宇宙中最大的監獄四條定律決定它名副其實

黑洞絕非一種只是永久地隱藏物質而毫無生氣的物體。由於它的電荷，更重要的是由於它的角動量，黑洞是一個動力學系統，能夠受力和施力，能夠吸收和提供能量，也就是說它是隨時間變化的。因此，研究支配黑洞演化的定律並與熱力學定律作比較，是有重要意義的。

熱力學裡一個系統的狀態一般可以由兩個基本參量來表徵：溫度和摘。熱力學定律表述的正是其他宏觀參量，如能量、體積或壓強等，在系統的轉換中如何作為溫度和摘的函數而變化。同樣，一個黑洞的動力學狀態也由兩個參量來表徵，一個是黑洞的面積，即對視界面的量度；一個是表面引力，即對視界上引力加速度的量度。

由於黑洞的平衡態只依賴於質量、角動量和電荷這三個參量，黑洞的面積和表面引力也就可以表示為這三個參量的函數。對於只由質量來表徵的史瓦西靜止黑洞，計算是很簡單的。視界是一個半徑正比於黑洞質量的球面（r—ZM），其面積因而就與質量的平方成正比，一個10MW量的球形黑洞面積為5650平方公里，與一個縣的大小相當。類似地，表面引力與質量成反比，一個10Mpe形黑洞的表面引力為地球的1500億倍。

黑洞動力學也可以概括為四條定律，與通常的熱力學定律極為相似。

第零定律：平衡態黑洞視界上的所有點都有同樣的表面引力。如果想到兩極會由於離心力而變得扁平，這是出乎意料的。對於通常的轉動天體如地球，兩極上的引力比赤道面上要強。與此不同，無論視界是怎樣扁平，黑洞的表面引力總是處處一樣。

第一定律：在黑洞的演化過程中（例如，由於對一團塵埃雲或一個小行星的捕獲），其質量、轉動速度和角動量如何作為表面積和表面引力的函數而變化。

第三定律：經過有限次數的轉換而把黑洞的表面引力縮減為零是不可能的。極端克爾黑洞是表面引力為零的黑洞的例子，其角動量已達極限值。按照這個定律，極端黑洞是自然界里不可達到的極限。對一個緩慢轉動的黑洞，可以由輸入來自適當軌道上的物質以增加其角動量，但不可能達到極端狀態。

最後，黑洞動力學第二定律斷定，黑洞的表面積決不會隨時間減小。一個孤立黑洞可以保持恆定的表面積，但實際黑洞的表面積會隨著對物質和輻射的捕獲而增大。同樣道理，兩個黑洞碰撞會並成一個黑洞，這個新黑洞的面積大於原來那兩個黑洞面積之和。

由史蒂芬·霍金髮現的這條基本定律，揭示了黑洞面積與熱力學系統的摘之間的密切聯繫。我們能否把這種相似性再向前推進一步，認為黑洞確實也具有呢？

以色列物理學家雅可市·伯肯斯坦：黑洞是一座禁止一切物質和輻射，也就是禁止一切信息逃逸的宇宙監獄；另一方面，當一個物體消失在黑洞中時，對外部觀測者來說所有關於它內部性質的知識也都喪失了，留下的只是黑洞新的質量、角動量和電荷值。這就是說，黑洞吞噬一切信息，那麼它就必定有一個池。如同熱力學中一樣，這個摘的星度對應著同一個給定狀態的所有可能內部構型的總數。對這個池值的計算結果確實與黑洞的表面積成正比。即吞掉了物質除質量、電荷和角動量以外的所有信息。正因為如此，黑洞是宇宙中最大的監獄。

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