宇宙深處傳來的一聲“巨響”，以前所未有的清晰度，證實了物理學(xué)巨擘史蒂芬·霍金50年前的偉大預(yù)言！

是的，你沒有看錯。就在剛剛過去的9月10日，《物理評論快報》發(fā)表重磅研究，LIGO-Virgo-KAGRA（LVK）國際合作組織宣布，迄今為止“史上最強”的引力波信號GW250114，如同宇宙中的一聲吶喊，不僅帶來了兩個黑洞合二為一的宇宙奇觀，更一錘定音，驗證了現(xiàn)代物理學(xué)的兩大黑洞基礎(chǔ)理論。

◆ 01 霍金預(yù)言成真，黑洞的“熵”只增不減

還記得霍金嗎？這位坐在輪椅上探索宇宙的巨人，在1971年提出了一個驚人的理論：黑洞的事件視界面積永不減小。這，就是著名的“霍金面積定律”，又被稱為黑洞力學(xué)第二定律。

這是什么意思？

簡單來說，就是兩個黑洞一旦合并，新生成的那個“超級黑洞”的表面積，一定會比原來兩個黑洞的表面積加起來還要大。

這就像往咖啡里倒牛奶，你永遠無法讓它們再分開。黑洞的合并，是一條無法回頭的單行道，混亂程度（也就是物理學(xué)上的“熵”）只增不減。

這個定律極其重要，因為它第一次將描述引力的廣義相對論和描述熱現(xiàn)象的熱力學(xué)緊密聯(lián)系起來，是通往“萬物理論”的關(guān)鍵一步。但半個世紀以來，它始終只是一個天才的理論預(yù)言。

直到GW250114的到來。

這次的引力波信號異常清晰，信噪比高達80，而十年前那次開創(chuàng)歷史的發(fā)現(xiàn)，信噪比僅為26?？茖W(xué)家們利用這個“高清”信號，以前所未有的精度測量了合并前后的黑洞。

結(jié)果令人震撼：兩個黑洞的初始總面積約為24萬平方公里（大約相當(dāng)于英國的國土面積），而合并后的新黑洞面積暴增至約40萬平方公里（接近瑞典的大?。?/p>

宇宙用最響亮的聲音，為霍金的理論完成了簽名。

◆ 02 黑洞“無毛”，宇宙最純粹的極簡主義者

如果說霍金的定律揭示了黑洞的“宿命”，那么這次的發(fā)現(xiàn)還揭示了黑洞的“本性”。

長期以來，物理學(xué)家相信黑洞是宇宙中最簡單的天體，遵循“無毛定理”——無論它吞噬了什么，最終都只剩下三個性質(zhì)：質(zhì)量、自旋和電荷。

對于不帶電的天體黑洞，更是簡單到只剩質(zhì)量和自旋。這種由新西蘭數(shù)學(xué)家羅伊·克爾在1963年描述的黑洞，被稱為“克爾黑洞”。

一顆恒星的性質(zhì)可能需要寫滿好幾本書來描述，而一個比太陽重幾百萬倍的黑洞，卻只需要兩個數(shù)字。這，大概就是宇宙的終極“斷舍離”了吧。

當(dāng)黑洞合并后，新生的黑洞會像被敲響的大鐘一樣振動，發(fā)出被稱為“鈴振”（Ringdown）的引力波“聲音”?？藸柕睦碚摼_預(yù)測了這口“鐘”會發(fā)出哪些“音調(diào)”（準簡正模）。

過去我們只能聽到最響亮的那個基音。但GW250114的信號實在太完美了，科學(xué)家們首次從中清晰地分辨出了兩種不同的音調(diào)——基頻和它的第一個泛音。

而這兩個音調(diào)的頻率和衰減方式，與克爾黑洞的理論預(yù)測完美契合！

◆ 03 一聲來自百億光年外的“吶喊”

為什么這次的發(fā)現(xiàn)如此重要？一切都要歸功于GW250114這個信號本身。

它來自于兩個約32倍太陽質(zhì)量的黑洞的暴力合并。伯明翰大學(xué)的科學(xué)家將其形容為“一聲從悄悄話變成的吶喊”。

這聲“吶喊”的背后，是人類科技十年來的飛躍。從2015年首次捕捉到引力波的“驚鴻一瞥”，到今天能聽到如此清晰的“宇宙交響樂”，引力波探測器的靈敏度實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

這次的重大突破，不僅讓我們對黑洞的理解進入了“精測時代”，更為探索宇宙最深層的奧秘打開了一扇全新的大門。愛因斯坦的理論再次經(jīng)受住了最嚴苛的考驗，而霍金的遠見，在星辰大海的盡頭，得到了最終的回響。

參考文獻：

A. G. Abac et al. (LIGO Scientific, Virgo, and KAGRA Collaborations), "GW250114: Testing Hawking's Area Law and the Kerr Nature of Black Holes," Physical Review Letters 135, 111403 (2025). DOI: 10.1103/kw5g-d732. 4