黑洞分裂新理论：南丹麦大学研究发现热力学漏洞，极速自转的黑洞或一分为二，天文学家或可借伽马射线探测到信号

黑洞分裂这一看似违背物理定律的过程，在极端条件下或许并非完全不可能。2026年11月2日，南丹麦大学发布的一项新理论研究表明，极速自转的黑洞有可能一分为二。据科学日报（ScienceDaily）报道，这项研究已刊登于《物理评论D》，系统考察了黑洞在何种条件下能够突破热力学的束缚。

熵增定律：黑洞为何通常先合并不分裂

黑洞以合并闻名——两个黑洞相撞会并合成一个更大的黑洞。但反向过程呢？一个黑洞能否分裂成两个较小的黑洞？据科学日报报道，研究团队系统考察了哪些物理定律通常阻止黑洞分裂。最大的障碍来自热力学。黑洞拥有熵——描述系统在外部看来不变时可能有多少种微观排列方式。对于不自转的黑洞，分裂成两个较小黑洞会减少总熵。这种熵减在热力学上是不利的，正是黑洞通常不会自行分裂的原因。论文作者之一、南丹麦大学量子场论中心教授弗朗切斯科·桑尼诺（Francesco Sannino）说，团队逐一排查了这些限制条件。

极速自转：黑洞能否一分为二？

研究团队的计算显示，当黑洞以极高速度自转时，情况可能发生戏剧性变化。快速旋转可能在通常阻止黑洞分裂的物理规则中打开一道狭窄的缝隙。原则上，自转足够快的黑洞能够克服惯常的热力学限制。但还有另一个主要障碍：即使黑洞能够分裂，两个产物也必须彼此远离，以免立即重新合并。桑尼诺表示：“两个产生的黑洞还必须能够分离，而不是立即重新落回一起。当我们把这一要求纳入考虑，窗口又大部分关闭了，除非黑洞以接近其最大可能速率自转。”这意味着，只有接近极限自转的黑洞才有一线可能。

关键数据与研究时间线

论文由贾科莫·卡恰帕利亚（Giacomo Cacciapaglia，法国国家科学研究中心与索邦大学联合实验室）、曼努埃尔·德尔·皮亚诺（Manuel Del Piano）、瓦尼亚·韦卢奇（Vania Vellucci）与桑尼诺共同完成。南丹麦大学官网同步发布的新闻稿证实，研究获得该校量子场论中心支持，相关内容已通过同行评审。

“裤子拓扑”：事件视界的几何变形

论文的奇特标题，指涉的是如果发生这样的分裂，黑洞边界在时空中的轨迹形状。这个边界称为事件视界，起初是单一结构，随后分离成两个分支。从时间维度看，最终形状像一条裤子——上部一个裤腰，下面分成两条裤腿。这正是“裤子拓扑”（pair-of-pants topologies）一词的由来。研究团队用数学拓扑工具描述了这一过程，并指出该形状在广义相对论的框架内并不违反因果律。不过，拓扑上允许某种形状存在，并不等于物理上一定能够实现。

额外维度：更奇异的分裂场景

研究者还考察了空间具有额外维度的理论场景——超出日常经验的三维之外。在这些理论模型中，物理学家已经识别出一些类似黑洞的物体，它们可能变得不稳定并开始分裂。这些可能性表明，在更极端的条件下，熟悉的黑洞规则可能不再以同样方式适用。在某些情况下，分裂甚至可能在热力学上变得有利，尤其当两个产物中一个远小于另一个时。桑尼诺强调，热力学允许或偏好某一过程，并不等于它一定会发生。研究团队仍需确定这种碎裂能否在物理上真正发生。

望远镜能否捕捉黑洞分裂的信号？

科学家们正在努力更好地理解这类事件发生的可能性。答案可能取决于超越爱因斯坦理论的引力行为，这让问题尤其棘手，也把量子引力推到了前台。桑尼诺透露：“我们目前还无法给出黑洞分裂的单一概率。它取决于引力在爱因斯坦理论之外如何行为，我们正在努力量化这一点。我们预计小型原初黑洞比大型天体物理黑洞更容易分裂。我们或许能间接探测到分裂：费米大面积太空望远镜（Fermi-LAT）等伽马射线望远镜可以搜寻合并过程中可能形成的微小黑洞碎片信号。”目前尚无黑洞分裂的确证观测。

Q1：黑洞真的会分裂吗？

A1： 目前没有任何确证观测。新研究只是表明，在极速自转等极端条件下，热力学定律或许不会完全禁止分裂。研究者强调，理论允许不等于实际发生。

Q2：如果黑洞分裂，天文学家如何发现？

A2： 可能的方式是间接探测。桑尼诺指出，费米大面积太空望远镜等伽马射线望远镜可以搜寻黑洞合并过程中可能产生的微小碎片信号，这些信号或能揭示黑洞分裂的踪迹。

这项研究没有宣告黑洞分裂已被证实，只是把一扇紧闭的门推开一条缝。未来对原初黑洞与伽马射线信号的观测，或许能回答：黑洞分裂究竟是宇宙的真实剧目，还是仅存于方程中的数学幻影。