“热力学第二定律”是正确的吗？

我之前也有过类似你这样的疑惑。仔细想想，其实不然。

首先有一点要纠正，就是如果只是纯概率角度，纯从有序无序角度看，黑洞的熵不是增大到无穷，而是不断减小，趋近于0。因为它使系统趋向无限有序，这个是熵减的过程。因此貌似与热力学第二定律相违背。但也并非如此简单。
如果你感兴趣的话，可以读下霍金的书（我也没读过，这里纯引用）。他提出过黑洞熵值正比于其视界表面积的理论。根据他的理论，物质落入黑洞后，黑洞熵值的增加总能补偿或者过补偿该物质所“丧失”的熵。更广泛地来说，黑洞的熵值及其外面的普通熵值之和永远不会变小。这就是所谓的广义第二定律，也可以认为是第二定律的修正版。类似打了个补丁。

其实从更普遍的角度看，所谓熵增即是说孤立系统有自发地从有序到无序转变的趋势。这其实很好理解。如同你所说的，就是一个纯概率问题。如果只考虑理想情况下的热力学（并无考虑其他四大基本力），系统总是有着向其最大概率状态，即微观态数目最多（越无序），发展的趋势。微观态的数目越多，宏观态出现的可能性越大。这是必然的。

所谓的“均匀混合的气体不可能自发分开”可能是你比较咬文嚼字了。即使书上这么写，也并不是说自发分开的概率=0，而是真的非常非常小。其实即便是所谓平衡态，也会有分子运动，必然会有涨落存在。理论上确实存在“自发分开”的可能性，但因为实在是太小了。如你所说，分子数目越多，概率小到0（1mol分子的概率是1/2^N，N=10^23）。对于观察者角度，可以忽略不计。所以可以说我们实际上无法观察到“均匀混合的气体自发分开”的情况。

想补充一点的是，通常我们用到更多的是自由能，它才是决定了反应能否进行，平衡态位置在哪边的最终标准（不是熵）。G=H-TS。这是因为这里除了要考虑熵对系统的影响，还要考虑分子间的相互作用力对系统的影响。系统最后的平衡态是由这两者共同作用来实现的。个人角度的话，比较倾向于用这个来解释为何会有行星的形成（万有引力），乃至星系；以及为何会有生物的形成，乃至人类（这也是从无序到有序貌似违反熵增定律的现象）。但书本上似乎都把它们归类为系统的涨落云云。

最后还要提一点，霍金还证明过黑洞必然会通过一个量子过程释放热辐射。原理大致是一对正反虚粒子对，其中一个被吸引黑洞进去，另一个逃逸出来，不跟其相反的粒子发生湮灭，可以逃逸到无限远，在外界看就像黑洞发射粒子一样。由于它是向外带去能量，所以它是吸收了一部分黑洞的能量，黑洞的质量也会渐渐变小，消失。从这个角度看，不管黑洞在其成长过程中是熵增还是熵减，最后的最后，随着宇宙不断地膨胀，它还是会消亡，因为空间大了，生成一个粒子对、被黑洞吞噬、放出能量的概率增大了。于是乎，你也可以将黑洞的成长期看作是整个宇宙系统的一个局部的零时的涨落而已。总的趋势还是会熵增的。

热力学第二定律是什么？

提醒一点，目前的所有关于黑洞的理论都只是理论
所以，正确与否无法实验和验证。

不过，热力学第二定律在其他方面已经被验证了。

热力学第二定律是什么