热力学竟能预测黑洞合并结果，新猜想表明黑洞碰撞可能遵循熵定律
2个黑洞合并后，到底会变成什么样子？物理学家现在用“热力学”找到新答案。
当2个黑洞互相绕行、逐渐靠近至碰撞合并，会释出强烈重力波，即使在地球也能侦测到来自数十亿光年外的黑洞重力波事件。
问题来了：合并之后的新黑洞质量、自旋（自转速度）为多少？传统上，物理学家必须用超级电脑跑极复杂的广义相对论方程才能模拟出最终结果，或者说，目前的标准做法“数值相对论”（numericalrelativity）虽然精确，但计算成本极高，每次模拟都需耗费大量计算资源。
物理学家因此一直希望找到更简单的原理预测结果。现在宾州州立大学团队提出新思路，能否用热力学预测黑洞最终状态？
热力学是物理学一个分支，研究能量、热、功之间关系如何决定物质宏观行为，其概念和定律适用包含大量粒子的系统（如气体）。
自然界倾向从有序走向混乱，也就是熵（Entropy，度量系统混乱程度）会极大化，因此我们不需知道每个原子在做什么，只需掌握几个宏观变数（温度、压力、体积、熵），就能预测整体系统行为。
黑洞由广义相对论描述，似乎与气体没有关系，但物理学家1970年代开始发现黑洞与气体特性存在有趣相似之处，宾州州立大学物理学家MonicaRincon-Ramirez因此将热力学概念延伸至双黑洞系统，提出“黑洞合并后是熵最大状态”的猜想。
黑洞合并走向“熵最大”状态
研究人员发现若扣除重力波带走的能量和角动量，则用简单热力学方法推算合并最终黑洞的质量、自旋，恰好落在熵最大值状态，与传统使用超级电脑进行数值相对论模拟的结果误差仅百分之几。
虽然目前还没有从广义相对论推导出最大熵原则的严格证明，但这项猜想表明，黑洞虽然受广义相对论支配，但其行为可用简单热力学原则“熵最大化”完美解释。
若这个猜想成立，未来就能以熵最大化计算黑洞合并后状态，精度还接近超级电脑计算预测，不需真正求解广义相对论复杂方程式，为重力学、黑洞物理学、热力学交集带来突破性视角。
新论文发表在《物理评论快报》（PhysicalReviewLetters）。