2015年8月17日，噩耗从 Jonathan Oppenheim的推特中传来，来自希伯来大学的以色列物理学家雅各布·贝肯斯坦（Jacob Bekenstein）逝世，享年68岁。
雅各布·贝肯斯坦（1947-2015）
当我们提起现代物理学中最广为人知的概念之一——“黑洞”，我们首先想到的或许是斯蒂芬·霍金和基普·索恩（很多人知道他可能是因为前段时间火热上演的《星际穿越》）。除了他们，其实还有很多顶尖的头脑为理解黑洞做出了举足轻重的贡献，而多数人在物理学界外都默默无闻。贝肯斯坦就是其中之一。2015年，他刚被授予了爱因斯坦科学奖（Eistein Prize），以表彰他在黑洞熵的突破性工作，开启了黑洞热力学领域，为量子力学和引力的统一架起桥梁。
黑洞，其实是广义相对论中爱因斯坦方程的一个特殊解。1916年，德国物理学家卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild），基于爱因斯坦刚刚发表的广义相对论，他全身心投入试图找到方程的解，并以此专注来缓解战争的恐惧。他在计算空间的曲率时，遇到了一个难题——方程式在某一点上似乎“爆炸”了。当时并没有人知道在那个点上发生了什么，而今天这一点便是广为人知的黑洞视界（event horizon)。就在他找到黑洞的史瓦西解后，由于在第一次世界大战中，患上了一种罕见而极为严重的皮肤病——天疱疮，因病去世，年仅42岁。1968年，约翰.惠勒首次提出了“黑洞”的说法，今天我们已经有十足的把握证明黑洞并不仅仅是个假想物体，而是真真实实的遍布在我们的宇宙中。
史瓦西对自己的计算结果困惑不已是可以理解的。试想，黑洞的引力强到甚至连光都无法逃脱，那注定了黑洞要被披上一层层神秘的面纱。亚瑟·爱丁顿爵士（于1919年观测日食验证了广义相对论）曾经说，“如果有人指出你心爱的宇宙理论和麦克斯韦方程矛盾，那麦克斯韦方程也许会倒霉。如果你的理论和实际观察矛盾，实验物理学家有时候是会把事情搞砸。但如果你的理论和热力学第二定律矛盾——那我不能给你一丝一毫的希望；你的理论必将在最深重的羞辱中轰然坍塌。”
正如爱丁顿所担忧的，雅各布·贝肯斯坦发现，当时我们对黑洞的描述和热力学第二定律是冲突的。如果我们有一团热气体，它里面分子在快速乱飞，因而很无序，我们用“熵”来测量一个系统的无序程度，因此熵很高。把这团热气体丢进黑洞里，一旦跨越了黑洞的视界，熵就消失了。这就违反了第二定律。唯一的解决方法便是黑洞必须有熵。
1972年，贝肯斯坦还是普林斯顿的一名研究生，发表了一篇论文《黑洞和熵》。他提出，事件视界的面积既是黑洞熵的量度。由于携带熵的物质落到黑洞中去，它的事件面积就会增加，这样黑洞外物质的熵和事件视界面积的和就永远不会降低。同时，由于信息和熵之间有密不可分的关系，他也证明了在一个有限的空间内所能包含的信息有一个上限，即“贝肯斯坦上限” （Bekenstein bound）。
所以这个结论到底有什么卵用？在过去的40年，一些理论物理学里最重要的观点都是基于贝肯斯坦深刻的洞见，比如霍金辐射、黑洞信息悖论、全息原理和持续不断争论中的黑洞火墙悖论。而这些最终都将帮助物理学家完成万物之理——量子引力论，一个可以解释所有物理现象的理论。
当今物理学的两大基石，一个是广义相对论，一个是量子力学。广义相对论一般用来处理宏观世界——比如引力和时空弯曲；而量子力学一般用来对付微观世界——比如亚原子。黑洞的质量非常巨大，同时又非常致密，能把这巨大的质量压到很小的一点上——奇点，这样两者就都适用——然而物理学家发现它们走到一起似乎会产生矛盾。
自然界中有四种基本力，即引力、电磁力、强力和弱力。物理学家希望最终可以找到一个统一理论，该理论将四种力解释为一个单独的力的不同方面。然后引力和剩下的几种力看起来简直大相径庭，引力跟他们相比太弱了。他们间所属的理论也不同：引力归广义相对论管，而电磁力之类的则是量子力学。二者的矛盾必须调和，要调和必须找到一个二者都能发挥作用的地方——而黑洞就是这样一个地方。
贝肯斯坦已经为我们埋下了种子，而这颗种子可能是我们解决量子力学和广义相对论之间矛盾的关键，进而得到完整的量子引力理论，为理论物理学开启一个新的篇章。
贝肯斯坦——一位你或许从未听说过的科学家，在物理学留下了无比珍贵的魁宝。R.I.P. 贝肯斯坦，你将会被世人怀念，更重要的是你的思想将启发一代又一代的科学家。
1. 斯蒂芬 . 霍金 ：《时间简史》
2. 李 . 斯莫林：《通向量子引力的三条途径》
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