从黑洞看熵与信息的关系

发布时间：2020-04-01 18:33

【摘要】：黑洞战争是一场重要的思想战争,是追求真理的物理学家们不迷信权威而进行的一场对宇宙基本法则的维护之征,本文遵循着黑洞战争的思想历程,重点讲述了熵与信息之间的相互转换,通过熵的概念来全面地理解到底什么是信息。自斯蒂芬·霍金提出黑洞蒸发引起了信息的丢失以来,只有少数以伦纳德·萨斯坎德为代表的物理学家们一直坚定地反对霍金的言论,他们始终坚信作为宇宙的基本定律之一的信息守恒定律,正是这一坚定不移的信念和不断的科学尝试,使他们一步步赢得了黑洞战争的胜利。本文一共分为四大章,在黑洞战争艰难的步伐下,探索熵与信息的关系,第一章是绪论,主要讲述了在黑洞战争中熵与信息的关系的理论大背景,即是相对论和量子力学的冲突随着科学家逐渐地认识世界而加深,其矛盾不得不让科学家们所正视,第二部分讲述了从黑洞认识熵与信息的意义,其实对黑洞战争的一路探求,不仅解决了熵与信息的关系问题,更加深入地理解现实生活中的熵和信息之间的相互转换,更是对宇宙法则的探求之路,每个人内心深处都有着对宇宙终极的渴求,正是这一埋藏心底的强烈愿望,才能够支撑着无数的科学家们身先士卒,乐此不疲。第二章主要讲述了熵是隐藏起来的信息,众所周知熵来源于热力学第二定律,即熵增定律,后来科学家对熵进行了严格的数学定义,丰富了熵的概念,把熵的定义扩展到对微观状态的分布状态是否均匀。而人们自以为很理解什么信息,而当对信息做出明确的定义时,才发现对信息的认识少之又少,从而需要借助物理学的解释即信息是粒子的排列特性,得出结论即信息大多是隐藏的、肉眼不可见的,信息的单位是比特,而熵则是隐藏起来的信息的总和,是信息无序性的量度。第三章是本文的理论依据即信息守恒定律,这一定律解开了黑洞之谜,信息一旦落入黑洞视界的范围,黑洞的“贪婪”特性就体现的淋漓尽致,就连最快的光速都难以逃脱,那么掉入黑洞的信息真的如霍金辐射一般彻底消失了么?答案当然是否定的,伦纳德·萨斯坎德为解决霍金辐射对信息守恒的破坏,提出了黑洞互补性原理,证明落入黑洞的信息最终都将以光和粒子的形式再返回到世界中,信息又重新守恒了。第四章则通过大一统理论—弦理论对黑洞问题的解释来证明了世界其实是一幅全息图,现在空间的三维物体与运动不过是宇宙边界上二维信息的动态展示罢了,而这一全息原理又恰恰是中国哲学的重要思想,因此我们既可以借助全息原理来理解《易经》《黄帝内经》等哲学瑰宝,又能够通过中国传统哲学来更好的认识科学和世界。
【图文】：

模拟广义相对论中的时空弯曲

图 3.2 黑洞德国天文学家、物理学家卡尔·史瓦西是第一个研究黑洞数学理论的人，他认为在类似黑洞这种致密天体中心某一距离处，逃逸速度等于光速，，即在此距离
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O41

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本文编号：2610812