新黑洞理论解决五十年悬而未决的难题

一张黑洞因能量流入而不断增长的示意图。宾夕法尼亚州立大学的相关研究提出了一种黑洞熵的新测量方法，该方法将斯蒂芬霍金的黑洞力学定律扩展到了这种非平衡、动态的黑洞——它们会形成、合并和蒸发。图片来源：宾夕法尼亚州立大学的乔纳森舒和丹尼尔帕拉伊佐

科学家们或许已经找到了一套更符合现实的、适用于永不停止变化的黑洞的热力学规则。

黑洞是宇宙中已知的最极端的天体之一。它们将极大的质量压缩到极小的区域，产生的引力场如此强大，以至于一旦越过边界，任何东西——甚至光——都无法逃脱。

物理学家利用源自爱因斯坦广义相对论的方程以及量子力学的观点来描述黑洞。不过，斯蒂芬霍金与其他研究人员曾发现，黑洞似乎遵循与热力学定律相似的规则——热力学是物理学的一个分支，它解释热量、能量和无序状态在普通系统（比如炉子上沸腾的水）中的表现。

霍金框架中的一个主要局限

霍金的黑洞力学定律为极端物理与普通物理之间提供了令人满意的联系，并且几十年来一直是范式，但它们存在一个严重的局限，研究团队负责人、宾夕法尼亚州立大学Eberly理学院的阿瑟顿大学教授兼埃文普格物理学荣誉退休教授阿巴伊阿什特卡说。这些定律是为处于平衡状态（即随时间不变）的黑洞制定的，但黑洞一直在变化：它们形成、合并，最终蒸发。我们希望找到一种方法来克服这一局限，将这些定律扩展到非平衡状态的黑洞。

真实的黑洞很少是静止的。它们会积聚物质、与其他黑洞碰撞，并通过量子过程逐渐失