在引力波天文学领域，一项由中国科学院紫金山天文台领衔的科研成果引发关注。该团队利用引力波事件GW230814，首次以高统计置信度直接验证了霍金提出的“黑洞面积定律”，相关研究已发表于国际学术期刊《科学通报》。这一发现不仅为黑洞热力学理论提供了关键证据，更在极端物理条件下检验了广义相对论的可靠性。
1971年，霍金基于广义相对论提出“黑洞面积定律”：在经典物理过程中，黑洞事件视界的总面积不会减少。这一理论预言，当两个黑洞碰撞融合时，新黑洞的表面积必然大于或等于原黑洞表面积之和。然而，受限于观测技术，该定律在引力波被发现前始终缺乏直接验证。直到2015年人类首次探测到引力波，双黑洞并合事件提供的“宇宙实验室”才为检验这一理论创造了条件。
双黑洞并合过程分为三个阶段：旋近阶段两个黑洞相互绕转靠近，并合阶段发生剧烈碰撞，铃宕阶段新黑洞通过振荡逐渐稳定。紫金山天文台副研究员唐少鹏指出，并合阶段因物理过程复杂，最可能观测到广义相对论的偏离现象；而旋近与铃宕阶段的引力波信号则能被现有理论精确描述。这些信号如同宇宙的“加密电报”，携带了黑洞质量、自旋等关键参数。
科研团队将目光投向2023年8月LIGO探测器捕捉到的GW230814事件。该事件因信噪比极高、黑洞参数适配探测器频段，成为验证面积定律的“理想样本”。研究团队通过分析旋近阶段信号推断出两个原始黑洞的参数，再从铃宕阶段信号提取新黑洞参数，最终计算出并合前后事件视界面积的变化。为确保结果准确，团队还系统排查了天空定位误差、波形模板偏差等不确定性因素。
研究显示，并合后黑洞的事件视界面积显著大于并合前两黑洞面积之和，统计置信度达4.1σ。在物理学中，3σ代表“有证据支持”，5σ为“发现”，4.1σ的置信度表明这一结果具有高度可靠性。唐少鹏解释，这一发现不仅直接验证了“黑洞面积定律”，更证明广义相对论在黑洞并合这种强场、动态极端环境中的有效性，同时为“宇宙监督假设”等黑洞基础理论提供了间接支持。
该研究还为探索黑洞量子效应、黑洞热力学及量子引力理论奠定了观测基础。随着第三代引力波探测器的建成，科学家将通过对大量黑洞事件的群体分析，以更高精度搜寻可能偏离经典理论的量子引力或新物理信号。引力波正成为解锁黑洞奥秘的关键工具，推动人类对宇宙终极规律的认知不断深入。
