第163章 带人类出发

    然而仅仅三年后的1974年，霍金又提出了著名的霍金辐射。霍金辐射表明，黑洞并非只能一味地从宇宙中索取能量与物质，它也会因为事件视界上的量子涨落向外辐射能量。时间足够的话，霍金辐射甚至可能会导致黑洞蒸发直至消失，事件视界也会随之消失。霍金辐射的提出表明，黑洞面积定律在严格意义上是不成立的，这直接导致了广义热力学第二定律（generalized second law of thermodynamics）的产生。在这个定律中，黑洞外的熵和黑洞的熵会被统一考虑。

    不过好在，对于大多数由恒星演化而来的黑洞而言，霍金辐射对黑洞造成的影响可以忽略不计。仅仅一个太阳质量的黑洞就需要1064年才能完全蒸发，这比宇宙的年龄大了54个量级，质量更大的黑洞则需要更长时间才能完全蒸发。所以，我们在研究验证这些理论时，可以直接以黑洞面积定律为准。

    在远超当前宇宙年龄的时间尺度上，由恒星演化而来的黑洞是可以完全蒸发掉的物理学是一门建立在实验上的学科，一个物理理论无论在数学上多么完备自洽、在形式上多么引人入胜，只要与实验结果相悖，就不能被称为正确的理论。单个黑洞不会产生能被探测到的面积改变，无法用于验证这一定律。但通过引力波检测两个黑洞合并，就有希望对这一定律进行直接的检验。

    2015年，激光干涉引力波观测台（ligo）首次发现了引力波，第一个被检测到的引力波事件名为gw150914。它是由一个26倍太阳质量和29倍太阳质量的黑洞合并产生的，合并形成的黑洞质量为太阳质量的62倍。霍金在得知消息后，马上联系了他的挚友，ligo联合创始人，物理学家基普·索恩（kip thorne）。霍金的问题是：“此次检测能验证黑洞面积定律吗？”

    但命运最终还是给霍金开了一个玩笑。验证黑洞面积定律的关键在于获取黑洞表面积，而当时研究人员并没有能力从黑洞合并前后的引力波信号中计算出黑洞表面积，也就无法验证合并后事件视界的面积是否符合黑洞面积定律的预测。

    2019年，马克西米利亚诺·伊西（maximiliano isi）的团队开发出一种技术，可以提取紧跟在gw150914峰值后的引力波回响（reverberation），他们可以以此来计算合并后黑洞的质量和自旋。而黑洞的质量和自旋直接与其表面积相关。这时，已经成为诺奖得主的索恩回想起霍金的问题，他向伊西的团队提了一个问题：“能否用同样的技术，对比合并前后的信号，从而验证黑洞面积定律？”

    他们接受了这个挑战。

    从波形到面积

    后来，伊西的团队终于成功了。相关论文于7月1日发表在《物理评论快报》上，文章的第一个引用，就是霍金1971年提出黑洞面积定律的那篇论文。

    他们将gw150914的信号从峰值处一分为二。前半部分为信号的旋进相（inspiral portion），后半部分为合并相（ringdown portion）。他们针对旋进相开发了一个模型，可以计算两个即将合并黑洞的自旋和质量。根据这些结论，他们能计算出两个黑洞合并前两个黑洞事件视界的总面积——大约为235万平方千米。

    然后，他们利用之前的技术分析了黑洞合并相（ringdown portion），得到了合并后黑洞的质量和自旋，并由此计算了黑洞事件视界的表面积——大约为367万平方千米。

    引力波波形（红线）峰值前为旋进（inspiral）相，峰值后为合并（ringdown）相（图片来源：phys rev lett 116, 061102）

    最终，他们针对gw150914的分析结果显示，霍金的黑洞面积定律至少有95的概率是正确的。伊西表示：“数据以压倒性的优势证明事件视界的面积在合并后增加了，这证明黑洞面积定律有很大的可能性是正确的。”

    研究团队计划使用ligo和室女座引力波探测器（virgo）的数据，进一步验证霍金的黑洞面积定律，以及其他由来已久的黑洞理论

    验证成功之后，人类研究的脚步越来越远，霍金甚至推导出时间论，但随着它的生命结束，成了一个悬而未决的问题。

    云霄侃侃而谈，黑洞理论给人类打开一扇生存的大门，大门的打开需要一把钥匙，现在，你们把这把钥匙送到我们的手里，我们一定会用我们的智慧来完成这件事。

    他信心满满，柯丽在云霄的眼中看到了一束照亮远方的希望之光。

    “人类不需要我们的帮助”卜建宗坐到一边，一下一下敲着自己的手指。

    云霄发现新大陆一般，一把抓住卜建宗的手：“你上面的人类指纹，是做上去的吗？”

    卜建宗一直从事医学工作，据说，他们为了掩人耳目，戴着一双人皮手套。

    在云霄的认知里，外星人无所不能，尤其是卜建宗掩藏身份，做出的那些惊世骇俗事情之后。

    卜建宗缩回他的手，他很讨厌有人发现他的这个秘密。

    “不！他手上的指纹是到了地球长出来的！”

    卜建影毫不留情，直接揭示真相，卜建宗狠狠地瞪了卜建影一眼。

    得到这个信息，云霄一下子来了兴趣：“卜医生请把你的手按在这个上面！”

    “为什么我要听你们人类的指挥，不要以为，我长出了指纹，我就成了你们人类”卜建宗怒不可遏，他现在恨不得锯掉这双手，他感觉长出指纹的人类的手，是他的耻辱。

    “我研究过这个太空储锦，存储的人类指纹总有一个地方连接不上，好像差了一点什么，我想用你的指纹是试试”云霄很执着。

    “我要你按下”卜建影发出命令，她的眼睛中射出一道不可抗拒的光芒。

    卜建宗愤然起身，将食指按在那个云霄指定的地方，就在一刹那，屏幕亮了，3d立体画面再次呈现在他们的眼前，一个两个，无数的指纹星图叠加起来，形成一个立体的星空，无限变大，无限变大……

    望向外边，他们的太空飞行器不知什么时候，脱离大海，置身在苍穹之中，星球转动，星光闪烁，大家兴奋不已，云霄大喊一声：“带上人类出发！”