霍金世界杯夺冠公式曝光?黑洞理论公式
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黑洞热力学(blackholethermodynamics)。黑洞是广义相对论所预言的最惊奇的天体。在经典(非量子的)物理学内,相对论决定了任何进入黑洞的物质都无法从中逃脱。它的引力是如此之强,以至于连光也无法逃脱它的吸引。所以黑洞只吸收物质,不吐出物质。即黑洞是“黑”的,人们无法直接“看”到它。大量的观测证据表明,我们的宇宙中存在许多这样惊奇的天体。
黑洞可通过普通天体(满足钱德拉塞卡限)的引力坍缩而形成。原先曾认为,描述一个黑洞的形状和形成这一黑洞物质的性质需要许多参数。但在20世纪60年代,经过研究发现,描述一个稳态黑洞外部的几何和性质只需要三个物理量:黑洞的质量M、角动量J和黑洞所携带的电荷Q。在引力坍缩过程中,描述物质其他性质的物理量均已丢失。这一性质被美国物理学家J.惠勒称为黑洞无毛定理。广义相对论中,最一般的稳态黑洞解是克尔-纽曼解,它描写了一个转动带电荷的黑洞。
学科创立
既然黑洞只吸收物质,不吐出物质,惠勒提出了一个问题:设想一个带熵的物体和某个黑洞组成一个系统,物体被黑洞吸收前,整个系统的熵即为物体的熵;当物体被黑洞吸收后,整个系统的熵消失了。这一过程明显地违反了热力学第二定律。黑洞系统中热力学第二定律能否成立,当时惠勒的学生J.贝肯斯坦研究了这一问题。1972年他设想热力学第二定律应该是普适成立的,从信息论的角度出发,认为黑洞应该有一个正比于它的视界面积的熵。但他无法确定这一正比系数。确定这一系数并把贝肯斯坦的黑洞熵真正建立在热力学基础上要归功于英国著名理论物理学家S.霍金。当考虑黑洞附近的量子场论时,1974年他发现黑洞并不完全是“黑”的,而是以热辐射的形式辐射出物质。黑洞的辐射温度正比于它的表面引力(重力加速度)。最简单的球对称黑洞是施瓦茨雪尔德黑洞,它的霍金辐射温度是:
T=?c/8πkGM
这里?为普朗克常数h除以2π,c是光速,k是玻耳兹曼常数,G为牛顿引力常数,M是黑洞的质量。对于一个太阳质量的黑洞,它的霍金温度大约只有10K。基于这一温度,黑洞熵与视界面积的关系被确定为:
S=kcA/4?G
这里A为黑洞视界面积。霍金发现的重要性不在于它的实际意义,而在于它的理论意义。因为普通天体大小的黑洞霍金温度是如此之低,所以热辐射对这些黑洞演化的影响是微不足道的。很明显黑洞热辐射是一种量子效应。所以,霍金热辐射的发现,使广义相对论、热力学和量子力学在黑洞物理中被联系在一起。
学科内容
对照普遍的热力学体系,黑洞热力学的主要内容可由所谓的4个黑洞热力学定律来概括:
①第零定律。对于一个稳态黑洞,它的视界表面引力是一常数,定义了黑洞的温度:
T=?K/2πck
这里K为黑洞的表面引力。
②第一定律。黑洞的热力学量满足如下能量守恒定律:
dM=TdS+ΩdJ+ΦdQ
这里J和Q分别是黑洞的角动量和电荷,Ω和Φ是黑洞的角速度和静电势。
③第二定律(推广的)。黑洞熵和黑洞外物质熵之和在任何物理过程中永不减小,
δS=δ(S+S)≥0
即这里S和S分别为黑洞和黑洞外物质的熵。
④第三定律。不能经过有限的物理过程将黑洞的温度(表面引力)降低到零。
黑洞是最经济的也是消耗能量最少的天体,它的引力势能我们认为完全由惯性能提供,有:一MC^2=U=M^2G/R,R为黑洞半径。上述公式写成方程式,两边同乘以G,并且用黑洞施瓦兹解表示G,获得方程:
2M^2C^2G=UC^2R;
由于黑洞由中心到视界半径是量子化的,R=Ct=Cn/u,n表示为黑洞内部的总量子态数目,u表示为总量子态的震动频率,获得方程:
2uMEG=UC^3n;
当一个震动频率是2πKT时,n个量子态恰好表达了黑洞总势能的态,这样方程式写成:
2uM2πKTG=UC^3,即:
2uM2πKG=SC^3;最后依据普朗克爱因斯坦关系,把u表示为黑洞质量M,则有方程:
2M^22πKG/hC=S。这个方程是黑洞质量与熵的通用公式,若把施瓦兹解黑洞半径表示质量,则得到S=4πR^2/4KC^3/hG,也就是霍金黑洞熵公式。
总结公式:
黑洞温度公式:T=(hc^3)/(8πkGM)
黑洞熵公式:S=Akc^3/4hG
宇宙是不是上帝创造的,我不知道。但宇宙中处处有数学,这个却是不争的事实。
那么,我们姑且认为宇宙是上帝创造的,那么,上帝用了什么数学呢?
首先,上帝肯定用到了拉格朗日量与变分法。换句话说,上帝用了欧拉——拉格朗日方程。这个方程是一个偏微分方程,但几乎概括了物理学的基本框架。上帝可以在一张餐巾纸上写出整个宇宙的四种基本相互作用,用到的数学就是欧拉——拉格朗日方程。如果上帝不使用数学,那么实在很难想像他是如何思考这个问题的。
其次,上帝肯定用到了相似三角形与毕达哥拉斯定理。我们知道,毕达哥拉斯定理是可以用相似三角形的相似比公式来证明的,因此相似三角形更基本一些。另外,我们发现,在我们的生活中,毕达哥拉斯定理已经足够精确了,可以刻画我们这个空间的长度关系。毕达哥拉斯定理也可以刻画宇宙星空之间的几何关系。因此我们相信上帝一定使用了毕达哥拉斯定理,否则它为什么要选择平方和关系,而不是立方和来描述我们的空间的几何关系呢?从微分几何的角度来说,我们就要问同样意思的问题:为什么上帝选择了黎曼几何而不是fisner几何来描述我们空间的长度关系呢?为什么平方项那么特殊呢?另外,在时空中的相似三角形关系可以推导出狭义相对论的时间膨胀公式,因此,相似三角形有本质上的重要性,它一定是上帝精心选择的——相似比公式确实给出了距离上的几何关系是平方的,而不是立方的,或者四次方的。
黑洞熵是黑洞内部状态(可在其内部结构的方式)的数目的度量。
黑洞熵公式是
S=(πAkc3)/(2hG)或使用约化普朗克常数S=(Akc3)/(4?G)A黑洞事件视界的面积h普朗克常数?约化普朗克常数G牛顿引力常数c光速S熵k为玻尔兹曼常量1972年,以色列学者雅各布·贝肯斯坦通过史蒂芬·霍金证明的公式提出了黑洞熵的概念。
看到这个很是激动,竟然还有彩票中奖的公式,我来稍微研究一下。
★这个公式我们看起来应该觉得是一个天书,看了也白看,但是这绝对不是一个随意写的公式,这肯定是霍金经过大脑高速思考,得出来的。
?这个公式是一个概率模型,其中的参数是最难把握的,可以说是除了他本人没有第二个能够把这个公式解开的。
●这是霍金为世界杯做的一套公式,代表着那个队伍可以赢得比赛,这对我们买体彩的玩家很是重要,你觉得自己有能力可以解解霍金老先生的公式,解出来的话,你也就成功了。
?世界杯的影响因素很多,时间,地点,温度,湿度,场地,球员,心态,队形,裁判,教练等等。这都是影响因素,所以这个公式的字母代码也就有无数种。想要解决这个公式需要大量的人力与物力。
?我相信肯定有人会把这个问题解决的,因为现在的世界天才很多,需要的是时间,运气。等这个公式被解决了,被开发出来,证明是正确的,那么我们的霍金就又为人类立了一个大功。
在这里让我们记住霍金,向他学习。
霍金,我们人类的杰出代表人物,是一位英雄。
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