有關黑洞的一個中心定律預測，黑洞的事件視界（任何物體都無法逃離的邊界）面積永遠不會縮小。這就是以物理學家史蒂芬·霍金命名的霍金面積定理，於1971年由霍金推導得出。
五十年後，一項最新研究利用引力波得出證據，表明黑洞事件視界的總面積永遠不會減少。麻省理工學院和其他地方的物理學家利用對引力波的觀測，首次證實了霍金提出的面積定理。他們的研究結果於2021年7月1日發表於《物理評論快報》上。
在這項研究中，研究人員仔細觀察了GW150914，這是雷射干涉引力波天文台（LIGO）在2015年探測到的第一個引力波信號。GW150914是兩個內旋黑洞的產物，這兩個黑洞合並產生一個新的黑洞，並釋放大量能量。這些能量以引力波的形式在時空中盪漾。
如果霍金的面積定理成立，那麼新黑洞的事件視界面積應該不會小於其兩個母黑洞的事件視界總面積。在新的研究中，物理學家重新分析了兩個黑洞碰撞之前和之後，來自GW150914的信號。他們發現，合並之後，事件視界的總面積確實沒有減少——他們以95%的置信度發表了這一結果。
他們的發現標志著對霍金面積定理的首次直接觀測證實。在此之前，霍金的面積定理只在數學上得到證實，但未曾在自然界中觀測到。該研究團隊計劃測試未來的引力波信號，以期進一步證實霍金的定理，或證明這是一個新的違反物理定律的標志。
1971年，史蒂芬·霍金提出面積定理，催生一系列關於黑洞力學的基本見解。面積定理預測，黑洞事件視界的總面積——以及宇宙中所有的黑洞——永遠不會減少。這一說法與熱力學第二定律出奇地相似，因為熱力學第二定律指出，熵，或物體內部的無序程度也永遠不會減少。
兩個定理之間的相似性表明，黑洞或可表現為熱的、散發熱量的物體——這是一個令人困惑的主張，因為就黑洞的本質而言，人們認為黑洞永遠不會讓能量逃逸或輻射。霍金最終在1974年解釋了這兩個觀點，提出如果考慮到黑洞的量子效應，黑洞可能在極長的時間尺度上具有熵並釋放輻射。這一現象被稱為「霍金輻射」，並且依然是關於黑洞的最基礎啟示之一。
來源：遊民星空
