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1700931975 1.首先,我们需要知道当加入单个比特信息时,黑洞的能量增加多少。当然,这个数目等于携带单个比特信息的光子的能量。因此,确定光子能量是第一步。
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1700931977 2.接下来,我们需要确定当额外的单个比特加入到黑洞中时,黑洞质量的变化。为了完成此事,我们回忆爱因斯坦最著名的方程:
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1700931979 E=mc  2
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1700931981 不过我们倒过来使用它,即用增加的能量来计算质量的变化。
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1700931983 3.一旦质量的改变为已知,我们就可以利用拉普拉斯和史瓦西计算出来的同一个公式来计算史瓦西半径的改变(见第2章)。
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1700931985 Rs=2MG/c  2
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1700931987 4.最后,我们必须确定视界面积的增加。为此,我们需要利用球面的面积公式
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1700931989 视界面积=4πR  2s
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1700931991 我们从单个比特的光子的能量开始。正如我早先所说明的,光子应该有足够长的波长,以至于它在黑洞内部位置是不确定的。这就意味着波长应为Rs,根据爱因斯坦的理论,波长为Rs的光子的能量由下式给出:[80]
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1700931993 E=hc/Rs
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1700931995 在这个公式中,h是普朗克常数,c是光速。结论是,落入黑洞中的单个比特的信息会使黑洞的能量增加hc/Rs。
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1700931997 接下来的一步是计算黑洞质量的改变。为了将能量转化为质量,你需要除以c2,这意味着黑洞质量的增加量为h/Rsc。
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1700931999 质量的改变=h/Rsc
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1700932001 我们插入一些数,来看单个比特信息会使具有太阳质量的黑洞的质量增加多少。[81]
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1700932003 普朗克常数h      6.6×10-34
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1700932005 黑洞的史瓦西半径   3000米(=2英里)
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1700932007 光速c         3×108
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1700932009 牛顿常数G       6.7×10-11
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1700932011 因此,将单个比特信息加入到一个具有太阳质量的黑洞中,会使它的质量有一个极小的变化:
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1700932013 质量的增加=10  -45千克
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1700932015 上式表明,增加量惊人地小却“不是空门”。[82]
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1700932017 我们进入到第三步,利用质量和半径之间的关系来计算Rs的改变。用代数符号来表示,答案如下:
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1700932019 Rs的增加=2hG/(Rsc  3)
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1700932021 对具有太阳质量的黑洞而言,Rs大约是3000米。如果我们代入所有数值,将会发现半径增长为10-72米。这不仅远小于原子的尺寸,而且远小于普朗克长度(10-35米)。你可能会对这个如此小的改变而感到惊讶,为什么我们要费事计算它呢?然而我们一旦忽略它,就会发生错误。
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1700932023 最后一步是计算出视界面积的改变量。视界面积的增加大约是10-70平方米。这非常小,但又一次“不是空门”。它不仅不是一个空门,而且是某种非常特殊的事物:10-70平方米恰好等于1平方普朗克单位。
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