黑洞(dong)就是中心的一個(ge)密度無(wu)限(xian)(xian)大、時空(kong)曲率無(wu)限(xian)(xian)高、體積(ji)無(wu)限(xian)(xian)小，熱(re)量(liang)無(wu)限(xian)(xian)大的奇(qi)點和周(zhou)圍(wei)一部分空(kong)空(kong)如也的天區，這個(ge)天區范圍(wei)之內不可見。依據阿爾伯特-愛因斯(si)坦的相對論，當一顆垂死恒(heng)星崩潰，它將(jiang)聚集成一點，這里將(jiang)成為(wei)黑洞(dong)，吞噬鄰近(jin)宇宙區域(yu)的所有光(guang)線(xian)和任何(he)物(wu)質。
黑洞的(de)(de)(de)產(chan)(chan)生(sheng)過(guo)(guo)程類似于中(zhong)子星(xing)的(de)(de)(de)產(chan)(chan)生(sheng)過(guo)(guo)程：某一(yi)個恒(heng)星(xing)在(zai)(zai)準備滅亡，核(he)心在(zai)(zai)自身重(zhong)力(li)(li)的(de)(de)(de)作用下(xia)迅速地收縮(suo)(suo)(suo)(suo)，塌(ta)陷，發生(sheng)強力(li)(li)爆炸。當核(he)心中(zhong)所(suo)有(you)的(de)(de)(de)物質(zhi)都變成(cheng)中(zhong)子時(shi)收縮(suo)(suo)(suo)(suo)過(guo)(guo)程立(li)即停止，被壓縮(suo)(suo)(suo)(suo)成(cheng)一(yi)個密(mi)實的(de)(de)(de)星(xing)體(ti)，同時(shi)也壓縮(suo)(suo)(suo)(suo)了內部(bu)的(de)(de)(de)空(kong)間(jian)和時(shi)間(jian)。但在(zai)(zai)黑洞情(qing)況下(xia)，由于恒(heng)星(xing)核(he)心的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)大到使(shi)收縮(suo)(suo)(suo)(suo)過(guo)(guo)程無休止地進行(xing)下(xia)去，連(lian)中(zhong)子間(jian)的(de)(de)(de)排斥(chi)力(li)(li)也無法阻擋。中(zhong)子本身在(zai)(zai)擠壓引力(li)(li)自身的(de)(de)(de)吸引下(xia)被碾為粉末，剩下(xia)來(lai)的(de)(de)(de)是(shi)一(yi)個密(mi)度高(gao)到難以想象的(de)(de)(de)物質(zhi)。由于高(gao)質(zhi)量(liang)而產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)引力(li)(li)，使(shi)得任何(he)靠近它的(de)(de)(de)物體(ti)都會被它吸進去。?
也可以(yi)簡單理解為：通常(chang)恒(heng)星(xing)(xing)最(zui)初只含氫元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)，恒(heng)星(xing)(xing)內部(bu)的(de)(de)(de)氫原(yuan)子(zi)(zi)核時刻相(xiang)(xiang)互碰(peng)撞，發生(sheng)聚(ju)變。由于恒(heng)星(xing)(xing)質量(liang)(liang)(liang)很大，聚(ju)變產生(sheng)的(de)(de)(de)能量(liang)(liang)(liang)與恒(heng)星(xing)(xing)萬有(you)(you)(you)引(yin)(yin)力抗衡，以(yi)維持(chi)恒(heng)星(xing)(xing)結(jie)構的(de)(de)(de)穩(wen)定。由于氫原(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)(de)聚(ju)變產生(sheng)新的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)——氦元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)，接著，氦原(yuan)子(zi)(zi)也參與聚(ju)變，改變結(jie)構，生(sheng)成(cheng)鋰元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)。如(ru)此(ci)類推，按照元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)周期表的(de)(de)(de)順序，會(hui)依(yi)次有(you)(you)(you)鈹元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)、硼元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)、碳元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)、氮(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)等生(sheng)成(cheng)，直至(zhi)(zhi)鐵(tie)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)生(sheng)成(cheng)，該恒(heng)星(xing)(xing)便會(hui)坍塌(ta)(ta)。這是由于鐵(tie)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)相(xiang)(xiang)當穩(wen)定，參與聚(ju)變時釋放的(de)(de)(de)能量(liang)(liang)(liang)小于所需(xu)能量(liang)(liang)(liang)，因而(er)(er)聚(ju)變停止(zhi)，而(er)(er)鐵(tie)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)存在于恒(heng)星(xing)(xing)內部(bu)，導致恒(heng)星(xing)(xing)內部(bu)不具(ju)有(you)(you)(you)足夠(gou)的(de)(de)(de)能量(liang)(liang)(liang)與質量(liang)(liang)(liang)巨大的(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)萬有(you)(you)(you)引(yin)(yin)力抗衡，從(cong)而(er)(er)引(yin)(yin)發恒(heng)星(xing)(xing)坍塌(ta)(ta)，最(zui)終形(xing)成(cheng)黑洞。說(shuo)它“黑”，是因為它產生(sheng)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)力使得它周圍的(de)(de)(de)光都無(wu)法逃逸。跟中子(zi)(zi)星(xing)(xing)一(yi)樣，黑洞也是由質量(liang)(liang)(liang)大于太陽質量(liang)(liang)(liang)好幾十甚至(zhi)(zhi)幾百倍(bei)以(yi)上的(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing)演化而(er)(er)來的(de)(de)(de)。
當一(yi)顆(ke)恒星衰老(lao)時，它(ta)(ta)的(de)(de)(de)熱核反(fan)應已經耗盡了(le)(le)中(zhong)心的(de)(de)(de)燃料，由中(zhong)心產生的(de)(de)(de)能量(liang)(liang)已經不(bu)(bu)多(duo)了(le)(le)。這(zhe)樣，它(ta)(ta)再也(ye)沒有足夠的(de)(de)(de)力量(liang)(liang)來承擔起外(wai)殼(ke)(ke)巨大的(de)(de)(de)重量(liang)(liang)。所(suo)以在外(wai)殼(ke)(ke)的(de)(de)(de)重壓(ya)之下，核心開始(shi)坍縮，物質將不(bu)(bu)可阻擋地向著(zhu)中(zhong)心點進(jin)軍，直到(dao)最(zui)后形成體(ti)積接近無(wu)(wu)限小(xiao)、密度(du)(du)幾乎無(wu)(wu)限大的(de)(de)(de)星體(ti)。而(er)當它(ta)(ta)的(de)(de)(de)半徑一(yi)旦收縮到(dao)一(yi)定程度(du)(du)（一(yi)定小(xiao)于史(shi)瓦西半徑），質量(liang)(liang)導致的(de)(de)(de)時空扭(niu)曲就使(shi)得即使(shi)光也(ye)無(wu)(wu)法向外(wai)射出——“黑洞”就誕生了(le)(le)。
黑洞通常是(shi)因(yin)為它(ta)(ta)們(men)聚(ju)攏周(zhou)圍(wei)(wei)(wei)的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)產生輻(fu)射(she)(she)而(er)(er)被(bei)發(fa)現(xian)的(de)(de)(de)，這一過(guo)(guo)程(cheng)被(bei)稱為吸(xi)(xi)積(ji)。高溫氣(qi)體(ti)(ti)(ti)輻(fu)射(she)(she)熱(re)能的(de)(de)(de)效率會嚴重(zhong)影響吸(xi)(xi)積(ji)流的(de)(de)(de)幾(ji)何與動(dong)(dong)力(li)學特性。已觀測到(dao)了輻(fu)射(she)(she)效率較高的(de)(de)(de)薄(bo)盤以及輻(fu)射(she)(she)效率較低的(de)(de)(de)厚盤。當吸(xi)(xi)積(ji)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)接近中央(yang)(yang)黑洞時，它(ta)(ta)們(men)產生的(de)(de)(de)輻(fu)射(she)(she)對黑洞的(de)(de)(de)自轉(zhuan)以是(shi)中央(yang)(yang)延(yan)展物質系(xi)統的(de)(de)(de)流動(dong)(dong)。吸(xi)(xi)積(ji)是(shi)天體(ti)(ti)(ti)物理中最普遍(bian)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)之一，而(er)(er)且也(ye)正是(shi)因(yin)為吸(xi)(xi)積(ji)才形(xing)成了我們(men)周(zhou)圍(wei)(wei)(wei)許多常見的(de)(de)(de)結構。在(zai)宇宙早(zao)期，當氣(qi)體(ti)(ti)(ti)朝由暗物質造成的(de)(de)(de)引力(li)勢阱(jing)中心流動(dong)(dong)時形(xing)成了星(xing)(xing)系(xi)。即使到(dao)了今天，恒星(xing)(xing)依然是(shi)由氣(qi)體(ti)(ti)(ti)云在(zai)其(qi)自身引力(li)作用下坍縮(suo)碎裂，進(jin)而(er)(er)通過(guo)(guo)吸(xi)(xi)積(ji)周(zhou)圍(wei)(wei)(wei)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)而(er)(er)形(xing)成的(de)(de)(de)。行星(xing)(xing)（包括地(di)球）也(ye)是(shi)在(zai)新(xin)形(xing)成的(de)(de)(de)恒星(xing)(xing)周(zhou)圍(wei)(wei)(wei)通過(guo)(guo)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)和巖石的(de)(de)(de)聚(ju)集而(er)(er)形(xing)成的(de)(de)(de)。當中央(yang)(yang)天體(ti)(ti)(ti)是(shi)一個(ge)黑洞時，吸(xi)(xi)積(ji)就(jiu)會展現(xian)出(chu)它(ta)(ta)最為壯(zhuang)觀的(de)(de)(de)一面。黑洞除了吸(xi)(xi)積(ji)物質之外(wai)，還(huan)通過(guo)(guo)霍金蒸(zheng)發(fa)過(guo)(guo)程(cheng)向外(wai)輻(fu)射(she)(she)粒子。
由(you)于黑(hei)(hei)洞(dong)的(de)(de)(de)(de)密(mi)度(du)極大(da)，根據公(gong)式(shi)我(wo)們可(ke)以知道(dao)密(mi)度(du)=質量(liang)(liang)/體積(ji)，為了讓黑(hei)(hei)洞(dong)密(mi)度(du)無(wu)限大(da)，而黑(hei)(hei)洞(dong)的(de)(de)(de)(de)質量(liang)(liang)不變，那(nei)就說(shuo)明黑(hei)(hei)洞(dong)的(de)(de)(de)(de)體積(ji)要無(wu)限小，這(zhe)樣才能成為黑(hei)(hei)洞(dong)。黑(hei)(hei)洞(dong)是由(you)一(yi)些恒星(xing)(xing)“滅(mie)亡”后所形成的(de)(de)(de)(de)死星(xing)(xing)，它的(de)(de)(de)(de)質量(liang)(liang)極大(da)，體積(ji)極小。但黑(hei)(hei)洞(dong)也有滅(mie)亡的(de)(de)(de)(de)那(nei)天，按(an)照(zhao)霍金的(de)(de)(de)(de)理論(lun)，在量(liang)(liang)子物理中，有一(yi)種(zhong)名為“隧道(dao)效應(ying)”的(de)(de)(de)(de)現象，即一(yi)個粒子的(de)(de)(de)(de)場(chang)(chang)強分布雖然盡可(ke)能讓能量(liang)(liang)低的(de)(de)(de)(de)地方(fang)較強，但即使(shi)在能量(liang)(liang)相(xiang)當高的(de)(de)(de)(de)地方(fang)，場(chang)(chang)強仍會有分布，對于黑(hei)(hei)洞(dong)的(de)(de)(de)(de)邊界(jie)來說(shuo)，這(zhe)就是一(yi)堵能量(liang)(liang)相(xiang)當高的(de)(de)(de)(de)勢(shi)壘，但是粒子仍有可(ke)能出去。
霍金還(huan)證明，每(mei)個黑洞(dong)都有一(yi)定的(de)溫度(du)(du)，而且溫度(du)(du)的(de)高低與黑洞(dong)的(de)質(zhi)量成反比例。也(ye)就是(shi)說，大黑洞(dong)溫度(du)(du)低，蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)也(ye)微弱；小(xiao)黑洞(dong)的(de)溫度(du)(du)高蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)也(ye)強烈，類似劇烈的(de)爆發(fa)(fa)。相當于(yu)一(yi)個太(tai)陽質(zhi)量的(de)黑洞(dong)，大約要1x10^66年才能(neng)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)殆盡；相當于(yu)一(yi)顆小(xiao)行星質(zhi)量的(de)黑洞(dong)會(hui)在(zai)1x10-21秒內蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)得干干凈(jing)凈(jing)。
黑洞(dong)會(hui)發出(chu)耀眼的光芒(mang)，體積會(hui)縮小，甚至會(hui)爆炸，會(hui)噴射物體，發出(chu)耀眼的光芒(mang)。當英國物理(li)學家斯蒂芬·威廉·霍金于1974年做此預(yu)言時，整(zheng)個科學界為之(zhi)震動(dong)。
霍(huo)金(jin)的(de)(de)理論(lun)是受靈感支配的(de)(de)思(si)維(wei)的(de)(de)飛躍，他(ta)結(jie)合了廣義相對(dui)論(lun)和量(liang)子理論(lun)，他(ta)發現黑洞周圍(wei)的(de)(de)引力(li)場釋放出能(neng)量(liang)，同(tong)時消耗黑洞的(de)(de)能(neng)量(liang)和質量(liang)。
假設一(yi)(yi)(yi)對粒(li)子(zi)(zi)(zi)會在(zai)任何時刻(ke)、任何地點被(bei)創生(sheng)，被(bei)創生(sheng)的(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)(zi)就是正粒(li)子(zi)(zi)(zi)與反(fan)粒(li)子(zi)(zi)(zi)，而如(ru)(ru)果這(zhe)一(yi)(yi)(yi)創生(sheng)過(guo)程發生(sheng)在(zai)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)附近的(de)(de)話就會有(you)兩(liang)種情況(kuang)(kuang)發生(sheng)：兩(liang)粒(li)子(zi)(zi)(zi)湮(yin)滅、一(yi)(yi)(yi)個(ge)粒(li)子(zi)(zi)(zi)被(bei)吸(xi)入黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)。“一(yi)(yi)(yi)個(ge)粒(li)子(zi)(zi)(zi)被(bei)吸(xi)入黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)”這(zhe)一(yi)(yi)(yi)情況(kuang)(kuang)：在(zai)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)附近創生(sheng)的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)對粒(li)子(zi)(zi)(zi)其中一(yi)(yi)(yi)個(ge)反(fan)粒(li)子(zi)(zi)(zi)會被(bei)吸(xi)入黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)，而正粒(li)子(zi)(zi)(zi)會逃逸(yi)(yi)，由于能(neng)(neng)量不能(neng)(neng)憑空(kong)創生(sheng)，我們設反(fan)粒(li)子(zi)(zi)(zi)攜(xie)帶(dai)(dai)負能(neng)(neng)量，正粒(li)子(zi)(zi)(zi)攜(xie)帶(dai)(dai)正能(neng)(neng)量，而反(fan)粒(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)所(suo)有(you)運(yun)動過(guo)程可以(yi)視為是一(yi)(yi)(yi)個(ge)正粒(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)為之相反(fan)的(de)(de)運(yun)動過(guo)程，如(ru)(ru)一(yi)(yi)(yi)個(ge)反(fan)粒(li)子(zi)(zi)(zi)被(bei)吸(xi)入黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)可視為一(yi)(yi)(yi)個(ge)正粒(li)子(zi)(zi)(zi)從黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)逃逸(yi)(yi)。這(zhe)一(yi)(yi)(yi)情況(kuang)(kuang)就是一(yi)(yi)(yi)個(ge)攜(xie)帶(dai)(dai)著從黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)里(li)來的(de)(de)正能(neng)(neng)量的(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)(zi)逃逸(yi)(yi)了，即黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)總能(neng)(neng)量少了，而愛因斯坦的(de)(de)質(zhi)能(neng)(neng)方程E=mc2表明，能(neng)(neng)量的(de)(de)損失(shi)(shi)會導致質(zhi)量的(de)(de)損失(shi)(shi)。
當黑洞(dong)(dong)的(de)質(zhi)量(liang)越(yue)來(lai)越(yue)小時，它(ta)的(de)溫度會越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)。這樣，當黑洞(dong)(dong)損失質(zhi)量(liang)時，它(ta)的(de)溫度和(he)發射率(lv)增加(jia)，因(yin)而它(ta)的(de)質(zhi)量(liang)損失得更快(kuai)。這種“霍金輻射”對大多(duo)數黑洞(dong)(dong)來(lai)說可以(yi)忽略不計，因(yin)為(wei)大黑洞(dong)(dong)輻射的(de)比較(jiao)慢，而小黑洞(dong)(dong)則以(yi)極高(gao)的(de)速度輻射能量(liang)，直到黑洞(dong)(dong)的(de)爆炸。
據英(ying)國媒體報道，一項新的(de)(de)理論(lun)指出黑洞(dong)(dong)的(de)(de)死亡方式可能是以轉變為(wei)白洞(dong)(dong)的(de)(de)方式進(jin)行的(de)(de)。理論(lun)上(shang)(shang)來說，白洞(dong)(dong)在行為(wei)上(shang)(shang)恰好是黑洞(dong)(dong)的(de)(de)反面——黑洞(dong)(dong)不斷(duan)吞噬(shi)物質，而白洞(dong)(dong)則不斷(duan)向外噴射物質。 這一發現最早是由(you)英(ying)國某雜志網(wang)站(zhan)報道的(de)(de)，其(qi)理論(lun)依據是晦(hui)澀(se)的(de)(de)量(liang)子引力(li)理論(lun)。
恒(heng)(heng)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)時(shi)空扭曲改變(bian)了光(guang)(guang)(guang)線的(de)(de)(de)路徑(jing)，使之和原先(xian)沒有(you)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)情(qing)況下的(de)(de)(de)路徑(jing)不(bu)一(yi)(yi)樣(yang)(yang)。光(guang)(guang)(guang)在(zai)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)表面附近稍微向(xiang)內偏(pian)折(zhe)(zhe)，在(zai)日食時(shi)觀察(cha)遠處恒(heng)(heng)星(xing)(xing)發出的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)線，可以看到(dao)這種偏(pian)折(zhe)(zhe)現象。當該(gai)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)向(xiang)內坍(tan)塌時(shi)，其質量(liang)導致的(de)(de)(de)時(shi)空扭曲變(bian)得(de)(de)很強(qiang)(qiang)，光(guang)(guang)(guang)線向(xiang)內偏(pian)折(zhe)(zhe)得(de)(de)也(ye)更(geng)強(qiang)(qiang)，從(cong)而使得(de)(de)光(guang)(guang)(guang)子從(cong)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)逃(tao)逸(yi)變(bian)得(de)(de)更(geng)為困難。對于(yu)在(zai)遠處的(de)(de)(de)觀察(cha)者而言，光(guang)(guang)(guang)線變(bian)得(de)(de)更(geng)黯(an)淡更(geng)紅。最(zui)后，當這恒(heng)(heng)星(xing)(xing)收縮到(dao)某一(yi)(yi)臨界(jie)(jie)半徑(jing)（史瓦西半徑(jing)）時(shi)，其質量(liang)導致時(shi)空扭曲變(bian)得(de)(de)如此(ci)之強(qiang)(qiang)，使得(de)(de)光(guang)(guang)(guang)向(xiang)內偏(pian)折(zhe)(zhe)得(de)(de)也(ye)如此(ci)之強(qiang)(qiang)，以至于(yu)光(guang)(guang)(guang)也(ye)逃(tao)逸(yi)不(bu)出去(qu) 。這樣(yang)(yang)，如果(guo)光(guang)(guang)(guang)都逃(tao)逸(yi)不(bu)出來，其他東西更(geng)不(bu)可能(neng)逃(tao)逸(yi)，都會被拉(la)回去(qu)。也(ye)就是說，存在(zai)一(yi)(yi)個事件(jian)的(de)(de)(de)集合(he)(he)或(huo)時(shi)空區域(yu)，光(guang)(guang)(guang)或(huo)任(ren)何東西都不(bu)可能(neng)從(cong)該(gai)區域(yu)逃(tao)逸(yi)而到(dao)達遠處的(de)(de)(de)觀察(cha)者，這樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)區域(yu)稱作黑洞(dong)。將其邊界(jie)(jie)稱作事件(jian)視界(jie)(jie)，它和剛好不(bu)能(neng)從(cong)黑洞(dong)逃(tao)逸(yi)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)線的(de)(de)(de)軌跡相(xiang)重合(he)(he)。
與(yu)別的(de)(de)天(tian)體(ti)相(xiang)(xiang)比(bi)，黑洞(dong)十分特殊。人們無(wu)法直接(jie)觀察到(dao)它，科學(xue)家也只能對它內部結構提出(chu)各種(zhong)猜想(xiang)。而使得黑洞(dong)把自(zi)己(ji)隱藏(zang)起(qi)來的(de)(de)的(de)(de)原(yuan)因即(ji)是彎(wan)曲(qu)的(de)(de)時空。根據(ju)廣義相(xiang)(xiang)對論，時空會在引(yin)力(li)場(chang)作用(yong)下彎(wan)曲(qu)。這(zhe)時候，光雖然仍然沿任意兩(liang)點間的(de)(de)最(zui)短光程傳播，但相(xiang)(xiang)對而言它已彎(wan)曲(qu)。在經過大密度的(de)(de)天(tian)體(ti)時，時空會彎(wan)曲(qu)，光也就偏(pian)離了原(yuan)來的(de)(de)方向。
在(zai)地球(qiu)上，由于引(yin)力場作用很小(xiao)，時空的(de)扭曲(qu)是微乎其(qi)微的(de)。而在(zai)黑(hei)洞(dong)周圍，時空的(de)這(zhe)種變形非常大。這(zhe)樣，即使(shi)是被黑(hei)洞(dong)擋著的(de)恒星發出(chu)的(de)光，雖然有一部分(fen)會(hui)落(luo)入黑(hei)洞(dong)中消(xiao)失，可(ke)另一部分(fen)光線會(hui)通(tong)過彎曲(qu)的(de)空間(jian)中繞(rao)過黑(hei)洞(dong)而到達地球(qiu)。觀察(cha)到黑(hei)洞(dong)背面(mian)的(de)星空，就像黑(hei)洞(dong)不存在(zai)一樣，這(zhe)就是黑(hei)洞(dong)的(de)隱身(shen)術。
更有(you)趣的(de)是，有(you)些(xie)恒星不僅是朝(chao)著地球發(fa)出的(de)光(guang)能直接到達地球，它(ta)朝(chao)其它(ta)方向發(fa)射的(de)光(guang)也可能被附近的(de)黑洞的(de)強(qiang)引力(li)折射而(er)能到達地球。這(zhe)樣我們(men)不僅能看(kan)見這(zhe)顆恒星的(de)“臉(lian)”，還(huan)同(tong)時看(kan)到它(ta)的(de)“側面”、甚至“后背(bei)”，這(zhe)是宇宙中的(de)“引力(li)透鏡”效應。
這張紅(hong)外(wai)波段(duan)圖像拍攝(she)的是我們所居住銀河(he)系(xi)的中心部(bu)位，所有銀河(he)系(xi)的恒星都圍繞(rao)銀心部(bu)位可(ke)(ke)能(neng)(neng)存在的一(yi)個(ge)超大(da)質(zhi)量(liang)黑洞(dong)公轉。 據美(mei)國太空網報道，一(yi)項新的研究顯示(shi)，宇宙(zhou)中最(zui)大(da)質(zhi)量(liang)的黑洞(dong)開始(shi)快速成長(chang)的時(shi)期可(ke)(ke)能(neng)(neng)比科學家原先的估計更(geng)早，并且仍(reng)在加速成長(chang)。
一個來自以色列特拉(la)維夫(fu)大學(xue)的(de)天(tian)文學(xue)家小組發(fa)現，宇宙(zhou)中最大質量黑洞的(de)首次快(kuai)速成長期出現在宇宙(zhou)年(nian)齡(ling)約為12億(yi)年(nian)時(shi)，而(er)非之(zhi)前認為的(de)20~40億(yi)年(nian)。天(tian)文學(xue)家們(men)估計宇宙(zhou)的(de)年(nian)齡(ling)約為138.2億(yi)年(nian)。
同時，這項研究還(huan)發(fa)(fa)現宇宙中最古老、質量最大的(de)黑(hei)洞同樣具有(you)非常快(kuai)速的(de)成長(chang)。有(you)關這一(yi)發(fa)(fa)現的(de)詳細情況發(fa)(fa)表在《天體物(wu)理(li)學報》雜志上(shang)。
如(ru)果黑(hei)(hei)洞足夠大，宇航(hang)員會(hui)開始覺察到拉著(zhu)他腳的(de)(de)重力(li)比(bi)拉著(zhu)他頭(tou)的(de)(de)重力(li)更強大，這種吸(xi)引力(li)拖著(zhu)他無情地向下落(luo)，重力(li)差(cha)會(hui)迅速加(jia)大而將他撕裂（拉伸線），最終他的(de)(de)遺體會(hui)被分(fen)解而落(luo)入(ru)黑(hei)(hei)洞那無限致密核(he)心。
普金斯(si)基和(he)他(ta)的(de)兩個學生艾(ai)哈邁德·艾(ai)姆哈里、詹姆斯(si)·薩(sa)利，加上(shang)該校的(de)另(ling)一位弦理論學家唐(tang)納德·馬洛夫一起，對這一事件(jian)進行了重新計(ji)算(suan)。根(gen)據他(ta)們(men)的(de)計(ji)算(suan)，卻呈現(xian)出完全不同的(de)另(ling)一番場景(jing)：量子效應會把事件(jian)視界變(bian)成沸騰的(de)粒子大(da)漩渦，任(ren)何東西掉進去都會撞到(dao)一面火焰墻上(shang)而被(bei)瞬(shun)間烤焦。
美國宇(yu)航局有關一個(ge)超大質(zhi)量黑(hei)洞(dong)及其周圍物(wu)(wu)質(zhi)盤，炙熱的(de)(de)(de)物(wu)(wu)質(zhi)團（一個(ge)呈(cheng)粉(fen)紅色(se)，一個(ge)呈(cheng)黃色(se)）每一個(ge)的(de)(de)(de)體積(ji)都與太陽相當(dang)，環繞(rao)距離黑(hei)洞(dong)較近的(de)(de)(de)軌(gui)道(dao)運行(xing)。科學家認為(wei)所有大型星系中心(xin)都存(cun)在超大質(zhi)量黑(hei)洞(dong)。黑(hei)洞(dong)一直(zhi)在吞噬被稱之為(wei)“活躍星系核”的(de)(de)(de)物(wu)(wu)質(zhi)。由于被明亮(liang)并(bing)且溫度極(ji)高(gao)的(de)(de)(de)下落物(wu)(wu)質(zhi)盤環繞(rao)，黑(hei)洞(dong)的(de)(de)(de)質(zhi)量很(hen)難(nan)確定(ding)。根據刊登在《自然(ran)》雜志上的(de)(de)(de)一篇研(yan)究論文，基于對(dui)繞(rao)黑(hei)洞(dong)運行(xing)物(wu)(wu)質(zhi)旋(xuan)轉速度的(de)(de)(de)計(ji)算結果，37個(ge)已知星系中心(xin)黑(hei)洞(dong)的(de)(de)(de)質(zhi)量實際上低于此前的(de)(de)(de)預計(ji)。
一位美(mei)國理(li)(li)論(lun)物(wu)理(li)(li)學家經過數學計算得出結論(lun)——黑洞根(gen)本就不存(cun)在。相關論(lun)文分別發表(biao)在著名的預印(yin)本網站ArXiv和《物(wu)理(li)(li)快(kuai)報B》雜志上。
“得出這(zhe)個(ge)結論后，即(ji)便我本人都感(gan)到十分震撼。”提出這(zhe)一理(li)論的(de)美(mei)國(guo)北卡羅來納大(da)學教堂山分校理(li)論物(wu)理(li)學教授勞拉·梅爾西尼—霍頓這(zhe)樣描述自己的(de)感(gan)受。她說：“科學家們(men)研究這(zhe)個(ge)問題已經超過了50年，而這(zhe)個(ge)解決方(fang)案(an)給了我們(men)許多新的(de)思考。”
1974年，霍(huo)金(jin)通(tong)過量(liang)子力(li)學的(de)(de)方(fang)法(fa)得出(chu)結論：黑洞(dong)不(bu)僅能夠吸收黑洞(dong)外(wai)的(de)(de)物質(zhi)，同樣也能以熱輻(fu)射的(de)(de)方(fang)式向外(wai)“吐出(chu)”物質(zhi)。而這種(zhong)量(liang)子力(li)學現象，就(jiu)被稱為(wei)霍(huo)金(jin)輻(fu)射。
物理(li)學家(jia)組織網2014年9月25日（北京時間）報道稱，新研究中梅爾西(xi)尼(ni)—霍頓描述了一(yi)種(zhong)全新的方案。她(ta)和霍金都同意，當(dang)恒星因自(zi)身的引力發(fa)(fa)生(sheng)坍塌時會產(chan)生(sheng)霍金輻射(she)。但梅爾西(xi)尼(ni)—霍頓認為(wei)，發(fa)(fa)出(chu)這(zhe)(zhe)種(zhong)輻射(she)后，恒星的質量也會不斷地發(fa)(fa)生(sheng)損失。正(zheng)因為(wei)如此，當(dang)這(zhe)(zhe)些恒星坍縮時就(jiu)不可能(neng)達到形成(cheng)(cheng)黑洞所必須(xu)的質量密度。她(ta)認為(wei)，垂死的恒星在發(fa)(fa)生(sheng)最(zui)后一(yi)次膨脹后，就(jiu)會爆炸，然后消亡，奇(qi)點永遠不會形成(cheng)(cheng)，黑洞視界也不會出(chu)現。根本就(jiu)不會存(cun)在像黑洞這(zhe)(zhe)樣的東西(xi)。
其(qi)實早在(zai)今年年初(chu)，霍金就(jiu)曾通過論(lun)文(wen)指出在(zai)經典理(li)論(lun)中(zhong)黑(hei)洞(dong)是不(bu)存在(zai)的，他(ta)承認自己(ji)最初(chu)有關視界的認識是有缺陷(xian)的，并提(ti)出了新的“灰(hui)洞(dong)”理(li)論(lun)。該理(li)論(lun)認為(wei)，物(wu)質和能量(liang)在(zai)被(bei)黑(hei)洞(dong)困住(zhu)一段時(shi)間以后(hou)，又(you)會被(bei)重新釋(shi)放到宇宙(zhou)中(zhong)。
黑(hei)洞(dong)這(zhe)一定義在(zai)(zai)經過漫長(chang)的時間推(tui)測后，已經慢慢被人們所接受。然(ran)而(er)霍金今(jin)年(nian)年(nian)初發(fa)文否認黑(hei)洞(dong)的存在(zai)(zai)，取(qu)而(er)代(dai)之(zhi)提出(chu)了(le)“灰洞(dong)”理(li)論，這(zhe)在(zai)(zai)物理(li)學(xue)界掀起了(le)不(bu)(bu)小的波瀾。如今(jin)，梅(mei)爾西尼(ni)—霍頓直截了(le)當地稱“根本就(jiu)不(bu)(bu)會存在(zai)(zai)像(xiang)黑(hei)洞(dong)這(zhe)樣的東西”，這(zhe)無(wu)疑成為又(you)一枚(mei)重磅炸(zha)彈(dan)——盡管梅(mei)爾西尼(ni)—霍頓遠不(bu)(bu)及霍金出(chu)名。當然(ran)，想(xiang)以一己之(zhi)力(li)推(tui)翻既(ji)有的理(li)論并不(bu)(bu)那么(me)容易，需要更(geng)多有說服力(li)的證據加以佐證。?
根據黑洞(dong)本身的(de)物(wu)理特性(xing)質量(liang)，角(jiao)動量(liang)，電荷劃(hua)分，可以將黑洞(dong)分為五類。
不旋轉不帶電荷的(de)黑洞：它的(de)時(shi)空結構于1916年由史瓦西求(qiu)出，稱(cheng)史瓦西黑洞。
不旋(xuan)轉帶電(dian)黑(hei)洞：稱R-N黑(hei)洞。時空結構于1916至1918年由賴斯納（Reissner）和(he)納自(zi)敦（Nordstrom）求出。
旋轉不帶電黑洞(dong)：稱(cheng)克爾(er)黑洞(dong)。時空結(jie)構由克爾(er)于1963年求出。
一(yi)般黑洞(dong)：稱克爾-紐(niu)(niu)曼黑洞(dong)。時空(kong)結(jie)構(gou)于1965年由紐(niu)(niu)曼求出。
雙星黑洞：與其他黑洞彼此之間相互繞轉(zhuan)的黑洞。
轉動且帶電荷的黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)，叫做克爾--紐曼黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)。這(zhe)種結構的(de)(de)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)視界和(he)(he)無限(xian)紅(hong)(hong)移面會分開(kai)，而且視界會分為(wei)兩個(ge)（外視界r+和(he)(he)內視界r-），無限(xian)紅(hong)(hong)移面也會分裂為(wei)兩個(ge)（rs+和(he)(he)rs-） 。外視界和(he)(he)無限(xian)紅(hong)(hong)移面之間(jian)的(de)(de)區(qu)域叫做能層，有能量儲(chu)存在那里(li)。越過外無限(xian)紅(hong)(hong)移面的(de)(de)物體仍有可能逃離黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)，這(zhe)是因為(wei)能層還(huan)不是單向膜區(qu)。
（其中，M、J、Q分別代表黑洞的總質量(liang)、總角動量(liang)和總電荷。a=J/Mc為單位質量(liang)角動量(liang)）
單向(xiang)(xiang)膜(mo)區內(nei)(nei)(nei)，r為時間(jian)，s是空(kong)間(jian)。穿過外視(shi)界(jie)進(jin)入(ru)單向(xiang)(xiang)膜(mo)區得物(wu)體(ti)，將只(zhi)能向(xiang)(xiang)前，穿過內(nei)(nei)(nei)視(shi)界(jie)進(jin)入(ru)黑洞內(nei)(nei)(nei)部。內(nei)(nei)(nei)視(shi)界(jie)以里的(de)區域(yu)不(bu)(bu)是單向(xiang)(xiang)膜(mo)區，那里有一個“奇(qi)(qi)環(huan)”，也(ye)就是時間(jian)終止的(de)地方。物(wu)體(ti)可(ke)(ke)以在內(nei)(nei)(nei)視(shi)界(jie)內(nei)(nei)(nei)自(zi)由(you)運(yun)動(dong)，由(you)于(yu)奇(qi)(qi)環(huan)產生斥力(li)，物(wu)體(ti)不(bu)(bu)會(hui)撞上奇(qi)(qi)環(huan)，不(bu)(bu)過，奇(qi)(qi)環(huan)附(fu)近有一個極為有趣的(de)時空(kong)區，在那里存(cun)在“閉合(he)類時線(xian)”，沿這種時空(kong)曲線(xian)運(yun)動(dong)的(de)物(wu)體(ti)可(ke)(ke)以不(bu)(bu)斷地回到(dao)自(zi)己的(de)過去(qu)。
巨型黑洞
宇宙中大部分星系，包括我們居住的(de)(de)銀河系的(de)(de)中心(xin)都隱藏著一個超大(da)質(zhi)量(liang)(liang)黑(hei)洞(dong)(dong)。這些黑(hei)洞(dong)(dong)質(zhi)量(liang)(liang)大(da)小不一，大(da)約99萬(wan)～400億個太陽質(zhi)量(liang)(liang)。天(tian)文學家(jia)們通過(guo)探測黑(hei)洞(dong)(dong)周(zhou)圍(wei)吸(xi)(xi)積(ji)盤(pan)發出的(de)(de)強(qiang)烈(lie)(lie)輻射和熱量(liang)(liang)推斷這些黑(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)存在(zai)(zai)(zai)。物(wu)質(zhi)在(zai)(zai)(zai)受(shou)到(dao)強(qiang)烈(lie)(lie)黑(hei)洞(dong)(dong)引(yin)力下落(luo)時(shi)，會(hui)在(zai)(zai)(zai)其(qi)周(zhou)圍(wei)形成吸(xi)(xi)積(ji)盤(pan)盤(pan)旋下降，在(zai)(zai)(zai)這一過(guo)程中勢(shi)能(neng)(neng)迅速釋放，將物(wu)質(zhi)加熱到(dao)極高的(de)(de)溫度，從而發出強(qiang)烈(lie)(lie)輻射。黑(hei)洞(dong)(dong)通過(guo)吸(xi)(xi)積(ji)方式吞噬周(zhou)圍(wei)物(wu)質(zhi)，這可能(neng)(neng)就是它(ta)的(de)(de)成長方式。
這項最新的(de)研(yan)究(jiu)采用了全(quan)世界最先進的(de)地基觀測設施，包括位(wei)(wei)于美(mei)國夏威夷莫納克亞山頂，海拔4000多米處的(de)北雙(shuang)子(zi)座望(wang)遠鏡(jing)(jing)(jing)，位(wei)(wei)于智(zhi)利(li)帕拉那山的(de)南(nan)雙(shuang)子(zi)座望(wang)遠鏡(jing)(jing)(jing)，以(yi)及位(wei)(wei)于美(mei)國新墨西哥州圣阿(a)古斯丁平(ping)原上的(de)甚(shen)大陣(zhen)射電望(wang)遠鏡(jing)(jing)(jing)。
觀測結(jie)果顯(xian)示，出現在(zai)宇宙年(nian)齡(ling)僅為12億(yi)年(nian)時的(de)(de)活(huo)躍黑洞(dong)，其質量(liang)(liang)要(yao)比稍后(hou)(hou)出現的(de)(de)大部分(fen)大質量(liang)(liang)黑洞(dong)質量(liang)(liang)小(xiao)9/10。但是(shi)它們的(de)(de)成(cheng)長速度非常快，因而它們的(de)(de)質量(liang)(liang)要(yao)比后(hou)(hou)者大得多。通過對這(zhe)種成(cheng)長速度的(de)(de)測算，研究人員可以估算出這(zhe)些(xie)黑洞(dong)天體之(zhi)前和之(zhi)后(hou)(hou)的(de)(de)發展路徑。
該研(yan)究小組發現，那(nei)些最古老的黑洞(dong)，即(ji)那(nei)些在宇宙年齡僅(jin)為數億(yi)年時便開始進入全(quan)面成長期的黑洞(dong)，它們的質量僅(jin)為太陽的99到2000倍(bei)。研(yan)究人員認(ren)為這些黑洞(dong)的形成和演化可能和宇宙中(zhong)最早的恒星有關。
天(tian)文學家(jia)們(men)還注意到(dao)(dao)，在最初的(de)12億(yi)(yi)年(nian)后，這些被觀(guan)測的(de)黑洞天(tian)體的(de)成長期僅(jin)僅(jin)持續(xu)了2億(yi)(yi)到(dao)(dao)4億(yi)(yi)年(nian)。
這項研究(jiu)(jiu)是一個已(yi)持(chi)續9年的研究(jiu)(jiu)計劃的成(cheng)果。特(te)拉維夫大學主(zhu)(zhu)持(chi)的這項研究(jiu)(jiu)旨在追蹤研究(jiu)(jiu)宇宙中最(zui)大質量黑洞的演化，并觀(guan)察它們對(dui)宿主(zhu)(zhu)星系(xi)產生(sheng)的影(ying)響。
發現“超大”黑洞
2015年3月1日(ri)，北(bei)京大學吳學兵教授等(deng)人在(zai)一個發(fa)光(guang)類星體里發(fa)現了一片質量為(wei)太陽120億(yi)倍的黑洞(dong)，并(bing)且該星體早(zao)在(zai)宇宙形成(cheng)的早(zao)期就已經存在(zai)。科學家稱，如(ru)此巨大的黑洞(dong)的形成(cheng)無法(fa)用(yong)現有黑洞(dong)理論解釋(shi)。
該發現(xian)對2014年之(zhi)前的宇(yu)宙(zhou)形成理(li)論帶出了挑戰。至2015年的宇(yu)宙(zhou)理(li)論認為，黑洞(dong)及其宿主星系的發展形態基本(ben)上是(shi)亙古(gu)不變的。
德國麥克斯普蘭(lan)喀(ka)天文機構的(de)研究員(yuan)布(bu)拉姆·維尼(ni)曼(man)斯（BramVenemans）說道，最新發(fa)現的(de)黑(hei)洞(dong)體量相當(dang)于(yu)太(tai)陽(yang)的(de)400億(yi)倍(bei)，科學(xue)家(jia)編號為(wei)S5 0014+81，比(bi)先前發(fa)現的(de)同時期黑(hei)洞(dong)的(de)總和還(huan)大(da)出(chu)一倍(bei)。而在銀河系的(de)中央潛伏的(de)黑(hei)洞(dong)比(bi)太(tai)陽(yang)大(da)20倍(bei)-500萬倍(bei)。
1970年，美國的(de)“自(zi)由(you)”號人造(zao)衛星發(fa)現(xian)了與其他射線源不(bu)同的(de)天鵝座(zuo)X-1，位于(yu)天鵝座(zuo)X-1上(shang)的(de)是(shi)一個比(bi)太(tai)(tai)陽重30多倍的(de)巨大藍色星球(qiu)，該星球(qiu)被一個重約10個太(tai)(tai)陽的(de)看不(bu)見的(de)物(wu)體牽引(yin)著。天文學(xue)家一致認為這(zhe)個物(wu)體就(jiu)是(shi)黑洞(dong)，它就(jiu)是(shi)人類(lei)發(fa)現(xian)的(de)第一個黑洞(dong)。
1928年，薩(sa)拉瑪尼(ni)安(an)·錢(qian)(qian)德(de)拉塞(sai)卡(ka)（天體物理(li)學家）到英國劍橋跟英國天文學家阿瑟·愛丁頓爵士（一(yi)位(wei)宣講相(xiang)(xiang)對(dui)論的(de)(de)物理(li)家）學習。錢(qian)(qian)德(de)拉塞(sai)卡(ka)意(yi)識到，泡(pao)利不相(xiang)(xiang)容原(yuan)理(li)所能提供的(de)(de)排(pai)斥(chi)力(li)有一(yi)個(ge)極限。恒(heng)星(xing)中(zhong)的(de)(de)粒子的(de)(de)最大(da)速度(du)差被相(xiang)(xiang)對(dui)論限制為光速。這意(yi)味著，恒(heng)星(xing)變得足夠緊致(zhi)之時(shi)(shi)，由不相(xiang)(xiang)容原(yuan)理(li)引起的(de)(de)排(pai)斥(chi)力(li)就會比引力(li)的(de)(de)作用小(xiao)。錢(qian)(qian)德(de)拉塞(sai)卡(ka)計算出；一(yi)個(ge)大(da)約(yue)為太陽(yang)質(zhi)量一(yi)倍半的(de)(de)冷(leng)的(de)(de)恒(heng)星(xing)不能支持自身以抵(di)抗(kang)自己的(de)(de)引力(li)。（這質(zhi)量稱為錢(qian)(qian)德(de)拉塞(sai)卡(ka)極限）前蘇聯(lian)科學家列夫(fu)·達維多維奇·蘭道幾乎在同時(shi)(shi)也發現了類似的(de)(de)結(jie)論。
如(ru)果一(yi)顆恒星(xing)的(de)(de)質量比(bi)錢(qian)德(de)拉塞卡極限小，它(ta)(ta)最后(hou)會停止收(shou)縮并(bing)終于變(bian)成一(yi)顆半徑(jing)為幾千英里和密度為每(mei)立方英寸幾百噸(dun)的(de)(de)“白矮星(xing)”。白矮星(xing)是它(ta)(ta)物質中(zhong)電子之間的(de)(de)不相(xiang)容原理排(pai)斥(chi)力所(suo)支持的(de)(de)。第一(yi)顆被觀察到(dao)的(de)(de)是繞著夜空中(zhong)最亮的(de)(de)恒星(xing)——天狼星(xing)轉(zhuan)動的(de)(de)那一(yi)顆。
蘭道(dao)指出，對于恒(heng)星(xing)(xing)還存在另(ling)一(yi)可能的(de)終態。其(qi)極限質量大(da)約也為太陽質量的(de)一(yi)倍或(huo)二倍，但是其(qi)體(ti)積甚(shen)至比白矮(ai)星(xing)(xing)還小(xiao)得多。這些恒(heng)星(xing)(xing)是由中子(zi)(zi)和質子(zi)(zi)之(zhi)(zhi)間，而不是電子(zi)(zi)之(zhi)(zhi)間的(de)不相容原理(li)排斥力所支(zhi)持。所以它(ta)們(men)(men)被叫做中子(zi)(zi)星(xing)(xing)。它(ta)們(men)(men)的(de)半徑只(zhi)有(you)10英里左右，密度為每立方英寸(cun)幾(ji)億噸。在中子(zi)(zi)星(xing)(xing)被第(di)一(yi)次預言時，并沒有(you)任何方法去觀(guan)察它(ta)，很久以后它(ta)們(men)(men)才(cai)被觀(guan)察到。
另一方面，質量(liang)比錢德(de)拉(la)塞卡極限(xian)(xian)還大(da)的(de)(de)(de)恒(heng)星在耗盡(jin)其燃料時，會(hui)(hui)出現一個很大(da)的(de)(de)(de)問題(ti)：在某種情形下，它們(men)會(hui)(hui)爆炸或拋(pao)出足夠的(de)(de)(de)物(wu)質，使自己的(de)(de)(de)質量(liang)減(jian)少到極限(xian)(xian)之下，以避免災(zai)難性的(de)(de)(de)引力坍(tan)縮，不管恒(heng)星有多(duo)大(da)，這總(zong)會(hui)(hui)發生。愛丁頓拒(ju)絕相信(xin)錢德(de)拉(la)塞卡的(de)(de)(de)結果。愛丁頓認為，一顆(ke)恒(heng)星不可能坍(tan)縮成一點。這是大(da)多(duo)數科學家的(de)(de)(de)觀點：愛因斯(si)坦自己寫了一篇論文(wen)，宣布恒(heng)星的(de)(de)(de)體積不會(hui)(hui)收(shou)縮為零。其他(ta)(ta)科學家，尤其是他(ta)(ta)以前的(de)(de)(de)老師、恒(heng)星結構的(de)(de)(de)主(zhu)要權威(wei)——愛丁頓的(de)(de)(de)敵意使錢德(de)拉(la)塞卡拋(pao)棄了這方面的(de)(de)(de)工作(zuo)，轉去研究諸如恒(heng)星團(tuan)運動等其他(ta)(ta)天文(wen)學問題(ti)。然而(er)，他(ta)(ta)獲(huo)得1983年(nian)諾貝爾獎，至少部分(fen)原(yuan)因在于(yu)他(ta)(ta)早年(nian)所做的(de)(de)(de)關于(yu)冷恒(heng)星的(de)(de)(de)質量(liang)極限(xian)(xian)的(de)(de)(de)工作(zuo)。
錢(qian)(qian)德拉塞卡指出(chu)，泡(pao)利(li)不(bu)相容原理不(bu)能夠阻(zu)止質量大于(yu)錢(qian)(qian)德拉塞卡極限的(de)(de)(de)恒星(xing)發(fa)(fa)生坍縮。但是，根據廣義(yi)相對論，這(zhe)樣的(de)(de)(de)恒星(xing)會(hui)(hui)發(fa)(fa)生什么情(qing)況呢。這(zhe)個問(wen)(wen)題被(bei)一位年輕的(de)(de)(de)美國人羅伯(bo)特·奧本海默于(yu)1939年首次解決(jue)。然而(er)，他所獲得的(de)(de)(de)結(jie)果(guo)表明，用當時的(de)(de)(de)望遠鏡去觀察不(bu)會(hui)(hui)再有任何結(jie)果(guo)。以后，因第二次世界大戰(zhan)的(de)(de)(de)干擾(rao)，奧本海默卷入到原子(zi)彈計劃中去。戰(zhan)后，由于(yu)大部分(fen)科學家被(bei)吸(xi)引到原子(zi)和原子(zi)核尺度的(de)(de)(de)物理中去，因而(er)引力坍縮的(de)(de)(de)問(wen)(wen)題被(bei)大部分(fen)人忘記了。
1967年，劍橋的(de)(de)(de)(de)一(yi)位研究(jiu)生約(yue)瑟琳·貝爾(er)發(fa)現(xian)了(le)天(tian)空發(fa)射出無線電波的(de)(de)(de)(de)規則脈(mo)沖的(de)(de)(de)(de)物體，這(zhe)對(dui)黑洞(dong)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)的(de)(de)(de)(de)預言帶(dai)來了(le)進(jin)一(yi)步的(de)(de)(de)(de)鼓(gu)舞(wu)。起(qi)(qi)初貝爾(er)和(he)她的(de)(de)(de)(de)導師(shi)安(an)東尼·赫維(wei)許以(yi)為(wei)(wei)，他們可(ke)能和(he)我(wo)們星系中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)外星文明進(jin)行了(le)接觸。在(zai)宣(xuan)布他們發(fa)現(xian)的(de)(de)(de)(de)討論(lun)會上，他們將這(zhe)四個(ge)最早發(fa)現(xian)的(de)(de)(de)(de)源稱為(wei)(wei)LGM1－4，LGM表(biao)示“小綠人(ren)”（“Little Green Man”）的(de)(de)(de)(de)意(yi)思。最終他們和(he)所有(you)其他人(ren)的(de)(de)(de)(de)結論(lun)是(shi)(shi)這(zhe)些(xie)被稱為(wei)(wei)脈(mo)沖星的(de)(de)(de)(de)物體，事實上是(shi)(shi)旋轉的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)子星，這(zhe)些(xie)中(zhong)(zhong)子星由于在(zai)黑洞(dong)這(zhe)個(ge)概念剛(gang)被提出的(de)(de)(de)(de)時(shi)候，共有(you)兩種(zhong)光(guang)理論(lun)：一(yi)種(zhong)是(shi)(shi)牛(niu)頓贊(zan)成的(de)(de)(de)(de)光(guang)的(de)(de)(de)(de)微粒說(shuo)；另一(yi)種(zhong)是(shi)(shi)光(guang)的(de)(de)(de)(de)波動(dong)說(shuo)。由于量(liang)子力學的(de)(de)(de)(de)波粒二象性，光(guang)既可(ke)認為(wei)(wei)是(shi)(shi)波，也可(ke)認為(wei)(wei)是(shi)(shi)粒子。在(zai)光(guang)的(de)(de)(de)(de)波動(dong)說(shuo)中(zhong)(zhong)，不清楚光(guang)對(dui)引(yin)力如何響(xiang)應(ying)(ying)。但(dan)是(shi)(shi)如果光(guang)是(shi)(shi)由粒子組成的(de)(de)(de)(de)，人(ren)們可(ke)以(yi)預料，它們正如同炮彈、火箭(jian)和(he)行星那(nei)樣受(shou)引(yin)力的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。起(qi)(qi)先人(ren)們以(yi)為(wei)(wei)，光(guang)粒子無限快地運動(dong)，所以(yi)引(yin)力不可(ke)能使之(zhi)慢(man)下(xia)來，但(dan)是(shi)(shi)羅麥關于光(guang)速(su)度有(you)限的(de)(de)(de)(de)發(fa)現(xian)表(biao)明引(yin)力對(dui)之(zhi)可(ke)有(you)重(zhong)要效應(ying)(ying)。
1783年，劍橋(qiao)的(de)(de)(de)學監約(yue)翰·米(mi)歇(xie)爾在這(zhe)個假定的(de)(de)(de)基礎上，在《倫敦(dun)皇家學會(hui)(hui)哲學學報(bao)》上發(fa)表(biao)了一篇文(wen)章。他指(zhi)出(chu)，一個質(zhi)量(liang)足夠大并(bing)足夠緊(jin)致(zhi)的(de)(de)(de)恒星(xing)會(hui)(hui)有如此強大的(de)(de)(de)引(yin)(yin)力場，以致(zhi)于(yu)連光線都(dou)不(bu)能逃逸——任何(he)從恒星(xing)表(biao)面發(fa)出(chu)的(de)(de)(de)光，還沒到達遠(yuan)處即會(hui)(hui)被恒星(xing)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)力吸引(yin)(yin)回(hui)來(lai)。米(mi)歇(xie)爾暗示，可能存在大量(liang)這(zhe)樣的(de)(de)(de)恒星(xing)，雖然會(hui)(hui)由于(yu)從它(ta)(ta)們(men)那里發(fa)出(chu)的(de)(de)(de)光不(bu)會(hui)(hui)到達我們(men)這(zhe)兒而使(shi)我們(men)不(bu)能看到它(ta)(ta)們(men)，但我們(men)仍然可以感到它(ta)(ta)們(men)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)力的(de)(de)(de)吸引(yin)(yin)作用。這(zhe)正是我們(men)稱為(wei)黑洞(dong)的(de)(de)(de)物體(ti)。
事實上，因為光(guang)速(su)是固(gu)定的(de)(de)，所(suo)以，在牛頓引力論(lun)中將光(guang)類(lei)似炮彈那樣處理不(bu)嚴謹。（從地面發射上天的(de)(de)炮彈由于引力而減速(su)，最后(hou)停止上升并折回地面；然而，一個(ge)光(guang)子必須以不(bu)變(bian)的(de)(de)速(su)度繼(ji)續(xu)向上，那么牛頓引力對于光(guang)如何(he)(he)發生(sheng)影響。）在1915年愛因斯坦(tan)提出廣義相對論(lun)之前(qian)，一直沒有關于引力如何(he)(he)影響光(guang)的(de)(de)協(xie)調的(de)(de)理論(lun)，之后(hou)這個(ge)理論(lun)對大質量恒(heng)星的(de)(de)含意(yi)才(cai)被理解。
觀察一(yi)個(ge)(ge)恒(heng)(heng)(heng)(heng)(heng)星坍縮(suo)并形成(cheng)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)時，因為在相對(dui)論中(zhong)沒(mei)有(you)絕對(dui)時間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)，所(suo)以每(mei)個(ge)(ge)觀測者都(dou)有(you)自己的(de)(de)(de)(de)時間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測量(liang)。由(you)于恒(heng)(heng)(heng)(heng)(heng)星的(de)(de)(de)(de)引力(li)場，在恒(heng)(heng)(heng)(heng)(heng)星上(shang)(shang)某人的(de)(de)(de)(de)時間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)將和(he)在遠處某人的(de)(de)(de)(de)時間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)不(bu)同(tong)(tong)。假定在坍縮(suo)星表(biao)面有(you)一(yi)無畏的(de)(de)(de)(de)航(hang)天員和(he)恒(heng)(heng)(heng)(heng)(heng)星一(yi)起向內坍縮(suo)，按照他的(de)(de)(de)(de)表(biao)，每(mei)一(yi)秒(miao)(miao)鐘發(fa)一(yi)信號(hao)(hao)到(dao)(dao)一(yi)個(ge)(ge)繞(rao)著該(gai)恒(heng)(heng)(heng)(heng)(heng)星轉動的(de)(de)(de)(de)空(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)(fei)船(chuan)上(shang)(shang)去。在他的(de)(de)(de)(de)表(biao)的(de)(de)(de)(de)某一(yi)時刻，譬如11點(dian)鐘，恒(heng)(heng)(heng)(heng)(heng)星剛好收縮(suo)到(dao)(dao)它的(de)(de)(de)(de)臨界半(ban)徑，此(ci)時引力(li)場強到(dao)(dao)沒(mei)有(you)任何東西(xi)可以逃逸(yi)出去，他的(de)(de)(de)(de)信號(hao)(hao)再也不(bu)能傳到(dao)(dao)空(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)(fei)船(chuan)了(le)。當11點(dian)到(dao)(dao)達時，他在空(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)(fei)船(chuan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)伙伴發(fa)現，航(hang)天員發(fa)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)一(yi)串信號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)時間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)隔越(yue)變(bian)越(yue)長(chang)。但是(shi)這個(ge)(ge)效應(ying)在10點(dian)59分(fen)59秒(miao)(miao)之前是(shi)非常(chang)微小的(de)(de)(de)(de)。在收到(dao)(dao)10點(dian)59分(fen)58秒(miao)(miao)和(he)10點(dian)59分(fen)59秒(miao)(miao)發(fa)出的(de)(de)(de)(de)兩個(ge)(ge)信號(hao)(hao)之間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)，他們只需等待比一(yi)秒(miao)(miao)鐘稍長(chang)一(yi)點(dian)的(de)(de)(de)(de)時間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)，然(ran)而他們必須為11點(dian)發(fa)出的(de)(de)(de)(de)信號(hao)(hao)等待無限長(chang)的(de)(de)(de)(de)時間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)。按照航(hang)天員的(de)(de)(de)(de)手(shou)表(biao)，光(guang)波(bo)是(shi)在10點(dian)59分(fen)59秒(miao)(miao)和(he)11點(dian)之間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)由(you)恒(heng)(heng)(heng)(heng)(heng)星表(biao)面發(fa)出；從(cong)空(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)(fei)船(chuan)上(shang)(shang)看，那(nei)光(guang)波(bo)被(bei)散(san)開到(dao)(dao)無限長(chang)的(de)(de)(de)(de)時間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)隔里。在空(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)(fei)船(chuan)上(shang)(shang)收到(dao)(dao)這一(yi)串光(guang)波(bo)的(de)(de)(de)(de)時間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)隔變(bian)得(de)越(yue)來(lai)(lai)越(yue)長(chang)，所(suo)以恒(heng)(heng)(heng)(heng)(heng)星來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)光(guang)顯(xian)得(de)越(yue)來(lai)(lai)越(yue)紅、越(yue)來(lai)(lai)越(yue)淡，最(zui)后(hou)，該(gai)恒(heng)(heng)(heng)(heng)(heng)星變(bian)得(de)如此(ci)之朦朧，以至于從(cong)空(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)(fei)船(chuan)上(shang)(shang)再也看不(bu)見它，所(suo)余下的(de)(de)(de)(de)只是(shi)空(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)(ge)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)。然(ran)而，此(ci)恒(heng)(heng)(heng)(heng)(heng)星繼續以同(tong)(tong)樣的(de)(de)(de)(de)引力(li)作用(yong)到(dao)(dao)空(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)(fei)船(chuan)上(shang)(shang)，使飛(fei)(fei)船(chuan)繼續繞(rao)著所(suo)形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)旋(xuan)轉。
但(dan)是(shi)由于以下的(de)問題(ti)，使得上(shang)(shang)述情景不(bu)是(shi)完全現實的(de)。離開恒(heng)星(xing)越(yue)(yue)遠則引(yin)力越(yue)(yue)弱(ruo)，所以作用(yong)在這(zhe)位(wei)無畏的(de)航(hang)(hang)天員腳(jiao)上(shang)(shang)的(de)引(yin)力總比(bi)作用(yong)到(dao)(dao)(dao)他(ta)頭上(shang)(shang)的(de)大(da)。在恒(heng)星(xing)還未收縮(suo)到(dao)(dao)(dao)臨(lin)界(jie)半(ban)徑而(er)形成事件視界(jie)之(zhi)前，這(zhe)力的(de)差就(jiu)已(yi)經(jing)將(jiang)(jiang)(jiang)航(hang)(hang)天員拉(la)成意(yi)大(da)利面(mian)(mian)條那樣，甚至(zhi)將(jiang)(jiang)(jiang)他(ta)撕裂!然而(er)，在宇(yu)宙中(zhong)存(cun)在質量大(da)得多的(de)天體(ti)，譬(pi)如(ru)星(xing)系(xi)的(de)中(zhong)心區(qu)域，它們遭受到(dao)(dao)(dao)引(yin)力坍縮(suo)而(er)產生黑(hei)洞；一(yi)位(wei)在這(zhe)樣的(de)物體(ti)上(shang)(shang)面(mian)(mian)的(de)航(hang)(hang)天員在黑(hei)洞形成之(zhi)前不(bu)會被撕開。事實上(shang)(shang)，當他(ta)到(dao)(dao)(dao)達(da)臨(lin)界(jie)半(ban)徑時，不(bu)會有任何異樣的(de)感覺，甚至(zhi)在通過永不(bu)回返的(de)那一(yi)點時，都沒注意(yi)到(dao)(dao)(dao)。但(dan)是(shi)，隨著這(zhe)區(qu)域繼續(xu)坍縮(suo)，只要(yao)在幾(ji)個(ge)鐘(zhong)頭之(zhi)內，作用(yong)到(dao)(dao)(dao)他(ta)頭上(shang)(shang)和腳(jiao)上(shang)(shang)的(de)引(yin)力之(zhi)差會變得如(ru)此之(zhi)大(da)，以至(zhi)于再(zai)將(jiang)(jiang)(jiang)其撕裂。
羅杰·彭羅斯在(zai)(zai)(zai)1965年和(he)(he)1970年之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)指出(chu)，根據廣義相對論，在(zai)(zai)(zai)黑(hei)洞(dong)中(zhong)必然存(cun)在(zai)(zai)(zai)無限大密度和(he)(he)空間(jian)(jian)——時(shi)間(jian)(jian)曲率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奇點。這和(he)(he)時(shi)間(jian)(jian)開端時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大爆炸相當(dang)類似，只(zhi)不(bu)(bu)過它(ta)(ta)是一個坍(tan)縮物體(ti)和(he)(he)航天員的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)終點而(er)已。在(zai)(zai)(zai)此奇點，科學定律(lv)和(he)(he)預言(yan)將來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能力都失效了。然而(er)，任(ren)何(he)留(liu)在(zai)(zai)(zai)黑(hei)洞(dong)之(zhi)外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀察者(zhe)，將不(bu)(bu)會受到可(ke)預見(jian)(jian)性(xing)失效的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，因為從奇點出(chu)發(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)管是光還是任(ren)何(he)其他信號(hao)都不(bu)(bu)能到達。這令人驚(jing)奇的(de)(de)(de)(de)(de)(de)事實(shi)導致羅杰·彭羅斯提出(chu)了宇宙監督猜測(ce)，它(ta)(ta)可(ke)以被(bei)意(yi)譯(yi)為：“上(shang)帝憎惡裸奇點。”換言(yan)之(zhi)，由引力坍(tan)縮所(suo)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奇點只(zhi)能發(fa)生在(zai)(zai)(zai)像黑(hei)洞(dong)這樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)地方，在(zai)(zai)(zai)那(nei)兒它(ta)(ta)被(bei)事件視界體(ti)面(mian)地遮(zhe)住(zhu)而(er)不(bu)(bu)被(bei)外界看見(jian)(jian)。嚴格地講，這是所(suo)謂弱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)宇宙監督猜測(ce)：它(ta)(ta)使留(liu)在(zai)(zai)(zai)黑(hei)洞(dong)外面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀察者(zhe)不(bu)(bu)致受到發(fa)生在(zai)(zai)(zai)奇點處(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)預見(jian)(jian)性(xing)失效的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，但它(ta)(ta)對那(nei)位不(bu)(bu)幸(xing)落到黑(hei)洞(dong)里的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)憐的(de)(de)(de)(de)(de)(de)航天員卻是愛(ai)莫能助。
廣義相對論相關
廣義(yi)相對(dui)論方程存在(zai)(zai)一(yi)些解(jie)，這(zhe)(zhe)些解(jie)使得我們的(de)(de)(de)(de)航天(tian)員可(ke)(ke)能(neng)看到(dao)裸(luo)奇(qi)(qi)點(dian)。他(ta)也許能(neng)避免撞(zhuang)到(dao)奇(qi)(qi)點(dian)上(shang)去(qu)(qu)，而穿(chuan)過(guo)(guo)一(yi)個(ge)(ge)“蟲洞”來到(dao)宇宙的(de)(de)(de)(de)另一(yi)區域。看來這(zhe)(zhe)給(gei)空間——時間內的(de)(de)(de)(de)旅行提供了巨(ju)大的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)能(neng)性。但是(shi)不(bu)幸的(de)(de)(de)(de)是(shi)，所(suo)有這(zhe)(zhe)些解(jie)似乎都(dou)是(shi)非常(chang)不(bu)穩定的(de)(de)(de)(de)；最小(xiao)的(de)(de)(de)(de)干擾，譬(pi)如(ru)一(yi)個(ge)(ge)航天(tian)員的(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)就(jiu)會(hui)使之改變(bian)，以(yi)至于(yu)他(ta)還沒能(neng)看到(dao)此奇(qi)(qi)點(dian)，就(jiu)撞(zhuang)上(shang)去(qu)(qu)而結束了他(ta)的(de)(de)(de)(de)時間。換言(yan)之，奇(qi)(qi)點(dian)總(zong)是(shi)發生在(zai)(zai)他(ta)的(de)(de)(de)(de)將(jiang)來，而從(cong)不(bu)會(hui)在(zai)(zai)過(guo)(guo)去(qu)(qu)。強(qiang)的(de)(de)(de)(de)宇宙監(jian)督猜測是(shi)說(shuo)，在(zai)(zai)一(yi)個(ge)(ge)現實的(de)(de)(de)(de)解(jie)里(li)，奇(qi)(qi)點(dian)總(zong)是(shi)或(huo)者(zhe)整個(ge)(ge)存在(zai)(zai)于(yu)將(jiang)來（如(ru)引力坍縮的(de)(de)(de)(de)奇(qi)(qi)點(dian)），或(huo)者(zhe)整個(ge)(ge)存在(zai)(zai)于(yu)過(guo)(guo)去(qu)(qu)（如(ru)大爆(bao)炸(zha)）。因為(wei)在(zai)(zai)接近裸(luo)奇(qi)(qi)點(dian)處可(ke)(ke)能(neng)旅行到(dao)過(guo)(guo)去(qu)(qu)，所(suo)以(yi)宇宙監(jian)督猜測的(de)(de)(de)(de)某種形式的(de)(de)(de)(de)成(cheng)立是(shi)大有希(xi)望的(de)(de)(de)(de)。
事件視(shi)(shi)界(jie)(jie)(jie)，也就是空(kong)間(jian)(jian)——時間(jian)(jian)中不可(ke)逃逸區域的邊界(jie)(jie)(jie)，正如(ru)同(tong)圍繞(rao)著(zhu)黑洞(dong)的單向膜：物體，譬如(ru)不謹慎的航天員，能通過事件視(shi)(shi)界(jie)(jie)(jie)落到(dao)黑洞(dong)里(li)去，但是沒有任(ren)何東西可(ke)以(yi)通過事件視(shi)(shi)界(jie)(jie)(jie)而(er)逃離黑洞(dong)。（記住(zhu)事件視(shi)(shi)界(jie)(jie)(jie)是企圖逃離黑洞(dong)的光的空(kong)間(jian)(jian)——時間(jian)(jian)軌(gui)道(dao)，沒有任(ren)何東西可(ke)以(yi)比光運動得更快(kuai)）人(ren)們可(ke)以(yi)將詩人(ren)但丁針對地獄(yu)入口所說的話恰到(dao)好處(chu)地用于事件視(shi)(shi)界(jie)(jie)(jie)：“從這兒進(jin)去的人(ren)必須拋棄一切希望。”任(ren)何東西或任(ren)何人(ren)一旦進(jin)入事件視(shi)(shi)界(jie)(jie)(jie)，就會很快(kuai)地到(dao)達無(wu)限致密的區域和時間(jian)(jian)的終點。
廣(guang)義(yi)相對論(lun)預言(yan)，運動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重物(wu)會導(dao)致引(yin)力(li)波(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)輻(fu)射，那是(shi)(shi)以(yi)(yi)(yi)光的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度傳播的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)空間——時間曲率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)漣(lian)漪(yi)。引(yin)力(li)波(bo)和(he)電(dian)(dian)磁場的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)漣(lian)漪(yi)光波(bo)相類似，但(dan)是(shi)(shi)要探測到(dao)它(ta)(ta)則困(kun)難得多。就(jiu)(jiu)像(xiang)光一(yi)樣，它(ta)(ta)帶走(zou)了發射它(ta)(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)。因(yin)為(wei)任何運動中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)都(dou)會被引(yin)力(li)波(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)輻(fu)射所(suo)(suo)帶走(zou)，所(suo)(suo)以(yi)(yi)(yi)可以(yi)(yi)(yi)預料，一(yi)個(ge)大質量(liang)(liang)物(wu)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)系(xi)統最終(zhong)會趨向于一(yi)種(zhong)不變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)態(tai)。（這(zhe)和(he)扔一(yi)塊軟(ruan)木(mu)到(dao)水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況相當類似，起先翻上翻下(xia)折騰了好一(yi)陣，但(dan)是(shi)(shi)當漣(lian)漪(yi)將(jiang)其(qi)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)帶走(zou)，就(jiu)(jiu)使它(ta)(ta)最終(zhong)平靜下(xia)來。）例如(ru)，繞著(zhu)(zhu)(zhu)太陽(yang)公轉的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地(di)球即(ji)產生引(yin)力(li)波(bo)。其(qi)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)損(sun)失的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)應(ying)將(jiang)改(gai)(gai)變(bian)地(di)球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌(gui)道(dao)，使之逐漸(jian)越來越接近(jin)太陽(yang)，最后撞(zhuang)到(dao)太陽(yang)上，以(yi)(yi)(yi)這(zhe)種(zhong)方式(shi)歸于最終(zhong)不變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)態(tai)。在(zai)地(di)球和(he)太陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情形下(xia)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)損(sun)失率(lv)非常(chang)小——大約只能(neng)(neng)(neng)點燃一(yi)個(ge)小電(dian)(dian)熱(re)器(qi)， 這(zhe)意味著(zhu)(zhu)(zhu)要用大約1千億(yi)億(yi)億(yi)年地(di)球才(cai)會和(he)太陽(yang)相撞(zhuang)，沒有必要立即(ji)去為(wei)之擔憂！地(di)球軌(gui)道(dao)改(gai)(gai)變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過程極其(qi)緩慢，以(yi)(yi)(yi)至(zhi)于根(gen)本觀(guan)測不到(dao)。但(dan)幾年以(yi)(yi)(yi)前(qian)，在(zai)稱為(wei)PSR1913+16（PSR表示“脈沖(chong)星”，一(yi)種(zhong)特別的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發射出無線電(dian)(dian)波(bo)規(gui)則脈沖(chong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)子(zi)星）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)系(xi)統中(zhong)(zhong)觀(guan)測到(dao)這(zhe)一(yi)效(xiao)應(ying)。此系(xi)統包含兩個(ge)互(hu)相圍繞著(zhu)(zhu)(zhu)運動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)子(zi)星，由于引(yin)力(li)波(bo)輻(fu)射，它(ta)(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)損(sun)失，使之相互(hu)以(yi)(yi)(yi)螺(luo)旋線軌(gui)道(dao)靠(kao)近(jin)。
在恒(heng)(heng)星引力坍(tan)縮形成(cheng)(cheng)黑洞時，運(yun)(yun)動會更(geng)快得(de)多(duo)，這樣能量被帶走的(de)(de)速率就高得(de)多(duo)。所(suo)以不(bu)用太長的(de)(de)時間就會達到不(bu)變的(de)(de)狀態。人們會以為它將依賴(lai)于形成(cheng)(cheng)黑洞的(de)(de)恒(heng)(heng)星的(de)(de)所(suo)有的(de)(de)復雜(za)特征——不(bu)僅僅它的(de)(de)質量和轉動速度，而且(qie)恒(heng)(heng)星不(bu)同部分的(de)(de)不(bu)同密度以及(ji)恒(heng)(heng)星內氣(qi)體(ti)的(de)(de)復雜(za)運(yun)(yun)動。如果黑洞就像坍(tan)縮形成(cheng)(cheng)它們的(de)(de)原先物體(ti)那樣變化多(duo)端，一般來講(jiang)，對之(zhi)作任何(he)預(yu)言都(dou)將是非常(chang)困難的(de)(de)。
然而，加拿大(da)科學家外奈·伊斯(si)(si)雷(lei)爾在(zai)(zai)1967年使黑(hei)洞研究發(fa)(fa)生了徹底的(de)(de)改變。他指出，根(gen)據廣(guang)義(yi)(yi)相(xiang)對論，非旋轉的(de)(de)黑(hei)洞必(bi)須是(shi)非常簡單、完(wan)美(mei)的(de)(de)球形(xing)；其大(da)小(xiao)只(zhi)(zhi)依賴于它(ta)們的(de)(de)質量(liang)，并且任何兩個(ge)這樣(yang)的(de)(de)同質量(liang)的(de)(de)黑(hei)洞必(bi)須是(shi)等同的(de)(de)。事實(shi)上，它(ta)們可以(yi)用愛因(yin)斯(si)(si)坦的(de)(de)特解來(lai)描述，這個(ge)解是(shi)在(zai)(zai)廣(guang)義(yi)(yi)相(xiang)對論發(fa)(fa)現(xian)后不久(jiu)的(de)(de)1917年卡爾·施(shi)瓦茲席爾德(de)找到的(de)(de)。一(yi)開始，許多(duo)人(ren)（其中(zhong)包括(kuo)伊斯(si)(si)雷(lei)爾自己）認為，既然黑(hei)洞必(bi)須是(shi)完(wan)美(mei)的(de)(de)球形(xing)，一(yi)個(ge)黑(hei)洞只(zhi)(zhi)能由一(yi)個(ge)完(wan)美(mei)球形(xing)物體坍(tan)縮而形(xing)成。所以(yi)，任何實(shi)際的(de)(de)恒星(xing)從來(lai)都不是(shi)完(wan)美(mei)的(de)(de)球形(xing)只(zhi)(zhi)會坍(tan)縮形(xing)成一(yi)個(ge)裸(luo)奇點。
然(ran)而(er)，對于(yu)伊斯雷爾的結果(guo)，一(yi)些人(ren)，特別是(shi)羅(luo)杰·彭羅(luo)斯和(he)約(yue)翰·惠勒(le)提倡一(yi)種不同的解釋(shi)。他(ta)們(men)論證道，牽涉(she)恒星坍(tan)縮的快(kuai)(kuai)速運動表明，其(qi)釋(shi)放(fang)出來的引力波使(shi)之越來越近于(yu)球(qiu)形，到它終于(yu)靜態時(shi)，就變(bian)成準確的球(qiu)形。按(an)照這種觀(guan)點(dian)，任何(he)非(fei)旋轉(zhuan)恒星，不管其(qi)形狀和(he)內部(bu)結構(gou)如何(he)復(fu)雜，在(zai)引力坍(tan)縮之后都將終結于(yu)一(yi)個完美的球(qiu)形黑洞，其(qi)大小只(zhi)依賴于(yu)它的質量。這種觀(guan)點(dian)得到進一(yi)步(bu)的計算支持，并且很快(kuai)(kuai)就為大家所(suo)接受。
伊(yi)斯(si)雷爾(er)的(de)(de)(de)結果(guo)只處理(li)了由(you)(you)非旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)物體形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)。1963年，新西(xi)蘭人羅(luo)伊(yi)·克(ke)爾(er)找到了廣義(yi)相對(dui)論(lun)方程(cheng)的(de)(de)(de)描(miao)述旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)(de)一族(zu)解(jie)(jie)(jie)。這(zhe)(zhe)些“克(ke)爾(er)”黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)以恒(heng)常(chang)速度旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)，其(qi)大小與(yu)形(xing)狀只依賴于它(ta)們的(de)(de)(de)質量和旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)的(de)(de)(de)速度。如(ru)果(guo)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)為零，黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)就(jiu)是完(wan)美的(de)(de)(de)球(qiu)形(xing)，這(zhe)(zhe)解(jie)(jie)(jie)就(jiu)和施瓦茲席爾(er)德解(jie)(jie)(jie)一樣。如(ru)果(guo)有旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)，黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)(de)赤道附(fu)近就(jiu)鼓(gu)出去(qu)（正(zheng)如(ru)地球(qiu)或太陽由(you)(you)于旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)而鼓(gu)出去(qu)一樣），而旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)得越(yue)快則鼓(gu)得越(yue)多(duo)。由(you)(you)此人們猜(cai)測，如(ru)將伊(yi)斯(si)雷爾(er)的(de)(de)(de)結果(guo)推(tui)廣到包括旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)體的(de)(de)(de)情(qing)形(xing)，則任何旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)物體坍縮形(xing)成(cheng)(cheng)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)后，將最后終結于由(you)(you)克(ke)爾(er)解(jie)(jie)(jie)描(miao)述的(de)(de)(de)一個靜態(tai)。
黑(hei)洞(dong)(dong)是(shi)(shi)(shi)(shi)科學史(shi)上極為罕見的(de)(de)(de)(de)(de)情形(xing)(xing)之(zhi)(zhi)一(yi)，在沒有任何(he)觀測(ce)到的(de)(de)(de)(de)(de)證據證明(ming)其理(li)論(lun)是(shi)(shi)(shi)(shi)正確(que)的(de)(de)(de)(de)(de)情形(xing)(xing)下，作為數學的(de)(de)(de)(de)(de)模型被發展到非常詳(xiang)盡的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)步。的(de)(de)(de)(de)(de)確(que)，這(zhe)(zhe)經常是(shi)(shi)(shi)(shi)反(fan)對(dui)黑(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)主要論(lun)據：怎么(me)(me)(me)能(neng)(neng)(neng)相(xiang)信一(yi)個(ge)其依據只是(shi)(shi)(shi)(shi)基于(yu)(yu)令人(ren)懷疑(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)廣義(yi)相(xiang)對(dui)論(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)計算的(de)(de)(de)(de)(de)對(dui)象呢?然(ran)而，1963年，加利(li)福尼亞(ya)的(de)(de)(de)(de)(de)帕羅瑪天文臺(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)天文學家馬(ma)丁·施密特測(ce)量(liang)(liang)了(le)(le)在稱為3C273（即是(shi)(shi)(shi)(shi)劍橋射電源編目第三(san)類(lei)的(de)(de)(de)(de)(de)273號）射電源方(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)黯淡的(de)(de)(de)(de)(de)類(lei)星(xing)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)紅移(yi)。他發現(xian)引(yin)(yin)力場(chang)不(bu)可能(neng)(neng)(neng)引(yin)(yin)起這(zhe)(zhe)么(me)(me)(me)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)紅移(yi)——如(ru)果它是(shi)(shi)(shi)(shi)引(yin)(yin)力紅移(yi)，這(zhe)(zhe)類(lei)星(xing)體(ti)必須(xu)具有如(ru)此(ci)(ci)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)(liang)，并離地(di)球如(ru)此(ci)(ci)之(zhi)(zhi)近，以至于(yu)(yu)會干擾(rao)太(tai)陽系中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)軌(gui)道。這(zhe)(zhe)暗示此(ci)(ci)紅移(yi)是(shi)(shi)(shi)(shi)由宇宙的(de)(de)(de)(de)(de)膨脹引(yin)(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)，進而表明(ming)此(ci)(ci)物體(ti)離地(di)球非常遠。由于(yu)(yu)在這(zhe)(zhe)么(me)(me)(me)遠的(de)(de)(de)(de)(de)距離還能(neng)(neng)(neng)被觀察(cha)到，它必須(xu)非常亮，也就是(shi)(shi)(shi)(shi)必須(xu)輻射出大(da)(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)。人(ren)們(men)(men)會想到，產生這(zhe)(zhe)么(me)(me)(me)大(da)(da)量(liang)(liang)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)唯一(yi)機(ji)制看來不(bu)僅僅是(shi)(shi)(shi)(shi)一(yi)個(ge)恒星(xing)，而是(shi)(shi)(shi)(shi)一(yi)個(ge)星(xing)系的(de)(de)(de)(de)(de)整(zheng)個(ge)中(zhong)心區域的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)力坍縮。人(ren)們(men)(men)還發現(xian)了(le)(le)許多其他類(lei)星(xing)體(ti)，它們(men)(men)都有很大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)紅移(yi)。但是(shi)(shi)(shi)(shi)它們(men)(men)都離開(kai)地(di)球太(tai)遠了(le)(le)，所以對(dui)之(zhi)(zhi)進行(xing)觀察(cha)太(tai)困難，以至于(yu)(yu)不(bu)能(neng)(neng)(neng)。
看清黑洞磁場
科學家認為(wei)，黑(hei)洞(dong)引(yin)擎是(shi)(shi)由(you)磁(ci)場(chang)驅動的(de)(de)(de)。借助(zhu)事件視界望(wang)遠鏡（Event Horizon Telescope，EHT），天(tian)文學家在(zai)(zai)我們銀河系中心超大黑(hei)洞(dong)事件視界的(de)(de)(de)外側探測到(dao)了磁(ci)場(chang)。發(fa)(fa)現在(zai)(zai)靠近黑(hei)洞(dong)的(de)(de)(de)某些區域(yu)是(shi)(shi)混亂(luan)的(de)(de)(de)，有著(zhu)雜亂(luan)的(de)(de)(de)磁(ci)圈和渦漩，就像攪在(zai)(zai)一起(qi)的(de)(de)(de)意(yi)大利面。相反，其他區域(yu)的(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)則有序得多，可能是(shi)(shi)物質(zhi)噴流產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)區域(yu)。還發(fa)(fa)現，黑(hei)洞(dong)周邊的(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)在(zai)(zai)短(duan)至15分鐘的(de)(de)(de)時(shi)間段內都會發(fa)(fa)生(sheng)明顯變化。
理論修改
2015年3月，霍金對黑(hei)洞(dong)(dong)理論進(jin)行了修改，宣(xuan)稱(cheng)黑(hei)洞(dong)(dong)實際上是“灰色的”。新“灰洞(dong)(dong)”理論稱(cheng)，物質(zhi)和能量被(bei)黑(hei)洞(dong)(dong)困住一段時間后，又會被(bei)重(zhong)新釋放(fang)到宇宙中。
2016年1月(yue)，霍(huo)金同物理(li)學家馬(ma)爾科姆·佩(pei)里、安德魯·施特羅明(ming)格提出了新理(li)論(lun)：讓(rang)信(xin)息“逃逸(yi)”的(de)(de)黑(hei)洞裂口由“柔軟(ruan)的(de)(de)帶電(dian)毛發(fa)”組(zu)(zu)成，它(ta)們是(shi)位于視界線上的(de)(de)光子和引力(li)子組(zu)(zu)成的(de)(de)粒子，這些能(neng)(neng)量極(ji)低甚(shen)至(zhi)為零的(de)(de)粒子能(neng)(neng)捕獲并存儲落入黑(hei)洞的(de)(de)粒子的(de)(de)信(xin)息。
一(yi)個由美國(guo)、英國(guo)、意大利(li)和奧(ao)地利(li)科學家(jia)(jia)組成的國(guo)際研究(jiu)團隊(dui)，根(gen)據先前的研究(jiu)和通過超級計算機的模擬，發(fa)現黑洞、引力波和暗物質均具(ju)有分形(xing)幾何(he)特征(zheng)。有專家(jia)(jia)認為(wei)，這一(yi)重大發(fa)現將導致對天文學甚至物理(li)學諸(zhu)多不同領域的深(shen)刻認識。
黑(hei)(hei)洞是(shi)宇宙空間內(nei)存在的(de)一種(zhong)密度無(wu)限大、體積無(wu)限小的(de)天(tian)體，所(suo)有(you)的(de)物(wu)理定理遇到(dao)黑(hei)(hei)洞都會(hui)失(shi)效；它是(shi)由質(zhi)量足夠大的(de)恒星在核聚(ju)變反應的(de)燃(ran)料耗盡而“死亡”后，發生(sheng)引力(li)(li)坍(tan)縮產生(sheng)的(de)。當黑(hei)(hei)洞“打嗝”時(shi)，就(jiu)意味著有(you)某個天(tian)體被黑(hei)(hei)洞“吞噬(shi)”，黑(hei)(hei)洞依靠吞噬(shi)落入其中物(wu)質(zhi)“成長”；當黑(hei)(hei)洞“進(jin)食”大量物(wu)質(zhi)時(shi)，就(jiu)會(hui)有(you)高速等離子噴(pen)流(liu)從黑(hei)(hei)洞邊(bian)緣逃逸而出(chu)。科學(xue)(xue)家利用流(liu)體動力(li)(li)學(xue)(xue)和引力(li)(li)相(xiang)關理論(lun)并通過(guo)超(chao)級(ji)計算機進(jin)行模擬后得(de)出(chu)結(jie)論(lun)——“進(jin)食”正在成長過(guo)程中的(de)黑(hei)(hei)洞，將會(hui)使其形成分形表(biao)面。
“黑洞”一詞命名(ming)者、美(mei)國(guo)著名(ming)物理學(xue)家約翰·惠勒教(jiao)授曾經(jing)說過：今后誰不(bu)(bu)熟悉分(fen)形幾(ji)何(he)(he)，誰就不(bu)(bu)能被稱(cheng)為科學(xue)上的(de)(de)文(wen)化人(ren)。中國(guo)著名(ming)學(xue)者周海中教(jiao)授曾經(jing)指出：分(fen)形幾(ji)何(he)(he)不(bu)(bu)僅展(zhan)示了(le)數學(xue)之(zhi)美(mei)，也揭示了(le)世界的(de)(de)本(ben)質，從而改(gai)變了(le)人(ren)們理解自(zi)然(ran)奧(ao)秘的(de)(de)方式；可以說分(fen)形幾(ji)何(he)(he)是真正描述大自(zi)然(ran)的(de)(de)幾(ji)何(he)(he)學(xue)，對它的(de)(de)研究(jiu)也極大地拓展(zhan)了(le)人(ren)類(lei)的(de)(de)認知(zhi)疆域。可見，分(fen)形幾(ji)何(he)(he)有著極其重要的(de)(de)科學(xue)地位。
黑洞是(shi)宇宙中最神秘的(de)自(zi)然現(xian)象。它為(wei)什(shen)么具有分(fen)形幾何(he)特征，其原因現(xian)在還是(shi)一(yi)個謎(mi)。
幾十年來宇宙學家一直對黑洞(dong)會摧毀制造它(ta)的資料的問題(ti)所(suo)困擾。黑洞(dong)是由(you)它(ta)的質量、能量、旋轉所(suo)定位。
假如是這樣那就(jiu)無法(fa)知道最先是什么讓它(ta)產生的(de)。另一方面量子力學說(shuo)資(zi)料(liao)(liao)永遠會(hui)被保存，而且你可以用那些(xie)資(zi)料(liao)(liao)重建(jian)它(ta)的(de)過去(qu)。
史(shi)蒂(di)芬·霍(huo)金讓這問題加(jia)大，當他說黑(hei)洞會(hui)漏(lou)(lou)輻射(she)。黑(hei)洞會(hui)漏(lou)(lou)輻射(she)到摧毀自己，然(ran)后唯一可以(yi)知(zhi)道(dao)它(ta)是由什么(me)產生的只有在那些(xie)輻射(she)的資料(liao)里面可以(yi)找到。
在2004年(nian)霍金說(shuo)他錯了，而是否黑(hei)洞會(hui)儲存資料的(de)辯論就從此沒有停(ting)止過。布法羅大(da)學的(de)博士生AnshulSaini說(shuo)黑(hei)洞釋放出(chu)的(de)輻射(she)（也(ye)稱(cheng)作(zuo)霍金輻射(she)）并不像霍金想的(de)那么隨意。
Siani說(shuo)要(yao)了解(jie)跑(pao)進洞里(li)的(de)資料(liao)，你(ni)不只需(xu)要(yao)看霍金輻射釋(shi)放(fang)出的(de)粒子，你(ni)還需(xu)要(yao)看它們如何互應(ying)。這(zhe)包括引力與粒子傳送光給對方(fang)的(de)方(fang)式(shi)。他說(shuo)“這(zhe)些(xie)關聯(lian)一(yi)開始很小，但會隨著時間成長。”
Saini的(de)監督者(zhe)DejanStojkovic博士(shi)說“這(zhe)些關聯(lian)(lian)在計算(suan)中時(shi)常被(bei)忽(hu)略因為(wei)它(ta)們(men)很小(xiao)被(bei)認為(wei)不(bu)會有很大(da)的(de)影響。我們(men)的(de)計算(suan)顯示(shi)這(zhe)些關聯(lian)(lian)一開(kai)始(shi)很小(xiao)，但隨(sui)著時(shi)間它(ta)會成長大(da)到可以影響結果。”
許多物理(li)學(xue)家(jia)們(men)都(dou)做出(chu)了結論說(shuo)黑(hei)洞里的資料一定(ding)會留下(xia)，所(suo)以可以讓我(wo)們(men)回顧那些資料，但他(ta)們(men)理(li)論的基礎是用資料保(bao)存的廣(guang)義論。
霍(huo)金自(zi)己(ji)跟其他人想要展示一個觀察者如何可以(yi)得到那些資料的方法并沒有(you)很大的說服力(li)。
實(shi)際(ji)上要了解制造(zao)一個黑洞的成分幾乎是不(bu)可能的任務(wu)。任何觀(guan)察者(zhe)都會需(xu)要收集照射到不(bu)同方向的粒子。
還需要收(shou)集(ji)讓(rang)這互動(dong)成型的介質像(xiang)是光子(zi)和引力子(zi)。不過(guo)對于宇宙學家這可能性(xing)是小事(shi)，真正重要的是守(shou)恒律有(you)被保存。
黑洞(dong)(dong)的(de)存(cun)在部分地證實(shi)了它(ta)的(de)預言。在宇宙中存(cun)在幾(ji)百(bai)萬(wan)個黑洞(dong)(dong)，它(ta)的(de)存(cun)在總(zong)是需要(yao)起(qi)到一些作(zuo)用的(de)。如果要(yao)想徹底揭開黑洞(dong)(dong)之謎，還需時間(jian)，這也意味著給(gei)予有關(guan)人類終極命運(yun)的(de)思索(suo)一個明(ming)確(que)的(de)答案(an)。?
德(de)國(guo)馬(ma)克(ke)斯普(pu)朗克(ke)核物理(li)研究(jiu)所和赫爾姆(mu)霍茨(ci)柏(bo)林中心的研究(jiu)人員使用柏(bo)林同步加速(su)器（BESSY Ⅱ）在實(shi)驗室(shi)成功產生(sheng)(sheng)了黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)周邊(bian)的等(deng)離(li)(li)子體。通過該研究(jiu)，之(zhi)(zhi)前只能在太(tai)空(kong)由人造衛星執行的天(tian)文(wen)物理(li)實(shi)驗，也可(ke)以(yi)在地(di)面進行，諸多天(tian)文(wen)物理(li)學難題有望(wang)得(de)到解決。黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)的重力很大，會吸附(fu)一(yi)切物質。進入(ru)黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)后，任(ren)何東西(xi)都不可(ke)能從黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)的邊(bian)界之(zhi)(zhi)內(nei)逃逸出來。隨著被吸入(ru)的物體的溫度不斷升高，會產生(sheng)(sheng)核與(yu)電子分離(li)(li)的高溫等(deng)離(li)(li)子體。
黑洞吸附物(wu)質會(hui)產生(sheng)X射線(xian)(xian)，X射線(xian)(xian)反(fan)過來又會(hui)刺激其中的大量(liang)化(hua)學元素發射出具有獨特(te)線(xian)(xian)條(tiao)(tiao)（顏色）的X射線(xian)(xian)。分析這(zhe)些(xie)線(xian)(xian)條(tiao)(tiao)可以幫助(zhu)科(ke)學家(jia)了解更多(duo)有關(guan)黑洞附近等離子(zi)體的密度、速度和(he)組(zu)成成分等信(xin)息。
在(zai)這個(ge)過程(cheng)中，鐵起了非(fei)常關鍵的(de)(de)(de)作用。盡管鐵在(zai)宇宙中的(de)(de)(de)儲量并不如更(geng)(geng)輕的(de)(de)(de)氫和氦豐富，但是，它(ta)能夠更(geng)(geng)好(hao)地吸收(shou)和重新發(fa)射(she)出(chu)X射(she)線，發(fa)射(she)出(chu)的(de)(de)(de)光子(zi)因此也比(bi)其他(ta)更(geng)(geng)輕的(de)(de)(de)原子(zi)發(fa)射(she)出(chu)的(de)(de)(de)光子(zi)具有更(geng)(geng)高的(de)(de)(de)能量、更(geng)(geng)短的(de)(de)(de)波長（使得其具有不同的(de)(de)(de)顏色）。
鐵發射出的X射線在穿過黑洞(dong)周圍的介質時(shi)也會被(bei)吸收。在這個(ge)所謂(wei)的光(guang)離(li)(li)化過程(cheng)中，鐵原子通常(chang)會經歷幾(ji)次電離(li)(li)，其包含的26個(ge)電子中有(you)超過一半會被(bei)去(qu)除，最終(zhong)產生帶電離(li)(li)子，帶電離(li)(li)子聚集成為等離(li)(li)子體，研究人員(yuan)可(ke)以在實(shi)驗室中重(zhong)現了這個(ge)過程(cheng)。
實(shi)驗的(de)核心是馬(ma)克(ke)斯普(pu)朗克(ke)核物理研究(jiu)所(suo)設計的(de)電(dian)子(zi)(zi)(zi)束(shu)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)阱。在(zai)(zai)這個離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)阱中，鐵原(yuan)子(zi)(zi)(zi)經由一(yi)(yi)束(shu)強烈的(de)電(dian)子(zi)(zi)(zi)束(shu)加(jia)(jia)熱，從(cong)而被離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)化14次。實(shi)驗過程如下：一(yi)(yi)團鐵離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)（僅(jin)僅(jin)幾厘米(mi)長并且像頭發(fa)絲(si)一(yi)(yi)樣薄）在(zai)(zai)磁場和電(dian)場的(de)作(zuo)用下被懸停在(zai)(zai)一(yi)(yi)個超(chao)高真空內，同步加(jia)(jia)速器發(fa)射出的(de)X射線的(de)光子(zi)(zi)(zi)能量(liang)被一(yi)(yi)臺(tai)精確性超(chao)高的(de)“單色儀(yi)”挑選出來(lai)，作(zuo)為一(yi)(yi)束(shu)很薄但卻集中的(de)光束(shu)施(shi)加(jia)(jia)到鐵離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)上。
實(shi)驗室(shi)測量到的光譜線(xian)(xian)與錢(qian)德(de)拉X射(she)線(xian)(xian)天文臺和牛(niu)頓X射(she)線(xian)(xian)多鏡望(wang)遠鏡所觀(guan)測的結果相匹配。也就是(shi)說(shuo)，研究(jiu)人員在地(di)面實(shi)驗室(shi)人為(wei)制造(zao)出(chu)了太(tai)空中的黑洞(dong)等(deng)離子體(ti)。
這種新奇(qi)的(de)方法將(jiang)帶電離(li)子(zi)的(de)離(li)子(zi)阱和(he)同(tong)步(bu)加速器輻射(she)源(yuan)結合(he)在一起，讓(rang)人們可以更(geng)好地了解黑洞周圍的(de)等離(li)子(zi)體或者(zhe)活躍的(de)星系(xi)核。研究人員希(xi)望，將(jiang)EBIT分光檢查鏡和(he)更(geng)清晰(xi)的(de)第(di)三代（2009年開始在德國(guo)漢堡運(yun)行(xing)的(de)同(tong)步(bu)輻射(she)源(yuan)PETRAⅢ）、第(di)四代（X射(she)線自由(you)電子(zi)激光XFEL）X射(she)線源(yuan)結合(he)，將(jiang)能夠給該研究領域帶來更(geng)多新鮮活力。
美國制成“人造黑(hei)洞”
2005年(nian)3月，美國(guo)布(bu)朗大(da)學物(wu)理(li)教(jiao)授‘霍拉蒂·納斯(si)塔西’在(zai)地球(qiu)(qiu)上制造出(chu)(chu)了(le)第一個(ge)“人造黑(hei)洞(dong)“。美國(guo)紐約(yue)布(bu)魯克海(hai)文(wen)實(shi)(shi)驗室1998年(nian)建造了(le)20世紀(ji)全球(qiu)(qiu)最大(da)的(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)加速(su)(su)器，將金離子(zi)(zi)以(yi)(yi)(yi)接(jie)近(jin)光(guang)速(su)(su)對撞(zhuang)(zhuang)(zhuang)而制造出(chu)(chu)高密度(du)物(wu)質。雖(sui)然這個(ge)黑(hei)洞(dong)體(ti)(ti)積很小(xiao)，卻具(ju)備真正黑(hei)洞(dong)的(de)(de)許多(duo)特點。紐約(yue)布(bu)魯克海(hai)文(wen)國(guo)家實(shi)(shi)驗室里的(de)(de)相(xiang)對重離子(zi)(zi)碰撞(zhuang)(zhuang)(zhuang)機，可以(yi)(yi)(yi)以(yi)(yi)(yi)接(jie)近(jin)光(guang)速(su)(su)的(de)(de)速(su)(su)度(du)把大(da)型原子(zi)(zi)的(de)(de)核子(zi)(zi)（如金原子(zi)(zi)核子(zi)(zi)）相(xiang)互碰撞(zhuang)(zhuang)(zhuang)，產生(sheng)相(xiang)當(dang)于太陽表(biao)面溫度(du)3億倍(bei)(bei)的(de)(de)熱(re)能。納斯(si)塔西在(zai)紐約(yue)布(bu)魯克海(hai)文(wen)國(guo)家實(shi)(shi)驗室里利用原子(zi)(zi)撞(zhuang)(zhuang)(zhuang)擊原理(li)制造出(chu)(chu)來的(de)(de)灼熱(re)火球(qiu)(qiu)，具(ju)備天體(ti)(ti)黑(hei)洞(dong)的(de)(de)顯著特性。比(bi)如：火球(qiu)(qiu)可以(yi)(yi)(yi)將周圍10倍(bei)(bei)于自身質量(liang)的(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)吸收(shou)，這比(bi)所有量(liang)子(zi)(zi)物(wu)理(li)學所推測的(de)(de)火球(qiu)(qiu)可吸收(shou)的(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)數(shu)目還要多(duo)。
人(ren)造(zao)(zao)黑洞(dong)(dong)的設想最初由加拿(na)大“不列顛哥倫比亞大學(xue)”的威廉·昂(ang)魯(lu)教授(shou)在(zai)(zai)20世紀80年代提出，他(ta)認(ren)為聲波在(zai)(zai)流體(ti)中(zhong)的表(biao)現(xian)與光在(zai)(zai)黑洞(dong)(dong)中(zhong)的表(biao)現(xian)非常相似，如果使流體(ti)的速度(du)超(chao)過聲速，那么事實上(shang)就已經在(zai)(zai)該流體(ti)中(zhong)建(jian)立(li)了(le)一(yi)個人(ren)造(zao)(zao)黑洞(dong)(dong)。然而(er)，利昂(ang)哈特博士打算制造(zao)(zao)的人(ren)造(zao)(zao)黑洞(dong)(dong)由于缺(que)乏足夠的引力，除了(le)光線外，它們無法像(xiang)真(zhen)正的黑洞(dong)(dong)那樣“吞(tun)下(xia)周圍的所有東西”。然而(er)，納斯塔西教授(shou)制造(zao)(zao)的人(ren)造(zao)(zao)黑洞(dong)(dong)已經可以吸(xi)收(shou)某些其他(ta)物(wu)質。因此，這被(bei)認(ren)為是黑洞(dong)(dong)研究(jiu)領域的重大突破。
2008年(nian)9月(yue)10日，隨著第一(yi)束質子束流貫穿(chuan)整個對(dui)撞機，歐洲大(da)型強子對(dui)撞機正式啟動。
歐洲大(da)(da)型(xing)強(qiang)子(zi)(zi)(zi)對(dui)撞(zhuang)(zhuang)機(ji)是(shi)2013年前世界(jie)(jie)上(shang)最(zui)大(da)(da)、能量最(zui)高(gao)的(de)粒(li)子(zi)(zi)(zi)加速器(qi)，是(shi)一種(zhong)將(jiang)質子(zi)(zi)(zi)加速對(dui)撞(zhuang)(zhuang)的(de)高(gao)能物(wu)理設(she)(she)備(bei)，它位于(yu)瑞士(shi)日內瓦近郊歐洲核子(zi)(zi)(zi)研究組織CERN的(de)粒(li)子(zi)(zi)(zi)加速器(qi)與(yu)對(dui)撞(zhuang)(zhuang)機(ji)，作為國際高(gao)能物(wu)理學研究之(zhi)用。系統第一負(fu)責人是(shi)英國著名物(wu)理學家(jia)‘林(lin)恩·埃文斯’，大(da)(da)型(xing)強(qiang)子(zi)(zi)(zi)對(dui)撞(zhuang)(zhuang)機(ji)最(zui)早就是(shi)由(you)他設(she)(she)想出來并主(zhu)導制(zhi)造(zao)的(de)，被外界(jie)(jie)稱為“埃文斯原子(zi)(zi)(zi)能”。
當(dang)比我(wo)們的(de)(de)(de)太(tai)陽(yang)更大(da)的(de)(de)(de)特定恒星在(zai)(zai)生(sheng)(sheng)命最后階(jie)段發生(sheng)(sheng)爆炸時(shi)，自然界就會形(xing)成黑(hei)洞(dong)。它們將大(da)量物質(zhi)濃縮在(zai)(zai)非常小(xiao)的(de)(de)(de)空(kong)間(jian)內(nei)(nei)。假設(she)在(zai)(zai)大(da)型(xing)(xing)強(qiang)子(zi)(zi)(zi)對(dui)撞機(ji)內(nei)(nei)的(de)(de)(de)質(zhi)子(zi)(zi)(zi)相撞產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)粒(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)過程(cheng)中，形(xing)成了(le)微(wei)小(xiao)黑(hei)洞(dong)，每個質(zhi)子(zi)(zi)(zi)擁有的(de)(de)(de)能量可(ke)跟一只飛行中的(de)(de)(de)蚊子(zi)(zi)(zi)相當(dang)。天文學上的(de)(de)(de)黑(hei)洞(dong)比大(da)型(xing)(xing)強(qiang)子(zi)(zi)(zi)對(dui)撞機(ji)能產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)任(ren)何東西(xi)的(de)(de)(de)質(zhi)量更重。據愛(ai)因斯(si)坦(tan)的(de)(de)(de)相對(dui)論(lun)描(miao)述的(de)(de)(de)重力性質(zhi)，大(da)型(xing)(xing)強(qiang)子(zi)(zi)(zi)對(dui)撞機(ji)內(nei)(nei)不可(ke)能產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)微(wei)小(xiao)黑(hei)洞(dong)。然而一些純理(li)論(lun)預言大(da)型(xing)(xing)強(qiang)子(zi)(zi)(zi)對(dui)撞機(ji)能產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)這(zhe)種粒(li)子(zi)(zi)(zi)產(chan)(chan)品。所有這(zhe)些理(li)論(lun)都預測大(da)型(xing)(xing)強(qiang)子(zi)(zi)(zi)對(dui)撞機(ji)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)此(ci)類(lei)粒(li)子(zi)(zi)(zi)會立刻分解。因此(ci)它產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)黑(hei)洞(dong)將沒時(shi)間(jian)濃縮物質(zhi)，產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)肉眼(yan)可(ke)見的(de)(de)(de)結(jie)果。
中科院國家天文臺研究員劉繼峰領導的國際團隊在世界上(shang)首次(ci)成(cheng)功測(ce)量(liang)(liang)到(dao)X射(she)(she)線(xian)極亮天(tian)(tian)體的(de)(de)黑洞質量(liang)(liang)，在該領域獲得重大突破，將增進人們(men)對黑洞及其(qi)周圍(wei)極端物(wu)理過程的(de)(de)認識。該研(yan)究成(cheng)果(guo)2013年11月28日發表(biao)在國際權威雜志(zhi)《自然》上(shang)。20世紀90年代以來，天(tian)(tian)文學家陸(lu)續在遙遠星系中(zhong)發現(xian)了一批X射(she)(she)線(xian)光度極高(gao)的(de)(de)天(tian)(tian)體，它們(men)可能是人們(men)一直(zhi)尋找的(de)(de)中(zhong)等質量(liang)(liang)黑洞，也(ye)可能是具有特殊輻射(she)(she)機制的(de)(de)幾個或(huo)幾十個太陽(yang)質量(liang)(liang)的(de)(de)恒星級黑洞。國際天(tian)(tian)文和(he)天(tian)(tian)體物(wu)理界對此(ci)一直(zhi)難以定論。由于這類(lei)天(tian)(tian)體距離我們(men)十分遙遠，通常為幾千萬光年，同(tong)時(shi)X射(she)(she)線(xian)照射(she)(she)黑洞吸積盤而產生的(de)(de)光污染也(ye)非常強，因此(ci)測(ce)量(liang)(liang)極其(qi)困難。
劉繼峰團隊選取有特(te)色的(de)(de)天體目標，成(cheng)功申(shen)請到位于(yu)美(mei)國(guo)夏威夷(yi)的(de)(de)8米(mi)大型雙子望遠(yuan)鏡以(yi)及10米(mi)凱(kai)克望遠(yuan)鏡各20小時(shi)的(de)(de)觀測時(shi)間(jian)，在3個(ge)月的(de)(de)時(shi)間(jian)跨度上對漩(xuan)渦星(xing)(xing)系(xi)中(zhong)X射線極亮源(yuan)M101ULX－1進行了研究，并確認其(qi)中(zhong)心天體為一個(ge)質量(liang)與(yu)恒星(xing)(xing)可(ke)比擬的(de)(de)黑(hei)(hei)洞。這個(ge)黑(hei)(hei)洞加伴星(xing)(xing)形成(cheng)的(de)(de)黑(hei)(hei)洞雙星(xing)(xing)系(xi)統位于(yu)2200萬光年之外，是人類迄今發現(xian)的(de)(de)距離地(di)球最遙遠(yuan)的(de)(de)黑(hei)(hei)洞雙星(xing)(xing)。?
2001年1月，英(ying)國(guo)圣(sheng)安德魯大學著名理(li)(li)論物理(li)(li)科(ke)學家烏爾夫(fu)·利(li)昂哈特宣布他和(he)其他英(ying)國(guo)科(ke)研(yan)人(ren)員(yuan)將在(zai)實(shi)驗室中制造(zao)(zao)出一個黑(hei)(hei)洞(dong)，當(dang)時沒有人(ren)對此感到驚訝。然而俄(e)《真(zhen)理(li)(li)報》日前披露俄(e)羅斯科(ke)學家的預言：黑(hei)(hei)洞(dong)不僅可以在(zai)實(shi)驗室中制造(zao)(zao)出來，而且50年后，具有巨(ju)大能量的“黑(hei)(hei)洞(dong)炸彈(dan)”將使(shi)如 今人(ren)類談虎色變的“原(yuan)子彈(dan)”也相(xiang)形見(jian)絀(chu)。
人(ren)(ren)造(zao)黑(hei)(hei)洞的(de)設(she)想(xiang)由(you)威廉·昂魯教授提出，他認(ren)為聲波(bo)在流體中(zhong)(zhong)的(de)表現與光(guang)在黑(hei)(hei)洞中(zhong)(zhong)的(de)表現非常相似，如果使(shi)流體的(de)速度超過音速，那么(me)事實上(shang)就已經在該流體中(zhong)(zhong)建立(li)了一個人(ren)(ren)造(zao)黑(hei)(hei)洞現象。但(dan)利昂哈特(te)博士打算制造(zao)的(de)人(ren)(ren)造(zao)黑(hei)(hei)洞由(you)于(yu)缺乏足夠的(de)引(yin)力(li)，除了光(guang)線外，無法像真正的(de)黑(hei)(hei)洞那樣“吞(tun)下周圍(wei)的(de)所(suo)有東西”。
俄(e)羅斯科(ke)學家(jia)(jia)亞力克(ke)山大(da)·特羅菲蒙科(ke)認(ren)為，能(neng)吞噬(shi)萬物的真(zhen)正宇宙黑(hei)洞(dong)也(ye)完全可以(yi)通(tong)過實驗室“制(zhi)(zhi)造(zao)出(chu)來”：一個原子核大(da)小的黑(hei)洞(dong)，它的能(neng)量將超過一家(jia)(jia)核工廠。如果人類有(you)一天真(zhen)的制(zhi)(zhi)造(zao)出(chu)黑(hei)洞(dong)炸彈，那么(me)一顆黑(hei)洞(dong)炸彈爆炸后產生的能(neng)量，將相(xiang)當于數顆原子彈同時爆炸，它至(zhi)少可以(yi)造(zao)成(cheng)10億人死亡。”?
2011年12月，一個國際研究小組利用歐洲南方天文臺的“甚大望遠鏡”，發現一個(ge)星云正在靠近位(wei)于銀(yin)河系中央(yang)的(de)黑洞并將被(bei)其吞噬。
這(zhe)(zhe)是(shi)天(tian)文學家首(shou)次觀(guan)測到黑洞(dong)“捕捉(zhuo)”星(xing)云的(de)過程。觀(guan)測顯示(shi)，這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)星(xing)云的(de)質(zhi)量約是(shi)地球的(de)3倍(bei)，它(ta)的(de)位置來(lai)逐漸靠近“人(ren)(ren)馬座(zuo)A星(xing)”黑洞(dong)。這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)黑洞(dong)的(de)質(zhi)量約是(shi)太陽(yang)的(de)400萬倍(bei)，是(shi)距離(li)我(wo)們(men)最近的(de)大型黑洞(dong)。研(yan)究人(ren)(ren)員分析認為，到2013年，這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)星(xing)云將離(li)黑洞(dong)非(fei)常近，有可能被黑洞(dong)逐漸吞噬(shi)。?
另外，黑(hei)洞(dong)(dong)并不是(shi)實實在在的(de)(de)(de)(de)星球(qiu)(qiu)，而(er)是(shi)一(yi)個幾乎空空如也的(de)(de)(de)(de)天區。黑(hei)洞(dong)(dong)又是(shi)宇宙中(zhong)(zhong)物質密度最高的(de)(de)(de)(de)地方，地球(qiu)(qiu)如果變成(cheng)黑(hei)洞(dong)(dong)，只(zhi)(zhi)有一(yi)顆(ke)黃(huang)豆那么大。原(yuan)來，黑(hei)洞(dong)(dong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)物質不是(shi)平均(jun)分布(bu)在這個天區的(de)(de)(de)(de)，而(er)是(shi)集(ji)中(zhong)(zhong)在天區的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)心。這個中(zhong)(zhong)心具有極強的(de)(de)(de)(de)引(yin)力，任(ren)何(he)物體只(zhi)(zhi)能在這個中(zhong)(zhong)心外圍游弋。一(yi)旦不慎越過邊界，就(jiu)會(hui)被強大的(de)(de)(de)(de)引(yin)力拽向(xiang)中(zhong)(zhong)心，最終化為粉(fen)末，落到黑(hei)洞(dong)(dong)中(zhong)(zhong)心。因此(ci)，黑(hei)洞(dong)(dong)是(shi)一(yi)個名副其實的(de)(de)(de)(de)太空魔(mo)王。
黑洞內部只有三個物理量有意(yi)義：質(zhi)量、電荷、角動量。
1973年霍(huo)金、卡特(te)爾（B. Carter）等人嚴格證明(ming)了(le)“黑(hei)(hei)洞(dong)無(wu)毛定理”：“無(wu)論什么(me)樣的(de)(de)黑(hei)(hei)洞(dong)，其最終性(xing)質(zhi)(zhi)僅由幾(ji)個物理量（質(zhi)(zhi)量、角動量、電荷）惟(wei)一確定”。即當黑(hei)(hei)洞(dong)形成(cheng)之后，只剩下這三個不能變為(wei)電磁輻射的(de)(de)守恒(heng)量，其他一切信息（“毛發(fa)(fa)”）都喪(sang)失了(le)，黑(hei)(hei)洞(dong)幾(ji)乎(hu)沒有(you)形成(cheng)它的(de)(de)物質(zhi)(zhi)所(suo)具(ju)有(you)的(de)(de)任何復雜性(xing)質(zhi)(zhi)，對前身物質(zhi)(zhi)的(de)(de)形狀或成(cheng)分都沒有(you)記(ji)憶。 于是“黑(hei)(hei)洞(dong)”的(de)(de)術語發(fa)(fa)明(ming)家惠勒戲(xi)稱這特(te)性(xing)為(wei)“黑(hei)(hei)洞(dong)無(wu)毛”。
對于物(wu)理(li)學家來說，一個黑洞(dong)(dong)(dong)或一塊方(fang)糖(tang)都是(shi)(shi)極(ji)為(wei)復(fu)雜的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)體，因為(wei)對它(ta)們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)完整描(miao)述(shu)，即包括(kuo)它(ta)們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)子和(he)原(yuan)子核結構(gou)在內的(de)(de)(de)(de)(de)描(miao)述(shu)，需要有(you)(you)億(yi)萬個參量(liang)。與(yu)此(ci)相比，一個研究黑洞(dong)(dong)(dong)外部的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)學家就沒有(you)(you)這樣的(de)(de)(de)(de)(de)問題。黑洞(dong)(dong)(dong)是(shi)(shi)一種(zhong)極(ji)其簡(jian)單的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)體，如果知道(dao)了它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)、角動量(liang)和(he)電荷(he)，也就知道(dao)了有(you)(you)關它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)一切。黑洞(dong)(dong)(dong)幾(ji)乎不保持形成它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)所具(ju)有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)任何復(fu)雜性質(zhi)。它(ta)對前(qian)身(shen)物(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)形狀或成分都沒有(you)(you)記憶，它(ta)保持的(de)(de)(de)(de)(de)只是(shi)(shi)質(zhi)量(liang)、角動量(liang)、電荷(he)。消(xiao)繁(fan)歸簡(jian)或許是(shi)(shi)黑洞(dong)(dong)(dong)最基本的(de)(de)(de)(de)(de)特征(zheng)。有(you)(you)關黑洞(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)多數術語(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)發明家約克·惠勒(le)，在60年前(qian)把這種(zhong)特征(zheng)稱(cheng)為(wei)“黑洞(dong)(dong)(dong)無毛”。
超大(da)(da)(da)(da)質(zhi)量(liang)(liang)黑洞(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)有幾個(ge)方(fang)(fang)法(fa)(fa)。最(zui)(zui)明顯的(de)(de)(de)(de)(de)是以緩慢的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)積(ji)（由(you)恒(heng)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)小開始(shi)）來形(xing)成(cheng)。另一個(ge)方(fang)(fang)法(fa)(fa)涉及(ji)(ji)氣(qi)云(yun)萎縮成(cheng)數十萬太(tai)陽(yang)質(zhi)量(liang)(liang)以上的(de)(de)(de)(de)(de)相對(dui)論(lun)星(xing)體(ti)。該(gai)星(xing)體(ti)會因其核心產生正負(fu)電子對(dui)所(suo)造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)徑(jing)向擾動而(er)開始(shi)出現不穩(wen)定狀(zhuang)態，并會直(zhi)接(jie)在沒有形(xing)成(cheng)超新星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下萎縮成(cheng)黑洞(dong)(dong)(dong)。第三個(ge)方(fang)(fang)法(fa)(fa)涉及(ji)(ji)了正在核坍縮的(de)(de)(de)(de)(de)高密(mi)度(du)(du)(du)(du)星(xing)團(tuan)，它(ta)那負(fu)熱容會促使核心的(de)(de)(de)(de)(de)分散速(su)度(du)(du)(du)(du)成(cheng)為(wei)相對(dui)論(lun)速(su)度(du)(du)(du)(du)。最(zui)(zui)后是在大(da)(da)(da)(da)爆炸(zha)的(de)(de)(de)(de)(de)瞬間(jian)(jian)從(cong)外壓制造(zao)太(tai)初黑洞(dong)(dong)(dong)。超大(da)(da)(da)(da)質(zhi)量(liang)(liang)黑洞(dong)(dong)(dong)平均密(mi)度(du)(du)(du)(du)可(ke)以很低(di)，甚(shen)至比(bi)空氣(qi)密(mi)度(du)(du)(du)(du)還要低(di)。這是因為(wei)史瓦西半(ban)(ban)徑(jing)與(yu)(yu)其質(zhi)量(liang)(liang)成(cheng)正比(bi)，而(er)密(mi)度(du)(du)(du)(du)則與(yu)(yu)體(ti)積(ji)成(cheng)反比(bi)。由(you)于球體(ti)（如非旋轉黑洞(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)事件視界）體(ti)積(ji)是與(yu)(yu)半(ban)(ban)徑(jing)立方(fang)(fang)成(cheng)正比(bi)，而(er)質(zhi)量(liang)(liang)差不多以直(zhi)線增長，體(ti)積(ji)增長率(lv)則會更大(da)(da)(da)(da)。故(gu)此(ci)，密(mi)度(du)(du)(du)(du)會隨黑洞(dong)(dong)(dong)半(ban)(ban)徑(jing)增長而(er)減少。在黑洞(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)中心，是物(wu)理(li)(li)學(xue)中最(zui)(zui)為(wei)神(shen)秘的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)之一——奇點，也就是時(shi)間(jian)(jian)、空間(jian)(jian)和一切已知的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)學(xue)法(fa)(fa)則土崩瓦解的(de)(de)(de)(de)(de)所(suo)在點。?
在熱力(li)學(xue)的(de)角度，時空也被認為是(shi)全息圖(tu)，根據全息原理，其內的(de)表面積有關(guan)，也可(ke)進一步解(jie)釋為熱力(li)學(xue)的(de)時間方向(xiang)。由于過(guo)去和將(jiang)來的(de)全息屏區域(yu)在不(bu)(bu)同的(de)方向(xiang)增加，因此時間的(de)方向(xiang)可(ke)以對應著兩(liang)種不(bu)(bu)同類型(xing)的(de)全息屏。
2016年，科學家杰希.陳安(an)預言，黑洞可能(neng)是一個時間靜止(zhi)的狀態。
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