宇宙中的物质被黑洞吞噬是不是熵减？
宇宙中的物质被黑洞吞噬，这件事本身，我们得把它放进一个更宏观的视野里来看，才能准确地判断它是不是“熵减”。 单纯从“物质消失”这个表象上看，你可能会觉得，嗯，东西变少了，好像秩序高了点，有点像熵减。但科学可不是这么看问题的。
要说清楚这件事，咱们得先捋一捋“熵”这个概念。 咱们可以把熵想象成一个系统的“乱”或者“无序”的程度。 熵增，就是说一个系统会自发地变得越来越乱，越来越均匀，信息也越来越不容易区分。 比如，你把一杯热水放在屋子里，热量会逐渐散发到空气中，水凉了，但空气热了，最后整个屋子的温度趋于一致，这种热量分散、温度均匀化的过程，就是熵增。 能量的分布变得更“平坦”，信息也更“模糊”了。
那么，黑洞吞噬物质呢？
首先，物质被吸进黑洞，那可不是简单的“消失”。 物质在被吸进去之前，会经历一个非常剧烈的过程。 比如，气体和尘埃会绕着黑洞形成一个叫做“吸积盘”的结构。 在这个盘子里，物质以极高的速度旋转，相互摩擦，温度飙升到数百万甚至数亿度。 想象一下，无数的原子、粒子在疯狂地碰撞、撕裂，释放出大量的辐射，比如X射线。 这个过程本身，就是极度混乱和能量释放的过程，这毫无疑问是熵增的。
然后，这些物质一旦越过黑洞的“事件视界”，就真的“进去了”，从我们的宇宙中“消失”了。 对于我们这些在外面观察的来说，物质的“信息”确实似乎被“收纳”起来了。
但是，黑洞本身也并不是一个“完全有序”的东西。 霍金辐射的研究告诉我们，黑洞虽然吞噬了物质，但它并不是一个“死寂”的黑暗角落。 黑洞会以非常非常慢的速度，通过量子效应，辐射出粒子。 这个过程叫做“霍金辐射”。
而关键点在于，霍金辐射的理论认为，黑洞所辐射出的粒子，其性质是与它吞噬的物质的原始信息完全无关的。 也就是说，一个黑洞吞噬了恒星A，又吞噬了行星B，它们变成的霍金辐射，其属性（比如温度、粒子种类）是完全一样的，无法区分出是来自恒星A还是行星B。 这就好像，你把一本写满了信息的书扔进火里烧了，最后只剩下灰烬，你没办法从灰烬里知道书里到底写了些什么。
这种“信息丢失”的现象，被称为“黑洞信息悖论”。 很多物理学家认为，这是违反我们目前对熵和信息理解的一个大问题。 如果信息真的就这样“消失”了，那宇宙整体的熵反而会减小，这和“熵增”是宇宙基本定律之一的理念是相悖的。
所以，从“物质进入黑洞”这个环节来看，如果我们单纯地把“吸积盘的剧烈活动”和“物质越过事件视界”看作是一个整体，那么在这个过程中，物质的混乱程度、能量的释放、粒子的激增，都指向了一个巨大的熵增。
即便霍金辐射的存在，让黑洞看起来好像在“释放”东西，但这些释放出来的东西（霍金辐射）在性质上是“退化”的，携带的信息量非常少，并且黑洞自身也在缓慢地蒸发（也就是熵增）。 即使黑洞最终蒸发殆尽，它吞噬的物质的“信息”也似乎随之消失了。
因此，笼统地说“物质被黑洞吞噬是不是熵减”，答案是不是。 实际上，物质在被黑洞吞噬的过程中，因为吸积盘的剧烈活动，经历了极端的混乱和能量释放，这是非常显著的熵增。 而黑洞内部的“信息丢失”问题，更是加剧了物理学家对宇宙整体熵增定律的思考，而不是指向了熵减。
你可以这样理解：熵增就像是你把积木塔推倒，积木散落一地，变得非常混乱。 黑洞吞噬物质，就像是把积木一把抓起来，扔进一个巨大的“黑盒子”里。 在扔进去的过程中，积木可能还会互相碰撞、折断，这过程本身就是乱上加乱。 而那个“黑盒子”里的积木，虽然我们看不见了，但根据目前的理论，它们的信息并没有以一种“有序”的方式被保存下来，反而可能在以一种“无序”的方式“蒸发”掉。
所以，物质被黑洞吞噬，更像是宇宙在某些区域制造了一个极度混乱的“终点”，而这个过程本身，消耗了大量的能量，产生了大量的混乱，并且带来了关于信息和宇宙终极命运的深刻疑问，但这一切都指向了熵的增加，而不是减少。
要说清楚这件事，咱们得先捋一捋“熵”这个概念。 咱们可以把熵想象成一个系统的“乱”或者“无序”的程度。 熵增，就是说一个系统会自发地变得越来越乱，越来越均匀，信息也越来越不容易区分。 比如，你把一杯热水放在屋子里，热量会逐渐散发到空气中，水凉了，但空气热了，最后整个屋子的温度趋于一致，这种热量分散、温度均匀化的过程，就是熵增。 能量的分布变得更“平坦”，信息也更“模糊”了。
那么，黑洞吞噬物质呢？
首先，物质被吸进黑洞，那可不是简单的“消失”。 物质在被吸进去之前，会经历一个非常剧烈的过程。 比如，气体和尘埃会绕着黑洞形成一个叫做“吸积盘”的结构。 在这个盘子里，物质以极高的速度旋转，相互摩擦，温度飙升到数百万甚至数亿度。 想象一下，无数的原子、粒子在疯狂地碰撞、撕裂，释放出大量的辐射，比如X射线。 这个过程本身，就是极度混乱和能量释放的过程，这毫无疑问是熵增的。
然后，这些物质一旦越过黑洞的“事件视界”，就真的“进去了”，从我们的宇宙中“消失”了。 对于我们这些在外面观察的来说，物质的“信息”确实似乎被“收纳”起来了。
但是，黑洞本身也并不是一个“完全有序”的东西。 霍金辐射的研究告诉我们，黑洞虽然吞噬了物质，但它并不是一个“死寂”的黑暗角落。 黑洞会以非常非常慢的速度，通过量子效应，辐射出粒子。 这个过程叫做“霍金辐射”。
而关键点在于，霍金辐射的理论认为，黑洞所辐射出的粒子，其性质是与它吞噬的物质的原始信息完全无关的。 也就是说，一个黑洞吞噬了恒星A，又吞噬了行星B，它们变成的霍金辐射，其属性（比如温度、粒子种类）是完全一样的，无法区分出是来自恒星A还是行星B。 这就好像，你把一本写满了信息的书扔进火里烧了，最后只剩下灰烬，你没办法从灰烬里知道书里到底写了些什么。
这种“信息丢失”的现象，被称为“黑洞信息悖论”。 很多物理学家认为，这是违反我们目前对熵和信息理解的一个大问题。 如果信息真的就这样“消失”了，那宇宙整体的熵反而会减小，这和“熵增”是宇宙基本定律之一的理念是相悖的。
所以，从“物质进入黑洞”这个环节来看，如果我们单纯地把“吸积盘的剧烈活动”和“物质越过事件视界”看作是一个整体，那么在这个过程中，物质的混乱程度、能量的释放、粒子的激增，都指向了一个巨大的熵增。
即便霍金辐射的存在，让黑洞看起来好像在“释放”东西，但这些释放出来的东西（霍金辐射）在性质上是“退化”的，携带的信息量非常少，并且黑洞自身也在缓慢地蒸发（也就是熵增）。 即使黑洞最终蒸发殆尽，它吞噬的物质的“信息”也似乎随之消失了。
因此，笼统地说“物质被黑洞吞噬是不是熵减”，答案是不是。 实际上，物质在被黑洞吞噬的过程中，因为吸积盘的剧烈活动，经历了极端的混乱和能量释放，这是非常显著的熵增。 而黑洞内部的“信息丢失”问题，更是加剧了物理学家对宇宙整体熵增定律的思考，而不是指向了熵减。
你可以这样理解：熵增就像是你把积木塔推倒，积木散落一地，变得非常混乱。 黑洞吞噬物质，就像是把积木一把抓起来，扔进一个巨大的“黑盒子”里。 在扔进去的过程中，积木可能还会互相碰撞、折断，这过程本身就是乱上加乱。 而那个“黑盒子”里的积木，虽然我们看不见了，但根据目前的理论，它们的信息并没有以一种“有序”的方式被保存下来，反而可能在以一种“无序”的方式“蒸发”掉。
所以，物质被黑洞吞噬，更像是宇宙在某些区域制造了一个极度混乱的“终点”，而这个过程本身，消耗了大量的能量，产生了大量的混乱，并且带来了关于信息和宇宙终极命运的深刻疑问，但这一切都指向了熵的增加，而不是减少。
网友意见
一个过程的熵是增加还是减少，需要全局地来考虑而不是只考虑一种物质。
比如我来举一个简单的例子——氯化钙溶于水。一种盐溶于水，你可能觉得这种盐一定更分散了所以一定是熵增的，但是实际上由于形成的钙离子和氯离子有很强的水合作用，因此会导致配位的水分子形成很规整的结构从而使得整体的熵是降低的！但是如果你继续考虑整个宇宙这个孤立体系的话，由于这个溶解过程会放热，而放出的热会被环境所吸收从而使得环境的熵增，最终计算下来整个宇宙的熵依然是增加的。
现在让我们回到黑洞吞噬物质的例子来。虽然你看似那些物质被吞噬了、消失了，好像熵会降低一样；但是实际上那些物质成为了黑洞的一部分，从而黑洞的熵增加了。根据黑洞热力学[1]，黑洞的熵与黑洞的表面积成正比；并且还有广义化的第二定律，即宇宙间物质与黑洞的熵的总和永不减小[2]。所以，虽然那部分物质看似消失了使得熵减少了，但是实际上它们成为了黑洞的一部分使得黑洞的熵增加的更多，所以整体来看熵依然是增加的。
参考
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