物理学家们刚刚证实了霍金对黑洞的预测

黑洞本身非常容易描述。黑洞唯一可观察到的特性是它的质量、电荷（通常为零）和自旋。黑洞是如何形成的并不重要。归根结底，所有黑洞都有相同的一般结构。当你想到它时，这很奇怪。 把足够多的铁和岩石放在一起，你就会得到一颗行星。 把氢气和氦气放在一起，你可以制造一颗恒星。但是，你可以把草屑、泡泡糖和哈利波特的旧书放在一起，你会得到和你只使用纯氢时得到的一样的黑洞。

黑洞的这种奇怪行为被称为无毛定理，它与所谓的信息悖论有关。简而言之，由于宇宙中的一切都可以用一定数量的信息来描述，而物体也不可能就这样凭空消失，所以宇宙中的信息总量应该是恒定的。但如果你把椅子扔进黑洞，只会增加黑洞的质量和自转。所有关于椅子颜色的信息都丢失了，不管它是木头做的还是钢制的，是高的还是矮的。那么这些信息到哪里去了呢？

上图：黑洞似乎能从物体中剥离信息。

多亏了斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking），这种信息悖论的一种解决方案将成为可能。早在1974年，他就证明了黑洞的视界可能不是绝对的。由于量子的不确定性，黑洞应该会发出少量的光，现在被称为霍金辐射。霍金辐射从未被观测到，但如果它存在，当物体进入黑洞时丢失的信息，可能会通过这种光带出黑洞。因此，信息并没有真正丢失。

如果霍金辐射是真实存在的，那也意味着黑洞遵循热力学定律。这是雅各布·贝肯斯坦（Jacob Bekenstein）最先提出的想法。如果黑洞发光，那么它们就必须有一个热温度。从贝肯斯坦的观点出发，几位物理学家已经证明了黑洞存在一套被称为“黑洞热力学”的定律。

也许，你可能对热力学第二定律有所了解，即任何系统的熵都必须增加。这就是为什么一杯热咖啡会随着时间的推移冷却下来，它会稍微加热房间，直到咖啡和房间的温度都相同。你永远不会看到一杯冰咖啡在稍微冷却房间的同时自动升温。第二定律的另一种表述方式是：热量从热物体流向周围较冷的物体。

上图：引力波数据显示黑洞面积增加。

对于黑洞，热力学第二定律适用于黑洞的视界区域。黑洞的霍金温度与这个区域有关。黑洞越大，其霍金温度就越低。所以黑洞热力学第二定律说，对于任何黑洞合并，熵必须增加。这意味着产生的黑洞的表面积，必须大于两个原始黑洞的表面积总和。这就是众所周知的霍金面积定理。

当然，所有这些都是一堆数学理论。根据我们对物理学的理解，这是我们所期望的，但证明它是另一回事。现在《物理评论快报》上的一项研究为我们提供了证据。一个研究团队首次观测到两个黑洞的合并。这一事件现在被称为“GW150914”，是一个29倍太阳质量的黑洞和一个36倍太阳质量的黑洞的合并。通过对它们产生的引力波使用一种新的分析方法，研究团队能够计算出原始黑洞的事件视界表面积。当研究团队将它们与最终的 62 个太阳质量黑洞的表面积进行比较时，他们发现总面积增加了。

结果的置信度为 97%，这虽然很高了，但还不足以被认为是确凿的证据。 但这种方法可以应用于其他黑洞合并，这是黑洞热力学不仅仅是一种理论的第一个真实证据。

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