霍金丢下了两个自相矛盾的观点,其实是想告

黑洞是矛盾的产物。它们看起来是那么简洁，却保守着宇宙间最难解的奥秘。

黑洞的合并示意图。C.Henze/NASA

两个黑洞合并成一个，新黑洞的表面积是比原来两个黑洞的表面积加起来大还是小？

有人说当然是大了。但是这个问题看似简单，却可能隐含着一个大秘密。

近日一批科学家通过分析引力波数据，证明了在一次发生于13亿光年外的黑洞合并事件中，合并后产生的黑洞表面积要比合并前两个黑洞表面积之和要大。

这些科学家所做的，其实是证明霍金提出的一个著名定理——黑洞表面积定理。

在这个定理里霍金断言，黑洞的表面积只会随时间的推移而增加。

这一定理与热力学第二定律有着惊人的相似性。热力学第二定律认为，封闭系统中的熵只会增加不会减少。

黑洞的表面积由其视界的半径决定。我们不知道黑洞里面的具体情况，但是基于广义相对论，没有东西能够逃出黑洞，黑洞的质量只会增加不会减少。那么由于黑洞的熵和黑洞表面积成正比，越来越大的熵只会导致越来越大的黑洞表面积，这在逻辑上是成立的。

但是黑洞的自转速度会影响其表面积。黑洞转速越快，表面积相对就越小，因此科学家不能确定，是否存在一种方法，可以从外部给黑洞以质量，使其转速加快，进而使其表面积变小。

而这一次科学家发现，这种方法行不通。因为即使黑洞的转速会因为得到质量而变快，其缩小的表面积，也无法超过黑洞因获得质量而增加的表面积。

研究结果表明，研究人员对引力波数据的分析结果，符合理论的预测结果。霍金黑洞表面积定理的可信度在95%以上。与此同时，霍金研究的基础——爱因斯坦的广义相对论，对黑洞等大尺度天体拥有非常强的解释力。

但是棘手的问题在于，广义相对论和量子力学依旧无法统一。在对黑洞的诠释方面，广义相对论认为它们的表面积只增不减；而量子力学认为，黑洞是会蒸发的，它们会消失。

同样是霍金，基于量子力学提出，黑洞会产生一种神秘的辐射。通过这种辐射黑洞会逐渐失去质量并缩小，并最终消失。

这种辐射就是人们常说的霍金辐射。霍金认为，黑洞视界附近存在一种诡异的量子效应，能够产生一种神秘粒子，把黑洞的质量一点一点地带走。

该如何面对这两个自相矛盾的霍金呢？

或许我们可以把这种矛盾视为同一种现象在不同尺度上的表现。

鉴于广义相对论和量子力学的研究领域尺度不一样，一个是宏观宇宙，一个是微观世界。在宏观尺度和中短期内，黑洞的表面积只增不减；而在微观尺度和极端漫长的时间尺度上，黑洞在蒸发和缩小。

但是如果我们能够找到这个矛盾的根源，就能够真正挖掘出许多新的物理学奥秘。不过想做到这一点，可能并不容易。

黑洞是矛盾的产物。它们看起来是那么简洁，却保守着宇宙间最难解的奥秘。

参考

FamousStephenHawkingtheoryaboutblackholesconfirmed