩人在莫斯科,于是霍金大张旗鼓地闯入索恩的办公室,把当年的赌据翻出来印上拇指印表示认输。霍金给索恩订阅了一年的《阁楼》杂志。因为是本色情杂志。索恩的夫人还老大的不乐意。
第二次是打赌黑洞会不会有裸奇点,霍金说不会有。后来人家证明黑洞蒸发的时候,有可能剩下一个裸奇点。霍金耍赖不干了。他说这个裸奇点是量子力学的裸奇点,跟那个广义相对论的裸奇点不是一回事儿。他想赖账。后来赖账不成,老老实实认输了事。堵住是霍金通过广义相对论和数学,计算出了一个结果。那就是黑洞视界的表面积只能增大不能减小。推而广之就是说,你把两个黑洞合并,那没问题。因为两个黑洞合并以后,视界的表面积是增大的。比单独的两个黑洞表面积加起来要大。你想把一个黑洞拆成俩,那你死了这份儿心吧。这是做不到的。这就是黑洞的面积定理。
面积定理一提出,普林斯顿大学的贝更斯坦就坐不住了。他就发觉,这东西有意思。物理学的过程一般的都是可逆的。不可逆的过程只有一个熵。热力学第二定律,发现我们的整个绝热系里面,总熵是只增加不减少的。不论里面发生啥事儿。一杯热水,慢慢的变冷。其实是热量从水里面,流向了周围的空气,热量扩散了。扩散以后,总的熵是增加的。贝更斯坦就怀疑,这个黑洞的表面积,跟熵是有关系的。他就跟他的导师惠勒讨论这个问题。惠勒也很支持他的想法。惠勒给他举例子。一杯开水,很热。扔进黑洞里面,啥都没了。整个宇宙里面,平白无故的,这一杯水所含的熵,没了。这不是违反热力学第二定律的吗?贝更斯坦说,对啊,这不可能啊。我想应该是这样的。虽然那杯开水的熵没了,但是黑洞因为吃了这杯水。质量增大了。黑洞的表面积增加了。假如黑洞的表面积就是熵,那么这一切就都说的通了。整个宇宙的熵,就并没有减少。一倍热水的熵,换来了黑洞的表面积增加。
有关大爆炸理论,苏联人是有不同意见的。到底大爆炸的时候,奇点有没有呢?是否存在呢。黑洞里面那个奇点是不是存在呢?苏联人认为不一定。因为苏联人认为,为了解开爱因斯坦的宇宙学方程,不得不求助于对称性。爱因斯坦方程非常难解。天下哪有那么好的对称性啊。你怎么能保证恒星塌缩就会塌成一个点呢?史瓦西黑洞哪有那么圆啊。这都是理想状况。大爆炸也未必有奇点。有奇点的大爆炸是个特例。
这时候就该彭罗斯上场了。彭罗斯用数学证明了,黑洞是必定有奇点的。因为哪怕塌缩的那个恒星是不圆的,但是在塌缩的过程中,随着引力波的扫荡,这个天体会越来越圆,最后准确的汇聚成一个点。也就是史瓦西黑洞之中必定有一个奇点。这搞的苏联人灰溜溜的,后来From the publisher's feed
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