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因此,一旦引力作用被适当引入的话,我怀疑一根缠结的长弦其质量可能也会因为引力作用而减小,而不再与它的长度成正比。下面就是我设计的思想实验。假定有一个控制器可以用来逐渐调节引力的强弱。如果我们通过控制器单向地减小引力,那么地球将会变大也会变重。如果我们反向调节控制器增加引力,那么地球就会缩小而且变轻。如果再调大一些,引力会变得更强。最终会变得足够大以至于地球会坍缩成一个黑洞。最重要的是,黑洞的质量将会比地球的质量小很多。
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我所假设的那个巨大的弦球,也会发生同样的事情。但是在之前思考弦球和黑洞间联系的时候,我忘了去开启引力控制器。所以在新泽西中部,一个没有其他事情可做的夜晚,我就开始思考如果打开引力控制器会怎样。在我想象的过程中,我可以看到弦球把自己压成一个密集的、缩小了的球。但更重要的是,我意识到这个新的、更小的弦球其质量比它开始的时候小很多。
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还有一点。如果弦球的大小和质量变了,它的熵会变吗?幸运的是,当你缓慢调节控制器的时候,熵是严格不变的。这也许是熵的最基本事实:如果你缓慢地改变一个系统,能量可能会变化(以它通常的方式),但是熵还是保持不变。这个经典力学和量子力学的基础理论被称为绝热定理。
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我们重新再做一遍这个思想实验,把地球换成一团巨大而混乱的弦。先将引力控制器调节到0。
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在没有引力的情况下,弦与黑洞并不相似,但它还是有熵和质量。接着,慢慢把引力调大。弦的各个部分开始相互拉拽,弦球开始收缩。
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继续增大引力,这根弦将越变越紧,最终形成黑洞。
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重要的是质量和大小都已经变小,但是它的熵并没有改变。如果我们把引力调回零又将发生什么?黑洞开始膨胀并最终变回一个巨大的弦球。如果我们缓慢地来回调节引力的大小,物体会在一个巨大的松散的弦球和一个紧致的黑洞间依次更替。但是只要我们慢慢地调节,熵还是保持不变。
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在那时我突然顿悟了,意识到在关于黑洞的弦球图像的问题上出错的并不是熵。为了解释引力效应,质量必须要修正。我在一张纸上做了些计算,终于有了些头绪。当弦球收缩变成一个黑洞时,质量以某种特定的方式变化着。最后,熵和质量的关系为:熵~质量2。
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但是这个计算并不完全,这很令人沮丧。记住那个小波浪形“~”意思是“成正比”,而不是“相等”。熵是否完全等于质量平方呢?还是等于质量平方的2倍呢?
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黑洞视界呈现的图像是一团纠缠在一起的弦,通过引力作用平坦地贴附在视界面上。而我和费曼在1972年西区咖啡屋中,所想象的同样的量子扰动将导致弦上有些小片段会探出视界表面,而且这些小不点儿将成为那些神秘的视界原子。粗略地说就是,黑洞外的人将看到许多弦上的片段,其每一根的两端都牢牢地附在视界面上。在弦论的语言中,这些视界原子是附在某种胚上的开弦(有端点的弦)。实际上,这些弦上的片段可以从视界上掉出来,而且这可以解释一个黑洞是如何辐射和蒸发的。
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看来约翰·惠勒是错了:黑洞是有毛发的。梦魇终于结束了,现在我的报告终于有东西可以讲了。
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弦相遇的时候
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基本弦可以相互穿越。下面的图就给了这样一个例子。设想一根你面前的弦远离你而去,而另一根离你较远的弦向你靠过来。它们会在某一点上相遇,如果它们是普通的蹦极绳,那么它们就会缠在一起。
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但是弦论的数学规则允许它们穿越彼此,而且以下一幅图所呈现的方式结束。
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如果要对真实的蹦极绳做这些,你必须切断其中一根,然后在它们穿越后重新接上它。
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在两根弦相互接触的时候还有另外的情况可能发生。除了相互穿越,它们还可以下图所示的方式重组它们自己。
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