霍金的著名定理被证实！

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GW250114，这串代码中的“GW”代表了时空的涟漪——引力波，而数字则记录下它抵达地球的日期：2025年1月14日。


这个引力波事件，与十年前LIGO（激光干涉引力波天文台）第一次探测到的引力波事件GW150914有着惊人的相似之处：它们都是来自约13亿光年之外的黑洞并合，且黑洞的质量也都在太阳质量的30到40倍之间。


不同的是，十年过去了。随着探测技术的飞跃进展——尤其是对仪器噪声的极大压制——GW250114的信号比当年的首次探测清晰得多。

LIGO的Hanford探测器记录的引力波信号。上图显示了10年前首次探测到的引力波事件GW150914，下图则是在2025年捕获的GW250114。图中紫色的线表示的是观测到的数据，包含了两个部分：引力波信号和探测器的背景噪声。这些噪声有多种来源，比如

会让LIGO内的巨大镜子抖动

的地震活动。绿色曲线则表示了基于广义相对论的最佳拟合预测，即理论上我们期望看到的引力波信号。从图中可以看到，最新的观测噪声大幅降低，这得益于LIGO探测器的一系列尖端改进，它们有效地压制了各种不需要的噪声。（图/LIGO/J. Tissino (GSSI)/R. Hurt (Caltech-IPAC)）

在一项刚发表于《物理评论快报》的研究中，研究人员在分析完GW250114信号后，得出了两个意义非凡的结论：它不仅证实了并合黑洞的性质与克尔（Kerr）黑洞的性质一致，还验证了霍金在半个世纪前提出的黑洞面积定理。




  旋转的黑洞  


对于大质量恒星而言，黑洞是它们演化的最后阶段。黑洞有着极端的引力，以至于任何东西（包括光）一旦跨入它的事件视界，都将无法逃脱。


当宇宙中的两个黑洞并合时，新形成的黑洞不会立即静止，而是像被敲响的钟或鼓一样振动，并释放出一种独特的引力波“声音”。如果我们能够测量到一个或多个这样的声音，就可以检验黑洞是否是一个克尔黑洞——即广义相对论所预测的，只由质量和自旋两个参数完全决定的旋转黑洞。

当两个黑洞相撞、并合时，会释放出引力波。地球上足够灵敏的探测器可以捕捉到引力波信号，从而解读出黑洞的质量和自旋。（图/Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation）

我们可以用乐器来理解黑洞的声音。不同的乐器（比如钟、鼓、吉他）因为形状和材料不同，会发出截然不同的声音。此外，声音还取决于乐器受到扰动的方式：比如用鼓槌敲鼓和用刷子扫鼓，发出的声音也是不同的。


同样，克尔黑洞只能发出一组特定的“声音”，而这些声音的频率和持续时间仅由它的质量和自旋决定。扰动只会激发其中的一部分声音，但如果能测到多个声音，就可以相互对照，检验它们是否来自同一个克尔黑洞。


在这项新研究中，研究人员首次高置信度地确认：GW250114事件中并合形成的黑洞发出了至少两种预测中的声音，而且它们的频率与理论预期完全一致。这一结果有力地证明了，最终形成的黑洞确实是一个简单的克尔黑洞。

在新研究中，从泛音计算出的质量和自旋，与基音计算出的质量和自旋完全一样。（图/Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation）

  霍金的面积定理  


来自黑洞并合的引力波信号，也为检验黑洞面积定理（也被称为黑洞热力学第二定律）提供了机会。1971年，霍金提出了这个定理，其核心思想是：黑洞事件视界的总表面积，永远不会随着时间推移而减少。


当两个黑洞并合时，它们的质量会相加，从而会增大表面积。但与此同时，在并合过程中会释放引力波，带走一部分能量。另外，新形成的黑洞可能获得更高的自旋，而自旋越快，黑洞的表面积反而会相对减小。尽管存在这些相反的影响，但面积定理告诉我们：无论如何，黑洞的总表面积都必须增加。


后来，霍金和物理学家Jacob Bekenstein提出，黑洞的面积与它的熵（即无序程度）成正比。这一发现不仅加深了我们对黑洞的理解，也为未来探索量子引力理论——试图统一广义相对论和量子力学的理论——奠定了重要基础。


在这项研究中，科学家们通过精确分析并合后“铃宕阶段”的引力波信号，测量出新黑洞的质量和自旋，并据此计算出它的表面积。结果表明，最终黑洞的表面积确实比并合前两个黑洞的总和更大，与霍金半个世纪前的预测完全一致。

黑洞的表面积是由其事件视界定义的，并且与黑洞质量的平方成正比。比较并合前后的黑洞表面积，研究人员确认了表面积确实增加了，从而支持了霍金的理论。（图/Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation）

事实上，这是第二次检验黑洞面积定理。第一次是在2021年，但由于当时的数据不够清晰，结果的置信度只有95%，但新结果的置信度达到了99.999%。




  引力波天文学的时代 


十年前，人类第一次“听见”了引力波，为我们观察宇宙打开了一扇全新的窗口。透过这扇窗口，我们已经收获了许多令人振奋的发现。而今天，借助不断精进的探测技术，我们听得更清晰、看得更深入。可以预见，真正属于引力波天文学的时代，才刚刚拉开帷幕。

#创作团队：

撰文：不二北斗

咖啡豆

引力波探测技术进步神速，霍金理论再获验证，天文学新时代真来了！

lovejuan0104

引力波也有能量吧，最开始的时候能量波噗呲噗呲那种，半合并的时候喔嗡喔嗡喔嗡喔，谐音哈，最后合并后的声音是滋嗯滋嗯滋嗯的响……宇宙天体也有声音，只是不像空气流通的频率音形，空间屏障是宇宙星体最大的代码守则，你想去还去不了有些地方，也就是它们”时间”维度有差异的，宇宙不是乱运动的，对于黑洞，是好多星系结构网络的动力中心，黑洞赋能这块本人已经攻基本破它的终极成因构造，并超越先前理论上的坍塌浓缩成极强物质💥，虽然没得科学经费加持，不影响我可能成功解密的一天，科学上忽略了一个严重问题……

weili0677

事实上根据理论给出的计算结果，物理黑洞的形成结果即大于太阳质量三到四倍的恒星引力坍缩到它的引力半径范围之内，就形成超强引力场了。这个时候再认为黑洞深处只是一个"奇点”（亳无体积的一个点）的观点是令人质疑的。霍金就处理“奇点”是将坍缩的宇宙设想成一个豆粒大小的球形，并给出虚时间的概念，时空以无限的曲率围着质量致密的豆粒大小的宇宙缠绕而并不存终端。但与地球不同的是，人在起点出发最终会返回起点，但是无限曲率的宇宙时空决定任何宇宙内的东西是不可能回到起点的。

wifai

可怜的霍金，他应该尽早接触太极的。哪怕是和马保国练都不会身体那么快消亡

ress

萝莉岛上观察引力波会更明显

standme

灵珠和魔丸合二为一了

superzhzh

十年前，一个心智不成熟的人性，与十年后一个良知成熟健全后的人性运行频谱的对比，也是这样。人性是什么？人性就是正常的社会性品质。正常的社会品质，就是心性在背景噪声的汪洋大海中能按照真理所拟合出的正常的人性频谱（旋律）曲线来运行（作正功）。反之，就会为噪声所干扰、干涉、扭曲、污染了心性，其正常的社会品质（素质与能力）严重受限、受破坏、受损害……此人就可能像个醉驾酒驾毒驾和无证驾驶的司机一样……这种人一多，社会能给他们兜着走？！

qqwa1234

太极生两仪，两仪生四像，四像生八卦

superzhzh

就记得霍金说过：千万别去找外星人，那会给人类带来灾难