黑洞就是中心的(de)(de)(de)一(yi)個密度無限大、時空(kong)(kong)曲率無限高(gao)、體積無限小(xiao)，熱量(liang)無限大的(de)(de)(de)奇點和(he)周圍(wei)一(yi)部(bu)分空(kong)(kong)空(kong)(kong)如(ru)也的(de)(de)(de)天區(qu)，這(zhe)個天區(qu)范圍(wei)之內不可見。依據阿爾伯(bo)特-愛(ai)因斯(si)坦的(de)(de)(de)相對論，當一(yi)顆垂(chui)死恒星崩(beng)潰，它(ta)將聚(ju)集成一(yi)點，這(zhe)里將成為(wei)黑洞，吞(tun)噬(shi)鄰近宇宙區(qu)域的(de)(de)(de)所有光(guang)線(xian)和(he)任何物質。
黑(hei)(hei)洞的(de)(de)(de)產(chan)生過(guo)(guo)程類似(si)于中(zhong)子(zi)星的(de)(de)(de)產(chan)生過(guo)(guo)程：某一(yi)個(ge)(ge)恒星在(zai)(zai)準備滅亡，核(he)心(xin)在(zai)(zai)自身重力(li)的(de)(de)(de)作用下(xia)迅(xun)速地(di)收(shou)縮(suo)(suo)，塌陷(xian)，發生強力(li)爆炸。當核(he)心(xin)中(zhong)所有的(de)(de)(de)物(wu)(wu)質(zhi)都變成(cheng)中(zhong)子(zi)時收(shou)縮(suo)(suo)過(guo)(guo)程立即停止，被壓縮(suo)(suo)成(cheng)一(yi)個(ge)(ge)密(mi)實的(de)(de)(de)星體(ti)，同(tong)時也壓縮(suo)(suo)了內部的(de)(de)(de)空間和時間。但在(zai)(zai)黑(hei)(hei)洞情況下(xia)，由于恒星核(he)心(xin)的(de)(de)(de)質(zhi)量大(da)到使收(shou)縮(suo)(suo)過(guo)(guo)程無休(xiu)止地(di)進行下(xia)去，連中(zhong)子(zi)間的(de)(de)(de)排斥力(li)也無法(fa)阻擋。中(zhong)子(zi)本身在(zai)(zai)擠壓引力(li)自身的(de)(de)(de)吸引下(xia)被碾為粉末，剩下(xia)來的(de)(de)(de)是一(yi)個(ge)(ge)密(mi)度高到難以想象的(de)(de)(de)物(wu)(wu)質(zhi)。由于高質(zhi)量而(er)產(chan)生的(de)(de)(de)引力(li)，使得任何靠近它的(de)(de)(de)物(wu)(wu)體(ti)都會被它吸進去。?
也可(ke)以(yi)簡(jian)單理解(jie)為：通常恒(heng)(heng)星(xing)最初只含氫(qing)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)，恒(heng)(heng)星(xing)內(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)氫(qing)原(yuan)(yuan)子核時刻相(xiang)互碰撞，發(fa)生(sheng)(sheng)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)。由于(yu)恒(heng)(heng)星(xing)質量(liang)(liang)(liang)很(hen)大(da)，聚(ju)(ju)(ju)變(bian)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)與(yu)恒(heng)(heng)星(xing)萬(wan)有引(yin)力(li)(li)抗衡，以(yi)維(wei)持(chi)恒(heng)(heng)星(xing)結構的(de)(de)(de)(de)(de)穩定。由于(yu)氫(qing)原(yuan)(yuan)子核的(de)(de)(de)(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)產(chan)生(sheng)(sheng)新的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)——氦元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)，接著，氦原(yuan)(yuan)子也參與(yu)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)，改(gai)變(bian)結構，生(sheng)(sheng)成(cheng)鋰元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)。如此類推，按(an)照元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)周(zhou)期表的(de)(de)(de)(de)(de)順序，會依次有鈹元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)、硼(peng)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)、碳元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)、氮元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)等生(sheng)(sheng)成(cheng)，直至鐵(tie)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)生(sheng)(sheng)成(cheng)，該恒(heng)(heng)星(xing)便會坍(tan)塌。這是(shi)由于(yu)鐵(tie)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)相(xiang)當穩定，參與(yu)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)時釋放的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)小(xiao)于(yu)所需能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)，因而(er)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)停止，而(er)鐵(tie)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)存在(zai)于(yu)恒(heng)(heng)星(xing)內(nei)部(bu)(bu)，導致恒(heng)(heng)星(xing)內(nei)部(bu)(bu)不具有足夠(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)與(yu)質量(liang)(liang)(liang)巨大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)恒(heng)(heng)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)萬(wan)有引(yin)力(li)(li)抗衡，從而(er)引(yin)發(fa)恒(heng)(heng)星(xing)坍(tan)塌，最終形(xing)成(cheng)黑洞。說它“黑”，是(shi)因為它產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)力(li)(li)使得它周(zhou)圍的(de)(de)(de)(de)(de)光都無法逃逸。跟(gen)中子星(xing)一樣，黑洞也是(shi)由質量(liang)(liang)(liang)大(da)于(yu)太陽質量(liang)(liang)(liang)好(hao)幾(ji)十(shi)甚(shen)至幾(ji)百倍以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)恒(heng)(heng)星(xing)演化而(er)來的(de)(de)(de)(de)(de)。
當(dang)一顆恒星(xing)衰老時(shi)，它的(de)(de)(de)熱核反應已經耗盡了(le)中(zhong)(zhong)心的(de)(de)(de)燃料，由中(zhong)(zhong)心產生的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)已經不多了(le)。這樣，它再也沒有足夠的(de)(de)(de)力量(liang)來承擔起(qi)外殼巨大的(de)(de)(de)重(zhong)量(liang)。所以(yi)在外殼的(de)(de)(de)重(zhong)壓之下(xia)，核心開始坍縮(suo)，物(wu)質將不可阻(zu)擋地向著中(zhong)(zhong)心點進軍，直到最后形成體積(ji)接近無(wu)(wu)限(xian)小、密度幾乎無(wu)(wu)限(xian)大的(de)(de)(de)星(xing)體。而(er)當(dang)它的(de)(de)(de)半徑(jing)一旦收(shou)縮(suo)到一定程度（一定小于史(shi)瓦(wa)西半徑(jing)），質量(liang)導致的(de)(de)(de)時(shi)空扭曲就(jiu)使得即使光也無(wu)(wu)法向外射(she)出——“黑洞”就(jiu)誕生了(le)。
黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)通常是因(yin)(yin)為它們聚攏周(zhou)(zhou)圍(wei)(wei)的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)產(chan)生輻(fu)(fu)射(she)而(er)(er)被(bei)發(fa)現的(de)(de)(de)，這一(yi)(yi)過(guo)程被(bei)稱為吸(xi)(xi)(xi)(xi)積。高(gao)溫氣(qi)體(ti)(ti)(ti)輻(fu)(fu)射(she)熱能的(de)(de)(de)效率(lv)會嚴重影響吸(xi)(xi)(xi)(xi)積流的(de)(de)(de)幾何與(yu)動(dong)力(li)學特(te)性(xing)。已觀測到(dao)(dao)了(le)輻(fu)(fu)射(she)效率(lv)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)薄盤(pan)以及輻(fu)(fu)射(she)效率(lv)較(jiao)低(di)的(de)(de)(de)厚盤(pan)。當(dang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)積氣(qi)體(ti)(ti)(ti)接近(jin)中央(yang)黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)時，它們產(chan)生的(de)(de)(de)輻(fu)(fu)射(she)對黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)自轉以是中央(yang)延展(zhan)物質系(xi)統的(de)(de)(de)流動(dong)。吸(xi)(xi)(xi)(xi)積是天(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)物理(li)中最普遍的(de)(de)(de)過(guo)程之(zhi)一(yi)(yi)，而(er)(er)且也(ye)正(zheng)是因(yin)(yin)為吸(xi)(xi)(xi)(xi)積才形成(cheng)(cheng)(cheng)了(le)我們周(zhou)(zhou)圍(wei)(wei)許多常見的(de)(de)(de)結構。在(zai)宇宙早期，當(dang)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)朝由暗物質造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)引力(li)勢阱(jing)中心流動(dong)時形成(cheng)(cheng)(cheng)了(le)星(xing)系(xi)。即使到(dao)(dao)了(le)今天(tian)(tian)，恒星(xing)依(yi)然(ran)是由氣(qi)體(ti)(ti)(ti)云在(zai)其自身引力(li)作(zuo)用下(xia)坍縮(suo)碎裂(lie)，進而(er)(er)通過(guo)吸(xi)(xi)(xi)(xi)積周(zhou)(zhou)圍(wei)(wei)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)而(er)(er)形成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)。行(xing)星(xing)（包括地球(qiu)）也(ye)是在(zai)新形成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)恒星(xing)周(zhou)(zhou)圍(wei)(wei)通過(guo)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)和巖石的(de)(de)(de)聚集而(er)(er)形成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)。當(dang)中央(yang)天(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)是一(yi)(yi)個黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)時，吸(xi)(xi)(xi)(xi)積就會展(zhan)現出它最為壯觀的(de)(de)(de)一(yi)(yi)面。黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)除了(le)吸(xi)(xi)(xi)(xi)積物質之(zhi)外，還通過(guo)霍金蒸(zheng)發(fa)過(guo)程向外輻(fu)(fu)射(she)粒子。
由于黑洞的(de)(de)密度(du)極大(da)(da)，根據公式我們(men)可以(yi)知道密度(du)=質(zhi)量(liang)(liang)/體(ti)積，為了讓黑洞密度(du)無限大(da)(da)，而黑洞的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)不變(bian)，那就說(shuo)明黑洞的(de)(de)體(ti)積要(yao)無限小，這樣才能(neng)(neng)成為黑洞。黑洞是由一些恒(heng)星“滅亡”后所形成的(de)(de)死星，它的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)極大(da)(da)，體(ti)積極小。但(dan)黑洞也有滅亡的(de)(de)那天，按照霍金的(de)(de)理論，在(zai)量(liang)(liang)子(zi)物理中(zhong)，有一種名(ming)為“隧道效(xiao)應”的(de)(de)現象，即一個粒(li)子(zi)的(de)(de)場強(qiang)分布雖然(ran)盡可能(neng)(neng)讓能(neng)(neng)量(liang)(liang)低的(de)(de)地方較強(qiang)，但(dan)即使在(zai)能(neng)(neng)量(liang)(liang)相(xiang)當(dang)高的(de)(de)地方，場強(qiang)仍會(hui)有分布，對于黑洞的(de)(de)邊(bian)界來說(shuo)，這就是一堵能(neng)(neng)量(liang)(liang)相(xiang)當(dang)高的(de)(de)勢(shi)壘(lei)，但(dan)是粒(li)子(zi)仍有可能(neng)(neng)出去。
霍金還證明(ming)，每個(ge)黑(hei)(hei)洞(dong)都有一(yi)定的(de)溫(wen)度(du)，而且溫(wen)度(du)的(de)高低(di)與(yu)黑(hei)(hei)洞(dong)的(de)質(zhi)量(liang)成反比例。也(ye)(ye)就是說，大黑(hei)(hei)洞(dong)溫(wen)度(du)低(di)，蒸發(fa)也(ye)(ye)微(wei)弱；小(xiao)黑(hei)(hei)洞(dong)的(de)溫(wen)度(du)高蒸發(fa)也(ye)(ye)強烈(lie)，類似劇烈(lie)的(de)爆發(fa)。相當(dang)于(yu)一(yi)個(ge)太(tai)陽質(zhi)量(liang)的(de)黑(hei)(hei)洞(dong)，大約要1x10^66年才能(neng)蒸發(fa)殆盡；相當(dang)于(yu)一(yi)顆小(xiao)行星(xing)質(zhi)量(liang)的(de)黑(hei)(hei)洞(dong)會在(zai)1x10-21秒內蒸發(fa)得干干凈凈。
黑洞(dong)會(hui)(hui)發出耀(yao)眼(yan)的(de)光芒(mang)，體積(ji)會(hui)(hui)縮小，甚至會(hui)(hui)爆(bao)炸，會(hui)(hui)噴射物(wu)體，發出耀(yao)眼(yan)的(de)光芒(mang)。當英國物(wu)理學(xue)家斯(si)蒂芬(fen)·威廉·霍金(jin)于1974年做此(ci)預言時，整個科學(xue)界為之震動。
霍(huo)金的(de)(de)理論是受靈感支配的(de)(de)思維的(de)(de)飛躍(yue)，他結(jie)合了(le)廣義相對論和(he)量子(zi)理論，他發現(xian)黑洞(dong)周圍的(de)(de)引力(li)場(chang)釋(shi)放出能量，同時消耗黑洞(dong)的(de)(de)能量和(he)質量。
假設(she)(she)一(yi)(yi)(yi)(yi)對粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)會(hui)(hui)(hui)在任何(he)(he)時(shi)刻、任何(he)(he)地點被(bei)(bei)創(chuang)生，被(bei)(bei)創(chuang)生的(de)(de)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)就是正(zheng)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)與反(fan)(fan)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)，而如(ru)果這一(yi)(yi)(yi)(yi)創(chuang)生過程(cheng)(cheng)發生在黑(hei)洞(dong)附(fu)(fu)近(jin)的(de)(de)話就會(hui)(hui)(hui)有兩種情況發生：兩粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)湮滅、一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)被(bei)(bei)吸入(ru)(ru)黑(hei)洞(dong)。“一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)被(bei)(bei)吸入(ru)(ru)黑(hei)洞(dong)”這一(yi)(yi)(yi)(yi)情況：在黑(hei)洞(dong)附(fu)(fu)近(jin)創(chuang)生的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)對粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)其中一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)反(fan)(fan)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)會(hui)(hui)(hui)被(bei)(bei)吸入(ru)(ru)黑(hei)洞(dong)，而正(zheng)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)會(hui)(hui)(hui)逃(tao)逸(yi)，由于能(neng)(neng)量(liang)不能(neng)(neng)憑空創(chuang)生，我(wo)們(men)設(she)(she)反(fan)(fan)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)攜(xie)帶負能(neng)(neng)量(liang)，正(zheng)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)攜(xie)帶正(zheng)能(neng)(neng)量(liang)，而反(fan)(fan)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)所(suo)有運動過程(cheng)(cheng)可以視為(wei)是一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)正(zheng)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)為(wei)之相反(fan)(fan)的(de)(de)運動過程(cheng)(cheng)，如(ru)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)反(fan)(fan)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)被(bei)(bei)吸入(ru)(ru)黑(hei)洞(dong)可視為(wei)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)正(zheng)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)從(cong)黑(hei)洞(dong)逃(tao)逸(yi)。這一(yi)(yi)(yi)(yi)情況就是一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)攜(xie)帶著從(cong)黑(hei)洞(dong)里來的(de)(de)正(zheng)能(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)逃(tao)逸(yi)了(le)，即黑(hei)洞(dong)的(de)(de)總能(neng)(neng)量(liang)少(shao)了(le)，而愛因斯坦的(de)(de)質能(neng)(neng)方(fang)程(cheng)(cheng)E=mc2表明，能(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)損(sun)失會(hui)(hui)(hui)導致(zhi)質量(liang)的(de)(de)損(sun)失。
當黑(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)(de)質量越來越小(xiao)時(shi)，它的(de)(de)(de)溫度會越來越高。這樣(yang)，當黑(hei)洞(dong)(dong)損(sun)失質量時(shi)，它的(de)(de)(de)溫度和發射率增加，因(yin)而(er)它的(de)(de)(de)質量損(sun)失得更快。這種“霍金輻射”對大(da)多數(shu)黑(hei)洞(dong)(dong)來說可以忽略(lve)不計，因(yin)為大(da)黑(hei)洞(dong)(dong)輻射的(de)(de)(de)比較慢(man)，而(er)小(xiao)黑(hei)洞(dong)(dong)則以極高的(de)(de)(de)速度輻射能量，直到黑(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)(de)爆炸(zha)。
據(ju)英(ying)國媒體報(bao)道，一項新的(de)(de)理(li)論(lun)指出黑洞(dong)的(de)(de)死(si)亡方式可能是(shi)以轉變(bian)為白洞(dong)的(de)(de)方式進行的(de)(de)。理(li)論(lun)上(shang)來(lai)說，白洞(dong)在行為上(shang)恰好是(shi)黑洞(dong)的(de)(de)反面——黑洞(dong)不(bu)斷吞噬物質，而白洞(dong)則不(bu)斷向外噴射(she)物質。 這一發現(xian)最(zui)早是(shi)由(you)英(ying)國某雜志網站報(bao)道的(de)(de)，其理(li)論(lun)依據(ju)是(shi)晦澀的(de)(de)量(liang)子(zi)引力理(li)論(lun)。
恒(heng)(heng)星的(de)時(shi)空(kong)扭(niu)(niu)曲(qu)(qu)改變了(le)光(guang)(guang)(guang)線(xian)的(de)路(lu)徑(jing)(jing)(jing)，使之(zhi)和原先沒有(you)恒(heng)(heng)星情(qing)況下的(de)路(lu)徑(jing)(jing)(jing)不(bu)一樣(yang)(yang)。光(guang)(guang)(guang)在恒(heng)(heng)星表(biao)面附近稍微(wei)向(xiang)內偏折，在日食時(shi)觀察(cha)遠(yuan)(yuan)處(chu)恒(heng)(heng)星發出(chu)的(de)光(guang)(guang)(guang)線(xian)，可以看到(dao)這(zhe)種偏折現象(xiang)。當該恒(heng)(heng)星向(xiang)內坍塌時(shi)，其(qi)質量(liang)導(dao)致(zhi)的(de)時(shi)空(kong)扭(niu)(niu)曲(qu)(qu)變得(de)很強(qiang)(qiang)，光(guang)(guang)(guang)線(xian)向(xiang)內偏折得(de)也更強(qiang)(qiang)，從而使得(de)光(guang)(guang)(guang)子從恒(heng)(heng)星逃(tao)逸(yi)變得(de)更為困難。對于在遠(yuan)(yuan)處(chu)的(de)觀察(cha)者(zhe)而言，光(guang)(guang)(guang)線(xian)變得(de)更黯(an)淡更紅(hong)。最(zui)后(hou)，當這(zhe)恒(heng)(heng)星收(shou)縮到(dao)某一臨(lin)界(jie)半(ban)徑(jing)(jing)(jing)（史瓦西半(ban)徑(jing)(jing)(jing)）時(shi)，其(qi)質量(liang)導(dao)致(zhi)時(shi)空(kong)扭(niu)(niu)曲(qu)(qu)變得(de)如此之(zhi)強(qiang)(qiang)，使得(de)光(guang)(guang)(guang)向(xiang)內偏折得(de)也如此之(zhi)強(qiang)(qiang)，以至于光(guang)(guang)(guang)也逃(tao)逸(yi)不(bu)出(chu)去(qu) 。這(zhe)樣(yang)(yang)，如果光(guang)(guang)(guang)都(dou)(dou)逃(tao)逸(yi)不(bu)出(chu)來，其(qi)他東西更不(bu)可能逃(tao)逸(yi)，都(dou)(dou)會被(bei)拉回去(qu)。也就(jiu)是說，存在一個事件(jian)的(de)集合或時(shi)空(kong)區(qu)域，光(guang)(guang)(guang)或任何東西都(dou)(dou)不(bu)可能從該區(qu)域逃(tao)逸(yi)而到(dao)達遠(yuan)(yuan)處(chu)的(de)觀察(cha)者(zhe)，這(zhe)樣(yang)(yang)的(de)區(qu)域稱作(zuo)黑(hei)洞。將其(qi)邊(bian)界(jie)稱作(zuo)事件(jian)視界(jie)，它和剛(gang)好(hao)不(bu)能從黑(hei)洞逃(tao)逸(yi)的(de)光(guang)(guang)(guang)線(xian)的(de)軌跡(ji)相(xiang)重(zhong)合。
與別的(de)天體相比，黑(hei)洞十分特殊。人們無法直(zhi)接(jie)觀察到它(ta)，科學家也只能對它(ta)內部結構提出各種猜想。而(er)使(shi)得黑(hei)洞把自己隱藏起(qi)來(lai)的(de)的(de)原(yuan)因(yin)即是彎曲(qu)的(de)時(shi)空。根據廣義相對論，時(shi)空會在(zai)引力場作用下(xia)彎曲(qu)。這時(shi)候，光(guang)雖(sui)然仍然沿任意兩(liang)點間(jian)的(de)最短光(guang)程傳播，但(dan)相對而(er)言(yan)它(ta)已彎曲(qu)。在(zai)經過大(da)密(mi)度的(de)天體時(shi)，時(shi)空會彎曲(qu)，光(guang)也就偏(pian)離了原(yuan)來(lai)的(de)方向。
在(zai)地球上，由(you)于引力場作用(yong)很(hen)小(xiao)，時空(kong)的扭曲是(shi)(shi)微(wei)乎其(qi)微(wei)的。而(er)在(zai)黑洞(dong)周圍，時空(kong)的這(zhe)種變形(xing)非常大。這(zhe)樣，即(ji)使(shi)是(shi)(shi)被(bei)黑洞(dong)擋(dang)著的恒星(xing)(xing)發出的光，雖然(ran)有一(yi)部分會落(luo)入黑洞(dong)中(zhong)消失，可另一(yi)部分光線會通過(guo)彎曲的空(kong)間中(zhong)繞過(guo)黑洞(dong)而(er)到(dao)達(da)地球。觀察到(dao)黑洞(dong)背面的星(xing)(xing)空(kong)，就像(xiang)黑洞(dong)不(bu)存在(zai)一(yi)樣，這(zhe)就是(shi)(shi)黑洞(dong)的隱身術。
更(geng)有趣的(de)(de)是，有些恒星不僅是朝著地(di)球(qiu)發(fa)出的(de)(de)光能直(zhi)接到(dao)達地(di)球(qiu)，它朝其它方(fang)向發(fa)射(she)的(de)(de)光也可能被附近(jin)的(de)(de)黑(hei)洞的(de)(de)強引力折射(she)而能到(dao)達地(di)球(qiu)。這(zhe)樣我們不僅能看(kan)見(jian)這(zhe)顆恒星的(de)(de)“臉”，還同時看(kan)到(dao)它的(de)(de)“側面”、甚(shen)至“后背”，這(zhe)是宇宙中的(de)(de)“引力透鏡”效應。
這張紅外波段圖像拍攝的(de)(de)是我們所居(ju)住銀河系的(de)(de)中(zhong)心(xin)部位，所有(you)銀河系的(de)(de)恒(heng)星(xing)都圍(wei)繞(rao)銀心(xin)部位可能(neng)存在的(de)(de)一個超大質(zhi)(zhi)量(liang)黑洞公(gong)轉(zhuan)。 據(ju)美國太(tai)空網報道，一項新的(de)(de)研究顯示，宇宙中(zhong)最大質(zhi)(zhi)量(liang)的(de)(de)黑洞開(kai)始快速成長(chang)的(de)(de)時(shi)期(qi)可能(neng)比科學(xue)家原先的(de)(de)估計(ji)更早(zao)，并且仍(reng)在加速成長(chang)。
一個來自以色(se)列(lie)特拉維夫大學(xue)的(de)天文(wen)學(xue)家小(xiao)組(zu)發現，宇宙中最大質量黑(hei)洞的(de)首次(ci)快速(su)成長(chang)期出(chu)現在宇宙年(nian)(nian)齡(ling)約(yue)為12億年(nian)(nian)時，而(er)非之前(qian)認(ren)為的(de)20~40億年(nian)(nian)。天文(wen)學(xue)家們估計(ji)宇宙的(de)年(nian)(nian)齡(ling)約(yue)為138.2億年(nian)(nian)。
同(tong)時，這項研究還(huan)發(fa)現宇宙中(zhong)最(zui)古老、質量最(zui)大的(de)黑洞同(tong)樣具有(you)非常快速的(de)成長。有(you)關(guan)這一發(fa)現的(de)詳細情(qing)況發(fa)表在《天體物(wu)理學報》雜志上。
如(ru)果黑洞足夠大(da)，宇航員會開(kai)始覺察到拉著(zhu)他(ta)腳的(de)重(zhong)力(li)(li)比拉著(zhu)他(ta)頭的(de)重(zhong)力(li)(li)更強大(da)，這種吸(xi)引力(li)(li)拖著(zhu)他(ta)無情(qing)地向下落，重(zhong)力(li)(li)差會迅速加大(da)而(er)將他(ta)撕裂（拉伸線），最終(zhong)他(ta)的(de)遺體會被分(fen)解而(er)落入(ru)黑洞那無限致密核心。
普金斯(si)基和他(ta)的(de)兩個(ge)學生(sheng)艾哈邁德·艾姆(mu)(mu)哈里(li)、詹姆(mu)(mu)斯(si)·薩利，加(jia)上該校的(de)另一位弦理論(lun)學家唐納德·馬(ma)洛夫一起，對這(zhe)一事件進行了重新計算。根據(ju)他(ta)們的(de)計算，卻呈現(xian)出完全不同的(de)另一番場景：量子(zi)效應(ying)會(hui)把事件視界變(bian)成沸騰的(de)粒子(zi)大漩渦(wo)，任(ren)何東西掉進去都會(hui)撞(zhuang)到一面(mian)火焰墻上而被瞬間烤焦。
美國宇航局有關(guan)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)超(chao)大質(zhi)量(liang)黑洞(dong)(dong)及其周圍(wei)物質(zhi)盤，炙熱的(de)(de)物質(zhi)團(tuan)（一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)呈粉(fen)紅色(se)，一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)呈黃色(se)）每一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)的(de)(de)體(ti)積都(dou)與太陽相當，環(huan)繞距離黑洞(dong)(dong)較近的(de)(de)軌道運(yun)行。科(ke)學家(jia)認為(wei)所有大型星(xing)系(xi)中(zhong)心都(dou)存在超(chao)大質(zhi)量(liang)黑洞(dong)(dong)。黑洞(dong)(dong)一(yi)(yi)(yi)直在吞噬被(bei)稱之(zhi)為(wei)“活躍星(xing)系(xi)核”的(de)(de)物質(zhi)。由(you)于(yu)被(bei)明亮并(bing)且溫度(du)極高的(de)(de)下落物質(zhi)盤環(huan)繞，黑洞(dong)(dong)的(de)(de)質(zhi)量(liang)很難確定。根據(ju)刊登(deng)在《自然(ran)》雜志(zhi)上的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)篇研究(jiu)論文，基于(yu)對(dui)繞黑洞(dong)(dong)運(yun)行物質(zhi)旋轉速度(du)的(de)(de)計算(suan)結果，37個(ge)(ge)已知星(xing)系(xi)中(zhong)心黑洞(dong)(dong)的(de)(de)質(zhi)量(liang)實際(ji)上低于(yu)此前(qian)的(de)(de)預計。
一位美國理論物理學家經過數學計(ji)算得出(chu)結論——黑洞根(gen)本就不存在。相(xiang)關論文分別(bie)發表在著名的(de)預(yu)印本網站ArXiv和《物理快報B》雜志(zhi)上。
“得出這(zhe)個結論后，即便(bian)我本人都(dou)感到十分(fen)震撼(han)。”提(ti)出這(zhe)一理論的美國北卡羅來納大學(xue)教(jiao)堂山分(fen)校理論物(wu)理學(xue)教(jiao)授(shou)勞拉·梅爾西尼—霍頓這(zhe)樣描述自己的感受。她說：“科學(xue)家們研究這(zhe)個問題已經超(chao)過了50年，而這(zhe)個解決方案給了我們許多新(xin)的思考。”
1974年，霍金通(tong)過量子力學的方(fang)法得出(chu)結(jie)論(lun)：黑洞(dong)不僅能夠(gou)吸收(shou)黑洞(dong)外(wai)(wai)的物質，同樣(yang)也(ye)能以熱(re)輻射的方(fang)式(shi)向(xiang)外(wai)(wai)“吐出(chu)”物質。而這種量子力學現(xian)象，就被稱為(wei)霍金輻射。
物理學(xue)家組織網2014年9月25日（北京時(shi)間(jian)）報(bao)道稱，新研究中梅爾西尼—霍頓(dun)(dun)描述了一(yi)種全新的(de)方案(an)。她(ta)和(he)霍金(jin)都同意，當恒星(xing)因自身的(de)引(yin)力(li)發生坍(tan)塌時(shi)會(hui)(hui)產生霍金(jin)輻(fu)(fu)射。但梅爾西尼—霍頓(dun)(dun)認為，發出這種輻(fu)(fu)射后，恒星(xing)的(de)質(zhi)量也會(hui)(hui)不斷地發生損失。正因為如此，當這些恒星(xing)坍(tan)縮時(shi)就(jiu)不可(ke)能達到形成黑(hei)洞(dong)(dong)所必(bi)須的(de)質(zhi)量密度(du)。她(ta)認為，垂死的(de)恒星(xing)在發生最后一(yi)次膨脹后，就(jiu)會(hui)(hui)爆炸，然后消亡，奇點永遠(yuan)不會(hui)(hui)形成，黑(hei)洞(dong)(dong)視界也不會(hui)(hui)出現。根(gen)本就(jiu)不會(hui)(hui)存(cun)在像黑(hei)洞(dong)(dong)這樣的(de)東西。
其實早在(zai)今年年初，霍金就(jiu)曾通(tong)過論文指出(chu)在(zai)經典理(li)論中黑洞是不存在(zai)的，他(ta)承認自(zi)己最初有關視界的認識是有缺陷的，并(bing)提出(chu)了新(xin)的“灰洞”理(li)論。該(gai)理(li)論認為，物質(zhi)和能(neng)量在(zai)被(bei)黑洞困住一段時間以(yi)后(hou)，又會被(bei)重(zhong)新(xin)釋放(fang)到宇宙(zhou)中。
黑洞(dong)(dong)這(zhe)一(yi)定義在(zai)經(jing)過漫長的(de)時間(jian)推測后，已經(jing)慢(man)慢(man)被人(ren)們所(suo)接受。然(ran)而霍金(jin)今(jin)年年初發文否認黑洞(dong)(dong)的(de)存(cun)在(zai)，取而代之提出了(le)“灰洞(dong)(dong)”理(li)論，這(zhe)在(zai)物理(li)學(xue)界(jie)掀(xian)起了(le)不(bu)(bu)小(xiao)的(de)波瀾。如今(jin)，梅爾西尼(ni)—霍頓直截了(le)當(dang)地稱“根(gen)本就不(bu)(bu)會存(cun)在(zai)像黑洞(dong)(dong)這(zhe)樣的(de)東西”，這(zhe)無疑(yi)成(cheng)為(wei)又一(yi)枚重磅炸彈——盡管梅爾西尼(ni)—霍頓遠不(bu)(bu)及(ji)霍金(jin)出名。當(dang)然(ran)，想以一(yi)己之力(li)推翻既(ji)有(you)的(de)理(li)論并不(bu)(bu)那(nei)么容易，需要(yao)更多有(you)說服(fu)力(li)的(de)證(zheng)據(ju)加以佐證(zheng)。?
根據(ju)黑洞本身的物(wu)理特性質量，角動量，電(dian)荷劃分，可(ke)以(yi)將黑洞分為五(wu)類。
不(bu)旋轉不(bu)帶電荷的(de)黑(hei)洞(dong)：它的(de)時空結構于1916年由史瓦西求出(chu)，稱(cheng)史瓦西黑(hei)洞(dong)。
不旋(xuan)轉帶電黑(hei)洞：稱R-N黑(hei)洞。時(shi)空(kong)結構(gou)于1916至(zhi)1918年(nian)由賴斯(si)納(na)（Reissner）和納(na)自敦(dun)（Nordstrom）求(qiu)出。
旋轉不帶(dai)電黑洞(dong)：稱克爾黑洞(dong)。時空結構由克爾于1963年求出。
一般黑洞(dong)：稱克爾(er)-紐曼黑洞(dong)。時空(kong)結構于1965年由紐曼求出。
雙星(xing)黑洞(dong)：與(yu)其他(ta)黑洞(dong)彼此之間相互繞轉的黑洞(dong)。
轉動且帶電荷的黑洞，叫做(zuo)克(ke)爾--紐曼黑洞。這(zhe)種結構(gou)的(de)黑洞視(shi)界(jie)和(he)(he)無限(xian)紅移(yi)(yi)面會(hui)分開，而且視(shi)界(jie)會(hui)分為兩個（外視(shi)界(jie)r+和(he)(he)內(nei)視(shi)界(jie)r-），無限(xian)紅移(yi)(yi)面也會(hui)分裂為兩個（rs+和(he)(he)rs-） 。外視(shi)界(jie)和(he)(he)無限(xian)紅移(yi)(yi)面之(zhi)間(jian)的(de)區域叫做(zuo)能層(ceng)，有(you)能量儲存在(zai)那里。越過外無限(xian)紅移(yi)(yi)面的(de)物體仍有(you)可能逃離(li)黑洞，這(zhe)是(shi)因(yin)為能層(ceng)還不(bu)是(shi)單(dan)向膜區。
（其中，M、J、Q分別代表黑洞(dong)的總質量、總角(jiao)動(dong)量和總電荷。a=J/Mc為單位質量角(jiao)動(dong)量）
單向膜區(qu)內(nei)，r為(wei)時(shi)間(jian)，s是空(kong)間(jian)。穿(chuan)(chuan)過外(wai)視(shi)界(jie)進入單向膜區(qu)得物體，將只能向前，穿(chuan)(chuan)過內(nei)視(shi)界(jie)進入黑(hei)洞內(nei)部。內(nei)視(shi)界(jie)以里的區(qu)域不是單向膜區(qu)，那(nei)里有(you)一個“奇(qi)(qi)(qi)環(huan)”，也就是時(shi)間(jian)終止的地方。物體可(ke)以在內(nei)視(shi)界(jie)內(nei)自(zi)由運動，由于奇(qi)(qi)(qi)環(huan)產生斥力，物體不會撞上(shang)奇(qi)(qi)(qi)環(huan)，不過，奇(qi)(qi)(qi)環(huan)附(fu)近有(you)一個極為(wei)有(you)趣的時(shi)空(kong)區(qu)，在那(nei)里存在“閉合類時(shi)線”，沿這種(zhong)時(shi)空(kong)曲(qu)線運動的物體可(ke)以不斷地回到自(zi)己(ji)的過去。
巨型黑洞
宇宙中大部分星系，包括我們居住(zhu)的(de)(de)銀(yin)河系的(de)(de)中心都隱藏著一(yi)個超大質(zhi)(zhi)量(liang)黑洞(dong)。這些黑洞(dong)質(zhi)(zhi)量(liang)大小不一(yi)，大約(yue)99萬(wan)～400億個太陽質(zhi)(zhi)量(liang)。天文學家們通過(guo)探測黑洞(dong)周圍吸(xi)積(ji)盤(pan)發(fa)出(chu)的(de)(de)強烈輻射和熱量(liang)推斷這些黑洞(dong)的(de)(de)存在(zai)。物質(zhi)(zhi)在(zai)受到(dao)強烈黑洞(dong)引力下(xia)(xia)落(luo)時，會在(zai)其周圍形成吸(xi)積(ji)盤(pan)盤(pan)旋下(xia)(xia)降(jiang)，在(zai)這一(yi)過(guo)程中勢能(neng)迅(xun)速釋放(fang)，將物質(zhi)(zhi)加熱到(dao)極高(gao)的(de)(de)溫度，從而發(fa)出(chu)強烈輻射。黑洞(dong)通過(guo)吸(xi)積(ji)方(fang)式吞噬周圍物質(zhi)(zhi)，這可能(neng)就(jiu)是(shi)它的(de)(de)成長方(fang)式。
這項最新的(de)(de)研究采用(yong)了全世界最先進的(de)(de)地基觀測設施，包(bao)括位于美國(guo)夏威(wei)夷莫納克(ke)亞(ya)山頂(ding)，海拔4000多(duo)米處的(de)(de)北雙子(zi)(zi)座(zuo)(zuo)望遠(yuan)鏡(jing)(jing)，位于智利帕拉那山的(de)(de)南雙子(zi)(zi)座(zuo)(zuo)望遠(yuan)鏡(jing)(jing)，以(yi)及位于美國(guo)新墨西哥州圣阿古斯丁(ding)平原上的(de)(de)甚(shen)大陣射電望遠(yuan)鏡(jing)(jing)。
觀測結果顯示，出(chu)(chu)現在(zai)宇宙(zhou)年齡僅為12億年時的活躍黑(hei)洞(dong)，其質(zhi)量要比(bi)稍后(hou)出(chu)(chu)現的大(da)部分大(da)質(zhi)量黑(hei)洞(dong)質(zhi)量小9/10。但是它們(men)的成(cheng)長(chang)速(su)度非常快，因而它們(men)的質(zhi)量要比(bi)后(hou)者大(da)得多。通(tong)過對(dui)這種成(cheng)長(chang)速(su)度的測算，研究人員可以估算出(chu)(chu)這些黑(hei)洞(dong)天體之前(qian)和(he)之后(hou)的發(fa)展路徑。
該研(yan)究小組發現，那些(xie)(xie)最古老的(de)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)，即那些(xie)(xie)在宇宙年齡僅為(wei)數(shu)億年時(shi)便(bian)開始(shi)進入全面成(cheng)長期(qi)的(de)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)，它們(men)的(de)質量僅為(wei)太陽(yang)的(de)99到2000倍。研(yan)究人員認為(wei)這(zhe)些(xie)(xie)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)形成(cheng)和演化可能和宇宙中最早的(de)恒星有關。
天文(wen)學家們還注意(yi)到(dao)，在(zai)最初的12億(yi)年后，這些被(bei)觀測的黑洞天體的成(cheng)長期僅(jin)僅(jin)持(chi)續了2億(yi)到(dao)4億(yi)年。
這(zhe)項(xiang)研(yan)究(jiu)是一個已持續9年(nian)的研(yan)究(jiu)計劃(hua)的成果。特(te)拉維夫大(da)(da)學主持的這(zhe)項(xiang)研(yan)究(jiu)旨在追蹤研(yan)究(jiu)宇宙中最大(da)(da)質量黑(hei)洞的演化，并觀(guan)察(cha)它(ta)們(men)對宿(su)主星系產生(sheng)的影響。
發現“超大”黑洞
2015年3月1日，北(bei)京大學吳學兵教授等人在(zai)一(yi)個發光類星(xing)體里發現(xian)了一(yi)片質量為太陽120億倍(bei)的黑(hei)洞，并且該(gai)星(xing)體早在(zai)宇宙形成的早期就已經存(cun)在(zai)。科(ke)學家稱，如此巨大的黑(hei)洞的形成無(wu)法用現(xian)有(you)黑(hei)洞理論(lun)解(jie)釋。
該發(fa)現(xian)對2014年之前的(de)宇宙形成理論(lun)帶(dai)出(chu)了(le)挑(tiao)戰。至2015年的(de)宇宙理論(lun)認為，黑洞及其宿主星系的(de)發(fa)展形態基本(ben)上(shang)是亙古不變的(de)。
德國麥克(ke)斯(si)普蘭喀天文機構的(de)(de)研究員布拉姆·維(wei)尼曼(man)斯(si)（BramVenemans）說道，最(zui)新發(fa)現的(de)(de)黑洞體量相當于(yu)太(tai)陽的(de)(de)400億(yi)倍(bei)，科(ke)學家(jia)編號為S5 0014+81，比先前發(fa)現的(de)(de)同時期黑洞的(de)(de)總和(he)還大(da)出一倍(bei)。而在銀河系的(de)(de)中央(yang)潛伏的(de)(de)黑洞比太(tai)陽大(da)20倍(bei)-500萬倍(bei)。
1970年，美國的(de)“自由”號(hao)人(ren)造(zao)衛星(xing)發現了與其他射線源(yuan)不同的(de)天鵝座(zuo)X-1，位于天鵝座(zuo)X-1上的(de)是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)個(ge)比(bi)太陽重(zhong)30多倍的(de)巨(ju)大(da)藍色星(xing)球，該星(xing)球被一(yi)(yi)(yi)個(ge)重(zhong)約(yue)10個(ge)太陽的(de)看不見的(de)物體牽引著。天文學家一(yi)(yi)(yi)致(zhi)認為這個(ge)物體就是(shi)(shi)黑洞，它就是(shi)(shi)人(ren)類發現的(de)第一(yi)(yi)(yi)個(ge)黑洞。
1928年，薩拉(la)(la)瑪(ma)尼安·錢德拉(la)(la)塞(sai)卡(ka)（天(tian)體物理(li)學家(jia)(jia)）到英國劍橋跟英國天(tian)文學家(jia)(jia)阿(a)瑟(se)·愛丁頓爵士（一(yi)位(wei)宣講相對(dui)論的(de)物理(li)家(jia)(jia)）學習。錢德拉(la)(la)塞(sai)卡(ka)意(yi)識到，泡利不相容(rong)原(yuan)理(li)所(suo)能提供的(de)排斥力(li)有一(yi)個極限(xian)。恒星中的(de)粒子的(de)最大速度差被相對(dui)論限(xian)制為(wei)光速。這意(yi)味著，恒星變得(de)足夠緊致之(zhi)時(shi)，由不相容(rong)原(yuan)理(li)引起的(de)排斥力(li)就會比引力(li)的(de)作用(yong)小(xiao)。錢德拉(la)(la)塞(sai)卡(ka)計算出(chu)；一(yi)個大約為(wei)太陽質量(liang)一(yi)倍半的(de)冷的(de)恒星不能支持自(zi)身以抵抗(kang)自(zi)己的(de)引力(li)。（這質量(liang)稱為(wei)錢德拉(la)(la)塞(sai)卡(ka)極限(xian)）前蘇聯科學家(jia)(jia)列(lie)夫·達維多維奇(qi)·蘭道幾乎在(zai)同時(shi)也(ye)發現了類似的(de)結論。
如果一(yi)(yi)顆(ke)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)的(de)質量比錢德拉塞(sai)卡極(ji)限小，它最(zui)后會停(ting)止收縮并(bing)終于(yu)變成(cheng)一(yi)(yi)顆(ke)半徑為幾千英里和密度為每立(li)方(fang)英寸幾百噸的(de)“白(bai)矮星(xing)(xing)(xing)”。白(bai)矮星(xing)(xing)(xing)是它物質中(zhong)電子(zi)之間(jian)的(de)不(bu)相容原理排斥(chi)力所支持的(de)。第一(yi)(yi)顆(ke)被觀察到的(de)是繞著夜空中(zhong)最(zui)亮的(de)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)——天狼(lang)星(xing)(xing)(xing)轉動的(de)那一(yi)(yi)顆(ke)。
蘭道指(zhi)出，對于恒(heng)星(xing)(xing)還存在(zai)另一(yi)可能的終態。其(qi)極(ji)限質量大約也為(wei)太陽質量的一(yi)倍或二倍，但是其(qi)體積甚至比白矮(ai)星(xing)(xing)還小得多。這些(xie)恒(heng)星(xing)(xing)是由中子(zi)(zi)和質子(zi)(zi)之間(jian)，而不是電子(zi)(zi)之間(jian)的不相容原理排斥力所支(zhi)持。所以它們(men)被叫做(zuo)中子(zi)(zi)星(xing)(xing)。它們(men)的半(ban)徑(jing)只有10英(ying)里左右(you)，密度為(wei)每立方英(ying)寸幾億噸。在(zai)中子(zi)(zi)星(xing)(xing)被第一(yi)次預言時，并沒(mei)有任何方法去觀察(cha)它，很久以后它們(men)才被觀察(cha)到(dao)。
另一(yi)方面，質量比錢德(de)拉塞卡(ka)極限(xian)(xian)還大(da)的(de)(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing)在耗盡(jin)其燃料時，會(hui)出(chu)現一(yi)個(ge)很大(da)的(de)(de)(de)(de)問題(ti)：在某(mou)種情(qing)形下(xia)，它(ta)們會(hui)爆炸(zha)或拋出(chu)足夠的(de)(de)(de)(de)物質，使自(zi)己的(de)(de)(de)(de)質量減少(shao)到極限(xian)(xian)之下(xia)，以避(bi)免災難性(xing)的(de)(de)(de)(de)引力坍縮(suo)，不管(guan)恒(heng)星(xing)(xing)有多大(da)，這(zhe)總會(hui)發生。愛丁(ding)頓拒絕(jue)相(xiang)信錢德(de)拉塞卡(ka)的(de)(de)(de)(de)結果。愛丁(ding)頓認為，一(yi)顆恒(heng)星(xing)(xing)不可能坍縮(suo)成一(yi)點(dian)。這(zhe)是(shi)大(da)多數科學家(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)觀點(dian)：愛因斯坦(tan)自(zi)己寫了(le)一(yi)篇論文，宣布恒(heng)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)體積不會(hui)收(shou)縮(suo)為零(ling)。其他(ta)(ta)科學家(jia)(jia)，尤其是(shi)他(ta)(ta)以前的(de)(de)(de)(de)老師、恒(heng)星(xing)(xing)結構的(de)(de)(de)(de)主要權威——愛丁(ding)頓的(de)(de)(de)(de)敵意(yi)使錢德(de)拉塞卡(ka)拋棄了(le)這(zhe)方面的(de)(de)(de)(de)工(gong)作，轉去研究(jiu)諸(zhu)如恒(heng)星(xing)(xing)團運動等(deng)其他(ta)(ta)天文學問題(ti)。然而，他(ta)(ta)獲得1983年(nian)諾貝爾獎，至(zhi)少(shao)部分原因在于他(ta)(ta)早年(nian)所(suo)做的(de)(de)(de)(de)關于冷恒(heng)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)質量極限(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)工(gong)作。
錢(qian)德(de)拉塞(sai)卡(ka)指出，泡利不相(xiang)容原(yuan)(yuan)理不能夠阻止質量大于錢(qian)德(de)拉塞(sai)卡(ka)極限的(de)(de)恒(heng)星(xing)發(fa)生坍(tan)縮。但是(shi)，根(gen)據廣(guang)義相(xiang)對(dui)論，這樣的(de)(de)恒(heng)星(xing)會發(fa)生什么(me)情況(kuang)呢。這個問(wen)題被(bei)一(yi)位年輕的(de)(de)美國人羅伯特·奧(ao)本(ben)海默(mo)于1939年首次(ci)解決。然而，他所獲得的(de)(de)結(jie)果(guo)表明，用(yong)當時的(de)(de)望遠鏡去觀察不會再有任何結(jie)果(guo)。以后(hou)，因(yin)第(di)二次(ci)世界大戰的(de)(de)干擾，奧(ao)本(ben)海默(mo)卷入到原(yuan)(yuan)子(zi)彈計劃(hua)中(zhong)去。戰后(hou)，由(you)于大部(bu)分科學家(jia)被(bei)吸引到原(yuan)(yuan)子(zi)和原(yuan)(yuan)子(zi)核尺度的(de)(de)物理中(zhong)去，因(yin)而引力坍(tan)縮的(de)(de)問(wen)題被(bei)大部(bu)分人忘記了。
1967年，劍(jian)橋的(de)(de)(de)一位研(yan)究生約瑟琳·貝爾發現了天空發射出無線電(dian)波(bo)的(de)(de)(de)規則脈(mo)沖的(de)(de)(de)物體(ti)，這(zhe)對(dui)黑洞的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)預言(yan)帶來了進一步(bu)的(de)(de)(de)鼓(gu)舞(wu)。起初貝爾和(he)(he)她的(de)(de)(de)導師安東(dong)尼·赫維許以(yi)(yi)為(wei)(wei)，他(ta)(ta)們(men)可(ke)能(neng)和(he)(he)我們(men)星(xing)系中的(de)(de)(de)外星(xing)文明進行(xing)了接觸。在(zai)宣布他(ta)(ta)們(men)發現的(de)(de)(de)討論會(hui)上，他(ta)(ta)們(men)將(jiang)這(zhe)四個(ge)最早發現的(de)(de)(de)源稱(cheng)為(wei)(wei)LGM1－4，LGM表(biao)示(shi)“小綠人(ren)”（“Little Green Man”）的(de)(de)(de)意思。最終他(ta)(ta)們(men)和(he)(he)所(suo)有(you)(you)其他(ta)(ta)人(ren)的(de)(de)(de)結論是(shi)這(zhe)些被(bei)稱(cheng)為(wei)(wei)脈(mo)沖星(xing)的(de)(de)(de)物體(ti)，事(shi)實上是(shi)旋(xuan)轉的(de)(de)(de)中子(zi)星(xing)，這(zhe)些中子(zi)星(xing)由(you)于在(zai)黑洞這(zhe)個(ge)概念剛被(bei)提(ti)出的(de)(de)(de)時候(hou)，共(gong)有(you)(you)兩種(zhong)(zhong)光(guang)(guang)理(li)論：一種(zhong)(zhong)是(shi)牛(niu)頓贊成的(de)(de)(de)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)微粒說(shuo)；另一種(zhong)(zhong)是(shi)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)波(bo)動說(shuo)。由(you)于量子(zi)力(li)學的(de)(de)(de)波(bo)粒二象性，光(guang)(guang)既可(ke)認(ren)為(wei)(wei)是(shi)波(bo)，也可(ke)認(ren)為(wei)(wei)是(shi)粒子(zi)。在(zai)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)波(bo)動說(shuo)中，不清楚光(guang)(guang)對(dui)引力(li)如何響應。但是(shi)如果(guo)光(guang)(guang)是(shi)由(you)粒子(zi)組(zu)成的(de)(de)(de)，人(ren)們(men)可(ke)以(yi)(yi)預料，它們(men)正如同炮彈(dan)、火箭和(he)(he)行(xing)星(xing)那樣(yang)受引力(li)的(de)(de)(de)影響。起先人(ren)們(men)以(yi)(yi)為(wei)(wei)，光(guang)(guang)粒子(zi)無限快地運動，所(suo)以(yi)(yi)引力(li)不可(ke)能(neng)使之慢(man)下來，但是(shi)羅麥關(guan)于光(guang)(guang)速(su)度有(you)(you)限的(de)(de)(de)發現表(biao)明引力(li)對(dui)之可(ke)有(you)(you)重要效應。
1783年，劍橋的(de)(de)(de)(de)(de)學監約翰·米歇(xie)爾在這個(ge)假定的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)礎上，在《倫敦皇家(jia)學會(hui)哲學學報》上發表(biao)了一篇文章。他指出，一個(ge)質量足(zu)夠大(da)并足(zu)夠緊致(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)恒星會(hui)有如此(ci)強(qiang)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)力場(chang)，以致(zhi)于(yu)(yu)連光(guang)線都(dou)不(bu)能逃(tao)逸——任(ren)何從恒星表(biao)面發出的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)，還沒到達遠(yuan)處即會(hui)被恒星的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)力吸(xi)(xi)引(yin)回(hui)來(lai)。米歇(xie)爾暗示，可(ke)能存在大(da)量這樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)恒星，雖然(ran)會(hui)由于(yu)(yu)從它(ta)們那里發出的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)不(bu)會(hui)到達我(wo)們這兒(er)而使我(wo)們不(bu)能看到它(ta)們，但我(wo)們仍(reng)然(ran)可(ke)以感(gan)到它(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)力的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)引(yin)作用。這正是我(wo)們稱(cheng)為(wei)黑洞的(de)(de)(de)(de)(de)物體。
事實(shi)上，因為光(guang)(guang)速(su)是固(gu)定的，所(suo)以，在牛頓引力論(lun)中將(jiang)光(guang)(guang)類(lei)似炮(pao)(pao)彈那(nei)樣處理不(bu)嚴謹。（從地面(mian)發射(she)上天的炮(pao)(pao)彈由于(yu)引力而(er)減速(su)，最(zui)后(hou)停止(zhi)上升(sheng)并(bing)折回地面(mian)；然而(er)，一個光(guang)(guang)子必須(xu)以不(bu)變的速(su)度繼(ji)續向上，那(nei)么牛頓引力對于(yu)光(guang)(guang)如何發生影(ying)響(xiang)。）在1915年(nian)愛因斯坦提出廣義相對論(lun)之前，一直(zhi)沒有(you)關于(yu)引力如何影(ying)響(xiang)光(guang)(guang)的協調的理論(lun)，之后(hou)這(zhe)個理論(lun)對大(da)質量恒星的含(han)意才被理解。
觀(guan)察一個(ge)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)坍縮并形(xing)成(cheng)黑洞(dong)(dong)時(shi)(shi)(shi)，因(yin)為在(zai)相對(dui)論(lun)中(zhong)沒有(you)(you)絕對(dui)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)，所(suo)(suo)以(yi)每(mei)個(ge)觀(guan)測者都有(you)(you)自己(ji)的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)測量。由(you)于(yu)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)引力(li)場(chang)(chang)，在(zai)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)上(shang)某(mou)人的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)將和在(zai)遠處(chu)某(mou)人的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)不同。假定在(zai)坍縮星(xing)(xing)(xing)(xing)表(biao)(biao)面(mian)有(you)(you)一無畏的(de)(de)(de)(de)航天員(yuan)和恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)一起向內(nei)坍縮，按照(zhao)他的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)，每(mei)一秒(miao)鐘發(fa)一信號(hao)到(dao)(dao)一個(ge)繞著該(gai)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)轉動的(de)(de)(de)(de)空(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)船(chuan)(chuan)(chuan)上(shang)去。在(zai)他的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)的(de)(de)(de)(de)某(mou)一時(shi)(shi)(shi)刻，譬如11點(dian)鐘，恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)剛(gang)好收(shou)(shou)(shou)縮到(dao)(dao)它的(de)(de)(de)(de)臨界半徑，此時(shi)(shi)(shi)引力(li)場(chang)(chang)強(qiang)到(dao)(dao)沒有(you)(you)任(ren)何東西可以(yi)逃逸出(chu)(chu)去，他的(de)(de)(de)(de)信號(hao)再(zai)也(ye)不能傳到(dao)(dao)空(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)船(chuan)(chuan)(chuan)了。當11點(dian)到(dao)(dao)達時(shi)(shi)(shi)，他在(zai)空(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)船(chuan)(chuan)(chuan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)伙伴發(fa)現，航天員(yuan)發(fa)來的(de)(de)(de)(de)一串信號(hao)的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)間(jian)(jian)(jian)(jian)隔越變越長(chang)。但(dan)是(shi)(shi)這(zhe)個(ge)效應在(zai)10點(dian)59分59秒(miao)之前(qian)是(shi)(shi)非(fei)常微小的(de)(de)(de)(de)。在(zai)收(shou)(shou)(shou)到(dao)(dao)10點(dian)59分58秒(miao)和10點(dian)59分59秒(miao)發(fa)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)兩個(ge)信號(hao)之間(jian)(jian)(jian)(jian)，他們(men)只(zhi)需(xu)等(deng)待比(bi)一秒(miao)鐘稍長(chang)一點(dian)的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)，然(ran)而他們(men)必須(xu)為11點(dian)發(fa)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)信號(hao)等(deng)待無限長(chang)的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)。按照(zhao)航天員(yuan)的(de)(de)(de)(de)手表(biao)(biao)，光(guang)波(bo)是(shi)(shi)在(zai)10點(dian)59分59秒(miao)和11點(dian)之間(jian)(jian)(jian)(jian)由(you)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)表(biao)(biao)面(mian)發(fa)出(chu)(chu)；從空(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)船(chuan)(chuan)(chuan)上(shang)看，那光(guang)波(bo)被散開到(dao)(dao)無限長(chang)的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)間(jian)(jian)(jian)(jian)隔里。在(zai)空(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)船(chuan)(chuan)(chuan)上(shang)收(shou)(shou)(shou)到(dao)(dao)這(zhe)一串光(guang)波(bo)的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)間(jian)(jian)(jian)(jian)隔變得(de)(de)越來越長(chang)，所(suo)(suo)以(yi)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)來的(de)(de)(de)(de)光(guang)顯得(de)(de)越來越紅(hong)、越來越淡，最后，該(gai)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)變得(de)(de)如此之朦(meng)朧，以(yi)至于(yu)從空(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)船(chuan)(chuan)(chuan)上(shang)再(zai)也(ye)看不見它，所(suo)(suo)余下的(de)(de)(de)(de)只(zhi)是(shi)(shi)空(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)一個(ge)黑洞(dong)(dong)。然(ran)而，此恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)繼(ji)續(xu)以(yi)同樣的(de)(de)(de)(de)引力(li)作用到(dao)(dao)空(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)船(chuan)(chuan)(chuan)上(shang)，使飛(fei)船(chuan)(chuan)(chuan)繼(ji)續(xu)繞著所(suo)(suo)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)黑洞(dong)(dong)旋轉。
但(dan)是由于(yu)以(yi)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題，使得上(shang)(shang)述情景不是完(wan)全現(xian)實(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。離開(kai)恒星越遠(yuan)則(ze)引(yin)(yin)力(li)(li)(li)越弱，所(suo)以(yi)作用在(zai)這(zhe)位無(wu)畏的(de)(de)(de)(de)(de)(de)航天(tian)員腳(jiao)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)力(li)(li)(li)總比(bi)作用到(dao)(dao)(dao)他頭(tou)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)。在(zai)恒星還未(wei)收縮到(dao)(dao)(dao)臨(lin)(lin)界(jie)半(ban)徑而形成(cheng)事件視(shi)界(jie)之前(qian)(qian)，這(zhe)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)差就已經將(jiang)(jiang)航天(tian)員拉成(cheng)意(yi)大(da)(da)利面條那樣(yang)，甚至(zhi)將(jiang)(jiang)他撕裂!然而，在(zai)宇宙(zhou)中(zhong)存在(zai)質(zhi)量大(da)(da)得多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)體(ti)，譬如星系的(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)心區(qu)域(yu)，它(ta)們遭受到(dao)(dao)(dao)引(yin)(yin)力(li)(li)(li)坍縮而產生(sheng)黑洞；一位在(zai)這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物體(ti)上(shang)(shang)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)航天(tian)員在(zai)黑洞形成(cheng)之前(qian)(qian)不會(hui)(hui)被撕開(kai)。事實(shi)上(shang)(shang)，當(dang)他到(dao)(dao)(dao)達臨(lin)(lin)界(jie)半(ban)徑時，不會(hui)(hui)有任(ren)何異樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)感覺，甚至(zhi)在(zai)通過永不回返的(de)(de)(de)(de)(de)(de)那一點時，都沒注意(yi)到(dao)(dao)(dao)。但(dan)是，隨著這(zhe)區(qu)域(yu)繼續坍縮，只要在(zai)幾(ji)個鐘(zhong)頭(tou)之內，作用到(dao)(dao)(dao)他頭(tou)上(shang)(shang)和腳(jiao)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)力(li)(li)(li)之差會(hui)(hui)變(bian)得如此之大(da)(da)，以(yi)至(zhi)于(yu)再將(jiang)(jiang)其撕裂。
羅(luo)杰·彭羅(luo)斯在(zai)1965年和1970年之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)研究指出，根(gen)據廣(guang)義相(xiang)對(dui)(dui)論，在(zai)黑洞(dong)中必(bi)然存(cun)在(zai)無限大密度和空間(jian)(jian)——時間(jian)(jian)曲率的(de)(de)(de)(de)奇(qi)(qi)(qi)點。這(zhe)和時間(jian)(jian)開端時的(de)(de)(de)(de)大爆炸相(xiang)當類似，只不(bu)(bu)過(guo)它(ta)(ta)是(shi)一個(ge)坍縮物體和航(hang)天員(yuan)的(de)(de)(de)(de)時間(jian)(jian)終(zhong)點而(er)已。在(zai)此奇(qi)(qi)(qi)點，科學定(ding)律(lv)和預言將來的(de)(de)(de)(de)能力都失效了。然而(er)，任(ren)何(he)留在(zai)黑洞(dong)之外(wai)的(de)(de)(de)(de)觀(guan)察者，將不(bu)(bu)會受到(dao)可預見(jian)性(xing)失效的(de)(de)(de)(de)影響，因(yin)為從(cong)奇(qi)(qi)(qi)點出發(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)管(guan)是(shi)光還是(shi)任(ren)何(he)其他信(xin)號(hao)都不(bu)(bu)能到(dao)達(da)。這(zhe)令(ling)人(ren)驚奇(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)事實導致羅(luo)杰·彭羅(luo)斯提出了宇宙(zhou)監(jian)督猜(cai)測，它(ta)(ta)可以(yi)被(bei)意譯(yi)為：“上帝憎惡(e)裸奇(qi)(qi)(qi)點。”換言之，由引力坍縮所(suo)產生的(de)(de)(de)(de)奇(qi)(qi)(qi)點只能發(fa)(fa)生在(zai)像黑洞(dong)這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)地方，在(zai)那兒(er)它(ta)(ta)被(bei)事件視界體面地遮住而(er)不(bu)(bu)被(bei)外(wai)界看見(jian)。嚴(yan)格(ge)地講，這(zhe)是(shi)所(suo)謂(wei)弱的(de)(de)(de)(de)宇宙(zhou)監(jian)督猜(cai)測：它(ta)(ta)使留在(zai)黑洞(dong)外(wai)面的(de)(de)(de)(de)觀(guan)察者不(bu)(bu)致受到(dao)發(fa)(fa)生在(zai)奇(qi)(qi)(qi)點處(chu)的(de)(de)(de)(de)可預見(jian)性(xing)失效的(de)(de)(de)(de)影響，但它(ta)(ta)對(dui)(dui)那位不(bu)(bu)幸落到(dao)黑洞(dong)里的(de)(de)(de)(de)可憐的(de)(de)(de)(de)航(hang)天員(yuan)卻是(shi)愛莫能助。
廣義相對論相關
廣義相(xiang)對論方程存(cun)在(zai)(zai)一(yi)(yi)些(xie)(xie)解，這些(xie)(xie)解使(shi)得我們的(de)(de)(de)(de)(de)航天員可(ke)能(neng)看到(dao)裸(luo)奇(qi)(qi)點(dian)。他也許能(neng)避免(mian)撞(zhuang)到(dao)奇(qi)(qi)點(dian)上去，而穿過(guo)一(yi)(yi)個“蟲(chong)洞”來到(dao)宇宙的(de)(de)(de)(de)(de)另一(yi)(yi)區域。看來這給空間(jian)——時(shi)間(jian)內的(de)(de)(de)(de)(de)旅(lv)行提供了巨大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性。但(dan)是(shi)(shi)不(bu)幸的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)，所有(you)這些(xie)(xie)解似乎都是(shi)(shi)非常不(bu)穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)；最(zui)小的(de)(de)(de)(de)(de)干擾，譬(pi)如一(yi)(yi)個航天員的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)就會使(shi)之改變(bian)，以至于他還沒能(neng)看到(dao)此(ci)奇(qi)(qi)點(dian)，就撞(zhuang)上去而結束了他的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian)。換言之，奇(qi)(qi)點(dian)總是(shi)(shi)發生在(zai)(zai)他的(de)(de)(de)(de)(de)將來，而從不(bu)會在(zai)(zai)過(guo)去。強的(de)(de)(de)(de)(de)宇宙監(jian)督(du)(du)猜(cai)測是(shi)(shi)說，在(zai)(zai)一(yi)(yi)個現實的(de)(de)(de)(de)(de)解里，奇(qi)(qi)點(dian)總是(shi)(shi)或者整個存(cun)在(zai)(zai)于將來（如引力(li)坍縮(suo)的(de)(de)(de)(de)(de)奇(qi)(qi)點(dian)），或者整個存(cun)在(zai)(zai)于過(guo)去（如大(da)爆炸）。因為在(zai)(zai)接近裸(luo)奇(qi)(qi)點(dian)處可(ke)能(neng)旅(lv)行到(dao)過(guo)去，所以宇宙監(jian)督(du)(du)猜(cai)測的(de)(de)(de)(de)(de)某種形式的(de)(de)(de)(de)(de)成立是(shi)(shi)大(da)有(you)希(xi)望(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)。
事(shi)件(jian)視(shi)(shi)界(jie)(jie)，也就是空間——時間中不可逃(tao)逸區域(yu)的(de)(de)(de)邊界(jie)(jie)，正如(ru)同(tong)圍繞著黑(hei)(hei)洞的(de)(de)(de)單向膜：物體(ti)，譬如(ru)不謹慎的(de)(de)(de)航天員，能通過(guo)事(shi)件(jian)視(shi)(shi)界(jie)(jie)落到黑(hei)(hei)洞里去(qu)，但是沒有任何東(dong)(dong)西(xi)(xi)可以(yi)(yi)通過(guo)事(shi)件(jian)視(shi)(shi)界(jie)(jie)而逃(tao)離黑(hei)(hei)洞。（記住事(shi)件(jian)視(shi)(shi)界(jie)(jie)是企(qi)圖逃(tao)離黑(hei)(hei)洞的(de)(de)(de)光的(de)(de)(de)空間——時間軌道，沒有任何東(dong)(dong)西(xi)(xi)可以(yi)(yi)比光運動得更快）人(ren)(ren)們可以(yi)(yi)將(jiang)詩人(ren)(ren)但丁(ding)針對地(di)(di)獄(yu)入口所說的(de)(de)(de)話恰(qia)到好處地(di)(di)用于事(shi)件(jian)視(shi)(shi)界(jie)(jie)：“從(cong)這兒進去(qu)的(de)(de)(de)人(ren)(ren)必須拋棄一切希望。”任何東(dong)(dong)西(xi)(xi)或任何人(ren)(ren)一旦進入事(shi)件(jian)視(shi)(shi)界(jie)(jie)，就會(hui)很快地(di)(di)到達無限致密的(de)(de)(de)區域(yu)和時間的(de)(de)(de)終點。
廣義相(xiang)(xiang)對論預言(yan)，運動(dong)的(de)(de)(de)重物(wu)(wu)會導致(zhi)引(yin)力(li)(li)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)輻(fu)射，那(nei)是(shi)以(yi)光(guang)的(de)(de)(de)速度傳播(bo)的(de)(de)(de)空間——時間曲(qu)率(lv)的(de)(de)(de)漣(lian)漪。引(yin)力(li)(li)波(bo)(bo)和(he)電(dian)磁場的(de)(de)(de)漣(lian)漪光(guang)波(bo)(bo)相(xiang)(xiang)類似(si)，但(dan)是(shi)要探測(ce)到(dao)它(ta)(ta)則困難(nan)得多。就(jiu)像光(guang)一(yi)(yi)樣，它(ta)(ta)帶走了發(fa)射它(ta)(ta)們的(de)(de)(de)物(wu)(wu)體(ti)的(de)(de)(de)能量(liang)。因(yin)為任何(he)運動(dong)中(zhong)的(de)(de)(de)能量(liang)都會被(bei)引(yin)力(li)(li)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)輻(fu)射所帶走，所以(yi)可以(yi)預料，一(yi)(yi)個(ge)大質量(liang)物(wu)(wu)體(ti)的(de)(de)(de)系統(tong)最終會趨向于一(yi)(yi)種(zhong)不變的(de)(de)(de)狀態(tai)。（這和(he)扔一(yi)(yi)塊軟(ruan)木到(dao)水中(zhong)的(de)(de)(de)情況相(xiang)(xiang)當(dang)(dang)類似(si)，起先翻(fan)上翻(fan)下(xia)折騰了好一(yi)(yi)陣，但(dan)是(shi)當(dang)(dang)漣(lian)漪將其能量(liang)帶走，就(jiu)使(shi)它(ta)(ta)最終平靜下(xia)來(lai)。）例如，繞(rao)著太陽(yang)公轉的(de)(de)(de)地球(qiu)(qiu)即(ji)產生引(yin)力(li)(li)波(bo)(bo)。其能量(liang)損(sun)失(shi)的(de)(de)(de)效應(ying)將改變地球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)軌(gui)道(dao)，使(shi)之(zhi)逐(zhu)漸越(yue)來(lai)越(yue)接(jie)近(jin)太陽(yang)，最后(hou)撞到(dao)太陽(yang)上，以(yi)這種(zhong)方式歸于最終不變的(de)(de)(de)狀態(tai)。在地球(qiu)(qiu)和(he)太陽(yang)的(de)(de)(de)情形下(xia)能量(liang)損(sun)失(shi)率(lv)非(fei)常小——大約只能點燃(ran)一(yi)(yi)個(ge)小電(dian)熱器(qi)， 這意味(wei)著要用大約1千(qian)億(yi)(yi)億(yi)(yi)億(yi)(yi)年地球(qiu)(qiu)才會和(he)太陽(yang)相(xiang)(xiang)撞，沒有必(bi)要立(li)即(ji)去(qu)為之(zhi)擔憂！地球(qiu)(qiu)軌(gui)道(dao)改變的(de)(de)(de)過程(cheng)極其緩慢(man)，以(yi)至于根本觀測(ce)不到(dao)。但(dan)幾年以(yi)前，在稱為PSR1913+16（PSR表示“脈(mo)沖星(xing)”，一(yi)(yi)種(zhong)特別的(de)(de)(de)發(fa)射出無(wu)線電(dian)波(bo)(bo)規則脈(mo)沖的(de)(de)(de)中(zhong)子星(xing)）的(de)(de)(de)系統(tong)中(zhong)觀測(ce)到(dao)這一(yi)(yi)效應(ying)。此系統(tong)包(bao)含兩個(ge)互相(xiang)(xiang)圍(wei)繞(rao)著運動(dong)的(de)(de)(de)中(zhong)子星(xing)，由于引(yin)力(li)(li)波(bo)(bo)輻(fu)射，它(ta)(ta)們的(de)(de)(de)能量(liang)損(sun)失(shi)，使(shi)之(zhi)相(xiang)(xiang)互以(yi)螺旋線軌(gui)道(dao)靠近(jin)。
在(zai)恒(heng)(heng)星引(yin)力坍(tan)縮(suo)形(xing)成(cheng)黑洞時，運動會(hui)(hui)更(geng)快得(de)多，這樣(yang)能(neng)量被帶(dai)走的(de)(de)(de)(de)速(su)率就高得(de)多。所(suo)以不(bu)(bu)(bu)用太長的(de)(de)(de)(de)時間就會(hui)(hui)達到不(bu)(bu)(bu)變的(de)(de)(de)(de)狀態。人們(men)會(hui)(hui)以為它(ta)將(jiang)依賴(lai)于形(xing)成(cheng)黑洞的(de)(de)(de)(de)恒(heng)(heng)星的(de)(de)(de)(de)所(suo)有的(de)(de)(de)(de)復(fu)雜特征——不(bu)(bu)(bu)僅僅它(ta)的(de)(de)(de)(de)質量和轉(zhuan)動速(su)度，而且恒(heng)(heng)星不(bu)(bu)(bu)同部分的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)同密度以及恒(heng)(heng)星內氣體的(de)(de)(de)(de)復(fu)雜運動。如果黑洞就像坍(tan)縮(suo)形(xing)成(cheng)它(ta)們(men)的(de)(de)(de)(de)原先(xian)物體那(nei)樣(yang)變化多端(duan)，一般來講，對之作任何預言都將(jiang)是非常困難的(de)(de)(de)(de)。
然(ran)而，加拿(na)大科學家(jia)外奈·伊斯雷(lei)爾在(zai)1967年(nian)使黑(hei)(hei)洞(dong)研究發生(sheng)了徹底的(de)(de)(de)改變。他指出，根據(ju)廣義相對論，非旋(xuan)轉(zhuan)的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)洞(dong)必(bi)須(xu)是(shi)非常簡單、完美(mei)的(de)(de)(de)球(qiu)形(xing)(xing)；其大小(xiao)只依賴于它(ta)們的(de)(de)(de)質量，并(bing)且任何兩個(ge)(ge)這樣的(de)(de)(de)同質量的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)洞(dong)必(bi)須(xu)是(shi)等同的(de)(de)(de)。事實上，它(ta)們可以(yi)用愛因斯坦的(de)(de)(de)特解來(lai)描述，這個(ge)(ge)解是(shi)在(zai)廣義相對論發現后不(bu)久的(de)(de)(de)1917年(nian)卡爾·施瓦茲席爾德找(zhao)到的(de)(de)(de)。一(yi)開始，許多人（其中包括伊斯雷(lei)爾自己）認為，既然(ran)黑(hei)(hei)洞(dong)必(bi)須(xu)是(shi)完美(mei)的(de)(de)(de)球(qiu)形(xing)(xing)，一(yi)個(ge)(ge)黑(hei)(hei)洞(dong)只能由一(yi)個(ge)(ge)完美(mei)球(qiu)形(xing)(xing)物體坍縮而形(xing)(xing)成(cheng)。所(suo)以(yi)，任何實際(ji)的(de)(de)(de)恒星從來(lai)都不(bu)是(shi)完美(mei)的(de)(de)(de)球(qiu)形(xing)(xing)只會坍縮形(xing)(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)(ge)裸奇(qi)點。
然(ran)而，對(dui)于(yu)(yu)伊斯(si)(si)雷爾的(de)結果(guo)，一(yi)些(xie)人(ren)，特別是羅(luo)杰·彭羅(luo)斯(si)(si)和約翰·惠勒提倡一(yi)種(zhong)(zhong)不同的(de)解釋。他們論證道(dao)，牽涉恒(heng)星坍(tan)縮的(de)快(kuai)速運(yun)動表明，其(qi)(qi)釋放(fang)出來的(de)引力(li)波(bo)使之(zhi)越(yue)來越(yue)近于(yu)(yu)球形(xing)(xing)，到它(ta)終于(yu)(yu)靜態時(shi)，就變(bian)成(cheng)準(zhun)確的(de)球形(xing)(xing)。按(an)照這(zhe)種(zhong)(zhong)觀點(dian)，任(ren)何非(fei)旋轉(zhuan)恒(heng)星，不管(guan)其(qi)(qi)形(xing)(xing)狀(zhuang)和內部結構(gou)如何復雜，在引力(li)坍(tan)縮之(zhi)后都將終結于(yu)(yu)一(yi)個完美的(de)球形(xing)(xing)黑洞，其(qi)(qi)大小(xiao)只(zhi)依賴于(yu)(yu)它(ta)的(de)質(zhi)量(liang)。這(zhe)種(zhong)(zhong)觀點(dian)得(de)到進一(yi)步的(de)計(ji)算(suan)支持，并且很(hen)快(kuai)就為大家所接受。
伊斯雷(lei)爾(er)(er)(er)的(de)(de)結(jie)果只處(chu)理了(le)由非旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)物體(ti)(ti)形(xing)成的(de)(de)黑洞(dong)。1963年，新西(xi)蘭(lan)人(ren)羅(luo)伊·克(ke)爾(er)(er)(er)找到了(le)廣義相對論方程的(de)(de)描述旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)黑洞(dong)的(de)(de)一(yi)族解。這(zhe)些“克(ke)爾(er)(er)(er)”黑洞(dong)以(yi)恒常速度旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)，其大(da)小與形(xing)狀(zhuang)只依賴于它們的(de)(de)質量和旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)的(de)(de)速度。如(ru)(ru)果旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)為零，黑洞(dong)就是完美的(de)(de)球形(xing)，這(zhe)解就和施瓦茲(zi)席爾(er)(er)(er)德解一(yi)樣。如(ru)(ru)果有(you)旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)，黑洞(dong)的(de)(de)赤道附(fu)近(jin)就鼓(gu)出去(qu)（正如(ru)(ru)地球或太陽由于旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)而鼓(gu)出去(qu)一(yi)樣），而旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)得越(yue)快(kuai)則鼓(gu)得越(yue)多。由此人(ren)們猜測，如(ru)(ru)將伊斯雷(lei)爾(er)(er)(er)的(de)(de)結(jie)果推廣到包括(kuo)旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)體(ti)(ti)的(de)(de)情形(xing)，則任何旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)物體(ti)(ti)坍縮形(xing)成黑洞(dong)后，將最后終結(jie)于由克(ke)爾(er)(er)(er)解描述的(de)(de)一(yi)個靜(jing)態。
黑(hei)洞(dong)是(shi)科學史上極為(wei)(wei)(wei)罕見的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)形之(zhi)一(yi)，在(zai)沒有(you)任何(he)觀測到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)證(zheng)(zheng)據證(zheng)(zheng)明(ming)其理論(lun)是(shi)正確的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)形下，作(zuo)為(wei)(wei)(wei)數學的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)模型被發(fa)展到(dao)非(fei)常(chang)詳盡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地(di)步。的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)確，這(zhe)(zhe)(zhe)經常(chang)是(shi)反對黑(hei)洞(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要論(lun)據：怎么(me)能(neng)相信一(yi)個(ge)其依據只是(shi)基于(yu)令人懷(huai)疑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)廣義相對論(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)計算的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)對象呢(ni)?然(ran)而(er)(er)，1963年，加利福尼(ni)亞的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)帕羅瑪天文臺的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天文學家馬丁(ding)·施密特測量了(le)在(zai)稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)3C273（即是(shi)劍橋射電(dian)(dian)源編目(mu)第三(san)類(lei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)273號）射電(dian)(dian)源方向的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)黯(an)淡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)類(lei)星體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)紅移(yi)。他發(fa)現(xian)引(yin)力(li)場不(bu)(bu)可能(neng)引(yin)起這(zhe)(zhe)(zhe)么(me)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)紅移(yi)——如果它(ta)(ta)是(shi)引(yin)力(li)紅移(yi)，這(zhe)(zhe)(zhe)類(lei)星體(ti)必須(xu)(xu)具有(you)如此(ci)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量，并離地(di)球(qiu)如此(ci)之(zhi)近，以(yi)至(zhi)于(yu)會干擾太(tai)陽系中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星軌道。這(zhe)(zhe)(zhe)暗示此(ci)紅移(yi)是(shi)由宇宙的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)膨脹引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，進而(er)(er)表明(ming)此(ci)物體(ti)離地(di)球(qiu)非(fei)常(chang)遠(yuan)(yuan)。由于(yu)在(zai)這(zhe)(zhe)(zhe)么(me)遠(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距離還能(neng)被觀察(cha)到(dao)，它(ta)(ta)必須(xu)(xu)非(fei)常(chang)亮，也就(jiu)是(shi)必須(xu)(xu)輻(fu)射出大(da)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量。人們會想到(dao)，產(chan)生這(zhe)(zhe)(zhe)么(me)大(da)量能(neng)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)唯一(yi)機制看來(lai)不(bu)(bu)僅僅是(shi)一(yi)個(ge)恒星，而(er)(er)是(shi)一(yi)個(ge)星系的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)整個(ge)中心(xin)區域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)力(li)坍縮。人們還發(fa)現(xian)了(le)許多(duo)其他類(lei)星體(ti)，它(ta)(ta)們都有(you)很大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)紅移(yi)。但(dan)是(shi)它(ta)(ta)們都離開地(di)球(qiu)太(tai)遠(yuan)(yuan)了(le)，所(suo)以(yi)對之(zhi)進行(xing)觀察(cha)太(tai)困(kun)難，以(yi)至(zhi)于(yu)不(bu)(bu)能(neng)。
看清黑洞磁場
科學(xue)(xue)家認(ren)為，黑(hei)洞(dong)(dong)引(yin)擎是由磁場(chang)驅動的(de)。借助(zhu)事(shi)(shi)件(jian)視界望(wang)遠(yuan)鏡(jing)（Event Horizon Telescope，EHT），天文學(xue)(xue)家在(zai)(zai)我們銀河(he)系中心(xin)超大黑(hei)洞(dong)(dong)事(shi)(shi)件(jian)視界的(de)外側探測到(dao)了磁場(chang)。發(fa)現在(zai)(zai)靠近黑(hei)洞(dong)(dong)的(de)某些區域(yu)是混(hun)亂(luan)的(de)，有著雜亂(luan)的(de)磁圈和渦(wo)漩，就像攪在(zai)(zai)一起的(de)意(yi)大利面。相反(fan)，其他區域(yu)的(de)磁場(chang)則有序得(de)多，可(ke)能是物質(zhi)噴(pen)流產生的(de)區域(yu)。還發(fa)現，黑(hei)洞(dong)(dong)周邊的(de)磁場(chang)在(zai)(zai)短至15分鐘的(de)時間段內都會發(fa)生明顯變化。
理論修改
2015年3月，霍金對黑(hei)洞(dong)理(li)論(lun)進行了(le)修改，宣稱(cheng)黑(hei)洞(dong)實際上是“灰(hui)色的”。新“灰(hui)洞(dong)”理(li)論(lun)稱(cheng)，物質和能量(liang)被黑(hei)洞(dong)困住(zhu)一段時間后，又(you)會被重新釋放到宇(yu)宙中。
2016年1月，霍(huo)金同物理學(xue)家(jia)馬爾科姆·佩里、安(an)德魯·施特羅(luo)明格(ge)提出了新理論：讓信(xin)息“逃逸”的(de)(de)黑(hei)洞裂口由“柔軟的(de)(de)帶電(dian)毛發”組成，它(ta)們是位于視(shi)界線上的(de)(de)光子(zi)和引(yin)力(li)子(zi)組成的(de)(de)粒(li)子(zi)，這(zhe)些能量極(ji)低甚至為(wei)零的(de)(de)粒(li)子(zi)能捕(bu)獲(huo)并存儲落入黑(hei)洞的(de)(de)粒(li)子(zi)的(de)(de)信(xin)息。
一(yi)個由(you)美國、英(ying)國、意大(da)利和(he)(he)奧地利科學(xue)家組成的(de)國際研究(jiu)團隊，根(gen)據(ju)先(xian)前的(de)研究(jiu)和(he)(he)通過超級計(ji)算機的(de)模擬(ni)，發(fa)現(xian)黑(hei)洞、引力波和(he)(he)暗物(wu)質均具有分形(xing)幾何(he)特(te)征。有專(zhuan)家認為(wei)，這一(yi)重大(da)發(fa)現(xian)將導致對天文學(xue)甚至物(wu)理學(xue)諸多不同領域的(de)深刻認識(shi)。
黑(hei)(hei)洞(dong)是宇宙(zhou)空間內存在的(de)一種密度無限大、體積無限小的(de)天體，所(suo)有(you)的(de)物(wu)理定理遇到黑(hei)(hei)洞(dong)都(dou)會失效；它是由質量(liang)足夠(gou)大的(de)恒星在核聚變反(fan)應的(de)燃料耗盡而“死亡”后(hou)，發(fa)生(sheng)(sheng)引力坍縮產生(sheng)(sheng)的(de)。當黑(hei)(hei)洞(dong)“打嗝”時(shi)，就意味著有(you)某個天體被黑(hei)(hei)洞(dong)“吞(tun)噬”，黑(hei)(hei)洞(dong)依(yi)靠吞(tun)噬落入其中物(wu)質“成長”；當黑(hei)(hei)洞(dong)“進(jin)食(shi)”大量(liang)物(wu)質時(shi)，就會有(you)高速等離子(zi)噴流從黑(hei)(hei)洞(dong)邊緣逃逸而出。科學(xue)家利(li)用流體動力學(xue)和引力相關理論并通過超級計算機進(jin)行模擬后(hou)得出結(jie)論——“進(jin)食(shi)”正在成長過程(cheng)中的(de)黑(hei)(hei)洞(dong)，將會使其形(xing)成分形(xing)表面(mian)。
“黑洞”一詞命(ming)名者(zhe)(zhe)、美(mei)國(guo)著名物理(li)學(xue)(xue)家約翰·惠勒教授(shou)曾經(jing)說過：今后誰不熟悉分(fen)(fen)形(xing)幾何(he)(he)，誰就(jiu)不能被稱(cheng)為科(ke)學(xue)(xue)上的(de)(de)文化人。中國(guo)著名學(xue)(xue)者(zhe)(zhe)周海中教授(shou)曾經(jing)指出：分(fen)(fen)形(xing)幾何(he)(he)不僅展示(shi)(shi)了數(shu)學(xue)(xue)之美(mei)，也揭示(shi)(shi)了世界的(de)(de)本質，從而改變了人們理(li)解自(zi)然(ran)奧(ao)秘的(de)(de)方(fang)式；可以說分(fen)(fen)形(xing)幾何(he)(he)是真正描述大(da)自(zi)然(ran)的(de)(de)幾何(he)(he)學(xue)(xue)，對(dui)它的(de)(de)研究也極大(da)地(di)拓展了人類的(de)(de)認知疆域。可見(jian)，分(fen)(fen)形(xing)幾何(he)(he)有(you)著極其重要(yao)的(de)(de)科(ke)學(xue)(xue)地(di)位。
黑(hei)洞是宇宙中最神(shen)秘的自然現(xian)(xian)象。它為什(shen)么(me)具(ju)有分形幾何特(te)征，其(qi)原因現(xian)(xian)在還是一(yi)個謎。
幾十年來宇宙學家一(yi)直對黑洞會摧(cui)毀(hui)制造它的(de)(de)資料的(de)(de)問(wen)題所困擾。黑洞是由它的(de)(de)質量、能量、旋(xuan)轉所定(ding)位。
假如是這樣那(nei)就無法知道最先是什么讓它產生的。另一方面量子力學(xue)說(shuo)資(zi)料(liao)永遠(yuan)會被(bei)保存，而且你(ni)可以用那(nei)些資(zi)料(liao)重建它的過去。
史蒂(di)芬(fen)·霍金(jin)讓(rang)這問題加大，當他(ta)說黑洞會漏輻射。黑洞會漏輻射到(dao)摧(cui)毀自(zi)己，然(ran)后唯一可以知(zhi)道它是由什么產生的(de)只有在那(nei)些(xie)輻射的(de)資料里面(mian)可以找到(dao)。
在2004年霍金(jin)(jin)說他錯了，而是否(fou)黑(hei)洞會儲存(cun)資料的(de)辯論(lun)就從此沒有停止(zhi)過。布法羅大學(xue)的(de)博(bo)士生AnshulSaini說黑(hei)洞釋(shi)放出的(de)輻射（也稱作霍金(jin)(jin)輻射）并不像霍金(jin)(jin)想的(de)那么(me)隨意。
Siani說要(yao)了解跑進洞(dong)里的(de)(de)(de)資料，你不只需要(yao)看(kan)(kan)霍金輻(fu)射釋放出的(de)(de)(de)粒子，你還(huan)需要(yao)看(kan)(kan)它們如何互(hu)應(ying)。這包(bao)括引(yin)力與粒子傳送光給對(dui)方的(de)(de)(de)方式。他(ta)說“這些關聯一開始很小，但(dan)會隨(sui)著時間成長。”
Saini的(de)監督(du)者(zhe)DejanStojkovic博士說“這些關聯在計算中時常被(bei)忽略因為(wei)(wei)它(ta)們很小被(bei)認為(wei)(wei)不會有(you)很大(da)的(de)影響(xiang)。我們的(de)計算顯示(shi)這些關聯一開始很小，但隨著時間它(ta)會成長(chang)大(da)到可以影響(xiang)結果(guo)。”
許多物理學家們(men)都(dou)做(zuo)出了結論(lun)說黑洞里的(de)資料(liao)一(yi)定會留下(xia)，所以(yi)可以(yi)讓我們(men)回顧那些資料(liao)，但(dan)他們(men)理論(lun)的(de)基礎是用資料(liao)保存(cun)的(de)廣義(yi)論(lun)。
霍(huo)金自己(ji)跟(gen)其(qi)他人想要展(zhan)示(shi)一個觀察者(zhe)如何可以得到那些資料的(de)方(fang)法并沒有很(hen)大的(de)說服(fu)力。
實(shi)際上要(yao)了解制(zhi)造一(yi)個黑洞的(de)成分幾(ji)乎是不可能的(de)任(ren)務。任(ren)何觀察者(zhe)都會(hui)需要(yao)收集照射到不同方(fang)向的(de)粒(li)子。
還需要收(shou)集(ji)讓(rang)這(zhe)互動成型(xing)的介質像(xiang)是光子和引力子。不過對于宇(yu)宙學家這(zhe)可能性是小事，真正(zheng)重要的是守恒(heng)律有被(bei)保存。
黑(hei)(hei)洞(dong)的(de)存在(zai)部分(fen)地證(zheng)實了它的(de)預言。在(zai)宇宙中存在(zai)幾百萬個(ge)黑(hei)(hei)洞(dong)，它的(de)存在(zai)總(zong)是需要(yao)起到一些作用的(de)。如果要(yao)想徹底揭(jie)開黑(hei)(hei)洞(dong)之謎，還需時間，這也意(yi)味著給(gei)予有關(guan)人類終極(ji)命運的(de)思索一個(ge)明確的(de)答案。?
德國馬克斯普朗克核(he)物(wu)理研究(jiu)所(suo)和(he)赫爾姆霍茨柏(bo)林中心的(de)研究(jiu)人員使(shi)用(yong)柏(bo)林同(tong)步(bu)加速器（BESSY Ⅱ）在(zai)(zai)實(shi)驗室成功產生了黑洞(dong)周(zhou)邊(bian)的(de)等離子(zi)體(ti)。通(tong)過該研究(jiu)，之前只能在(zai)(zai)太空由(you)人造(zao)衛星執行(xing)的(de)天(tian)文(wen)(wen)物(wu)理實(shi)驗，也可以(yi)在(zai)(zai)地面(mian)進行(xing)，諸(zhu)多天(tian)文(wen)(wen)物(wu)理學難題有望得到解決(jue)。黑洞(dong)的(de)重力很大，會吸附一切物(wu)質。進入黑洞(dong)后，任何東西(xi)都不可能從黑洞(dong)的(de)邊(bian)界之內逃逸出來。隨著(zhu)被吸入的(de)物(wu)體(ti)的(de)溫度不斷升高，會產生核(he)與電子(zi)分離的(de)高溫等離子(zi)體(ti)。
黑(hei)洞吸附物質(zhi)會產生X射(she)線(xian)，X射(she)線(xian)反(fan)過來又會刺(ci)激(ji)其中的(de)大量化學(xue)元素發(fa)射(she)出具有獨特線(xian)條（顏色(se)）的(de)X射(she)線(xian)。分(fen)析這些線(xian)條可以幫助科(ke)學(xue)家了解(jie)更多有關黑(hei)洞附近等(deng)離子體的(de)密(mi)度、速(su)度和組成成分(fen)等(deng)信息(xi)。
在這個過程中(zhong)(zhong)，鐵(tie)起了非常(chang)關鍵的(de)作用(yong)。盡管鐵(tie)在宇宙中(zhong)(zhong)的(de)儲量并不如更輕(qing)(qing)的(de)氫(qing)和氦豐(feng)富，但是，它能夠更好地吸收和重新發(fa)射出(chu)X射線，發(fa)射出(chu)的(de)光子因此也比其(qi)他更輕(qing)(qing)的(de)原子發(fa)射出(chu)的(de)光子具(ju)有更高的(de)能量、更短的(de)波(bo)長（使得其(qi)具(ju)有不同的(de)顏色）。
鐵發射(she)出(chu)的X射(she)線在穿(chuan)過(guo)黑洞周圍的介質(zhi)時也會被(bei)吸收。在這(zhe)個所謂的光離(li)化過(guo)程中，鐵原子(zi)(zi)通(tong)常會經(jing)歷幾次電(dian)離(li)，其包(bao)含的26個電(dian)子(zi)(zi)中有超過(guo)一半會被(bei)去除，最終產生帶電(dian)離(li)子(zi)(zi)，帶電(dian)離(li)子(zi)(zi)聚集(ji)成為等(deng)離(li)子(zi)(zi)體(ti)，研究人員可以(yi)在實驗室中重現了這(zhe)個過(guo)程。
實(shi)驗(yan)的核(he)心是馬克(ke)斯普朗克(ke)核(he)物(wu)理研究所設計(ji)的電子(zi)束(shu)(shu)離子(zi)阱。在這個(ge)離子(zi)阱中，鐵(tie)原子(zi)經由一(yi)束(shu)(shu)強烈的電子(zi)束(shu)(shu)加熱，從而被離子(zi)化14次。實(shi)驗(yan)過(guo)程如下：一(yi)團鐵(tie)離子(zi)（僅僅幾(ji)厘米長并且像頭發絲一(yi)樣薄）在磁(ci)場(chang)和電場(chang)的作(zuo)用下被懸(xuan)停在一(yi)個(ge)超高(gao)真空內，同步加速(su)器發射出的X射線的光(guang)(guang)子(zi)能量被一(yi)臺精確性超高(gao)的“單色儀”挑選出來(lai)，作(zuo)為一(yi)束(shu)(shu)很薄但(dan)卻(que)集中的光(guang)(guang)束(shu)(shu)施加到鐵(tie)離子(zi)上。
實驗室(shi)測量到的光譜(pu)線與錢德拉X射(she)線天文臺和牛頓X射(she)線多鏡(jing)望遠鏡(jing)所觀測的結果相匹配。也就是(shi)說，研究人員在地面實驗室(shi)人為制(zhi)造出了太空中的黑洞等離(li)子體。
這種新(xin)奇的(de)(de)方(fang)法將(jiang)帶電(dian)離子的(de)(de)離子阱(jing)和同步加速器(qi)輻射(she)(she)(she)源結(jie)合在一起，讓(rang)人們可以更(geng)(geng)好地了解黑洞周圍的(de)(de)等離子體或者活(huo)躍(yue)的(de)(de)星系核。研(yan)(yan)究人員希望，將(jiang)EBIT分(fen)光(guang)(guang)檢查鏡和更(geng)(geng)清(qing)晰的(de)(de)第三代(dai)（2009年開始在德國漢堡運行(xing)的(de)(de)同步輻射(she)(she)(she)源PETRAⅢ）、第四代(dai)（X射(she)(she)(she)線自由電(dian)子激光(guang)(guang)XFEL）X射(she)(she)(she)線源結(jie)合，將(jiang)能夠給(gei)該研(yan)(yan)究領(ling)域帶來更(geng)(geng)多新(xin)鮮(xian)活(huo)力。
美國(guo)制成“人造黑(hei)洞(dong)”
2005年3月，美(mei)國布(bu)(bu)朗大學物(wu)(wu)理教授‘霍拉蒂·納斯塔(ta)西’在地球上制(zhi)造(zao)出(chu)(chu)了第一(yi)個“人造(zao)黑洞“。美(mei)國紐(niu)(niu)約(yue)布(bu)(bu)魯克海(hai)文實驗(yan)(yan)室(shi)1998年建造(zao)了20世紀(ji)全(quan)球最(zui)大的(de)(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)加速(su)器，將(jiang)(jiang)金離子(zi)(zi)以接近(jin)光速(su)對撞而制(zhi)造(zao)出(chu)(chu)高密度(du)物(wu)(wu)質。雖然這個黑洞體積很小，卻具備真正黑洞的(de)(de)(de)許多特點(dian)。紐(niu)(niu)約(yue)布(bu)(bu)魯克海(hai)文國家(jia)實驗(yan)(yan)室(shi)里的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)對重(zhong)離子(zi)(zi)碰撞機，可(ke)(ke)以以接近(jin)光速(su)的(de)(de)(de)速(su)度(du)把(ba)大型原(yuan)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)核(he)子(zi)(zi)（如金原(yuan)子(zi)(zi)核(he)子(zi)(zi)）相(xiang)(xiang)(xiang)互碰撞，產(chan)生相(xiang)(xiang)(xiang)當于(yu)太陽表面溫度(du)3億(yi)倍(bei)的(de)(de)(de)熱能。納斯塔(ta)西在紐(niu)(niu)約(yue)布(bu)(bu)魯克海(hai)文國家(jia)實驗(yan)(yan)室(shi)里利(li)用原(yuan)子(zi)(zi)撞擊(ji)原(yuan)理制(zhi)造(zao)出(chu)(chu)來的(de)(de)(de)灼熱火(huo)球，具備天體黑洞的(de)(de)(de)顯著特性。比(bi)如：火(huo)球可(ke)(ke)以將(jiang)(jiang)周圍10倍(bei)于(yu)自身質量的(de)(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)吸收，這比(bi)所(suo)有量子(zi)(zi)物(wu)(wu)理學所(suo)推測的(de)(de)(de)火(huo)球可(ke)(ke)吸收的(de)(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)數目還要多。
人(ren)造(zao)黑(hei)(hei)洞的(de)設想(xiang)最初(chu)由(you)加拿(na)大“不列顛哥倫比亞大學”的(de)威廉·昂魯教(jiao)授在(zai)20世紀80年代提(ti)出，他認(ren)為(wei)(wei)聲波在(zai)流(liu)體中的(de)表現與光(guang)(guang)在(zai)黑(hei)(hei)洞中的(de)表現非常相似(si)，如(ru)果使流(liu)體的(de)速度超過聲速，那么(me)事實上就(jiu)已(yi)經(jing)在(zai)該流(liu)體中建立了一個人(ren)造(zao)黑(hei)(hei)洞。然而，利昂哈特博士(shi)打算(suan)制造(zao)的(de)人(ren)造(zao)黑(hei)(hei)洞由(you)于缺乏足夠的(de)引(yin)力，除了光(guang)(guang)線外，它們無法像真(zhen)正(zheng)的(de)黑(hei)(hei)洞那樣(yang)“吞下(xia)周圍的(de)所有(you)東西(xi)”。然而，納斯塔西(xi)教(jiao)授制造(zao)的(de)人(ren)造(zao)黑(hei)(hei)洞已(yi)經(jing)可以吸收某(mou)些其他物質。因此，這被認(ren)為(wei)(wei)是黑(hei)(hei)洞研究(jiu)領域的(de)重大突破。
2008年9月(yue)10日(ri)，隨著(zhu)第一束質子束流貫(guan)穿(chuan)整個(ge)對撞機，歐洲大型(xing)強子對撞機正式啟動。
歐洲大型強(qiang)子(zi)(zi)(zi)對撞(zhuang)機是2013年(nian)前世界上(shang)最(zui)大、能(neng)量(liang)最(zui)高的(de)(de)粒子(zi)(zi)(zi)加(jia)速器(qi)，是一種將質子(zi)(zi)(zi)加(jia)速對撞(zhuang)的(de)(de)高能(neng)物理設(she)備，它(ta)位于瑞士日內瓦(wa)近郊歐洲核子(zi)(zi)(zi)研(yan)究組(zu)織CERN的(de)(de)粒子(zi)(zi)(zi)加(jia)速器(qi)與(yu)對撞(zhuang)機，作為(wei)國際高能(neng)物理學研(yan)究之用。系統(tong)第一負(fu)責人(ren)是英國著名(ming)物理學家‘林恩·埃(ai)文斯(si)’，大型強(qiang)子(zi)(zi)(zi)對撞(zhuang)機最(zui)早就(jiu)是由他設(she)想出來并主(zhu)導制造的(de)(de)，被(bei)外界稱為(wei)“埃(ai)文斯(si)原子(zi)(zi)(zi)能(neng)”。
當(dang)比我們的(de)(de)太(tai)陽更(geng)(geng)大(da)(da)的(de)(de)特定恒星在生(sheng)命(ming)最后階段發生(sheng)爆炸時(shi)，自然界就會(hui)形成黑(hei)(hei)(hei)洞。它們將大(da)(da)量(liang)物(wu)質(zhi)濃縮在非常小的(de)(de)空間(jian)內。假設(she)在大(da)(da)型強(qiang)(qiang)子(zi)(zi)對(dui)撞機內的(de)(de)質(zhi)子(zi)(zi)相撞產生(sheng)粒子(zi)(zi)的(de)(de)過程中(zhong)，形成了微小黑(hei)(hei)(hei)洞，每個(ge)質(zhi)子(zi)(zi)擁有的(de)(de)能量(liang)可(ke)跟一只飛行中(zhong)的(de)(de)蚊子(zi)(zi)相當(dang)。天文學(xue)上的(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)洞比大(da)(da)型強(qiang)(qiang)子(zi)(zi)對(dui)撞機能產生(sheng)的(de)(de)任何東(dong)西的(de)(de)質(zhi)量(liang)更(geng)(geng)重(zhong)。據愛因斯(si)坦的(de)(de)相對(dui)論(lun)(lun)描述的(de)(de)重(zhong)力性(xing)質(zhi)，大(da)(da)型強(qiang)(qiang)子(zi)(zi)對(dui)撞機內不可(ke)能產生(sheng)微小黑(hei)(hei)(hei)洞。然而一些純理論(lun)(lun)預言大(da)(da)型強(qiang)(qiang)子(zi)(zi)對(dui)撞機能產生(sheng)這種粒子(zi)(zi)產品。所有這些理論(lun)(lun)都預測大(da)(da)型強(qiang)(qiang)子(zi)(zi)對(dui)撞機產生(sheng)的(de)(de)此類粒子(zi)(zi)會(hui)立刻分解。因此它產生(sheng)的(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)洞將沒時(shi)間(jian)濃縮物(wu)質(zhi)，產生(sheng)肉眼可(ke)見的(de)(de)結果。
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首(shou)次成功測(ce)量(liang)(liang)到(dao)X射(she)(she)線(xian)極(ji)亮天(tian)體(ti)的(de)黑(hei)洞(dong)質(zhi)量(liang)(liang)，在該(gai)領域獲得重大突破(po)，將增進人們(men)(men)對黑(hei)洞(dong)及其(qi)(qi)周圍極(ji)端(duan)物理(li)(li)過(guo)程(cheng)的(de)認(ren)識。該(gai)研(yan)究成果(guo)2013年(nian)11月28日(ri)發表在國(guo)際權(quan)威雜志《自然》上。20世紀90年(nian)代以來，天(tian)文學家陸續在遙(yao)遠星(xing)系中(zhong)發現了一批X射(she)(she)線(xian)光(guang)度極(ji)高的(de)天(tian)體(ti)，它(ta)們(men)(men)可(ke)能(neng)是(shi)人們(men)(men)一直尋找的(de)中(zhong)等質(zhi)量(liang)(liang)黑(hei)洞(dong)，也(ye)可(ke)能(neng)是(shi)具有(you)特殊輻射(she)(she)機制的(de)幾(ji)(ji)個或(huo)幾(ji)(ji)十(shi)個太陽質(zhi)量(liang)(liang)的(de)恒(heng)星(xing)級黑(hei)洞(dong)。國(guo)際天(tian)文和天(tian)體(ti)物理(li)(li)界對此一直難以定論。由于這類天(tian)體(ti)距離我們(men)(men)十(shi)分遙(yao)遠，通常為(wei)幾(ji)(ji)千萬光(guang)年(nian)，同時(shi)X射(she)(she)線(xian)照射(she)(she)黑(hei)洞(dong)吸積(ji)盤而產生的(de)光(guang)污染也(ye)非(fei)常強，因此測(ce)量(liang)(liang)極(ji)其(qi)(qi)困難。
劉繼(ji)峰團隊選取有特色(se)的(de)(de)天體目標(biao)，成功申請(qing)到位(wei)于(yu)(yu)美(mei)國夏威夷(yi)的(de)(de)8米(mi)大型雙子望(wang)遠鏡以(yi)及10米(mi)凱克望(wang)遠鏡各(ge)20小時(shi)的(de)(de)觀測時(shi)間(jian)，在3個月的(de)(de)時(shi)間(jian)跨度上對(dui)漩渦星(xing)(xing)系中(zhong)X射線極亮(liang)源M101ULX－1進(jin)行了研究，并確認其中(zhong)心天體為一(yi)個質量與恒(heng)星(xing)(xing)可比擬的(de)(de)黑洞(dong)。這個黑洞(dong)加伴星(xing)(xing)形(xing)成的(de)(de)黑洞(dong)雙星(xing)(xing)系統位(wei)于(yu)(yu)2200萬光年之(zhi)外，是人類(lei)迄(qi)今(jin)發現的(de)(de)距(ju)離地球最(zui)遙遠的(de)(de)黑洞(dong)雙星(xing)(xing)。?
2001年1月，英國圣安德(de)魯大(da)(da)學著名理論物理科(ke)(ke)學家烏(wu)爾夫(fu)·利(li)昂哈特(te)宣布他和其他英國科(ke)(ke)研人(ren)(ren)員將在(zai)實驗(yan)室中制造出一個黑(hei)(hei)洞，當時沒有人(ren)(ren)對此(ci)感到驚訝(ya)。然而俄(e)《真(zhen)理報》日前披露俄(e)羅斯科(ke)(ke)學家的預言：黑(hei)(hei)洞不僅(jin)可(ke)以(yi)在(zai)實驗(yan)室中制造出來，而且50年后，具(ju)有巨大(da)(da)能量的“黑(hei)(hei)洞炸彈”將使如 今(jin)人(ren)(ren)類談(tan)虎色(se)變(bian)的“原(yuan)子彈”也相形見(jian)絀。
人(ren)造(zao)(zao)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)的設想(xiang)由威(wei)廉·昂魯教授提出，他認為聲波在流(liu)(liu)體中的表現(xian)與光(guang)(guang)在黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)中的表現(xian)非(fei)常相似，如果使流(liu)(liu)體的速(su)度超過音速(su)，那么事實上(shang)就已經在該(gai)流(liu)(liu)體中建立了一個人(ren)造(zao)(zao)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)現(xian)象。但利昂哈特博士打算制造(zao)(zao)的人(ren)造(zao)(zao)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)由于缺乏足夠的引力，除了光(guang)(guang)線(xian)外，無法像(xiang)真正的黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)那樣“吞(tun)下周圍的所(suo)有東(dong)西”。
俄(e)羅斯(si)科(ke)學家(jia)亞力克山大·特羅菲蒙科(ke)認為，能(neng)吞噬萬物的真(zhen)正宇(yu)宙黑洞也完(wan)全可以通過實驗室“制造出(chu)來(lai)”：一個原(yuan)子核(he)大小(xiao)的黑洞，它的能(neng)量將(jiang)超過一家(jia)核(he)工廠。如果人類有一天(tian)真(zhen)的制造出(chu)黑洞炸(zha)彈，那么一顆黑洞炸(zha)彈爆(bao)炸(zha)后產生(sheng)的能(neng)量，將(jiang)相當于數顆原(yuan)子彈同時爆(bao)炸(zha)，它至少可以造成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(fa)現(xian)一(yi)個星云(yun)正在靠近位于銀河系(xi)中央的黑洞并將(jiang)被其吞噬。
這是(shi)天(tian)文學家(jia)首次觀(guan)測到黑洞(dong)“捕捉(zhuo)”星(xing)(xing)云(yun)的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)。觀(guan)測顯示，這個(ge)(ge)星(xing)(xing)云(yun)的(de)(de)(de)質(zhi)量約是(shi)地球的(de)(de)(de)3倍，它的(de)(de)(de)位(wei)置來逐(zhu)漸(jian)靠近(jin)“人馬座A星(xing)(xing)”黑洞(dong)。這個(ge)(ge)黑洞(dong)的(de)(de)(de)質(zhi)量約是(shi)太陽的(de)(de)(de)400萬倍，是(shi)距離(li)我們最近(jin)的(de)(de)(de)大(da)型黑洞(dong)。研究人員分析認(ren)為，到2013年，這個(ge)(ge)星(xing)(xing)云(yun)將離(li)黑洞(dong)非常(chang)近(jin)，有可能被黑洞(dong)逐(zhu)漸(jian)吞噬。?
另(ling)外，黑洞并不是(shi)實實在在的(de)(de)(de)(de)星球，而是(shi)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)幾乎空空如也的(de)(de)(de)(de)天(tian)區。黑洞又(you)是(shi)宇宙中(zhong)(zhong)物質密度(du)最高的(de)(de)(de)(de)地(di)方，地(di)球如果變(bian)成黑洞，只有一(yi)(yi)顆黃豆(dou)那(nei)么大(da)。原來(lai)，黑洞中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)物質不是(shi)平(ping)均分(fen)布(bu)在這個(ge)(ge)(ge)天(tian)區的(de)(de)(de)(de)，而是(shi)集(ji)中(zhong)(zhong)在天(tian)區的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)心(xin)。這個(ge)(ge)(ge)中(zhong)(zhong)心(xin)具有極強(qiang)的(de)(de)(de)(de)引(yin)力，任(ren)何物體只能(neng)在這個(ge)(ge)(ge)中(zhong)(zhong)心(xin)外圍游弋。一(yi)(yi)旦不慎越過邊(bian)界，就會(hui)被強(qiang)大(da)的(de)(de)(de)(de)引(yin)力拽向中(zhong)(zhong)心(xin)，最終化為粉末，落(luo)到黑洞中(zhong)(zhong)心(xin)。因此，黑洞是(shi)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)名(ming)副其實的(de)(de)(de)(de)太空魔(mo)王。
黑洞內部(bu)只有三(san)個物理量有意(yi)義：質量、電(dian)荷(he)、角動量。
1973年霍金、卡特爾（B. Carter）等人嚴格證明了“黑(hei)洞(dong)(dong)無(wu)毛(mao)定理(li)”：“無(wu)論什(shen)么(me)樣的黑(hei)洞(dong)(dong)，其最終性(xing)(xing)質(zhi)僅由幾個物理(li)量(liang)（質(zhi)量(liang)、角動(dong)量(liang)、電荷）惟一確定”。即(ji)當黑(hei)洞(dong)(dong)形成之(zhi)后，只剩下這(zhe)三個不能變(bian)為電磁輻(fu)射的守恒量(liang)，其他(ta)一切信息（“毛(mao)發(fa)”）都喪失了，黑(hei)洞(dong)(dong)幾乎沒有(you)形成它(ta)的物質(zhi)所具有(you)的任何復雜(za)性(xing)(xing)質(zhi)，對前(qian)身物質(zhi)的形狀或成分都沒有(you)記憶。 于是“黑(hei)洞(dong)(dong)”的術語發(fa)明家惠(hui)勒戲稱(cheng)這(zhe)特性(xing)(xing)為“黑(hei)洞(dong)(dong)無(wu)毛(mao)”。
對于物(wu)理(li)(li)學家來(lai)說，一個黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)或一塊方糖(tang)都是(shi)(shi)極為(wei)復雜(za)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)體，因(yin)為(wei)對它(ta)們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)完整描述，即包括(kuo)它(ta)們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原子(zi)和原子(zi)核結構在內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)描述，需(xu)要有億(yi)萬個參量(liang)。與(yu)此相比，一個研(yan)究黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)外部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)學家就沒有這樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題(ti)。黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)是(shi)(shi)一種極其簡(jian)(jian)單的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)體，如果知道了它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)、角(jiao)動量(liang)和電荷(he)，也就知道了有關(guan)它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一切。黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)幾乎不保持形成它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)所具有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)任何復雜(za)性質(zhi)。它(ta)對前身物(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形狀或成分(fen)都沒有記憶，它(ta)保持的(de)(de)(de)(de)(de)(de)只(zhi)是(shi)(shi)質(zhi)量(liang)、角(jiao)動量(liang)、電荷(he)。消繁歸簡(jian)(jian)或許(xu)是(shi)(shi)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)最基(ji)本的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)(zheng)。有關(guan)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大多數術(shu)語的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發明家約克·惠勒(le)，在60年前把這種特(te)征(zheng)(zheng)稱為(wei)“黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)無毛”。
超大質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)(cheng)有(you)幾個(ge)方法(fa)(fa)(fa)。最(zui)明顯的(de)(de)(de)(de)是(shi)以緩慢的(de)(de)(de)(de)吸(xi)積(ji)（由恒星的(de)(de)(de)(de)大小開始(shi)(shi)）來(lai)形成(cheng)(cheng)(cheng)。另一(yi)個(ge)方法(fa)(fa)(fa)涉及(ji)氣云萎縮(suo)成(cheng)(cheng)(cheng)數十萬太(tai)陽質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)以上(shang)的(de)(de)(de)(de)相對論星體(ti)(ti)(ti)(ti)。該星體(ti)(ti)(ti)(ti)會(hui)因(yin)其核心產(chan)生正負電子對所(suo)造成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)徑(jing)(jing)向擾動而開始(shi)(shi)出現(xian)不穩定狀(zhuang)態，并會(hui)直接(jie)在沒有(you)形成(cheng)(cheng)(cheng)超新(xin)星的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)萎縮(suo)成(cheng)(cheng)(cheng)黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)。第三個(ge)方法(fa)(fa)(fa)涉及(ji)了正在核坍縮(suo)的(de)(de)(de)(de)高(gao)密度星團(tuan)，它那負熱容會(hui)促(cu)使核心的(de)(de)(de)(de)分散(san)速度成(cheng)(cheng)(cheng)為相對論速度。最(zui)后是(shi)在大爆炸的(de)(de)(de)(de)瞬間從外壓制造太(tai)初黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)。超大質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)平(ping)均密度可(ke)以很低，甚至比空氣密度還要低。這是(shi)因(yin)為史瓦西半徑(jing)(jing)與(yu)其質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)成(cheng)(cheng)(cheng)正比，而密度則(ze)與(yu)體(ti)(ti)(ti)(ti)積(ji)成(cheng)(cheng)(cheng)反比。由于球(qiu)體(ti)(ti)(ti)(ti)（如非旋轉黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)事件(jian)視界(jie)）體(ti)(ti)(ti)(ti)積(ji)是(shi)與(yu)半徑(jing)(jing)立方成(cheng)(cheng)(cheng)正比，而質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)差不多以直線增(zeng)長(chang)(chang)，體(ti)(ti)(ti)(ti)積(ji)增(zeng)長(chang)(chang)率則(ze)會(hui)更(geng)大。故此(ci)，密度會(hui)隨黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)半徑(jing)(jing)增(zeng)長(chang)(chang)而減(jian)少(shao)。在黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)中心，是(shi)物(wu)理學中最(zui)為神秘的(de)(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)(zhi)之(zhi)一(yi)——奇點，也(ye)就是(shi)時(shi)間、空間和一(yi)切已知(zhi)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理學法(fa)(fa)(fa)則(ze)土崩瓦解(jie)的(de)(de)(de)(de)所(suo)在點。?
在熱(re)力學的(de)角(jiao)度，時空也(ye)被認為(wei)是全(quan)息(xi)圖，根據全(quan)息(xi)原理，其內的(de)表面積有(you)關(guan)，也(ye)可進一步解釋為(wei)熱(re)力學的(de)時間(jian)方(fang)向(xiang)(xiang)。由(you)于過去和將來的(de)全(quan)息(xi)屏區(qu)域(yu)在不同的(de)方(fang)向(xiang)(xiang)增加(jia)，因此時間(jian)的(de)方(fang)向(xiang)(xiang)可以對應(ying)著兩(liang)種不同類型(xing)的(de)全(quan)息(xi)屏。
2016年，科學家杰希.陳安(an)預言，黑洞可(ke)能是一個時間靜(jing)止的狀態。
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