摘要：你有没有遇见过这么个事儿哈：卧室里的床垫上搁着俩保龄球，等它们慢慢滚到一块儿的时候，原先各自有的凹陷就会合到一起，变成一个更大的坑？

黑洞合并之际，为何它们的“面积”反而增大？LIGO十年的探测解开了宇宙的谜题

你有没有遇见过这么个事儿哈：卧室里的床垫上搁着俩保龄球，等它们慢慢滚到一块儿的时候，原先各自有的凹陷就会合到一起，变成一个更大的坑？

仿佛平常的场景，却和宇宙中最激烈的事件存在着惊人相像之处，2025年9月，激光干涉引力波天文台（LIGO）交出十周年答卷——它捕捉到13亿光年外两个黑洞合并的引力波信号，不但以99，999%的置信度证实了霍金的黑洞面积定理，还肯定了克尔的黑洞描述理论。

最令人疑惑的是：合并之时损失了某些物质，那黑洞的总面积为何反而增大了？

从“小声说话”迈向“大声呼喊”：LIGO耗费十年时光打造

2015年，当LIGO首次探测到引力波时，那信号极其微弱，仿若宇宙传递的“私语”

如今已是十年之后，编号为GW250114的信号清晰得如同“喊”这是两个质量均为太阳32倍的黑洞碰撞所产生的时空涟漪。

设想一下，这恰似目睹一场发生于13亿光年外的“宇宙交通事故”，LIGO不仅目睹了碰撞的瞬间，还听到了它们合并时发出的“声响”。

这次探测的精度堪称奇迹，

若将地球视作一个篮球，引力波所引发的空间变形，连一根头发丝的万亿分之一都不到，

LIGO能够捕捉到如此微小的变化，是因为它具备两条长达4公里的“激光尺子”，当引力波经过时，激光在长臂中传播的距离会出现极细微的变化，而借助干涉条纹便可精准地测量出来。

打个比方哈，就如同医生用听诊器放大心跳声似的，LIGO团队弄出的“音乐”软件能把黑洞合并时产生的引力波信号给放大，让科学家明明白白听到宇宙中发生的那些个事儿。

十年里LIGO的灵敏度提升了三倍；打从最开始一年就偶尔“抓到”一回黑洞合并，到现在每周能看见好几回。

此种技术层面的重大进步，让科学家们拥有契机去对霍金的面积定理开展最终检验，在GW250114事件里，两个黑洞合并前的总体面积大概是24万平方千米，合并后形成的那个具63倍太阳质量的新黑洞，表面面积达到了40万平方千米，很好地证实了“面积只增无减”的预言。

宇宙存在着违背常识的法则：损失物质面积反倒增大

此刻你或许会觉得疑惑，两个黑洞合并之时，约三倍太阳质量的物质转化成引力波能量辐射出去，仿佛损失了好些“分量”可为何“身形”还变大？这就好像把两杯100毫升的水倒到一块儿，结果却得到250毫升的液体，实在太违反常理

霍金1971年提出的面积定理，包含这个谜题的答案，

定理表明，黑洞的事件视界（连光都无法逃脱的边界）总面积始终不会减小，这与热力学中“熵无序程度）永远不会降低”的定律极为相似。

将黑洞的面积设想为房间的混乱程度，若把两个杂乱无章的房间合并起来，即便丢弃了一些杂物（损失质量），整体的混乱程度（熵也只会增加，这样相应的“面积”必然也会更大。

科学家贝肯斯坦察觉，黑洞的熵和其视界面积存正比例关联，这表明黑洞面积增大其实是宇宙无序程度提升，比如冰块融化成水，体积变小了，可是分子运动的无序程度也就是熵却增多了，黑洞合并时损失的质量转化为引力波能量，不过系统的总熵也就是对应的面积得遵循“只增无减”的宇宙规律，这就是面积反倒变大的根本缘故

旋转的宇宙陀螺：克尔理论的完美验证

此次发现也证实了罗伊・克尔在1963年提出的黑洞理论，克尔称旋转的黑洞能用质量和自旋这俩参数完全描绘，就像每个人都有身高和体重这俩基本参数一样，GW250114合并后的黑洞自转速度每秒能达100转，其事件视界呈两极扁平、赤道突出的状态，正好符合克尔方程的预测

想象一下花样滑冰的运动员，当他们收紧双臂旋转时，转速便加快了，

黑洞亦是如此，合并之时，角动量守恒，恰似两个旋转的陀螺相撞后成为一个旋转更快的陀螺，

克尔理论还发现一奇妙现象：旋转黑洞周围存在一个“能层”区域在此处连光都会被黑洞的旋转“拖”着走如同水流带动漂浮物转动一般。

这次观测到的高速自转的黑洞，为研究这种时空拖动效应提供了极佳范例，

那另一个反常识的问题出现了，黑洞连光都无法反射，科学家是怎样“看见”它们的形状以及旋转情况的？

答案是通过引力波的“音调”，

如同不同形状的乐器可奏出不同音色之音，黑洞的质量与自旋会于引力波中留下独特的“频率指纹”，

宇宙的这种“交响乐”被LIGO捕捉到，科学家通过分析波形，便能明晰黑洞的基本属性，

科学回应与深远影响

应对“质量减小面积增大”的矛盾GW250114事件有了清晰结果：2015年初次观测时，科学家仅能够用95%的置信度支撑面积定理，本次观测把置信度提高到99，999%，几乎绝对肯定，这也就意味着霍金的理论不但没被推翻，反倒得到了更加有力的观测支持

从实际影响而言，此发现为构建统一广义相对论与量子力学的“万物理论”奠定了基础，

如同17世纪望远镜促使天文学产生重大变革，引力波探测器正在开启“听觉宇宙学”的崭新时代，

借助LIGO，人类首次能够直接探测黑洞的“大小”与“旋转”甚至还可开展“黑洞人口普查”——科学家发现，黑洞的质量分布比想象中更为多样，部分合并事件里两个黑洞质量差异显著，这对传统的恒星演化理论形成挑战。

更为要紧的是，这些观测证实宇宙里存在严格的守恒法则，质量能够转换成能量，不过熵和黑洞面积相对应）的守恒或是增多，这让我们知晓了宇宙深层的和谐秩序，就像能量守恒让我们能够安心用电，面积定理让我们明白了黑洞世界的基本规则。

宇宙的心跳：从担忧到浪漫

你也许会忧虑：这般激烈的黑洞合并可不会对地球造成影响？实际上不必太过焦虑，GW250114事件远在13亿光年以外，就算以光速传播，那些引力波到达地球时早已极其微弱，科学家通过计算，若要吸收1%的引力波能量，得有一面厚度达400万亿光年的番茄酱墙，可是我们的宇宙才138亿年罢了

从浪漫之角度去审视，那些穿越百亿光年才抵达地球的引力波，实际上是宇宙的“心跳记载”，当遥远星系里两个黑洞相撞时，它们所产生的时空涟漪就如同投入宇宙池塘的石子，经过漫长旅程后轻触地球的“边沿”LIGO好似贴在星空的听诊器，让人类能够听见宇宙的生命律动

从霍金在纸张上推导出面积定理，到LIGO用精密仪器对之进行证实，人类经历了半个世纪跨越了理论与观测的差距，下一次你躺在床垫上时，不妨想想那些在宇宙中慢慢合并的黑洞——它们遵循着我们才刚刚开始领会的宇宙法则，在时空中留下波痕，而人类正依靠智慧捕获这些来自星海的讯息，一步步揭开宇宙最深的神秘。

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来源：深远见光