黑洞(dong)(dong)就(jiu)是(shi)中心(xin)的(de)一個(ge)密度無限大(da)(da)、時空(kong)曲率無限高、體積無限小，熱量無限大(da)(da)的(de)奇點和周(zhou)圍(wei)一部分(fen)空(kong)空(kong)如也(ye)的(de)天區，這個(ge)天區范圍(wei)之內不可見。依據阿(a)爾伯特-愛因(yin)斯坦的(de)相對(dui)論，當一顆(ke)垂死恒(heng)星崩潰，它(ta)將聚集成(cheng)一點，這里將成(cheng)為黑洞(dong)(dong)，吞(tun)噬鄰(lin)近宇(yu)宙區域(yu)的(de)所有光線和任何物質。
黑(hei)洞的(de)(de)(de)產生過(guo)(guo)程類似(si)于中(zhong)(zhong)(zhong)子星(xing)(xing)的(de)(de)(de)產生過(guo)(guo)程：某一個恒(heng)(heng)星(xing)(xing)在(zai)準(zhun)備(bei)滅亡(wang)，核心在(zai)自身(shen)重力(li)的(de)(de)(de)作用下(xia)(xia)迅速地收縮，塌陷，發生強力(li)爆炸。當核心中(zhong)(zhong)(zhong)所有(you)的(de)(de)(de)物質(zhi)(zhi)都變(bian)成(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)子時收縮過(guo)(guo)程立即停(ting)止(zhi)，被壓縮成(cheng)一個密(mi)實(shi)的(de)(de)(de)星(xing)(xing)體(ti)(ti)，同時也壓縮了內部的(de)(de)(de)空間和時間。但在(zai)黑(hei)洞情況下(xia)(xia)，由于恒(heng)(heng)星(xing)(xing)核心的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量大(da)到使收縮過(guo)(guo)程無(wu)(wu)休止(zhi)地進行(xing)下(xia)(xia)去，連中(zhong)(zhong)(zhong)子間的(de)(de)(de)排(pai)斥力(li)也無(wu)(wu)法阻擋。中(zhong)(zhong)(zhong)子本身(shen)在(zai)擠壓引(yin)力(li)自身(shen)的(de)(de)(de)吸引(yin)下(xia)(xia)被碾(nian)為粉末，剩下(xia)(xia)來的(de)(de)(de)是一個密(mi)度高到難以想象的(de)(de)(de)物質(zhi)(zhi)。由于高質(zhi)(zhi)量而(er)產生的(de)(de)(de)引(yin)力(li)，使得任何靠近(jin)它的(de)(de)(de)物體(ti)(ti)都會被它吸進去。?
也可以(yi)簡單理(li)解為：通(tong)常(chang)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)最初只含(han)氫元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)，恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)內(nei)部(bu)的(de)(de)(de)氫原子核(he)(he)時刻相(xiang)互碰撞，發生(sheng)(sheng)(sheng)聚(ju)(ju)變(bian)(bian)。由(you)于(yu)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)質量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)很大(da)，聚(ju)(ju)變(bian)(bian)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)與(yu)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)萬有引(yin)(yin)(yin)力(li)抗衡(heng)(heng)，以(yi)維持恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)結構的(de)(de)(de)穩定。由(you)于(yu)氫原子核(he)(he)的(de)(de)(de)聚(ju)(ju)變(bian)(bian)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)新的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)——氦元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)，接著，氦原子也參與(yu)聚(ju)(ju)變(bian)(bian)，改變(bian)(bian)結構，生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)鋰元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)。如此類(lei)推，按照元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)周(zhou)期表(biao)的(de)(de)(de)順序，會依次(ci)有鈹元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)、硼元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)、碳元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)、氮元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)等生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)，直至鐵(tie)(tie)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)，該恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)便會坍塌(ta)。這是(shi)由(you)于(yu)鐵(tie)(tie)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)相(xiang)當(dang)穩定，參與(yu)聚(ju)(ju)變(bian)(bian)時釋放的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)小于(yu)所需能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)，因(yin)而聚(ju)(ju)變(bian)(bian)停止，而鐵(tie)(tie)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)存(cun)在于(yu)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)內(nei)部(bu)，導致恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)內(nei)部(bu)不具有足夠的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)與(yu)質量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)巨大(da)的(de)(de)(de)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)萬有引(yin)(yin)(yin)力(li)抗衡(heng)(heng)，從而引(yin)(yin)(yin)發恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)坍塌(ta)，最終形成(cheng)黑洞。說(shuo)它“黑”，是(shi)因(yin)為它產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)(yin)力(li)使得它周(zhou)圍(wei)的(de)(de)(de)光都無法逃逸。跟中子星(xing)(xing)(xing)一(yi)樣，黑洞也是(shi)由(you)質量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)大(da)于(yu)太陽質量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)好幾十甚至幾百倍以(yi)上的(de)(de)(de)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)演化(hua)而來的(de)(de)(de)。
當(dang)一(yi)顆(ke)恒(heng)星衰老時，它的熱核(he)反(fan)應已經耗盡(jin)了(le)中(zhong)心的燃料，由中(zhong)心產(chan)生的能(neng)量已經不多了(le)。這(zhe)樣(yang)，它再也(ye)沒有足夠(gou)的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之(zhi)下，核(he)心開(kai)始坍(tan)縮，物質(zhi)將不可阻擋地向著(zhu)中(zhong)心點進軍，直到最后(hou)形(xing)成(cheng)體積接近無(wu)限(xian)小(xiao)、密度幾乎無(wu)限(xian)大的星體。而當(dang)它的半(ban)徑(jing)一(yi)旦收縮到一(yi)定程度（一(yi)定小(xiao)于史瓦西半(ban)徑(jing)），質(zhi)量導致的時空(kong)扭曲就(jiu)使得即使光也(ye)無(wu)法(fa)向外射(she)出——“黑洞”就(jiu)誕生了(le)。
黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)通常(chang)是因(yin)為(wei)它(ta)們聚(ju)攏周圍的(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)產(chan)生輻(fu)(fu)射(she)(she)而被發現的(de)(de)，這一過(guo)程被稱(cheng)為(wei)吸(xi)(xi)積(ji)(ji)。高溫氣(qi)體(ti)(ti)輻(fu)(fu)射(she)(she)熱能的(de)(de)效率會嚴(yan)重影響吸(xi)(xi)積(ji)(ji)流的(de)(de)幾何(he)與動力學特性(xing)。已觀測到了(le)(le)輻(fu)(fu)射(she)(she)效率較高的(de)(de)薄盤(pan)以及輻(fu)(fu)射(she)(she)效率較低的(de)(de)厚盤(pan)。當(dang)(dang)吸(xi)(xi)積(ji)(ji)氣(qi)體(ti)(ti)接近中央黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)時，它(ta)們產(chan)生的(de)(de)輻(fu)(fu)射(she)(she)對黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)自轉以是中央延展物(wu)(wu)質(zhi)系統的(de)(de)流動。吸(xi)(xi)積(ji)(ji)是天體(ti)(ti)物(wu)(wu)理中最普(pu)遍的(de)(de)過(guo)程之(zhi)一，而且(qie)也正(zheng)是因(yin)為(wei)吸(xi)(xi)積(ji)(ji)才形成(cheng)(cheng)了(le)(le)我們周圍許多常(chang)見的(de)(de)結構。在(zai)宇宙早期，當(dang)(dang)氣(qi)體(ti)(ti)朝由(you)暗物(wu)(wu)質(zhi)造成(cheng)(cheng)的(de)(de)引力勢阱中心(xin)流動時形成(cheng)(cheng)了(le)(le)星(xing)系。即使到了(le)(le)今天，恒星(xing)依然是由(you)氣(qi)體(ti)(ti)云在(zai)其自身引力作用(yong)下坍(tan)縮碎裂，進(jin)而通過(guo)吸(xi)(xi)積(ji)(ji)周圍氣(qi)體(ti)(ti)而形成(cheng)(cheng)的(de)(de)。行星(xing)（包括地球）也是在(zai)新形成(cheng)(cheng)的(de)(de)恒星(xing)周圍通過(guo)氣(qi)體(ti)(ti)和巖石的(de)(de)聚(ju)集而形成(cheng)(cheng)的(de)(de)。當(dang)(dang)中央天體(ti)(ti)是一個黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)時，吸(xi)(xi)積(ji)(ji)就(jiu)會展現出它(ta)最為(wei)壯觀的(de)(de)一面(mian)。黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)除了(le)(le)吸(xi)(xi)積(ji)(ji)物(wu)(wu)質(zhi)之(zhi)外(wai)，還(huan)通過(guo)霍金蒸發過(guo)程向外(wai)輻(fu)(fu)射(she)(she)粒子。
由于黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)密度(du)極大(da)，根(gen)據公(gong)式(shi)我(wo)們可(ke)以知(zhi)道密度(du)=質量/體(ti)(ti)積(ji)，為(wei)(wei)了讓(rang)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)密度(du)無限大(da)，而黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)質量不變(bian)，那就說明黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)體(ti)(ti)積(ji)要無限小，這(zhe)(zhe)樣才能(neng)(neng)成為(wei)(wei)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)。黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)是由一些恒星“滅(mie)亡(wang)”后所形成的(de)死星，它的(de)質量極大(da)，體(ti)(ti)積(ji)極小。但黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)也有(you)滅(mie)亡(wang)的(de)那天(tian)，按照霍金(jin)的(de)理(li)論(lun)，在(zai)量子物理(li)中，有(you)一種名(ming)為(wei)(wei)“隧道效(xiao)應”的(de)現象，即一個粒子的(de)場強(qiang)分布(bu)雖(sui)然盡可(ke)能(neng)(neng)讓(rang)能(neng)(neng)量低的(de)地方較強(qiang)，但即使在(zai)能(neng)(neng)量相當高(gao)的(de)地方，場強(qiang)仍會有(you)分布(bu)，對(dui)于黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)邊(bian)界來(lai)說，這(zhe)(zhe)就是一堵能(neng)(neng)量相當高(gao)的(de)勢壘，但是粒子仍有(you)可(ke)能(neng)(neng)出去。
霍(huo)金(jin)還證明(ming)，每個黑(hei)(hei)洞都有(you)一定的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)，而且溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)高低與黑(hei)(hei)洞的(de)(de)質(zhi)量(liang)成反比例。也(ye)就是說，大黑(hei)(hei)洞溫(wen)度(du)(du)低，蒸發也(ye)微弱；小(xiao)黑(hei)(hei)洞的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)高蒸發也(ye)強(qiang)烈，類似(si)劇烈的(de)(de)爆發。相(xiang)當于一個太陽質(zhi)量(liang)的(de)(de)黑(hei)(hei)洞，大約要(yao)1x10^66年才(cai)能蒸發殆盡(jin)；相(xiang)當于一顆小(xiao)行星質(zhi)量(liang)的(de)(de)黑(hei)(hei)洞會在1x10-21秒內(nei)蒸發得干(gan)干(gan)凈凈。
黑洞(dong)會發(fa)出耀眼的光芒，體(ti)積會縮小，甚至會爆炸，會噴射物體(ti)，發(fa)出耀眼的光芒。當(dang)英國物理學(xue)家斯蒂芬·威廉(lian)·霍(huo)金(jin)于1974年(nian)做此預言時，整個科學(xue)界為之震動。
霍金的(de)(de)理論是受靈感(gan)支配的(de)(de)思維的(de)(de)飛躍，他結合了廣義(yi)相(xiang)對(dui)論和量子理論，他發現(xian)黑洞周圍的(de)(de)引力場釋放出(chu)能量，同時消耗黑洞的(de)(de)能量和質量。
假設(she)一(yi)對(dui)粒(li)(li)子(zi)(zi)會(hui)在任(ren)何時刻、任(ren)何地點被(bei)(bei)(bei)創(chuang)生(sheng)，被(bei)(bei)(bei)創(chuang)生(sheng)的(de)粒(li)(li)子(zi)(zi)就(jiu)是(shi)(shi)正(zheng)(zheng)粒(li)(li)子(zi)(zi)與反(fan)(fan)(fan)粒(li)(li)子(zi)(zi)，而(er)(er)如果(guo)這一(yi)創(chuang)生(sheng)過程發生(sheng)在黑洞(dong)(dong)(dong)(dong)附近的(de)話就(jiu)會(hui)有(you)兩(liang)種情(qing)況發生(sheng)：兩(liang)粒(li)(li)子(zi)(zi)湮滅、一(yi)個(ge)(ge)粒(li)(li)子(zi)(zi)被(bei)(bei)(bei)吸入(ru)黑洞(dong)(dong)(dong)(dong)。“一(yi)個(ge)(ge)粒(li)(li)子(zi)(zi)被(bei)(bei)(bei)吸入(ru)黑洞(dong)(dong)(dong)(dong)”這一(yi)情(qing)況：在黑洞(dong)(dong)(dong)(dong)附近創(chuang)生(sheng)的(de)一(yi)對(dui)粒(li)(li)子(zi)(zi)其中(zhong)一(yi)個(ge)(ge)反(fan)(fan)(fan)粒(li)(li)子(zi)(zi)會(hui)被(bei)(bei)(bei)吸入(ru)黑洞(dong)(dong)(dong)(dong)，而(er)(er)正(zheng)(zheng)粒(li)(li)子(zi)(zi)會(hui)逃逸(yi)(yi)，由于能(neng)量(liang)(liang)(liang)不(bu)能(neng)憑空創(chuang)生(sheng)，我們設(she)反(fan)(fan)(fan)粒(li)(li)子(zi)(zi)攜帶負能(neng)量(liang)(liang)(liang)，正(zheng)(zheng)粒(li)(li)子(zi)(zi)攜帶正(zheng)(zheng)能(neng)量(liang)(liang)(liang)，而(er)(er)反(fan)(fan)(fan)粒(li)(li)子(zi)(zi)的(de)所(suo)有(you)運動(dong)過程可(ke)以視為(wei)是(shi)(shi)一(yi)個(ge)(ge)正(zheng)(zheng)粒(li)(li)子(zi)(zi)的(de)為(wei)之相反(fan)(fan)(fan)的(de)運動(dong)過程，如一(yi)個(ge)(ge)反(fan)(fan)(fan)粒(li)(li)子(zi)(zi)被(bei)(bei)(bei)吸入(ru)黑洞(dong)(dong)(dong)(dong)可(ke)視為(wei)一(yi)個(ge)(ge)正(zheng)(zheng)粒(li)(li)子(zi)(zi)從黑洞(dong)(dong)(dong)(dong)逃逸(yi)(yi)。這一(yi)情(qing)況就(jiu)是(shi)(shi)一(yi)個(ge)(ge)攜帶著(zhu)從黑洞(dong)(dong)(dong)(dong)里來的(de)正(zheng)(zheng)能(neng)量(liang)(liang)(liang)的(de)粒(li)(li)子(zi)(zi)逃逸(yi)(yi)了，即(ji)黑洞(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)總(zong)能(neng)量(liang)(liang)(liang)少了，而(er)(er)愛因斯坦的(de)質(zhi)能(neng)方程E=mc2表明，能(neng)量(liang)(liang)(liang)的(de)損(sun)失(shi)會(hui)導致質(zhi)量(liang)(liang)(liang)的(de)損(sun)失(shi)。
當(dang)黑(hei)(hei)(hei)洞的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)越(yue)來(lai)(lai)越(yue)小時(shi)，它(ta)的(de)(de)(de)溫度(du)會越(yue)來(lai)(lai)越(yue)高。這樣，當(dang)黑(hei)(hei)(hei)洞損失質量(liang)(liang)時(shi)，它(ta)的(de)(de)(de)溫度(du)和發(fa)射率增加，因(yin)而它(ta)的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)損失得更快。這種“霍金輻射”對大多數黑(hei)(hei)(hei)洞來(lai)(lai)說(shuo)可以(yi)忽略不計，因(yin)為大黑(hei)(hei)(hei)洞輻射的(de)(de)(de)比較慢(man)，而小黑(hei)(hei)(hei)洞則(ze)以(yi)極高的(de)(de)(de)速度(du)輻射能量(liang)(liang)，直到黑(hei)(hei)(hei)洞的(de)(de)(de)爆(bao)炸。
據(ju)英(ying)國媒體(ti)報(bao)(bao)道(dao)，一(yi)項新的(de)(de)理論(lun)指(zhi)出(chu)黑(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)死亡方(fang)(fang)式(shi)可能是(shi)以轉變(bian)為白洞(dong)(dong)的(de)(de)方(fang)(fang)式(shi)進(jin)行的(de)(de)。理論(lun)上(shang)來說，白洞(dong)(dong)在(zai)行為上(shang)恰好(hao)是(shi)黑(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)反面(mian)——黑(hei)洞(dong)(dong)不斷吞噬物質，而(er)白洞(dong)(dong)則不斷向外噴射物質。 這一(yi)發現最早是(shi)由英(ying)國某雜(za)志(zhi)網(wang)站(zhan)報(bao)(bao)道(dao)的(de)(de)，其理論(lun)依(yi)據(ju)是(shi)晦澀(se)的(de)(de)量子引(yin)力理論(lun)。
恒(heng)(heng)星的(de)時空(kong)(kong)扭曲(qu)改變(bian)(bian)了光(guang)(guang)(guang)線(xian)的(de)路徑，使(shi)之和原先沒有恒(heng)(heng)星情況下的(de)路徑不一樣。光(guang)(guang)(guang)在恒(heng)(heng)星表面(mian)附近稍微向(xiang)內(nei)(nei)偏折，在日(ri)食(shi)時觀(guan)察遠(yuan)處恒(heng)(heng)星發出(chu)的(de)光(guang)(guang)(guang)線(xian)，可(ke)以(yi)看到這(zhe)種偏折現象。當該(gai)恒(heng)(heng)星向(xiang)內(nei)(nei)坍塌時，其(qi)(qi)質量導(dao)致的(de)時空(kong)(kong)扭曲(qu)變(bian)(bian)得(de)很強(qiang)，光(guang)(guang)(guang)線(xian)向(xiang)內(nei)(nei)偏折得(de)也更(geng)(geng)強(qiang)，從(cong)(cong)而使(shi)得(de)光(guang)(guang)(guang)子從(cong)(cong)恒(heng)(heng)星逃逸(yi)(yi)變(bian)(bian)得(de)更(geng)(geng)為困難(nan)。對于(yu)在遠(yuan)處的(de)觀(guan)察者而言，光(guang)(guang)(guang)線(xian)變(bian)(bian)得(de)更(geng)(geng)黯淡更(geng)(geng)紅(hong)。最后，當這(zhe)恒(heng)(heng)星收縮到某(mou)一臨(lin)界(jie)半(ban)徑（史瓦西(xi)半(ban)徑）時，其(qi)(qi)質量導(dao)致時空(kong)(kong)扭曲(qu)變(bian)(bian)得(de)如(ru)(ru)(ru)此之強(qiang)，使(shi)得(de)光(guang)(guang)(guang)向(xiang)內(nei)(nei)偏折得(de)也如(ru)(ru)(ru)此之強(qiang)，以(yi)至于(yu)光(guang)(guang)(guang)也逃逸(yi)(yi)不出(chu)去(qu) 。這(zhe)樣，如(ru)(ru)(ru)果光(guang)(guang)(guang)都(dou)逃逸(yi)(yi)不出(chu)來，其(qi)(qi)他東西(xi)更(geng)(geng)不可(ke)能逃逸(yi)(yi)，都(dou)會(hui)被(bei)拉回去(qu)。也就(jiu)是說，存(cun)在一個事件(jian)的(de)集合或(huo)時空(kong)(kong)區(qu)(qu)域，光(guang)(guang)(guang)或(huo)任何東西(xi)都(dou)不可(ke)能從(cong)(cong)該(gai)區(qu)(qu)域逃逸(yi)(yi)而到達遠(yuan)處的(de)觀(guan)察者，這(zhe)樣的(de)區(qu)(qu)域稱作黑洞。將其(qi)(qi)邊界(jie)稱作事件(jian)視界(jie)，它和剛(gang)好不能從(cong)(cong)黑洞逃逸(yi)(yi)的(de)光(guang)(guang)(guang)線(xian)的(de)軌跡相重合。
與(yu)別的天(tian)體相(xiang)比，黑洞(dong)十分特殊。人們無法直接(jie)觀察到它，科學家也只能(neng)對它內部結構提(ti)出各種猜想。而使得黑洞(dong)把自己隱藏起來的的原因即是彎曲(qu)(qu)的時空(kong)。根據廣義相(xiang)對論(lun)，時空(kong)會在引力場作用(yong)下彎曲(qu)(qu)。這時候，光雖(sui)然仍然沿任(ren)意兩點間的最短(duan)光程傳播，但相(xiang)對而言它已彎曲(qu)(qu)。在經過大密度(du)的天(tian)體時，時空(kong)會彎曲(qu)(qu)，光也就偏離了原來的方向。
在(zai)地球上(shang)，由于引力場作用很小(xiao)，時(shi)空的(de)(de)(de)(de)(de)扭曲是(shi)微乎(hu)其微的(de)(de)(de)(de)(de)。而在(zai)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)周圍，時(shi)空的(de)(de)(de)(de)(de)這種變形非(fei)常大。這樣，即使是(shi)被(bei)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)擋(dang)著的(de)(de)(de)(de)(de)恒星(xing)發出的(de)(de)(de)(de)(de)光，雖然有一(yi)部分(fen)會(hui)落入黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)中消失，可另一(yi)部分(fen)光線會(hui)通過(guo)彎曲的(de)(de)(de)(de)(de)空間中繞過(guo)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)而到達地球。觀察到黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)背面的(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)空，就像(xiang)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)不存在(zai)一(yi)樣，這就是(shi)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)隱身術(shu)。
更有趣(qu)的(de)(de)(de)(de)是(shi)，有些恒星不(bu)僅是(shi)朝著地球發(fa)出的(de)(de)(de)(de)光(guang)能直(zhi)接(jie)到達(da)地球，它朝其它方(fang)向發(fa)射(she)的(de)(de)(de)(de)光(guang)也可能被(bei)附近的(de)(de)(de)(de)黑(hei)洞的(de)(de)(de)(de)強(qiang)引力折射(she)而能到達(da)地球。這(zhe)樣我們不(bu)僅能看(kan)見這(zhe)顆恒星的(de)(de)(de)(de)“臉(lian)”，還同時看(kan)到它的(de)(de)(de)(de)“側面”、甚至(zhi)“后背(bei)”，這(zhe)是(shi)宇宙中的(de)(de)(de)(de)“引力透鏡”效應。
這(zhe)張紅外波段圖像(xiang)拍攝的是(shi)我們所居住銀(yin)河系的中心部位，所有銀(yin)河系的恒(heng)星都圍(wei)繞(rao)銀(yin)心部位可能存在的一(yi)個超(chao)大(da)質量黑(hei)洞公轉(zhuan)。 據美國(guo)太空網報道，一(yi)項新的研究顯示，宇宙(zhou)中最大(da)質量的黑(hei)洞開始快速成(cheng)長(chang)的時期可能比科學家原先的估計(ji)更早，并且仍在加(jia)速成(cheng)長(chang)。
一個來(lai)自以(yi)色列特(te)拉維夫大學(xue)(xue)的(de)天文(wen)(wen)學(xue)(xue)家小組發現，宇(yu)宙(zhou)中最大質量(liang)黑洞的(de)首次快速(su)成長期出現在宇(yu)宙(zhou)年(nian)齡約(yue)為12億(yi)年(nian)時，而非之前認為的(de)20~40億(yi)年(nian)。天文(wen)(wen)學(xue)(xue)家們估計宇(yu)宙(zhou)的(de)年(nian)齡約(yue)為138.2億(yi)年(nian)。
同(tong)(tong)時，這項(xiang)研究還發現宇宙中最古老、質量最大(da)的(de)黑洞同(tong)(tong)樣(yang)具有非常快速(su)的(de)成長。有關這一發現的(de)詳細情(qing)況(kuang)發表(biao)在《天體物理學報》雜(za)志上。
如果黑洞足夠大，宇航(hang)員(yuan)會(hui)開(kai)始(shi)覺察(cha)到(dao)拉著(zhu)他(ta)腳的重(zhong)力比拉著(zhu)他(ta)頭的重(zhong)力更強(qiang)大，這種吸引力拖(tuo)著(zhu)他(ta)無(wu)情地(di)向下落(luo)，重(zhong)力差會(hui)迅速加大而將(jiang)他(ta)撕裂(lie)（拉伸線），最終(zhong)他(ta)的遺體(ti)會(hui)被分解(jie)而落(luo)入黑洞那無(wu)限致密核(he)心。
普(pu)金斯(si)基(ji)和他的(de)(de)兩個學生艾哈(ha)(ha)邁(mai)德(de)·艾姆哈(ha)(ha)里(li)、詹姆斯(si)·薩利，加上該校的(de)(de)另一(yi)位弦理論學家唐納德(de)·馬洛夫一(yi)起，對這一(yi)事件(jian)進(jin)行了重新計(ji)算(suan)。根據他們的(de)(de)計(ji)算(suan)，卻(que)呈現出完(wan)全不同的(de)(de)另一(yi)番場景：量(liang)子(zi)效應會(hui)把(ba)事件(jian)視(shi)界(jie)變成沸(fei)騰(teng)的(de)(de)粒子(zi)大漩渦(wo)，任何東西掉進(jin)去都(dou)會(hui)撞到一(yi)面火焰墻上而被(bei)瞬(shun)間烤(kao)焦。
美國(guo)宇航局有關一個超大(da)質(zhi)(zhi)量(liang)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)及(ji)其周圍(wei)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)盤(pan)(pan)，炙熱的(de)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)團（一個呈粉紅色，一個呈黃色）每一個的(de)體積都(dou)與太(tai)陽相當(dang)，環繞(rao)距離黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)較(jiao)近的(de)軌道運行。科學家認為所有大(da)型(xing)星系(xi)中心都(dou)存在(zai)超大(da)質(zhi)(zhi)量(liang)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)。黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)一直在(zai)吞噬被稱(cheng)之為“活躍(yue)星系(xi)核(he)”的(de)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)。由于(yu)被明(ming)亮(liang)并且溫度(du)極高的(de)下落物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)盤(pan)(pan)環繞(rao)，黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)的(de)質(zhi)(zhi)量(liang)很難確定。根據刊登在(zai)《自然》雜志(zhi)上的(de)一篇研究論(lun)文，基于(yu)對繞(rao)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)運行物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)旋(xuan)轉速度(du)的(de)計算結果，37個已知星系(xi)中心黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)的(de)質(zhi)(zhi)量(liang)實際上低(di)于(yu)此前的(de)預計。
一位美國理論物(wu)理學(xue)家經(jing)過數學(xue)計算得出(chu)結論——黑洞(dong)根本就(jiu)不存在(zai)。相關論文分(fen)別(bie)發表在(zai)著名(ming)的(de)預印本網站ArXiv和《物(wu)理快(kuai)報(bao)B》雜(za)志(zhi)上。
“得(de)出(chu)(chu)這(zhe)(zhe)個(ge)結(jie)論后，即(ji)便(bian)我本(ben)人(ren)都感到十分震(zhen)撼(han)。”提出(chu)(chu)這(zhe)(zhe)一理論的(de)美國北卡羅來納大學(xue)(xue)(xue)教堂山(shan)分校(xiao)理論物理學(xue)(xue)(xue)教授勞拉·梅爾西(xi)尼(ni)—霍(huo)頓這(zhe)(zhe)樣描述自己的(de)感受。她說：“科學(xue)(xue)(xue)家們(men)研究(jiu)這(zhe)(zhe)個(ge)問題(ti)已經超過(guo)了50年，而這(zhe)(zhe)個(ge)解決方(fang)案給了我們(men)許多新的(de)思(si)考。”
1974年，霍金通(tong)過量(liang)子力學的(de)方法得出結論：黑洞不(bu)僅能夠吸收(shou)黑洞外的(de)物質(zhi)，同樣也能以(yi)熱輻射的(de)方式向(xiang)外“吐出”物質(zhi)。而這種量(liang)子力學現象，就被稱(cheng)為霍金輻射。
物理學(xue)家組織網(wang)2014年9月25日（北(bei)京時間(jian)）報道稱，新(xin)研究(jiu)中梅(mei)爾西(xi)尼—霍(huo)(huo)頓描述(shu)了一(yi)種全新(xin)的(de)方(fang)案。她(ta)和霍(huo)(huo)金都同意，當恒(heng)星(xing)因自身的(de)引(yin)力(li)發(fa)生坍塌時會(hui)產生霍(huo)(huo)金輻(fu)射。但梅(mei)爾西(xi)尼—霍(huo)(huo)頓認為，發(fa)出(chu)這(zhe)種輻(fu)射后(hou)(hou)，恒(heng)星(xing)的(de)質(zhi)量也會(hui)不斷地發(fa)生損(sun)失。正(zheng)因為如(ru)此，當這(zhe)些恒(heng)星(xing)坍縮時就(jiu)不可(ke)能達(da)到形成(cheng)黑洞所必須的(de)質(zhi)量密度。她(ta)認為，垂死(si)的(de)恒(heng)星(xing)在發(fa)生最(zui)后(hou)(hou)一(yi)次(ci)膨脹后(hou)(hou)，就(jiu)會(hui)爆炸，然后(hou)(hou)消亡，奇點永遠不會(hui)形成(cheng)，黑洞視界也不會(hui)出(chu)現(xian)。根本就(jiu)不會(hui)存在像黑洞這(zhe)樣的(de)東西(xi)。
其實早在今(jin)年(nian)年(nian)初，霍金就曾通過(guo)論(lun)文指出在經典理(li)論(lun)中(zhong)黑洞(dong)是(shi)不存在的(de)(de)，他承認(ren)自己最初有(you)關視(shi)界的(de)(de)認(ren)識是(shi)有(you)缺陷的(de)(de)，并提出了新(xin)的(de)(de)“灰洞(dong)”理(li)論(lun)。該(gai)理(li)論(lun)認(ren)為，物質和能量在被黑洞(dong)困住(zhu)一段(duan)時(shi)間以后，又(you)會被重(zhong)新(xin)釋放到宇宙中(zhong)。
黑洞這(zhe)一(yi)定(ding)義在經(jing)過漫(man)長(chang)的(de)(de)(de)時間推(tui)測后，已(yi)經(jing)慢慢被(bei)人(ren)們(men)所(suo)接(jie)受。然(ran)而霍金(jin)今年年初發文否認黑洞的(de)(de)(de)存在，取(qu)而代之提(ti)出(chu)了“灰洞”理(li)(li)論，這(zhe)在物理(li)(li)學(xue)界掀起了不小的(de)(de)(de)波(bo)瀾(lan)。如今，梅爾西(xi)尼—霍頓(dun)直截(jie)了當地(di)稱(cheng)“根本就不會存在像黑洞這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)東西(xi)”，這(zhe)無疑成(cheng)為(wei)又一(yi)枚重磅炸(zha)彈——盡管梅爾西(xi)尼—霍頓(dun)遠不及霍金(jin)出(chu)名(ming)。當然(ran)，想以一(yi)己之力推(tui)翻(fan)既有的(de)(de)(de)理(li)(li)論并不那么容易，需要更多有說服力的(de)(de)(de)證(zheng)據加以佐證(zheng)。?
根據(ju)黑(hei)洞(dong)本身的物理特性(xing)質(zhi)量(liang)(liang)，角動(dong)量(liang)(liang)，電荷(he)劃分，可以將黑(hei)洞(dong)分為五類(lei)。
不旋轉不帶電荷(he)的黑(hei)洞(dong)：它的時(shi)空結構于1916年由史(shi)瓦西(xi)求出，稱史(shi)瓦西(xi)黑(hei)洞(dong)。
不旋轉帶電黑(hei)洞：稱R-N黑(hei)洞。時空結構(gou)于1916至(zhi)1918年由(you)賴(lai)斯納（Reissner）和納自敦（Nordstrom）求出。
旋(xuan)轉(zhuan)不(bu)帶電(dian)黑(hei)洞：稱克(ke)爾(er)黑(hei)洞。時空結構由克(ke)爾(er)于1963年(nian)求出。
一般黑洞：稱克爾-紐曼(man)黑洞。時(shi)空結構(gou)于1965年由紐曼(man)求(qiu)出。
雙星黑(hei)洞(dong)：與其他黑(hei)洞(dong)彼(bi)此之間相互(hu)繞(rao)轉的黑(hei)洞(dong)。
轉動且帶電荷的黑洞(dong)(dong)，叫做(zuo)克爾--紐(niu)曼(man)黑洞(dong)(dong)。這(zhe)種(zhong)結(jie)構(gou)的黑洞(dong)(dong)視界和(he)(he)無限(xian)紅(hong)(hong)移(yi)面會分開，而(er)且視界會分為(wei)兩個（外視界r+和(he)(he)內(nei)視界r-），無限(xian)紅(hong)(hong)移(yi)面也會分裂為(wei)兩個（rs+和(he)(he)rs-） 。外視界和(he)(he)無限(xian)紅(hong)(hong)移(yi)面之間(jian)的區(qu)域叫做(zuo)能(neng)層，有能(neng)量儲存在那(nei)里。越過外無限(xian)紅(hong)(hong)移(yi)面的物體仍有可(ke)能(neng)逃離黑洞(dong)(dong)，這(zhe)是因為(wei)能(neng)層還不是單向膜區(qu)。
（其中，M、J、Q分別代表黑(hei)洞的總質量、總角(jiao)動量和(he)總電荷。a=J/Mc為單位質量角(jiao)動量）
單向膜(mo)區(qu)內(nei)(nei)(nei)，r為時(shi)間，s是空間。穿過(guo)(guo)外視(shi)界進入(ru)單向膜(mo)區(qu)得物(wu)體(ti)，將只能(neng)向前，穿過(guo)(guo)內(nei)(nei)(nei)視(shi)界進入(ru)黑洞內(nei)(nei)(nei)部(bu)。內(nei)(nei)(nei)視(shi)界以里(li)的(de)區(qu)域不是單向膜(mo)區(qu)，那(nei)里(li)有一(yi)個(ge)“奇環(huan)”，也就(jiu)是時(shi)間終止的(de)地(di)(di)方。物(wu)體(ti)可以在(zai)內(nei)(nei)(nei)視(shi)界內(nei)(nei)(nei)自由(you)運動，由(you)于奇環(huan)產生斥力(li)，物(wu)體(ti)不會撞上奇環(huan)，不過(guo)(guo)，奇環(huan)附近(jin)有一(yi)個(ge)極為有趣的(de)時(shi)空區(qu)，在(zai)那(nei)里(li)存在(zai)“閉合類時(shi)線(xian)”，沿這種時(shi)空曲(qu)線(xian)運動的(de)物(wu)體(ti)可以不斷(duan)地(di)(di)回到(dao)自己的(de)過(guo)(guo)去。
巨型黑洞
宇宙中大部分星系，包括我們居住的(de)銀(yin)河系的(de)中心(xin)都隱藏著一個(ge)超(chao)大質(zhi)(zhi)量黑(hei)洞(dong)(dong)。這些(xie)黑(hei)洞(dong)(dong)質(zhi)(zhi)量大小不一，大約99萬～400億個(ge)太陽質(zhi)(zhi)量。天文(wen)學家們(men)通過探(tan)測(ce)黑(hei)洞(dong)(dong)周(zhou)圍吸積(ji)盤發出的(de)強烈輻射和熱量推斷這些(xie)黑(hei)洞(dong)(dong)的(de)存在(zai)。物(wu)質(zhi)(zhi)在(zai)受到(dao)強烈黑(hei)洞(dong)(dong)引力下落時，會在(zai)其周(zhou)圍形(xing)成(cheng)吸積(ji)盤盤旋下降，在(zai)這一過程中勢能(neng)迅(xun)速釋放(fang)，將(jiang)物(wu)質(zhi)(zhi)加熱到(dao)極高的(de)溫度，從而發出強烈輻射。黑(hei)洞(dong)(dong)通過吸積(ji)方式吞噬周(zhou)圍物(wu)質(zhi)(zhi)，這可(ke)能(neng)就是它(ta)的(de)成(cheng)長(chang)方式。
這(zhe)項最(zui)新(xin)的(de)研究采(cai)用了全世(shi)界最(zui)先進的(de)地基(ji)觀測(ce)設施，包括位(wei)(wei)(wei)于美國(guo)夏威夷莫納克亞山頂，海拔(ba)4000多米處的(de)北雙(shuang)子座(zuo)望遠鏡(jing)，位(wei)(wei)(wei)于智利帕(pa)拉那山的(de)南雙(shuang)子座(zuo)望遠鏡(jing)，以及位(wei)(wei)(wei)于美國(guo)新(xin)墨(mo)西哥州圣阿(a)古斯丁(ding)平原上的(de)甚大陣射電望遠鏡(jing)。
觀測結果顯示，出現在宇宙年齡僅為12億年時的(de)活躍(yue)黑(hei)洞，其質(zhi)量(liang)要(yao)比稍后出現的(de)大部(bu)分大質(zhi)量(liang)黑(hei)洞質(zhi)量(liang)小9/10。但是它(ta)們的(de)成長速度非常(chang)快，因而它(ta)們的(de)質(zhi)量(liang)要(yao)比后者大得多。通過對這種(zhong)成長速度的(de)測算，研究人員可(ke)以估算出這些黑(hei)洞天體(ti)之(zhi)前和之(zhi)后的(de)發展路徑。
該(gai)研究小組(zu)發(fa)現，那(nei)些(xie)最古老的黑(hei)洞，即(ji)那(nei)些(xie)在宇宙(zhou)(zhou)年齡僅為數(shu)億年時便開(kai)始進入全面成長期的黑(hei)洞，它(ta)們的質量僅為太(tai)陽的99到2000倍。研究人(ren)員認為這些(xie)黑(hei)洞的形成和演(yan)化(hua)可能和宇宙(zhou)(zhou)中(zhong)最早的恒(heng)星有關。
天(tian)文學(xue)家們還注意到，在最初的12億(yi)年后，這些被觀(guan)測的黑洞(dong)天(tian)體的成長期僅僅持續了2億(yi)到4億(yi)年。
這項研究(jiu)是一(yi)個(ge)已持(chi)續9年的(de)研究(jiu)計劃的(de)成果(guo)。特拉維夫(fu)大學主持(chi)的(de)這項研究(jiu)旨在追蹤研究(jiu)宇宙(zhou)中最大質量(liang)黑洞的(de)演(yan)化，并觀察它們對宿主星系產生的(de)影響。
發現“超大”黑洞
2015年3月1日(ri)，北京(jing)大學吳學兵教授等人在一個發(fa)光類星(xing)體里(li)發(fa)現(xian)了一片(pian)質量(liang)為太陽(yang)120億倍的(de)黑洞(dong)(dong)，并(bing)且該星(xing)體早在宇宙形成的(de)早期(qi)就(jiu)已經存在。科學家稱，如此巨大的(de)黑洞(dong)(dong)的(de)形成無法用現(xian)有黑洞(dong)(dong)理論解釋(shi)。
該發現對(dui)2014年之前的宇宙形(xing)成理論(lun)帶出了(le)挑戰(zhan)。至2015年的宇宙理論(lun)認為，黑洞及(ji)其(qi)宿主星系的發展形(xing)態基(ji)本(ben)上(shang)是亙(gen)古不變的。
德(de)國麥(mai)克斯(si)普(pu)蘭喀(ka)天文(wen)機構的(de)研究員布拉姆(mu)·維尼曼斯(si)（BramVenemans）說道(dao)，最新發現的(de)黑(hei)洞(dong)(dong)體量相當于太(tai)陽的(de)400億(yi)倍，科學家編號為S5 0014+81，比先前(qian)發現的(de)同時期(qi)黑(hei)洞(dong)(dong)的(de)總和還(huan)大出一倍。而(er)在(zai)銀河系的(de)中央潛(qian)伏的(de)黑(hei)洞(dong)(dong)比太(tai)陽大20倍-500萬倍。
1970年，美國的(de)“自由”號人(ren)造衛星發現(xian)了與其(qi)他射線源不(bu)同的(de)天鵝(e)座X-1，位于天鵝(e)座X-1上的(de)是一(yi)(yi)個(ge)比太陽(yang)重30多倍的(de)巨大藍色(se)星球(qiu)(qiu)，該星球(qiu)(qiu)被(bei)一(yi)(yi)個(ge)重約10個(ge)太陽(yang)的(de)看(kan)不(bu)見的(de)物體(ti)(ti)牽(qian)引著。天文(wen)學家一(yi)(yi)致認為這(zhe)個(ge)物體(ti)(ti)就是黑洞，它就是人(ren)類發現(xian)的(de)第一(yi)(yi)個(ge)黑洞。
1928年，薩拉瑪(ma)尼安·錢德(de)(de)拉塞(sai)卡（天(tian)體(ti)物理學家）到英國劍橋跟英國天(tian)文(wen)學家阿(a)瑟·愛丁頓爵士（一(yi)(yi)位(wei)宣講(jiang)相對論(lun)(lun)的物理家）學習。錢德(de)(de)拉塞(sai)卡意識到，泡(pao)利不(bu)相容(rong)原理所(suo)能提供(gong)的排(pai)斥力(li)有一(yi)(yi)個(ge)極限。恒(heng)(heng)星(xing)中(zhong)的粒子的最(zui)大速度差被相對論(lun)(lun)限制為(wei)光速。這意味著，恒(heng)(heng)星(xing)變得(de)足夠緊(jin)致之時，由(you)不(bu)相容(rong)原理引(yin)(yin)起的排(pai)斥力(li)就會比引(yin)(yin)力(li)的作用(yong)小。錢德(de)(de)拉塞(sai)卡計算(suan)出；一(yi)(yi)個(ge)大約為(wei)太陽質量一(yi)(yi)倍半的冷的恒(heng)(heng)星(xing)不(bu)能支持自身以抵抗(kang)自己的引(yin)(yin)力(li)。（這質量稱為(wei)錢德(de)(de)拉塞(sai)卡極限）前蘇聯科學家列夫·達維多維奇(qi)·蘭道幾乎(hu)在(zai)同時也發現了類似的結論(lun)(lun)。
如果一(yi)(yi)顆(ke)恒星(xing)(xing)的(de)(de)(de)質量(liang)比(bi)錢(qian)德拉塞卡(ka)極限小，它(ta)最后(hou)會停(ting)止收縮并終于變(bian)成一(yi)(yi)顆(ke)半徑為(wei)幾千(qian)英(ying)里(li)和密度為(wei)每立方英(ying)寸幾百噸的(de)(de)(de)“白矮星(xing)(xing)”。白矮星(xing)(xing)是(shi)它(ta)物質中(zhong)電(dian)子之間的(de)(de)(de)不相容原理排斥力所支持的(de)(de)(de)。第一(yi)(yi)顆(ke)被觀(guan)察到的(de)(de)(de)是(shi)繞(rao)著(zhu)夜空(kong)中(zhong)最亮的(de)(de)(de)恒星(xing)(xing)——天狼星(xing)(xing)轉動的(de)(de)(de)那(nei)一(yi)(yi)顆(ke)。
蘭道指出，對于恒星(xing)(xing)還(huan)存(cun)在(zai)(zai)另一(yi)可能的(de)(de)(de)終態。其極限(xian)質(zhi)量大(da)約也(ye)為太陽質(zhi)量的(de)(de)(de)一(yi)倍(bei)或二倍(bei)，但是其體積(ji)甚至比白矮星(xing)(xing)還(huan)小(xiao)得多。這些恒星(xing)(xing)是由中(zhong)子(zi)和質(zhi)子(zi)之間，而不是電子(zi)之間的(de)(de)(de)不相容原理排斥(chi)力所(suo)支持。所(suo)以(yi)它(ta)們被叫做中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)。它(ta)們的(de)(de)(de)半徑只有10英里左右，密度為每立方英寸幾億噸。在(zai)(zai)中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)被第(di)一(yi)次預言時，并沒有任何方法去(qu)觀察它(ta)，很久以(yi)后它(ta)們才被觀察到。
另(ling)一方(fang)面，質(zhi)(zhi)量(liang)比錢(qian)德拉塞卡(ka)極(ji)限還(huan)大(da)的(de)(de)恒星在耗盡其(qi)(qi)燃料時，會出現一個很大(da)的(de)(de)問題：在某(mou)種情形下(xia)，它們(men)會爆炸或(huo)拋(pao)出足(zu)夠(gou)的(de)(de)物質(zhi)(zhi)，使自(zi)己(ji)的(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)減少(shao)到極(ji)限之下(xia)，以(yi)避免災難性的(de)(de)引(yin)力(li)坍縮(suo)，不(bu)(bu)管恒星有(you)多(duo)(duo)大(da)，這(zhe)(zhe)總(zong)會發生。愛丁頓(dun)拒絕相(xiang)信(xin)錢(qian)德拉塞卡(ka)的(de)(de)結(jie)果。愛丁頓(dun)認(ren)為，一顆恒星不(bu)(bu)可能(neng)坍縮(suo)成一點(dian)。這(zhe)(zhe)是大(da)多(duo)(duo)數科(ke)學(xue)家(jia)(jia)的(de)(de)觀(guan)點(dian)：愛因斯坦(tan)自(zi)己(ji)寫(xie)了一篇論(lun)文(wen)，宣布恒星的(de)(de)體(ti)積不(bu)(bu)會收縮(suo)為零。其(qi)(qi)他(ta)科(ke)學(xue)家(jia)(jia)，尤(you)其(qi)(qi)是他(ta)以(yi)前的(de)(de)老師、恒星結(jie)構的(de)(de)主要權威——愛丁頓(dun)的(de)(de)敵意使錢(qian)德拉塞卡(ka)拋(pao)棄了這(zhe)(zhe)方(fang)面的(de)(de)工作，轉(zhuan)去研(yan)究諸如恒星團運動等其(qi)(qi)他(ta)天文(wen)學(xue)問題。然而，他(ta)獲(huo)得1983年(nian)諾貝(bei)爾獎，至少(shao)部(bu)分原(yuan)因在于(yu)他(ta)早年(nian)所做的(de)(de)關于(yu)冷恒星的(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)極(ji)限的(de)(de)工作。
錢德(de)(de)拉(la)塞卡(ka)指出，泡利不(bu)相容(rong)原(yuan)理(li)不(bu)能夠(gou)阻止(zhi)質(zhi)量(liang)大(da)于(yu)錢德(de)(de)拉(la)塞卡(ka)極限的(de)(de)恒星(xing)發生坍縮。但是(shi)，根據廣義相對論，這樣(yang)的(de)(de)恒星(xing)會(hui)發生什么情(qing)況呢(ni)。這個問(wen)(wen)題被一位年輕的(de)(de)美國人羅伯特·奧(ao)本海(hai)(hai)默(mo)于(yu)1939年首次解決(jue)。然(ran)而，他所獲得的(de)(de)結(jie)果表明，用當時的(de)(de)望遠鏡(jing)去(qu)觀(guan)察不(bu)會(hui)再有任何(he)結(jie)果。以后(hou)，因第(di)二次世界大(da)戰的(de)(de)干擾，奧(ao)本海(hai)(hai)默(mo)卷入到原(yuan)子彈計劃中去(qu)。戰后(hou)，由于(yu)大(da)部(bu)(bu)分科學(xue)家被吸(xi)引(yin)到原(yuan)子和原(yuan)子核尺度的(de)(de)物(wu)理(li)中去(qu)，因而引(yin)力(li)坍縮的(de)(de)問(wen)(wen)題被大(da)部(bu)(bu)分人忘記了。
1967年(nian)，劍橋的(de)(de)(de)(de)一(yi)位研究生(sheng)約瑟琳·貝爾發現(xian)了(le)天空發射出無(wu)線(xian)電波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)規(gui)則脈沖的(de)(de)(de)(de)物體(ti)，這(zhe)對黑洞的(de)(de)(de)(de)存在(zai)的(de)(de)(de)(de)預言帶來了(le)進一(yi)步(bu)的(de)(de)(de)(de)鼓舞。起初貝爾和她的(de)(de)(de)(de)導師安東尼·赫維(wei)許(xu)以(yi)為(wei)(wei)(wei)，他們(men)(men)(men)可(ke)(ke)(ke)能和我們(men)(men)(men)星(xing)系中(zhong)的(de)(de)(de)(de)外星(xing)文明(ming)進行(xing)了(le)接觸。在(zai)宣(xuan)布他們(men)(men)(men)發現(xian)的(de)(de)(de)(de)討論會上，他們(men)(men)(men)將這(zhe)四個最早發現(xian)的(de)(de)(de)(de)源稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)LGM1－4，LGM表示“小綠人”（“Little Green Man”）的(de)(de)(de)(de)意思。最終他們(men)(men)(men)和所有(you)其他人的(de)(de)(de)(de)結論是(shi)(shi)這(zhe)些被稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)脈沖星(xing)的(de)(de)(de)(de)物體(ti)，事(shi)實上是(shi)(shi)旋轉的(de)(de)(de)(de)中(zhong)子(zi)星(xing)，這(zhe)些中(zhong)子(zi)星(xing)由(you)于在(zai)黑洞這(zhe)個概(gai)念剛被提(ti)出的(de)(de)(de)(de)時候，共有(you)兩(liang)種(zhong)光(guang)理論：一(yi)種(zhong)是(shi)(shi)牛頓贊成(cheng)的(de)(de)(de)(de)光(guang)的(de)(de)(de)(de)微(wei)粒(li)說(shuo)；另一(yi)種(zhong)是(shi)(shi)光(guang)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)動(dong)(dong)說(shuo)。由(you)于量子(zi)力學的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)粒(li)二象性，光(guang)既可(ke)(ke)(ke)認為(wei)(wei)(wei)是(shi)(shi)波(bo)(bo)，也可(ke)(ke)(ke)認為(wei)(wei)(wei)是(shi)(shi)粒(li)子(zi)。在(zai)光(guang)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)動(dong)(dong)說(shuo)中(zhong)，不清楚光(guang)對引力如何響應。但是(shi)(shi)如果光(guang)是(shi)(shi)由(you)粒(li)子(zi)組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)，人們(men)(men)(men)可(ke)(ke)(ke)以(yi)預料，它們(men)(men)(men)正如同(tong)炮彈、火(huo)箭(jian)和行(xing)星(xing)那樣受引力的(de)(de)(de)(de)影響。起先人們(men)(men)(men)以(yi)為(wei)(wei)(wei)，光(guang)粒(li)子(zi)無(wu)限(xian)(xian)快地(di)運動(dong)(dong)，所以(yi)引力不可(ke)(ke)(ke)能使之(zhi)慢下來，但是(shi)(shi)羅麥關于光(guang)速度有(you)限(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)發現(xian)表明(ming)引力對之(zhi)可(ke)(ke)(ke)有(you)重要(yao)效(xiao)應。
1783年，劍橋(qiao)的(de)(de)學監約翰(han)·米歇(xie)爾在(zai)這個假定的(de)(de)基礎上，在(zai)《倫敦皇(huang)家(jia)學會(hui)哲學學報》上發(fa)表(biao)了一篇文章。他(ta)指出，一個質量足(zu)夠大并足(zu)夠緊致的(de)(de)恒(heng)(heng)星(xing)會(hui)有如此強大的(de)(de)引(yin)(yin)力(li)(li)場，以致于(yu)連光(guang)線都不能(neng)逃(tao)逸——任(ren)何從恒(heng)(heng)星(xing)表(biao)面發(fa)出的(de)(de)光(guang)，還沒到達(da)遠處即會(hui)被(bei)恒(heng)(heng)星(xing)的(de)(de)引(yin)(yin)力(li)(li)吸引(yin)(yin)回來。米歇(xie)爾暗示，可能(neng)存在(zai)大量這樣的(de)(de)恒(heng)(heng)星(xing)，雖然會(hui)由于(yu)從它(ta)們(men)那里發(fa)出的(de)(de)光(guang)不會(hui)到達(da)我(wo)(wo)們(men)這兒而使我(wo)(wo)們(men)不能(neng)看到它(ta)們(men)，但我(wo)(wo)們(men)仍然可以感到它(ta)們(men)的(de)(de)引(yin)(yin)力(li)(li)的(de)(de)吸引(yin)(yin)作用。這正是我(wo)(wo)們(men)稱為(wei)黑洞的(de)(de)物體。
事(shi)實上(shang)，因為(wei)光(guang)速是固(gu)定的(de)，所以，在(zai)牛頓引(yin)力論中將光(guang)類似炮(pao)彈那樣處理不嚴謹。（從地面發射上(shang)天的(de)炮(pao)彈由(you)于引(yin)力而減速，最后(hou)停止上(shang)升并折回地面；然(ran)而，一(yi)個(ge)光(guang)子必須以不變的(de)速度繼續(xu)向上(shang)，那么牛頓引(yin)力對于光(guang)如(ru)何(he)發生影(ying)響(xiang)(xiang)。）在(zai)1915年愛因斯(si)坦提(ti)出廣義相對論之前，一(yi)直沒有關于引(yin)力如(ru)何(he)影(ying)響(xiang)(xiang)光(guang)的(de)協調的(de)理論，之后(hou)這個(ge)理論對大質(zhi)量(liang)恒星的(de)含意才被理解(jie)。
觀察一(yi)(yi)個恒(heng)星(xing)(xing)(xing)坍(tan)縮并形成(cheng)黑(hei)(hei)洞(dong)時(shi)(shi)，因為在(zai)(zai)相對論中沒(mei)有絕對時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)，所(suo)以(yi)(yi)每個觀測(ce)者都(dou)有自己的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)量。由(you)于恒(heng)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引力場(chang)，在(zai)(zai)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)上(shang)(shang)(shang)某人的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)將和(he)在(zai)(zai)遠處某人的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)不同(tong)。假定在(zai)(zai)坍(tan)縮星(xing)(xing)(xing)表面(mian)有一(yi)(yi)無(wu)畏的(de)(de)(de)(de)(de)(de)航天員(yuan)和(he)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)一(yi)(yi)起向內坍(tan)縮，按照他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表，每一(yi)(yi)秒(miao)鐘發(fa)(fa)一(yi)(yi)信(xin)號到(dao)(dao)一(yi)(yi)個繞著該(gai)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)轉動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)空間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)(fei)(fei)(fei)船(chuan)上(shang)(shang)(shang)去。在(zai)(zai)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表的(de)(de)(de)(de)(de)(de)某一(yi)(yi)時(shi)(shi)刻，譬如(ru)11點(dian)(dian)鐘，恒(heng)星(xing)(xing)(xing)剛好收縮到(dao)(dao)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)臨界半徑(jing)，此(ci)時(shi)(shi)引力場(chang)強到(dao)(dao)沒(mei)有任何東西可以(yi)(yi)逃逸出去，他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)號再(zai)也(ye)不能傳(chuan)到(dao)(dao)空間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)(fei)(fei)(fei)船(chuan)了(le)。當11點(dian)(dian)到(dao)(dao)達時(shi)(shi)，他(ta)(ta)在(zai)(zai)空間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)(fei)(fei)(fei)船(chuan)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)伙伴發(fa)(fa)現(xian)，航天員(yuan)發(fa)(fa)來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)串信(xin)號的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)隔越(yue)(yue)變越(yue)(yue)長(chang)。但(dan)是(shi)這個效應在(zai)(zai)10點(dian)(dian)59分(fen)(fen)59秒(miao)之(zhi)前是(shi)非(fei)常微小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)收到(dao)(dao)10點(dian)(dian)59分(fen)(fen)58秒(miao)和(he)10點(dian)(dian)59分(fen)(fen)59秒(miao)發(fa)(fa)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩個信(xin)號之(zhi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)，他(ta)(ta)們只需(xu)等(deng)待(dai)比一(yi)(yi)秒(miao)鐘稍(shao)長(chang)一(yi)(yi)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)，然而(er)他(ta)(ta)們必須為11點(dian)(dian)發(fa)(fa)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)號等(deng)待(dai)無(wu)限(xian)長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)。按照航天員(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)手表，光波是(shi)在(zai)(zai)10點(dian)(dian)59分(fen)(fen)59秒(miao)和(he)11點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)由(you)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)表面(mian)發(fa)(fa)出；從空間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)(fei)(fei)(fei)船(chuan)上(shang)(shang)(shang)看，那光波被散(san)開到(dao)(dao)無(wu)限(xian)長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)隔里。在(zai)(zai)空間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)(fei)(fei)(fei)船(chuan)上(shang)(shang)(shang)收到(dao)(dao)這一(yi)(yi)串光波的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)隔變得越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)長(chang)，所(suo)以(yi)(yi)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光顯得越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)紅、越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)淡(dan)，最后(hou)，該(gai)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)變得如(ru)此(ci)之(zhi)朦(meng)朧，以(yi)(yi)至于從空間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)(fei)(fei)(fei)船(chuan)上(shang)(shang)(shang)再(zai)也(ye)看不見它，所(suo)余下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)只是(shi)空間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個黑(hei)(hei)洞(dong)。然而(er)，此(ci)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)繼續(xu)以(yi)(yi)同(tong)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引力作用到(dao)(dao)空間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)飛(fei)(fei)(fei)(fei)船(chuan)上(shang)(shang)(shang)，使飛(fei)(fei)(fei)(fei)船(chuan)繼續(xu)繞著所(suo)形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑(hei)(hei)洞(dong)旋轉。
但是由于(yu)以(yi)(yi)下(xia)的(de)(de)問(wen)題，使(shi)得上(shang)(shang)(shang)述情景不是完全(quan)現實(shi)(shi)的(de)(de)。離開恒(heng)星(xing)越(yue)遠(yuan)則引(yin)力(li)越(yue)弱，所以(yi)(yi)作用(yong)(yong)在(zai)(zai)(zai)這(zhe)(zhe)位無(wu)畏的(de)(de)航天(tian)員腳上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)引(yin)力(li)總比作用(yong)(yong)到(dao)(dao)他頭上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)大(da)(da)。在(zai)(zai)(zai)恒(heng)星(xing)還未收縮到(dao)(dao)臨界半徑(jing)(jing)而形(xing)成事(shi)件(jian)視界之(zhi)前，這(zhe)(zhe)力(li)的(de)(de)差就已經(jing)將航天(tian)員拉成意大(da)(da)利面條那(nei)樣，甚至將他撕(si)(si)裂(lie)!然而，在(zai)(zai)(zai)宇宙(zhou)中存在(zai)(zai)(zai)質量大(da)(da)得多的(de)(de)天(tian)體(ti)，譬如星(xing)系的(de)(de)中心區(qu)域，它們(men)遭受到(dao)(dao)引(yin)力(li)坍縮而產生黑洞(dong)；一(yi)位在(zai)(zai)(zai)這(zhe)(zhe)樣的(de)(de)物體(ti)上(shang)(shang)(shang)面的(de)(de)航天(tian)員在(zai)(zai)(zai)黑洞(dong)形(xing)成之(zhi)前不會被撕(si)(si)開。事(shi)實(shi)(shi)上(shang)(shang)(shang)，當他到(dao)(dao)達(da)臨界半徑(jing)(jing)時(shi)，不會有(you)任何異樣的(de)(de)感覺，甚至在(zai)(zai)(zai)通(tong)過永(yong)不回返(fan)的(de)(de)那(nei)一(yi)點時(shi)，都沒注意到(dao)(dao)。但是，隨著這(zhe)(zhe)區(qu)域繼(ji)續(xu)坍縮，只要在(zai)(zai)(zai)幾個鐘(zhong)頭之(zhi)內(nei)，作用(yong)(yong)到(dao)(dao)他頭上(shang)(shang)(shang)和腳上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)引(yin)力(li)之(zhi)差會變(bian)得如此之(zhi)大(da)(da)，以(yi)(yi)至于(yu)再將其撕(si)(si)裂(lie)。
羅(luo)(luo)(luo)杰·彭羅(luo)(luo)(luo)斯在(zai)(zai)1965年和(he)1970年之間的(de)研究(jiu)指(zhi)出，根據廣義相對(dui)論，在(zai)(zai)黑(hei)洞(dong)中必然(ran)存(cun)在(zai)(zai)無限大密度和(he)空(kong)間——時(shi)間曲率的(de)奇(qi)(qi)(qi)(qi)點。這(zhe)和(he)時(shi)間開(kai)端時(shi)的(de)大爆(bao)炸相當類似，只(zhi)不(bu)(bu)過它(ta)(ta)是(shi)(shi)一(yi)個坍(tan)縮(suo)物體和(he)航天(tian)(tian)員的(de)時(shi)間終點而(er)(er)已。在(zai)(zai)此奇(qi)(qi)(qi)(qi)點，科學定律和(he)預言將來的(de)能力都失(shi)效了。然(ran)而(er)(er)，任(ren)何留在(zai)(zai)黑(hei)洞(dong)之外的(de)觀(guan)察(cha)(cha)者(zhe)，將不(bu)(bu)會受到可預見(jian)性失(shi)效的(de)影響(xiang)，因為從奇(qi)(qi)(qi)(qi)點出發(fa)的(de)不(bu)(bu)管是(shi)(shi)光(guang)還是(shi)(shi)任(ren)何其他信號都不(bu)(bu)能到達。這(zhe)令人驚奇(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)事實導致羅(luo)(luo)(luo)杰·彭羅(luo)(luo)(luo)斯提出了宇宙(zhou)監督猜(cai)測，它(ta)(ta)可以(yi)被意譯(yi)為：“上帝憎惡裸奇(qi)(qi)(qi)(qi)點。”換(huan)言之，由引(yin)力坍(tan)縮(suo)所產生(sheng)(sheng)的(de)奇(qi)(qi)(qi)(qi)點只(zhi)能發(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)(zai)像黑(hei)洞(dong)這(zhe)樣的(de)地方，在(zai)(zai)那兒(er)它(ta)(ta)被事件視界(jie)體面地遮住而(er)(er)不(bu)(bu)被外界(jie)看(kan)見(jian)。嚴格地講，這(zhe)是(shi)(shi)所謂弱(ruo)的(de)宇宙(zhou)監督猜(cai)測：它(ta)(ta)使(shi)留在(zai)(zai)黑(hei)洞(dong)外面的(de)觀(guan)察(cha)(cha)者(zhe)不(bu)(bu)致受到發(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)(zai)奇(qi)(qi)(qi)(qi)點處的(de)可預見(jian)性失(shi)效的(de)影響(xiang)，但它(ta)(ta)對(dui)那位不(bu)(bu)幸落(luo)到黑(hei)洞(dong)里的(de)可憐的(de)航天(tian)(tian)員卻是(shi)(shi)愛莫能助。
廣義相對論相關
廣(guang)義(yi)相對論方程(cheng)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)一(yi)(yi)些解(jie)，這些解(jie)使得我們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)航天員(yuan)可能(neng)(neng)看到(dao)裸奇(qi)點。他(ta)也(ye)許能(neng)(neng)避免撞(zhuang)到(dao)奇(qi)點上去(qu)(qu)，而(er)穿過一(yi)(yi)個(ge)“蟲洞”來(lai)(lai)到(dao)宇宙的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)另一(yi)(yi)區域。看來(lai)(lai)這給空間(jian)(jian)——時(shi)間(jian)(jian)內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)旅(lv)行提供了巨大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)可能(neng)(neng)性。但是(shi)不幸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，所有這些解(jie)似乎都是(shi)非常不穩定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)；最(zui)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)干擾，譬(pi)如一(yi)(yi)個(ge)航天員(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)就會使之改變，以(yi)至于他(ta)還沒(mei)能(neng)(neng)看到(dao)此奇(qi)點，就撞(zhuang)上去(qu)(qu)而(er)結(jie)束了他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)。換(huan)言之，奇(qi)點總是(shi)發生在(zai)(zai)(zai)(zai)他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)將來(lai)(lai)，而(er)從(cong)不會在(zai)(zai)(zai)(zai)過去(qu)(qu)。強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)宇宙監督猜測是(shi)說，在(zai)(zai)(zai)(zai)一(yi)(yi)個(ge)現實的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)里(li)，奇(qi)點總是(shi)或者(zhe)(zhe)整(zheng)個(ge)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)于將來(lai)(lai)（如引力(li)坍縮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奇(qi)點），或者(zhe)(zhe)整(zheng)個(ge)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)于過去(qu)(qu)（如大(da)爆炸(zha)）。因為在(zai)(zai)(zai)(zai)接近(jin)裸奇(qi)點處可能(neng)(neng)旅(lv)行到(dao)過去(qu)(qu)，所以(yi)宇宙監督猜測的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)某種形式(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成立是(shi)大(da)有希望(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
事件(jian)視(shi)(shi)界，也就是(shi)空間——時(shi)間中不(bu)可(ke)(ke)逃(tao)逸(yi)區域的(de)(de)邊界，正如同圍繞著(zhu)黑(hei)洞的(de)(de)單向膜(mo)：物體(ti)，譬如不(bu)謹(jin)慎的(de)(de)航(hang)天(tian)員(yuan)，能通過(guo)(guo)事件(jian)視(shi)(shi)界落到(dao)黑(hei)洞里去(qu)，但是(shi)沒有(you)任(ren)何東(dong)西(xi)可(ke)(ke)以通過(guo)(guo)事件(jian)視(shi)(shi)界而逃(tao)離黑(hei)洞。（記住事件(jian)視(shi)(shi)界是(shi)企圖逃(tao)離黑(hei)洞的(de)(de)光(guang)的(de)(de)空間——時(shi)間軌道(dao)，沒有(you)任(ren)何東(dong)西(xi)可(ke)(ke)以比光(guang)運動得更(geng)快）人們(men)可(ke)(ke)以將詩人但丁(ding)針對(dui)地(di)獄(yu)入口(kou)所說的(de)(de)話恰到(dao)好處(chu)地(di)用于事件(jian)視(shi)(shi)界：“從(cong)這(zhe)兒(er)進(jin)去(qu)的(de)(de)人必須拋棄一切(qie)希望。”任(ren)何東(dong)西(xi)或任(ren)何人一旦進(jin)入事件(jian)視(shi)(shi)界，就會很快地(di)到(dao)達(da)無限致密的(de)(de)區域和時(shi)間的(de)(de)終點。
廣義相對論預言，運動(dong)的(de)(de)(de)(de)重物(wu)(wu)會(hui)導致引力波(bo)的(de)(de)(de)(de)輻(fu)射，那(nei)是以(yi)光的(de)(de)(de)(de)速度傳(chuan)播的(de)(de)(de)(de)空間——時間曲率的(de)(de)(de)(de)漣(lian)(lian)漪。引力波(bo)和電磁場的(de)(de)(de)(de)漣(lian)(lian)漪光波(bo)相類似，但(dan)是要(yao)(yao)探測到(dao)它(ta)則困難得多。就像光一(yi)樣，它(ta)帶走了(le)發射它(ta)們的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)體的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)。因(yin)為(wei)任何(he)運動(dong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)都會(hui)被引力波(bo)的(de)(de)(de)(de)輻(fu)射所帶走，所以(yi)可以(yi)預料，一(yi)個(ge)大(da)質(zhi)量(liang)物(wu)(wu)體的(de)(de)(de)(de)系統最終會(hui)趨向于(yu)(yu)一(yi)種(zhong)不變(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)態。（這和扔(reng)一(yi)塊(kuai)軟(ruan)木到(dao)水中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況相當類似，起先翻(fan)上翻(fan)下(xia)(xia)折騰了(le)好一(yi)陣，但(dan)是當漣(lian)(lian)漪將其(qi)能(neng)(neng)量(liang)帶走，就使它(ta)最終平(ping)靜下(xia)(xia)來(lai)。）例如，繞(rao)著(zhu)太陽(yang)公轉的(de)(de)(de)(de)地球(qiu)(qiu)(qiu)即(ji)產(chan)生引力波(bo)。其(qi)能(neng)(neng)量(liang)損(sun)(sun)(sun)失(shi)的(de)(de)(de)(de)效應將改(gai)變(bian)(bian)地球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)軌道，使之逐(zhu)漸越(yue)來(lai)越(yue)接近太陽(yang)，最后撞(zhuang)到(dao)太陽(yang)上，以(yi)這種(zhong)方式歸于(yu)(yu)最終不變(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)態。在地球(qiu)(qiu)(qiu)和太陽(yang)的(de)(de)(de)(de)情(qing)形下(xia)(xia)能(neng)(neng)量(liang)損(sun)(sun)(sun)失(shi)率非(fei)常小——大(da)約只能(neng)(neng)點燃一(yi)個(ge)小電熱器， 這意味(wei)著(zhu)要(yao)(yao)用大(da)約1千億(yi)億(yi)億(yi)年地球(qiu)(qiu)(qiu)才會(hui)和太陽(yang)相撞(zhuang)，沒有必要(yao)(yao)立即(ji)去為(wei)之擔憂(you)！地球(qiu)(qiu)(qiu)軌道改(gai)變(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)過程極其(qi)緩慢，以(yi)至于(yu)(yu)根本觀(guan)測不到(dao)。但(dan)幾年以(yi)前，在稱為(wei)PSR1913+16（PSR表示“脈(mo)沖(chong)星”，一(yi)種(zhong)特別的(de)(de)(de)(de)發射出無線電波(bo)規則脈(mo)沖(chong)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)子星）的(de)(de)(de)(de)系統中(zhong)(zhong)觀(guan)測到(dao)這一(yi)效應。此系統包含兩個(ge)互相圍(wei)繞(rao)著(zhu)運動(dong)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)子星，由于(yu)(yu)引力波(bo)輻(fu)射，它(ta)們的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)損(sun)(sun)(sun)失(shi)，使之相互以(yi)螺旋(xuan)線軌道靠近。
在恒(heng)星(xing)引力坍縮(suo)(suo)形成(cheng)黑洞(dong)時，運動會(hui)更快(kuai)得多(duo)，這樣(yang)能量被帶走的(de)(de)速(su)率就高得多(duo)。所以不用太長的(de)(de)時間就會(hui)達到(dao)不變(bian)的(de)(de)狀態。人們會(hui)以為它將依賴于形成(cheng)黑洞(dong)的(de)(de)恒(heng)星(xing)的(de)(de)所有(you)的(de)(de)復雜特征——不僅(jin)僅(jin)它的(de)(de)質量和(he)轉動速(su)度(du)(du)，而且恒(heng)星(xing)不同部分的(de)(de)不同密度(du)(du)以及恒(heng)星(xing)內(nei)氣體的(de)(de)復雜運動。如果黑洞(dong)就像(xiang)坍縮(suo)(suo)形成(cheng)它們的(de)(de)原先物體那樣(yang)變(bian)化多(duo)端，一般來講(jiang)，對之作任何(he)預言都將是非(fei)常困難的(de)(de)。
然而，加拿(na)大(da)(da)科學(xue)家外奈·伊(yi)(yi)斯雷(lei)爾(er)在(zai)1967年(nian)使(shi)黑(hei)洞研(yan)究發生了徹底的(de)(de)改變。他指(zhi)出，根據廣義(yi)相(xiang)對論，非旋轉(zhuan)的(de)(de)黑(hei)洞必須是非常簡(jian)單、完美(mei)的(de)(de)球(qiu)(qiu)形；其(qi)大(da)(da)小只依賴于它(ta)們(men)的(de)(de)質(zhi)量，并且(qie)任何兩個這(zhe)樣(yang)的(de)(de)同質(zhi)量的(de)(de)黑(hei)洞必須是等同的(de)(de)。事實上，它(ta)們(men)可(ke)以用(yong)愛因斯坦的(de)(de)特解來(lai)描(miao)述(shu)，這(zhe)個解是在(zai)廣義(yi)相(xiang)對論發現(xian)后(hou)不久的(de)(de)1917年(nian)卡爾(er)·施瓦(wa)茲席爾(er)德找到的(de)(de)。一開(kai)始，許多人（其(qi)中包括伊(yi)(yi)斯雷(lei)爾(er)自己）認為，既然黑(hei)洞必須是完美(mei)的(de)(de)球(qiu)(qiu)形，一個黑(hei)洞只能由(you)一個完美(mei)球(qiu)(qiu)形物體坍縮(suo)而形成。所以，任何實際(ji)的(de)(de)恒星(xing)從來(lai)都不是完美(mei)的(de)(de)球(qiu)(qiu)形只會(hui)坍縮(suo)形成一個裸奇點(dian)。
然而，對于伊斯雷爾的結果，一些人，特別是羅(luo)杰(jie)·彭羅(luo)斯和(he)約翰·惠勒提倡一種(zhong)不同的解釋(shi)。他們論證道(dao)，牽涉(she)恒星(xing)坍縮的快速(su)運(yun)動表明，其釋(shi)放(fang)出來(lai)(lai)的引力(li)波使(shi)之(zhi)越(yue)來(lai)(lai)越(yue)近于球(qiu)形(xing)，到它終于靜態時，就變(bian)成準確的球(qiu)形(xing)。按(an)照這(zhe)種(zhong)觀點，任(ren)何非旋轉(zhuan)恒星(xing)，不管其形(xing)狀(zhuang)和(he)內部(bu)結構如何復雜，在(zai)引力(li)坍縮之(zhi)后都(dou)將終結于一個完美的球(qiu)形(xing)黑洞(dong)，其大小(xiao)只依賴(lai)于它的質(zhi)量(liang)。這(zhe)種(zhong)觀點得(de)到進一步的計(ji)算支持，并且(qie)很快就為大家所接受(shou)。
伊斯雷爾(er)(er)(er)的(de)(de)(de)(de)結果只處理了由(you)非旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)物體形成的(de)(de)(de)(de)黑洞。1963年(nian)，新西蘭人羅伊·克爾(er)(er)(er)找到了廣義相對論方程的(de)(de)(de)(de)描述旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)黑洞的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)族解。這(zhe)些“克爾(er)(er)(er)”黑洞以(yi)恒常速度旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)，其大小與形狀只依賴于(yu)它們(men)的(de)(de)(de)(de)質量和旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)的(de)(de)(de)(de)速度。如(ru)(ru)果旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)為(wei)零，黑洞就是完美(mei)的(de)(de)(de)(de)球形，這(zhe)解就和施瓦茲席(xi)爾(er)(er)(er)德解一(yi)(yi)樣(yang)。如(ru)(ru)果有(you)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)，黑洞的(de)(de)(de)(de)赤道附(fu)近就鼓出去（正如(ru)(ru)地(di)球或太(tai)陽由(you)于(yu)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)而鼓出去一(yi)(yi)樣(yang)），而旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)得越快(kuai)則(ze)鼓得越多。由(you)此(ci)人們(men)猜(cai)測，如(ru)(ru)將伊斯雷爾(er)(er)(er)的(de)(de)(de)(de)結果推廣到包括旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)體的(de)(de)(de)(de)情形，則(ze)任何旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)物體坍(tan)縮形成黑洞后(hou)，將最后(hou)終(zhong)結于(yu)由(you)克爾(er)(er)(er)解描述的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個靜態。
黑洞是(shi)(shi)科學史上極(ji)為罕(han)見的(de)(de)(de)(de)(de)情形之一，在沒有(you)任何觀測到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)證據證明(ming)其(qi)(qi)(qi)理(li)論(lun)是(shi)(shi)正確(que)的(de)(de)(de)(de)(de)情形下，作(zuo)為數學的(de)(de)(de)(de)(de)模型被發展(zhan)到(dao)非常(chang)(chang)詳(xiang)盡的(de)(de)(de)(de)(de)地步。的(de)(de)(de)(de)(de)確(que)，這(zhe)(zhe)(zhe)經常(chang)(chang)是(shi)(shi)反對(dui)黑洞的(de)(de)(de)(de)(de)主要論(lun)據：怎么(me)能(neng)(neng)相信(xin)一個(ge)其(qi)(qi)(qi)依(yi)據只是(shi)(shi)基于(yu)令人懷疑(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)廣義相對(dui)論(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)算的(de)(de)(de)(de)(de)對(dui)象呢(ni)?然而，1963年(nian)，加利(li)福尼亞的(de)(de)(de)(de)(de)帕羅瑪(ma)天文臺的(de)(de)(de)(de)(de)天文學家馬丁·施(shi)密特測量(liang)了在稱為3C273（即是(shi)(shi)劍橋射(she)電源(yuan)編目第三類的(de)(de)(de)(de)(de)273號）射(she)電源(yuan)方向的(de)(de)(de)(de)(de)一個(ge)黯淡的(de)(de)(de)(de)(de)類星(xing)(xing)體的(de)(de)(de)(de)(de)紅(hong)移(yi)(yi)。他發現引(yin)力場不可能(neng)(neng)引(yin)起這(zhe)(zhe)(zhe)么(me)大的(de)(de)(de)(de)(de)紅(hong)移(yi)(yi)——如果它是(shi)(shi)引(yin)力紅(hong)移(yi)(yi)，這(zhe)(zhe)(zhe)類星(xing)(xing)體必須具有(you)如此(ci)大的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)，并離(li)(li)地球(qiu)如此(ci)之近，以(yi)至于(yu)會干(gan)擾太(tai)陽系中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)軌道。這(zhe)(zhe)(zhe)暗示此(ci)紅(hong)移(yi)(yi)是(shi)(shi)由宇宙(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)膨脹(zhang)引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)，進而表明(ming)此(ci)物體離(li)(li)地球(qiu)非常(chang)(chang)遠(yuan)。由于(yu)在這(zhe)(zhe)(zhe)么(me)遠(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)距離(li)(li)還能(neng)(neng)被觀察(cha)到(dao)，它必須非常(chang)(chang)亮，也就是(shi)(shi)必須輻(fu)射(she)出大量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)。人們會想到(dao)，產生這(zhe)(zhe)(zhe)么(me)大量(liang)能(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)唯一機制(zhi)看(kan)來不僅僅是(shi)(shi)一個(ge)恒星(xing)(xing)，而是(shi)(shi)一個(ge)星(xing)(xing)系的(de)(de)(de)(de)(de)整個(ge)中(zhong)心區(qu)域的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)力坍縮。人們還發現了許多其(qi)(qi)(qi)他類星(xing)(xing)體，它們都(dou)有(you)很大的(de)(de)(de)(de)(de)紅(hong)移(yi)(yi)。但(dan)是(shi)(shi)它們都(dou)離(li)(li)開地球(qiu)太(tai)遠(yuan)了，所以(yi)對(dui)之進行(xing)觀察(cha)太(tai)困難，以(yi)至于(yu)不能(neng)(neng)。
看清黑洞磁場
科學家認為(wei)，黑(hei)洞引擎是(shi)由磁場(chang)驅(qu)動的(de)。借助事(shi)(shi)件視界(jie)望遠鏡（Event Horizon Telescope，EHT），天文學家在(zai)我們銀河系中心超大黑(hei)洞事(shi)(shi)件視界(jie)的(de)外側探測(ce)到了磁場(chang)。發現在(zai)靠近黑(hei)洞的(de)某些(xie)區(qu)域(yu)是(shi)混亂(luan)的(de)，有(you)著雜亂(luan)的(de)磁圈和渦漩(xuan)，就像攪在(zai)一起的(de)意大利面。相反，其他區(qu)域(yu)的(de)磁場(chang)則有(you)序得多，可(ke)能(neng)是(shi)物質噴(pen)流產生的(de)區(qu)域(yu)。還(huan)發現，黑(hei)洞周邊的(de)磁場(chang)在(zai)短至15分鐘的(de)時間段內都會發生明顯變化。
理論修改
2015年(nian)3月(yue)，霍(huo)金對黑(hei)洞理論(lun)進行了修(xiu)改，宣(xuan)稱黑(hei)洞實際上是“灰(hui)(hui)色的”。新“灰(hui)(hui)洞”理論(lun)稱，物質和能量被(bei)黑(hei)洞困(kun)住一段時間后，又會被(bei)重新釋放到宇宙中(zhong)。
2016年1月，霍(huo)金同物理學家馬爾科(ke)姆·佩里(li)、安德魯·施特(te)羅明格提(ti)出了新理論：讓(rang)信息“逃逸”的(de)(de)黑洞裂口由“柔軟的(de)(de)帶電毛發”組成，它們(men)是(shi)位(wei)于視界(jie)線上的(de)(de)光(guang)子(zi)和引(yin)力子(zi)組成的(de)(de)粒子(zi)，這些(xie)能(neng)量(liang)極低甚至為零的(de)(de)粒子(zi)能(neng)捕獲并存儲落入黑洞的(de)(de)粒子(zi)的(de)(de)信息。
一個由美國(guo)(guo)、英(ying)國(guo)(guo)、意大(da)利和奧地利科學家組成(cheng)的(de)國(guo)(guo)際研(yan)究(jiu)團(tuan)隊，根據先前的(de)研(yan)究(jiu)和通過(guo)超(chao)級(ji)計算(suan)機的(de)模擬，發(fa)現黑洞、引力(li)波和暗物質均具有(you)分形(xing)幾何特征。有(you)專家認為(wei)，這一重大(da)發(fa)現將導致對(dui)天文學甚至物理學諸多不同領域的(de)深刻認識。
黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)是宇宙(zhou)空間內存在的一種(zhong)密(mi)度(du)無限大、體積無限小的天體，所有的物(wu)理(li)定理(li)遇(yu)到黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)都會失效(xiao)；它是由質量(liang)足夠大的恒星在核聚變反應的燃料耗盡而“死亡”后，發(fa)生(sheng)引力坍(tan)縮(suo)產生(sheng)的。當黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)“打嗝”時，就意味著有某個天體被黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)“吞噬”，黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)依(yi)靠吞噬落入其中物(wu)質“成長(chang)”；當黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)“進(jin)(jin)食”大量(liang)物(wu)質時，就會有高速等離子噴流從黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)邊(bian)緣逃逸而出。科(ke)學家利用流體動力學和(he)引力相(xiang)關理(li)論(lun)并通過超級計算機(ji)進(jin)(jin)行模擬后得出結論(lun)——“進(jin)(jin)食”正在成長(chang)過程中的黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)，將會使其形成分形表面(mian)。
“黑(hei)洞”一詞命名(ming)者(zhe)、美(mei)國(guo)(guo)著名(ming)物(wu)理學家約翰·惠勒教授(shou)曾經說(shuo)過：今后誰不(bu)熟悉分形(xing)(xing)幾(ji)(ji)(ji)何，誰就不(bu)能被稱為科學上(shang)的文化人。中國(guo)(guo)著名(ming)學者(zhe)周海(hai)中教授(shou)曾經指出(chu)：分形(xing)(xing)幾(ji)(ji)(ji)何不(bu)僅展示(shi)了數學之(zhi)美(mei)，也揭示(shi)了世界的本質，從而(er)改(gai)變了人們理解自(zi)然奧秘的方式；可以(yi)說(shuo)分形(xing)(xing)幾(ji)(ji)(ji)何是真(zhen)正描(miao)述大自(zi)然的幾(ji)(ji)(ji)何學，對它的研(yan)究(jiu)也極大地(di)拓展了人類的認知疆域。可見，分形(xing)(xing)幾(ji)(ji)(ji)何有著極其重要的科學地(di)位(wei)。
黑(hei)洞(dong)是(shi)(shi)宇宙(zhou)中最(zui)神(shen)秘的(de)自然現象。它為(wei)什么具有分形幾何特(te)征，其原因現在還是(shi)(shi)一個謎。
幾十年來宇宙(zhou)學家一直對黑(hei)洞(dong)(dong)會摧(cui)毀制造它的資料的問題所困(kun)擾。黑(hei)洞(dong)(dong)是由(you)它的質量(liang)、能量(liang)、旋(xuan)轉所定(ding)位(wei)。
假如是(shi)這樣那就無(wu)法知道最(zui)先(xian)是(shi)什(shen)么(me)讓(rang)它(ta)產生的。另(ling)一方面量子力學說資料(liao)永遠會被保存，而且你可(ke)以(yi)用那些資料(liao)重建它(ta)的過去。
史蒂(di)芬·霍金讓(rang)這問題加(jia)大，當他說黑洞會漏(lou)輻(fu)射(she)。黑洞會漏(lou)輻(fu)射(she)到摧毀(hui)自己，然后唯一可以(yi)(yi)知道(dao)它是由什么(me)產生的只有在那些輻(fu)射(she)的資料(liao)里面(mian)可以(yi)(yi)找到。
在(zai)2004年霍金說他錯了，而是否黑(hei)洞(dong)會儲存資料的(de)(de)辯論就從此沒有停止過。布法羅大學的(de)(de)博士(shi)生AnshulSaini說黑(hei)洞(dong)釋(shi)放出的(de)(de)輻(fu)射(she)（也稱作霍金輻(fu)射(she)）并(bing)不像(xiang)霍金想(xiang)的(de)(de)那(nei)么(me)隨意。
Siani說(shuo)要(yao)了解跑進洞里的資料，你(ni)不(bu)只(zhi)需(xu)要(yao)看(kan)霍(huo)金輻(fu)射釋(shi)放出(chu)的粒(li)子，你(ni)還需(xu)要(yao)看(kan)它們如何互應。這(zhe)包括引(yin)力(li)與粒(li)子傳送光(guang)給對方(fang)的方(fang)式。他說(shuo)“這(zhe)些關聯一開(kai)始很小，但會隨著(zhu)時間(jian)成長。”
Saini的監督(du)者DejanStojkovic博士說(shuo)“這(zhe)些關聯在(zai)計算中時(shi)常被(bei)忽(hu)略因為(wei)它(ta)們很小(xiao)被(bei)認為(wei)不(bu)會有很大(da)的影響(xiang)。我們的計算顯示這(zhe)些關聯一開始很小(xiao)，但隨著時(shi)間它(ta)會成長大(da)到可以影響(xiang)結果。”
許多物理學(xue)家們都做出了結論說黑洞(dong)里的(de)(de)資(zi)料一(yi)定(ding)會(hui)留下，所以可以讓我們回顧(gu)那些資(zi)料，但他(ta)們理論的(de)(de)基礎是用資(zi)料保存的(de)(de)廣(guang)義論。
霍金自(zi)己跟其(qi)他(ta)人想(xiang)要展示一個(ge)觀察者如何可以得到那些資料的方法(fa)并沒有很大的說服力。
實際上要了(le)解制造一(yi)個黑洞的成分幾(ji)乎是不(bu)可能的任(ren)務。任(ren)何觀察(cha)者都(dou)會需要收(shou)集照射(she)到不(bu)同方向(xiang)的粒(li)子。
還需要(yao)收(shou)集讓這(zhe)互動成型的介(jie)質像是光子和(he)引力(li)子。不(bu)過對于(yu)宇宙學家這(zhe)可能(neng)性是小事，真正重要(yao)的是守恒律(lv)有被(bei)保存。
黑洞(dong)的(de)存在(zai)部分地證實了(le)它(ta)的(de)預(yu)言(yan)。在(zai)宇宙中(zhong)存在(zai)幾百萬個(ge)黑洞(dong)，它(ta)的(de)存在(zai)總是需要(yao)起到(dao)一些作(zuo)用的(de)。如果(guo)要(yao)想徹底揭開黑洞(dong)之(zhi)謎，還(huan)需時間，這也(ye)意味(wei)著給予(yu)有關人類終極命運的(de)思索一個(ge)明確的(de)答案。?
德(de)國馬克斯普朗(lang)克核(he)物(wu)理研究所和(he)赫爾姆霍(huo)茨柏林(lin)中心(xin)的(de)(de)研究人員(yuan)使(shi)用柏林(lin)同步加速器（BESSY Ⅱ）在實驗室成(cheng)功產生(sheng)了(le)黑(hei)洞(dong)周邊(bian)(bian)的(de)(de)等離子體。通過該研究，之前只(zhi)能(neng)在太空由人造(zao)衛星(xing)執行(xing)的(de)(de)天(tian)文物(wu)理實驗，也可(ke)以(yi)在地面進(jin)行(xing)，諸多天(tian)文物(wu)理學難(nan)題有望得到解決(jue)。黑(hei)洞(dong)的(de)(de)重力很大，會吸附一切物(wu)質(zhi)。進(jin)入黑(hei)洞(dong)后(hou)，任何東(dong)西都(dou)不可(ke)能(neng)從黑(hei)洞(dong)的(de)(de)邊(bian)(bian)界之內逃逸出來。隨(sui)著被吸入的(de)(de)物(wu)體的(de)(de)溫度不斷升高，會產生(sheng)核(he)與電(dian)子分離的(de)(de)高溫等離子體。
黑洞吸附(fu)物(wu)質會(hui)產生X射線，X射線反(fan)過來(lai)又會(hui)刺激其中的大量化學元素發射出具有(you)獨特線條(tiao)（顏色）的X射線。分析這些(xie)線條(tiao)可(ke)以幫助科(ke)學家了解更多(duo)有(you)關黑洞附(fu)近等離子體的密度、速度和組(zu)成成分等信(xin)息。
在(zai)這個過程中，鐵起(qi)了非常關鍵的作用。盡管鐵在(zai)宇宙中的儲量并不如更輕的氫和氦豐富(fu)，但是，它(ta)能(neng)夠更好(hao)地(di)吸收和重(zhong)新發射出X射線，發射出的光子(zi)因此也比(bi)其他(ta)更輕的原子(zi)發射出的光子(zi)具(ju)有更高(gao)的能(neng)量、更短的波長（使得其具(ju)有不同(tong)的顏(yan)色）。
鐵發(fa)射出的X射線在(zai)穿過(guo)(guo)黑洞周圍的介質時也會(hui)被(bei)吸收。在(zai)這個(ge)所謂(wei)的光離(li)(li)化(hua)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，鐵原子通常(chang)會(hui)經歷幾次電離(li)(li)，其包含(han)的26個(ge)電子中(zhong)(zhong)有超過(guo)(guo)一半會(hui)被(bei)去除，最終產生帶電離(li)(li)子，帶電離(li)(li)子聚集成為等離(li)(li)子體，研究人員可以在(zai)實驗室中(zhong)(zhong)重現了(le)這個(ge)過(guo)(guo)程(cheng)。
實(shi)驗的(de)(de)(de)核心(xin)是(shi)馬(ma)克斯普朗克核物(wu)理研究(jiu)所設計的(de)(de)(de)電子(zi)束(shu)離子(zi)阱(jing)(jing)。在這個離子(zi)阱(jing)(jing)中，鐵原子(zi)經由一(yi)束(shu)強(qiang)烈的(de)(de)(de)電子(zi)束(shu)加(jia)(jia)熱(re)，從而(er)被離子(zi)化14次。實(shi)驗過程如(ru)下(xia)：一(yi)團鐵離子(zi)（僅僅幾厘米(mi)長并且(qie)像頭發絲一(yi)樣薄）在磁(ci)場和(he)電場的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用下(xia)被懸停在一(yi)個超(chao)高真(zhen)空(kong)內，同步加(jia)(jia)速器(qi)發射(she)出的(de)(de)(de)X射(she)線的(de)(de)(de)光子(zi)能(neng)量被一(yi)臺精確性超(chao)高的(de)(de)(de)“單(dan)色(se)儀”挑選出來，作(zuo)(zuo)為一(yi)束(shu)很薄但卻集中的(de)(de)(de)光束(shu)施加(jia)(jia)到鐵離子(zi)上。
實(shi)驗室測(ce)量到的光譜(pu)線與錢(qian)德拉X射線天文臺和牛(niu)頓X射線多鏡望遠鏡所觀測(ce)的結果相匹配。也就是說，研究人員(yuan)在地(di)面實(shi)驗室人為(wei)制造(zao)出了太(tai)空中(zhong)的黑洞(dong)等離子(zi)體。
這種新(xin)奇的(de)方法將帶電離子(zi)的(de)離子(zi)阱和(he)同步(bu)加速(su)器輻(fu)射(she)源結合在一(yi)起，讓人們可(ke)以更好地了(le)解(jie)黑洞(dong)周圍(wei)的(de)等離子(zi)體(ti)或者活(huo)躍的(de)星系核。研究人員希望(wang)，將EBIT分光檢查鏡和(he)更清晰的(de)第三代（2009年開始在德國漢堡運行的(de)同步(bu)輻(fu)射(she)源PETRAⅢ）、第四(si)代（X射(she)線自由電子(zi)激光XFEL）X射(she)線源結合，將能夠給該研究領域帶來(lai)更多新(xin)鮮活(huo)力。
美國制成“人造黑洞”
2005年3月，美(mei)國(guo)布(bu)朗大學物理教授‘霍拉(la)蒂·納(na)斯塔西(xi)’在(zai)地球(qiu)上制造(zao)(zao)出(chu)了第(di)一個“人造(zao)(zao)黑(hei)洞“。美(mei)國(guo)紐約(yue)布(bu)魯克海(hai)(hai)文(wen)實(shi)驗(yan)室(shi)1998年建造(zao)(zao)了20世(shi)紀全(quan)球(qiu)最大的(de)(de)(de)(de)粒(li)子加速(su)器，將(jiang)金(jin)離(li)子以接近光速(su)對撞而制造(zao)(zao)出(chu)高密度物質。雖(sui)然這個黑(hei)洞體(ti)積很小，卻具(ju)備真正黑(hei)洞的(de)(de)(de)(de)許多特點。紐約(yue)布(bu)魯克海(hai)(hai)文(wen)國(guo)家實(shi)驗(yan)室(shi)里的(de)(de)(de)(de)相(xiang)對重離(li)子碰(peng)撞機，可(ke)(ke)以以接近光速(su)的(de)(de)(de)(de)速(su)度把(ba)大型原子的(de)(de)(de)(de)核(he)子（如金(jin)原子核(he)子）相(xiang)互碰(peng)撞，產生相(xiang)當于太陽表面溫度3億倍的(de)(de)(de)(de)熱能。納(na)斯塔西(xi)在(zai)紐約(yue)布(bu)魯克海(hai)(hai)文(wen)國(guo)家實(shi)驗(yan)室(shi)里利用(yong)原子撞擊原理制造(zao)(zao)出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)(de)灼熱火(huo)球(qiu)，具(ju)備天體(ti)黑(hei)洞的(de)(de)(de)(de)顯著特性。比如：火(huo)球(qiu)可(ke)(ke)以將(jiang)周(zhou)圍(wei)10倍于自身質量的(de)(de)(de)(de)粒(li)子吸(xi)收，這比所(suo)(suo)有(you)量子物理學所(suo)(suo)推測的(de)(de)(de)(de)火(huo)球(qiu)可(ke)(ke)吸(xi)收的(de)(de)(de)(de)粒(li)子數(shu)目還要多。
人(ren)造(zao)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)設想最初由(you)加拿大(da)“不列(lie)顛(dian)哥倫比亞大(da)學”的(de)(de)威廉·昂魯(lu)教授(shou)在20世紀80年代提出，他認(ren)為聲(sheng)波在流(liu)(liu)體(ti)中的(de)(de)表現(xian)與光(guang)在黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)中的(de)(de)表現(xian)非常相似，如果使流(liu)(liu)體(ti)的(de)(de)速度(du)超過聲(sheng)速，那么事實上就已經在該(gai)流(liu)(liu)體(ti)中建立了(le)一(yi)個人(ren)造(zao)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)。然而(er)，利昂哈特博士打算制造(zao)的(de)(de)人(ren)造(zao)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)由(you)于缺(que)乏足夠的(de)(de)引(yin)力(li)，除(chu)了(le)光(guang)線外(wai)，它們(men)無法像真正的(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)那樣“吞下周圍的(de)(de)所有東西”。然而(er)，納斯塔西教授(shou)制造(zao)的(de)(de)人(ren)造(zao)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)已經可以吸收某些其他物質。因此，這被認(ren)為是黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)研(yan)究領域的(de)(de)重大(da)突破。
2008年9月10日，隨(sui)著第(di)一(yi)束質子束流貫穿整個對(dui)撞(zhuang)機(ji)(ji)，歐洲(zhou)大型強(qiang)子對(dui)撞(zhuang)機(ji)(ji)正式啟(qi)動。
歐(ou)洲大(da)型強子(zi)(zi)對撞機是(shi)2013年前世界上(shang)最大(da)、能量(liang)最高(gao)的粒(li)子(zi)(zi)加速器，是(shi)一(yi)種將質子(zi)(zi)加速對撞的高(gao)能物理(li)設(she)備，它位于瑞(rui)士日內瓦近(jin)郊歐(ou)洲核(he)子(zi)(zi)研(yan)究組織CERN的粒(li)子(zi)(zi)加速器與對撞機，作為(wei)國(guo)(guo)際高(gao)能物理(li)學研(yan)究之用。系統第一(yi)負責人是(shi)英國(guo)(guo)著(zhu)名物理(li)學家(jia)‘林恩·埃文斯(si)’，大(da)型強子(zi)(zi)對撞機最早就是(shi)由他設(she)想出來并主導(dao)制造的，被外界稱為(wei)“埃文斯(si)原子(zi)(zi)能”。
當(dang)比(bi)我們(men)的(de)太陽(yang)更(geng)大的(de)特定恒星在(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)命最后階段(duan)發生(sheng)(sheng)(sheng)爆炸時(shi)，自然(ran)界(jie)就會形成黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)。它們(men)將大量(liang)物質(zhi)濃縮(suo)在(zai)非常小(xiao)的(de)空間內(nei)。假設在(zai)大型強(qiang)(qiang)(qiang)子(zi)對(dui)撞機(ji)內(nei)的(de)質(zhi)子(zi)相撞產生(sheng)(sheng)(sheng)粒子(zi)的(de)過程中，形成了微小(xiao)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)，每個質(zhi)子(zi)擁有(you)的(de)能(neng)量(liang)可(ke)(ke)跟一(yi)只飛行中的(de)蚊子(zi)相當(dang)。天(tian)文學上的(de)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)比(bi)大型強(qiang)(qiang)(qiang)子(zi)對(dui)撞機(ji)能(neng)產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)任何東西的(de)質(zhi)量(liang)更(geng)重(zhong)。據(ju)愛(ai)因斯坦的(de)相對(dui)論(lun)描述(shu)的(de)重(zhong)力性質(zhi)，大型強(qiang)(qiang)(qiang)子(zi)對(dui)撞機(ji)內(nei)不可(ke)(ke)能(neng)產生(sheng)(sheng)(sheng)微小(xiao)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)。然(ran)而(er)一(yi)些純理論(lun)預言大型強(qiang)(qiang)(qiang)子(zi)對(dui)撞機(ji)能(neng)產生(sheng)(sheng)(sheng)這(zhe)種粒子(zi)產品。所有(you)這(zhe)些理論(lun)都預測大型強(qiang)(qiang)(qiang)子(zi)對(dui)撞機(ji)產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)此類(lei)粒子(zi)會立(li)刻分解(jie)。因此它產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)將沒(mei)時(shi)間濃縮(suo)物質(zhi)，產生(sheng)(sheng)(sheng)肉眼可(ke)(ke)見的(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次成功測量到X射線(xian)極(ji)亮天體的黑(hei)洞質(zhi)量，在(zai)該領域獲(huo)得重大突破，將增進人們(men)對(dui)黑(hei)洞及其(qi)周(zhou)圍極(ji)端物(wu)理過程(cheng)的認(ren)識。該研究成果2013年(nian)11月28日發(fa)表在(zai)國(guo)際(ji)權(quan)威雜志《自然(ran)》上。20世(shi)紀(ji)90年(nian)代以來，天文學家陸續在(zai)遙(yao)遠星系中(zhong)發(fa)現了(le)一批X射線(xian)光度極(ji)高的天體，它(ta)們(men)可(ke)(ke)能是人們(men)一直尋找的中(zhong)等(deng)質(zhi)量黑(hei)洞，也可(ke)(ke)能是具有特殊輻射機制的幾(ji)個(ge)或幾(ji)十個(ge)太陽質(zhi)量的恒(heng)星級黑(hei)洞。國(guo)際(ji)天文和天體物(wu)理界對(dui)此一直難(nan)以定論。由于這類天體距(ju)離(li)我(wo)們(men)十分遙(yao)遠，通常為幾(ji)千萬光年(nian)，同時(shi)X射線(xian)照射黑(hei)洞吸積盤而產生(sheng)的光污染也非常強，因(yin)此測量極(ji)其(qi)困(kun)難(nan)。
劉繼峰團隊選取有特色的(de)(de)天體(ti)目標，成(cheng)功申請到位于美國夏(xia)威夷的(de)(de)8米(mi)(mi)大型雙子望遠(yuan)鏡以及(ji)10米(mi)(mi)凱克望遠(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(du)上對漩渦星系(xi)中(zhong)X射線極亮(liang)源M101ULX－1進行了研究，并確認其中(zhong)心天體(ti)為一(yi)個(ge)質量與恒星可比擬的(de)(de)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)。這個(ge)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)加伴星形成(cheng)的(de)(de)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)雙星系(xi)統(tong)位于2200萬光年之(zhi)外，是(shi)人類迄今發現的(de)(de)距(ju)離地球(qiu)最遙遠(yuan)的(de)(de)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)雙星。?
2001年1月，英國(guo)圣(sheng)安德魯大學(xue)著名理論物(wu)理科(ke)學(xue)家烏爾夫·利昂哈特宣布他(ta)和其他(ta)英國(guo)科(ke)研(yan)人員將在(zai)實(shi)驗室(shi)中制(zhi)造(zao)出(chu)一個黑(hei)(hei)洞，當時沒有(you)人對此(ci)感到驚(jing)訝。然而俄《真理報》日(ri)前披露俄羅斯科(ke)學(xue)家的預(yu)言：黑(hei)(hei)洞不僅可(ke)以(yi)在(zai)實(shi)驗室(shi)中制(zhi)造(zao)出(chu)來，而且50年后，具有(you)巨大能量的“黑(hei)(hei)洞炸彈”將使如 今(jin)人類談虎色變的“原子彈”也相(xiang)形見絀。
人造(zao)黑(hei)洞的(de)設想(xiang)由威廉·昂(ang)魯教授提出，他認為聲波(bo)在流體中(zhong)的(de)表現與光(guang)在黑(hei)洞中(zhong)的(de)表現非常相(xiang)似(si)，如(ru)果使(shi)流體的(de)速(su)度超過音速(su)，那么事(shi)實(shi)上就(jiu)已經在該流體中(zhong)建(jian)立了一個人造(zao)黑(hei)洞現象。但利昂(ang)哈特博士打算制造(zao)的(de)人造(zao)黑(hei)洞由于缺乏足夠的(de)引力，除了光(guang)線外，無(wu)法像(xiang)真正的(de)黑(hei)洞那樣(yang)“吞下周圍的(de)所有(you)東(dong)西”。
俄(e)羅(luo)斯科學(xue)家亞(ya)力(li)克山大(da)(da)·特羅(luo)菲蒙科認為(wei)，能吞噬萬物的真(zhen)(zhen)正宇宙(zhou)黑(hei)洞也完全可(ke)以通過實驗室“制(zhi)造出來(lai)”：一(yi)個原(yuan)子核(he)大(da)(da)小(xiao)的黑(hei)洞，它的能量將超過一(yi)家核(he)工廠。如(ru)果(guo)人(ren)類(lei)有(you)一(yi)天(tian)真(zhen)(zhen)的制(zhi)造出黑(hei)洞炸(zha)彈(dan)(dan)(dan)，那么(me)一(yi)顆黑(hei)洞炸(zha)彈(dan)(dan)(dan)爆炸(zha)后(hou)產生的能量，將相當于(yu)數顆原(yuan)子彈(dan)(dan)(dan)同(tong)時爆炸(zha)，它至(zhi)少可(ke)以造成10億人(ren)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)現一個星云(yun)正在(zai)靠(kao)近位于銀河系中央的(de)黑洞并(bing)將(jiang)被其吞(tun)噬。
這是(shi)天文學家(jia)首(shou)次觀(guan)測(ce)到(dao)黑(hei)(hei)洞“捕(bu)捉”星云(yun)的過程(cheng)。觀(guan)測(ce)顯示(shi)，這個(ge)星云(yun)的質量約是(shi)地球的3倍，它的位置來逐漸靠近“人馬座A星”黑(hei)(hei)洞。這個(ge)黑(hei)(hei)洞的質量約是(shi)太陽的400萬倍，是(shi)距離我們最近的大型黑(hei)(hei)洞。研究(jiu)人員分析(xi)認為(wei)，到(dao)2013年，這個(ge)星云(yun)將離黑(hei)(hei)洞非常近，有可能被黑(hei)(hei)洞逐漸吞噬(shi)。?
另外(wai)，黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)并不(bu)是(shi)實(shi)實(shi)在(zai)(zai)在(zai)(zai)的(de)(de)星球，而(er)是(shi)一(yi)個(ge)(ge)(ge)幾(ji)乎空空如(ru)也的(de)(de)天區。黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)又是(shi)宇宙(zhou)中(zhong)物(wu)質(zhi)密度(du)最高的(de)(de)地(di)方，地(di)球如(ru)果變(bian)成黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)，只有一(yi)顆黃豆那么大。原來，黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)中(zhong)的(de)(de)物(wu)質(zhi)不(bu)是(shi)平均分布在(zai)(zai)這(zhe)個(ge)(ge)(ge)天區的(de)(de)，而(er)是(shi)集中(zhong)在(zai)(zai)天區的(de)(de)中(zhong)心(xin)(xin)。這(zhe)個(ge)(ge)(ge)中(zhong)心(xin)(xin)具有極(ji)強的(de)(de)引力，任何物(wu)體只能在(zai)(zai)這(zhe)個(ge)(ge)(ge)中(zhong)心(xin)(xin)外(wai)圍游(you)弋。一(yi)旦不(bu)慎(shen)越過邊界，就(jiu)會被強大的(de)(de)引力拽向(xiang)中(zhong)心(xin)(xin)，最終化(hua)為粉末，落到(dao)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)中(zhong)心(xin)(xin)。因此，黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)是(shi)一(yi)個(ge)(ge)(ge)名(ming)副(fu)其實(shi)的(de)(de)太(tai)空魔王。
黑洞內部只(zhi)有(you)三個物理量有(you)意義：質量、電荷、角動量。
1973年霍金、卡特爾（B. Carter）等人嚴格證明(ming)了“黑(hei)洞無毛定理”：“無論(lun)什么樣的黑(hei)洞，其最(zui)終性質(zhi)(zhi)僅(jin)由幾個(ge)物理量(liang)（質(zhi)(zhi)量(liang)、角動量(liang)、電荷(he)）惟一確定”。即(ji)當黑(hei)洞形(xing)成之后，只(zhi)剩下(xia)這(zhe)三個(ge)不(bu)能變為(wei)(wei)電磁輻射的守恒(heng)量(liang)，其他一切信息（“毛發”）都喪失了，黑(hei)洞幾乎沒(mei)有形(xing)成它的物質(zhi)(zhi)所具有的任何復雜性質(zhi)(zhi)，對前(qian)身(shen)物質(zhi)(zhi)的形(xing)狀或成分都沒(mei)有記憶(yi)。 于是“黑(hei)洞”的術語發明(ming)家惠勒戲(xi)稱這(zhe)特性為(wei)(wei)“黑(hei)洞無毛”。
對于物理學家來說，一個黑洞(dong)或一塊方糖(tang)都(dou)是極為(wei)復(fu)雜的(de)(de)(de)(de)(de)物體(ti)(ti)，因為(wei)對它(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)完整描(miao)述(shu)，即(ji)包括它(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)原子(zi)和(he)原子(zi)核結構在(zai)(zai)內的(de)(de)(de)(de)(de)描(miao)述(shu)，需(xu)要有億萬個參量(liang)(liang)。與此相(xiang)比(bi)，一個研(yan)究黑洞(dong)外部的(de)(de)(de)(de)(de)物理學家就(jiu)沒(mei)有這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)(de)問題。黑洞(dong)是一種(zhong)極其(qi)簡(jian)單的(de)(de)(de)(de)(de)物體(ti)(ti)，如果知道了(le)它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)、角動(dong)量(liang)(liang)和(he)電荷，也就(jiu)知道了(le)有關它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)一切(qie)。黑洞(dong)幾乎不保持形成(cheng)它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)物質(zhi)(zhi)(zhi)所具有的(de)(de)(de)(de)(de)任何復(fu)雜性質(zhi)(zhi)(zhi)。它(ta)對前身物質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)形狀或成(cheng)分都(dou)沒(mei)有記憶，它(ta)保持的(de)(de)(de)(de)(de)只是質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)、角動(dong)量(liang)(liang)、電荷。消繁(fan)歸簡(jian)或許是黑洞(dong)最基本(ben)的(de)(de)(de)(de)(de)特征。有關黑洞(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)大多數術(shu)語的(de)(de)(de)(de)(de)發明家約(yue)克·惠勒(le)，在(zai)(zai)60年前把這(zhe)種(zhong)特征稱為(wei)“黑洞(dong)無毛(mao)”。
超大(da)(da)質量(liang)黑(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)有幾個(ge)方法(fa)(fa)。最(zui)明顯的(de)(de)(de)是(shi)以緩(huan)慢(man)的(de)(de)(de)吸(xi)積（由恒星(xing)(xing)的(de)(de)(de)大(da)(da)小開始）來形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)。另一個(ge)方法(fa)(fa)涉及(ji)氣云萎(wei)縮(suo)成(cheng)(cheng)(cheng)數十萬太陽(yang)質量(liang)以上的(de)(de)(de)相對(dui)(dui)論星(xing)(xing)體。該星(xing)(xing)體會(hui)(hui)(hui)因(yin)其核(he)心(xin)產生(sheng)正(zheng)負電(dian)子對(dui)(dui)所造成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)徑(jing)向擾動而開始出現不(bu)穩定狀態，并會(hui)(hui)(hui)直接在沒有形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)超新(xin)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)情況下萎(wei)縮(suo)成(cheng)(cheng)(cheng)黑(hei)洞(dong)(dong)。第三個(ge)方法(fa)(fa)涉及(ji)了正(zheng)在核(he)坍(tan)縮(suo)的(de)(de)(de)高(gao)密(mi)度(du)星(xing)(xing)團，它那負熱容會(hui)(hui)(hui)促使(shi)核(he)心(xin)的(de)(de)(de)分散速度(du)成(cheng)(cheng)(cheng)為相對(dui)(dui)論速度(du)。最(zui)后(hou)是(shi)在大(da)(da)爆炸(zha)的(de)(de)(de)瞬(shun)間從外(wai)壓制造太初(chu)黑(hei)洞(dong)(dong)。超大(da)(da)質量(liang)黑(hei)洞(dong)(dong)平均密(mi)度(du)可以很低(di)(di)，甚(shen)至比(bi)空氣密(mi)度(du)還要低(di)(di)。這(zhe)是(shi)因(yin)為史(shi)瓦西半(ban)徑(jing)與(yu)其質量(liang)成(cheng)(cheng)(cheng)正(zheng)比(bi)，而密(mi)度(du)則與(yu)體積成(cheng)(cheng)(cheng)反比(bi)。由于球體（如非旋轉黑(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)(de)事件視界）體積是(shi)與(yu)半(ban)徑(jing)立方成(cheng)(cheng)(cheng)正(zheng)比(bi)，而質量(liang)差不(bu)多(duo)以直線(xian)增(zeng)(zeng)長(chang)(chang)，體積增(zeng)(zeng)長(chang)(chang)率則會(hui)(hui)(hui)更(geng)大(da)(da)。故此，密(mi)度(du)會(hui)(hui)(hui)隨(sui)黑(hei)洞(dong)(dong)半(ban)徑(jing)增(zeng)(zeng)長(chang)(chang)而減少。在黑(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)(de)中心(xin)，是(shi)物理學中最(zui)為神秘(mi)的(de)(de)(de)物質之一——奇點(dian)，也就是(shi)時間、空間和一切已知的(de)(de)(de)物理學法(fa)(fa)則土崩瓦解的(de)(de)(de)所在點(dian)。?
在(zai)熱力學(xue)的(de)角(jiao)度，時空也被認為是全(quan)(quan)息圖，根(gen)據全(quan)(quan)息原(yuan)理(li)，其內的(de)表面積(ji)有關，也可進一(yi)步(bu)解釋(shi)為熱力學(xue)的(de)時間方向(xiang)。由于(yu)過去和將(jiang)來的(de)全(quan)(quan)息屏(ping)(ping)區(qu)域在(zai)不同(tong)的(de)方向(xiang)增加，因此(ci)時間的(de)方向(xiang)可以對應著兩種不同(tong)類型的(de)全(quan)(quan)息屏(ping)(ping)。
2016年，科學(xue)家杰希(xi).陳安預言，黑洞可能是一個時間靜止(zhi)的狀態。
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