" class="auto-inserted-featured-image wp-post-image" alt="霍金的大胆理论因史上最响亮的黑洞碰撞而得到证实" decoding="async" loading="lazy" srcset=" 1000w, 300w, 768w" sizes="auto, (max-width: 1000px) 100vw, 1000px" />
十年前，科学家首次探测到宇宙的“隆隆声”。首次发现引力波，证实了阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论的一项关键预测，开启了天文学的新纪元。
如今，一项新的引力波发现，正值这一重大突破的周年纪念。该发现今日发表于《物理评论快报》，对另一位科学巨匠斯蒂芬·霍金的理论进行了验证。
什么是引力波？引力波是时空结构中的“涟漪”，以光速传播。它们由高速运动的大质量物体产生，比如相互碰撞的黑洞，或者大质量恒星残骸——中子星的合并。
这些在宇宙中传播的涟漪，于2015年9月14日，首次被美国的激光干涉引力波天文台（LIGO）的两台探测器直接观测到。
首个信号名为GW150914，源自两个黑洞的碰撞。这两个黑洞，质量均超过太阳的30倍，距离地球超过10亿光年。
这是引力波的首个直接证据，与爱因斯坦相对论100年前的预测完全一致。这一发现，使莱纳·魏斯、巴里·巴里什和基普·索恩，因在LIGO合作项目中的开创性工作，荣获2017年诺贝尔物理学奖。
不到十年间观测到数百个信号。自2015年以来，LIGO以及意大利的室女座（Virgo）和日本的神冈（KAGRA）探测器，已观测到300多个引力波。
就在几周前，国际LIGO/Virgo/KAGRA合作团队，发布了第四次观测运行的最新结果，已知引力波数量增加了一倍多。
如今，在首次发现引力波十年后，一个包括澳大利亚引力波发现卓越研究中心（OzGrav）科学家的国际合作团队，宣布了一个新的引力波信号GW250114。
该信号与首个引力波信号GW150914几乎一模一样。GW250114所对应的黑洞碰撞，与GW150914具有非常相似的物理特性。然而，由于过去十年引力波探测器的显著升级，新信号观测得更为清晰（几乎比GW150914“响亮”四倍）。令人兴奋的是，这使我们能够验证另一位开创性物理学家的观点。
霍金的观点也正确。50多年前，物理学家斯蒂芬·霍金和雅各布·贝肯斯坦，各自独立地提出了一套描述黑洞的定律。
霍金的黑洞力学第二定律，也称为霍金面积定理，指出黑洞事件视界的面积必须始终增加。换句话说，黑洞不会缩小。
与此同时，贝肯斯坦表明，黑洞的面积与其熵直接相关，熵是衡量无序程度的科学指标。热力学第二定律告诉我们，熵必须始终增加，宇宙总是变得更加无序。由于黑洞的熵也必须随时间增加，这意味着其面积也必须增加。
我们如何验证这些观点呢？事实证明，碰撞的黑洞是完美的工具。最近这次测量的精度，使科学家能够对霍金面积定理进行迄今为止最精确的测试。
之前使用首次探测到的GW150914进行的测试表明，该信号与霍金定律吻合良好，但无法确凿证实。
黑洞是出奇简单的物体。黑洞的视界面积，取决于其质量和自旋，这是描述天体物理黑洞所需的唯一参数。反过来，质量和自旋决定了引力波的形态。
通过分别测量碰撞前一对黑洞的质量和自旋，并将其与碰撞后形成的最终黑洞的质量和自旋进行比较，科学家能够将两个碰撞黑洞的面积，与最终黑洞的面积进行比较。
数据与面积应增加的理论预测高度吻合，无疑证实了霍金定律。
接下来我们将验证哪位科学巨匠的理论呢？未来的引力波观测，将使我们能够测试更多奇异的科学理论，甚至可能探究宇宙中缺失成分——暗物质和暗能量的本质。