黑洞就是(shi)中心的一個密(mi)度無(wu)限大、時空曲率無(wu)限高(gao)、體積無(wu)限小，熱量無(wu)限大的奇(qi)點(dian)和(he)周圍一部分(fen)空空如也(ye)的天區(qu)(qu)，這個天區(qu)(qu)范(fan)圍之內(nei)不(bu)可見。依據阿(a)爾伯特-愛因(yin)斯坦(tan)的相對論，當一顆垂死恒(heng)星崩潰，它將(jiang)聚集成(cheng)一點(dian)，這里(li)將(jiang)成(cheng)為黑洞，吞噬鄰(lin)近(jin)宇(yu)宙區(qu)(qu)域的所有光線和(he)任何物(wu)質。
黑洞(dong)的(de)產(chan)生過(guo)程(cheng)(cheng)類似(si)于(yu)中(zhong)子(zi)星(xing)的(de)產(chan)生過(guo)程(cheng)(cheng)：某一(yi)個恒星(xing)在準(zhun)備滅亡，核心在自身(shen)(shen)重力(li)的(de)作用下迅速(su)地收(shou)縮(suo)(suo)，塌陷(xian)，發生強力(li)爆炸。當(dang)核心中(zhong)所有的(de)物(wu)質(zhi)(zhi)都(dou)變成中(zhong)子(zi)時(shi)(shi)收(shou)縮(suo)(suo)過(guo)程(cheng)(cheng)立即停止(zhi)，被(bei)壓(ya)縮(suo)(suo)成一(yi)個密(mi)實的(de)星(xing)體，同時(shi)(shi)也(ye)壓(ya)縮(suo)(suo)了(le)內部的(de)空(kong)間和時(shi)(shi)間。但(dan)在黑洞(dong)情況下，由于(yu)恒星(xing)核心的(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)大到(dao)使收(shou)縮(suo)(suo)過(guo)程(cheng)(cheng)無休止(zhi)地進(jin)行(xing)下去，連中(zhong)子(zi)間的(de)排斥力(li)也(ye)無法阻(zu)擋。中(zhong)子(zi)本身(shen)(shen)在擠壓(ya)引(yin)力(li)自身(shen)(shen)的(de)吸引(yin)下被(bei)碾為粉(fen)末，剩(sheng)下來(lai)的(de)是一(yi)個密(mi)度高到(dao)難以想象的(de)物(wu)質(zhi)(zhi)。由于(yu)高質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)而產(chan)生的(de)引(yin)力(li)，使得任何(he)靠近它的(de)物(wu)體都(dou)會被(bei)它吸進(jin)去。?
也可以(yi)簡單理解(jie)為：通(tong)常(chang)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)最初(chu)只(zhi)含氫(qing)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)，恒(heng)星(xing)(xing)(xing)內(nei)(nei)部的(de)氫(qing)原子核時刻相(xiang)互碰撞，發生(sheng)(sheng)聚(ju)(ju)變(bian)。由(you)于恒(heng)星(xing)(xing)(xing)質量(liang)很大(da)，聚(ju)(ju)變(bian)產生(sheng)(sheng)的(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)與恒(heng)星(xing)(xing)(xing)萬(wan)有引力抗(kang)衡，以(yi)維持(chi)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)結(jie)構的(de)穩定。由(you)于氫(qing)原子核的(de)聚(ju)(ju)變(bian)產生(sheng)(sheng)新的(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)——氦(hai)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)，接(jie)著，氦(hai)原子也參與聚(ju)(ju)變(bian)，改變(bian)結(jie)構，生(sheng)(sheng)成鋰元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)。如此類推(tui)，按照元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)周期表的(de)順序(xu)，會依次有鈹元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)、硼元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)、碳元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)、氮元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)等生(sheng)(sheng)成，直至(zhi)鐵(tie)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)生(sheng)(sheng)成，該恒(heng)星(xing)(xing)(xing)便會坍塌。這是(shi)由(you)于鐵(tie)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)相(xiang)當(dang)穩定，參與聚(ju)(ju)變(bian)時釋放的(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)小于所需(xu)能(neng)(neng)(neng)量(liang)，因而聚(ju)(ju)變(bian)停止，而鐵(tie)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)存在于恒(heng)星(xing)(xing)(xing)內(nei)(nei)部，導(dao)致恒(heng)星(xing)(xing)(xing)內(nei)(nei)部不具(ju)有足夠(gou)的(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)與質量(liang)巨大(da)的(de)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)的(de)萬(wan)有引力抗(kang)衡，從而引發恒(heng)星(xing)(xing)(xing)坍塌，最終形(xing)成黑(hei)洞(dong)。說它“黑(hei)”，是(shi)因為它產生(sheng)(sheng)的(de)引力使得它周圍的(de)光都無法逃逸。跟中子星(xing)(xing)(xing)一樣(yang)，黑(hei)洞(dong)也是(shi)由(you)質量(liang)大(da)于太陽質量(liang)好幾十(shi)甚至(zhi)幾百倍以(yi)上的(de)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)演化而來(lai)的(de)。
當一顆恒星衰老時，它的(de)(de)熱(re)核反應已經耗盡了中(zhong)心(xin)的(de)(de)燃料，由中(zhong)心(xin)產生(sheng)的(de)(de)能量已經不多了。這(zhe)樣，它再也沒有足夠的(de)(de)力量來承(cheng)擔起(qi)外(wai)殼(ke)巨(ju)大的(de)(de)重量。所以在外(wai)殼(ke)的(de)(de)重壓(ya)之下(xia)，核心(xin)開始(shi)坍縮，物質將不可阻擋地向(xiang)著中(zhong)心(xin)點進軍(jun)，直到最后形成體積接近無(wu)限小、密度幾(ji)乎(hu)無(wu)限大的(de)(de)星體。而當它的(de)(de)半徑(jing)(jing)一旦收(shou)縮到一定(ding)程度（一定(ding)小于史瓦西半徑(jing)(jing)），質量導致的(de)(de)時空扭曲就使得即使光也無(wu)法向(xiang)外(wai)射出——“黑洞”就誕生(sheng)了。
黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)通(tong)常(chang)是(shi)因(yin)(yin)為(wei)它(ta)(ta)們聚(ju)(ju)攏周圍(wei)的(de)(de)(de)氣體(ti)(ti)(ti)產生輻(fu)(fu)射(she)(she)(she)(she)而(er)被(bei)發現(xian)的(de)(de)(de)，這(zhe)一(yi)過程(cheng)被(bei)稱為(wei)吸(xi)(xi)積(ji)(ji)。高溫氣體(ti)(ti)(ti)輻(fu)(fu)射(she)(she)(she)(she)熱能的(de)(de)(de)效率會嚴重(zhong)影響吸(xi)(xi)積(ji)(ji)流(liu)的(de)(de)(de)幾何與動(dong)力學特性。已觀(guan)測到(dao)了(le)輻(fu)(fu)射(she)(she)(she)(she)效率較高的(de)(de)(de)薄盤以及(ji)輻(fu)(fu)射(she)(she)(she)(she)效率較低的(de)(de)(de)厚(hou)盤。當吸(xi)(xi)積(ji)(ji)氣體(ti)(ti)(ti)接近中(zhong)央黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)時，它(ta)(ta)們產生的(de)(de)(de)輻(fu)(fu)射(she)(she)(she)(she)對黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)自轉以是(shi)中(zhong)央延展(zhan)物質系統的(de)(de)(de)流(liu)動(dong)。吸(xi)(xi)積(ji)(ji)是(shi)天體(ti)(ti)(ti)物理(li)中(zhong)最(zui)普遍的(de)(de)(de)過程(cheng)之一(yi)，而(er)且(qie)也正是(shi)因(yin)(yin)為(wei)吸(xi)(xi)積(ji)(ji)才形成(cheng)(cheng)了(le)我們周圍(wei)許(xu)多(duo)常(chang)見的(de)(de)(de)結(jie)構。在宇宙早期(qi)，當氣體(ti)(ti)(ti)朝由暗物質造成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)引(yin)力勢阱中(zhong)心流(liu)動(dong)時形成(cheng)(cheng)了(le)星(xing)系。即使(shi)到(dao)了(le)今天，恒星(xing)依然是(shi)由氣體(ti)(ti)(ti)云在其自身引(yin)力作用(yong)下坍(tan)縮碎裂，進而(er)通(tong)過吸(xi)(xi)積(ji)(ji)周圍(wei)氣體(ti)(ti)(ti)而(er)形成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)。行(xing)星(xing)（包括地球(qiu)）也是(shi)在新形成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)恒星(xing)周圍(wei)通(tong)過氣體(ti)(ti)(ti)和(he)巖石(shi)的(de)(de)(de)聚(ju)(ju)集而(er)形成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)。當中(zhong)央天體(ti)(ti)(ti)是(shi)一(yi)個(ge)黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)時，吸(xi)(xi)積(ji)(ji)就會展(zhan)現(xian)出它(ta)(ta)最(zui)為(wei)壯觀(guan)的(de)(de)(de)一(yi)面。黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)除了(le)吸(xi)(xi)積(ji)(ji)物質之外，還通(tong)過霍(huo)金蒸發過程(cheng)向外輻(fu)(fu)射(she)(she)(she)(she)粒子。
由于(yu)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)密度極大(da)，根據(ju)公式(shi)我們可以知道密度=質量(liang)(liang)/體(ti)積(ji)，為了讓黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)密度無限大(da)，而(er)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)不變，那就說(shuo)明黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)體(ti)積(ji)要無限小(xiao)，這(zhe)樣(yang)才能(neng)(neng)成為黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)。黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)是由一(yi)(yi)些(xie)恒星(xing)“滅(mie)亡”后所形成的(de)(de)(de)死星(xing)，它的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)極大(da)，體(ti)積(ji)極小(xiao)。但黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)也有滅(mie)亡的(de)(de)(de)那天(tian)，按(an)照霍金的(de)(de)(de)理論，在量(liang)(liang)子(zi)物(wu)理中，有一(yi)(yi)種名為“隧道效應(ying)”的(de)(de)(de)現(xian)象，即一(yi)(yi)個粒子(zi)的(de)(de)(de)場強(qiang)分布(bu)雖然盡可能(neng)(neng)讓能(neng)(neng)量(liang)(liang)低的(de)(de)(de)地(di)方(fang)較強(qiang)，但即使在能(neng)(neng)量(liang)(liang)相(xiang)當高的(de)(de)(de)地(di)方(fang)，場強(qiang)仍會(hui)有分布(bu)，對于(yu)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)邊界來(lai)說(shuo)，這(zhe)就是一(yi)(yi)堵能(neng)(neng)量(liang)(liang)相(xiang)當高的(de)(de)(de)勢壘(lei)，但是粒子(zi)仍有可能(neng)(neng)出去。
霍金(jin)還證(zheng)明(ming)，每個黑洞(dong)(dong)都有一(yi)(yi)定的(de)(de)溫(wen)度，而且溫(wen)度的(de)(de)高低與黑洞(dong)(dong)的(de)(de)質(zhi)量成反比例。也就是說，大黑洞(dong)(dong)溫(wen)度低，蒸發(fa)(fa)(fa)(fa)也微(wei)弱；小(xiao)黑洞(dong)(dong)的(de)(de)溫(wen)度高蒸發(fa)(fa)(fa)(fa)也強烈(lie)，類似劇烈(lie)的(de)(de)爆發(fa)(fa)(fa)(fa)。相當于(yu)一(yi)(yi)個太陽質(zhi)量的(de)(de)黑洞(dong)(dong)，大約要(yao)1x10^66年才能(neng)蒸發(fa)(fa)(fa)(fa)殆(dai)盡；相當于(yu)一(yi)(yi)顆小(xiao)行星質(zhi)量的(de)(de)黑洞(dong)(dong)會(hui)在1x10-21秒內蒸發(fa)(fa)(fa)(fa)得干(gan)干(gan)凈凈。
黑洞(dong)會發出耀眼的光芒(mang)，體積會縮小，甚(shen)至會爆炸(zha)，會噴射(she)物(wu)體，發出耀眼的光芒(mang)。當英國物(wu)理學家斯蒂芬·威廉·霍金于1974年(nian)做此預言時，整個科學界為之震(zhen)動。
霍金的理論是(shi)受靈(ling)感支配的思(si)維的飛躍，他結合了廣義相(xiang)對(dui)論和量子理論，他發現黑(hei)洞周(zhou)圍的引力場釋放(fang)出(chu)能(neng)量，同時消(xiao)耗黑(hei)洞的能(neng)量和質量。
假設(she)一(yi)(yi)對粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)會(hui)(hui)(hui)(hui)在任何時刻、任何地(di)點被(bei)創(chuang)生(sheng)，被(bei)創(chuang)生(sheng)的(de)(de)(de)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)就(jiu)(jiu)是(shi)正(zheng)(zheng)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)與反(fan)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，而(er)(er)如果這一(yi)(yi)創(chuang)生(sheng)過(guo)程(cheng)(cheng)發生(sheng)在黑洞(dong)(dong)(dong)附近的(de)(de)(de)話(hua)就(jiu)(jiu)會(hui)(hui)(hui)(hui)有(you)兩種情(qing)況發生(sheng)：兩粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)湮滅(mie)、一(yi)(yi)個(ge)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)被(bei)吸(xi)(xi)(xi)入(ru)黑洞(dong)(dong)(dong)。“一(yi)(yi)個(ge)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)被(bei)吸(xi)(xi)(xi)入(ru)黑洞(dong)(dong)(dong)”這一(yi)(yi)情(qing)況：在黑洞(dong)(dong)(dong)附近創(chuang)生(sheng)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)對粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)其中一(yi)(yi)個(ge)反(fan)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)會(hui)(hui)(hui)(hui)被(bei)吸(xi)(xi)(xi)入(ru)黑洞(dong)(dong)(dong)，而(er)(er)正(zheng)(zheng)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)會(hui)(hui)(hui)(hui)逃逸(yi)，由(you)于能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)不能(neng)(neng)(neng)憑空創(chuang)生(sheng)，我們(men)設(she)反(fan)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)攜帶(dai)(dai)負能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)，正(zheng)(zheng)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)攜帶(dai)(dai)正(zheng)(zheng)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)，而(er)(er)反(fan)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)所有(you)運(yun)動過(guo)程(cheng)(cheng)可以視(shi)為(wei)(wei)是(shi)一(yi)(yi)個(ge)正(zheng)(zheng)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)為(wei)(wei)之相反(fan)的(de)(de)(de)運(yun)動過(guo)程(cheng)(cheng)，如一(yi)(yi)個(ge)反(fan)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)被(bei)吸(xi)(xi)(xi)入(ru)黑洞(dong)(dong)(dong)可視(shi)為(wei)(wei)一(yi)(yi)個(ge)正(zheng)(zheng)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)從黑洞(dong)(dong)(dong)逃逸(yi)。這一(yi)(yi)情(qing)況就(jiu)(jiu)是(shi)一(yi)(yi)個(ge)攜帶(dai)(dai)著從黑洞(dong)(dong)(dong)里來的(de)(de)(de)正(zheng)(zheng)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)逃逸(yi)了，即黑洞(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)總(zong)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)少了，而(er)(er)愛因斯坦的(de)(de)(de)質能(neng)(neng)(neng)方程(cheng)(cheng)E=mc2表明，能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)損失會(hui)(hui)(hui)(hui)導致(zhi)質量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)損失。
當(dang)黑(hei)(hei)洞的質(zhi)(zhi)量(liang)越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)小(xiao)時(shi)，它的溫(wen)度會(hui)越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)高(gao)。這樣，當(dang)黑(hei)(hei)洞損失(shi)質(zhi)(zhi)量(liang)時(shi)，它的溫(wen)度和(he)發射(she)率增(zeng)加，因而(er)它的質(zhi)(zhi)量(liang)損失(shi)得更(geng)快。這種“霍金輻射(she)”對大多(duo)數黑(hei)(hei)洞來(lai)說可以忽略(lve)不計，因為(wei)大黑(hei)(hei)洞輻射(she)的比較慢(man)，而(er)小(xiao)黑(hei)(hei)洞則以極高(gao)的速(su)度輻射(she)能量(liang)，直到黑(hei)(hei)洞的爆炸。
據英國媒體報(bao)(bao)道(dao)(dao)，一項新的(de)理(li)論(lun)指(zhi)出(chu)黑洞(dong)的(de)死亡方(fang)式可能(neng)是以轉變為白(bai)(bai)洞(dong)的(de)方(fang)式進行(xing)的(de)。理(li)論(lun)上來(lai)說，白(bai)(bai)洞(dong)在行(xing)為上恰(qia)好是黑洞(dong)的(de)反面——黑洞(dong)不斷吞噬物質，而白(bai)(bai)洞(dong)則(ze)不斷向(xiang)外噴射物質。 這一發現最(zui)早是由英國某雜志網(wang)站報(bao)(bao)道(dao)(dao)的(de)，其理(li)論(lun)依據是晦(hui)澀的(de)量子引(yin)力(li)理(li)論(lun)。
恒(heng)星(xing)的(de)(de)時空(kong)扭曲改(gai)變(bian)(bian)了光(guang)(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)的(de)(de)路(lu)徑，使(shi)之和原(yuan)先(xian)沒有恒(heng)星(xing)情況下的(de)(de)路(lu)徑不(bu)(bu)一(yi)樣(yang)。光(guang)(guang)(guang)(guang)在恒(heng)星(xing)表面附(fu)近稍微向內偏(pian)(pian)(pian)折(zhe)，在日食時觀察(cha)遠處(chu)恒(heng)星(xing)發出的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)，可以(yi)看(kan)到(dao)這(zhe)(zhe)種偏(pian)(pian)(pian)折(zhe)現象。當該恒(heng)星(xing)向內坍塌(ta)時，其(qi)質(zhi)(zhi)量導(dao)(dao)致的(de)(de)時空(kong)扭曲變(bian)(bian)得(de)(de)很強(qiang)(qiang)，光(guang)(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)向內偏(pian)(pian)(pian)折(zhe)得(de)(de)也更(geng)強(qiang)(qiang)，從(cong)(cong)而(er)使(shi)得(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)子從(cong)(cong)恒(heng)星(xing)逃逸(yi)(yi)(yi)變(bian)(bian)得(de)(de)更(geng)為困難。對于在遠處(chu)的(de)(de)觀察(cha)者(zhe)而(er)言，光(guang)(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)變(bian)(bian)得(de)(de)更(geng)黯淡更(geng)紅。最后，當這(zhe)(zhe)恒(heng)星(xing)收縮到(dao)某一(yi)臨界半(ban)徑（史瓦西(xi)半(ban)徑）時，其(qi)質(zhi)(zhi)量導(dao)(dao)致時空(kong)扭曲變(bian)(bian)得(de)(de)如(ru)此之強(qiang)(qiang)，使(shi)得(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)向內偏(pian)(pian)(pian)折(zhe)得(de)(de)也如(ru)此之強(qiang)(qiang)，以(yi)至于光(guang)(guang)(guang)(guang)也逃逸(yi)(yi)(yi)不(bu)(bu)出去(qu) 。這(zhe)(zhe)樣(yang)，如(ru)果(guo)光(guang)(guang)(guang)(guang)都逃逸(yi)(yi)(yi)不(bu)(bu)出來，其(qi)他東西(xi)更(geng)不(bu)(bu)可能逃逸(yi)(yi)(yi)，都會被拉回去(qu)。也就是(shi)說(shuo)，存在一(yi)個事件的(de)(de)集合(he)或(huo)時空(kong)區域，光(guang)(guang)(guang)(guang)或(huo)任何(he)東西(xi)都不(bu)(bu)可能從(cong)(cong)該區域逃逸(yi)(yi)(yi)而(er)到(dao)達(da)遠處(chu)的(de)(de)觀察(cha)者(zhe)，這(zhe)(zhe)樣(yang)的(de)(de)區域稱作黑(hei)洞(dong)。將其(qi)邊界稱作事件視界，它(ta)和剛好(hao)不(bu)(bu)能從(cong)(cong)黑(hei)洞(dong)逃逸(yi)(yi)(yi)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)的(de)(de)軌跡相重合(he)。
與別的(de)天體相比，黑洞十(shi)分(fen)特殊。人們無(wu)法直(zhi)接觀察到它，科學家也只能對(dui)(dui)它內部結構提(ti)出各種猜想。而使(shi)得黑洞把自己隱藏起來的(de)的(de)原(yuan)因即(ji)是彎(wan)(wan)曲的(de)時(shi)空。根據廣義相對(dui)(dui)論，時(shi)空會在引力場作用下彎(wan)(wan)曲。這(zhe)時(shi)候，光雖然仍然沿任意(yi)兩點間的(de)最短光程傳播，但相對(dui)(dui)而言它已彎(wan)(wan)曲。在經過大密度(du)的(de)天體時(shi)，時(shi)空會彎(wan)(wan)曲，光也就偏離了原(yuan)來的(de)方向。
在(zai)地球上，由于引力場作用很小，時空(kong)的(de)扭曲(qu)是微(wei)乎(hu)其微(wei)的(de)。而(er)在(zai)黑(hei)(hei)洞(dong)周(zhou)圍，時空(kong)的(de)這(zhe)(zhe)(zhe)種變形非常(chang)大。這(zhe)(zhe)(zhe)樣，即使是被(bei)黑(hei)(hei)洞(dong)擋著(zhu)的(de)恒星(xing)發出的(de)光，雖(sui)然有(you)一部分會(hui)落入黑(hei)(hei)洞(dong)中消失，可另一部分光線會(hui)通過(guo)彎曲(qu)的(de)空(kong)間中繞過(guo)黑(hei)(hei)洞(dong)而(er)到達(da)地球。觀察到黑(hei)(hei)洞(dong)背(bei)面的(de)星(xing)空(kong)，就(jiu)像黑(hei)(hei)洞(dong)不存在(zai)一樣，這(zhe)(zhe)(zhe)就(jiu)是黑(hei)(hei)洞(dong)的(de)隱身術。
更有趣的(de)(de)是，有些(xie)恒星不僅是朝(chao)著地球(qiu)發出的(de)(de)光(guang)能(neng)直接到達(da)地球(qiu)，它(ta)朝(chao)其它(ta)方向發射的(de)(de)光(guang)也可能(neng)被(bei)附近的(de)(de)黑洞的(de)(de)強引(yin)(yin)力(li)折射而能(neng)到達(da)地球(qiu)。這樣(yang)我們(men)不僅能(neng)看見這顆恒星的(de)(de)“臉”，還同時看到它(ta)的(de)(de)“側面”、甚至“后背”，這是宇宙中的(de)(de)“引(yin)(yin)力(li)透鏡”效應。
這張紅外波段圖像(xiang)拍(pai)攝(she)的(de)是我們所居住銀(yin)(yin)河系的(de)中心部(bu)(bu)位，所有(you)銀(yin)(yin)河系的(de)恒(heng)星都(dou)圍(wei)繞(rao)銀(yin)(yin)心部(bu)(bu)位可(ke)能存在的(de)一(yi)個(ge)超大質量(liang)黑洞公轉(zhuan)。 據美(mei)國太空網報道，一(yi)項(xiang)新(xin)的(de)研(yan)究顯示，宇宙(zhou)中最大質量(liang)的(de)黑洞開(kai)始快速成(cheng)長的(de)時(shi)期可(ke)能比科學(xue)家原先的(de)估計更早，并且仍(reng)在加速成(cheng)長。
一個來(lai)自以色(se)列特(te)拉維夫大(da)學的(de)天文學家小組發(fa)現(xian)，宇(yu)(yu)宙(zhou)中最大(da)質(zhi)量黑洞的(de)首次(ci)快速成長期出現(xian)在(zai)宇(yu)(yu)宙(zhou)年(nian)(nian)齡約(yue)為(wei)12億年(nian)(nian)時，而非之前認(ren)為(wei)的(de)20~40億年(nian)(nian)。天文學家們估計宇(yu)(yu)宙(zhou)的(de)年(nian)(nian)齡約(yue)為(wei)138.2億年(nian)(nian)。
同時(shi)，這項(xiang)研究還發(fa)現(xian)(xian)宇宙(zhou)中(zhong)最古老、質量最大(da)的黑洞同樣(yang)具有(you)非(fei)常快速的成長。有(you)關這一發(fa)現(xian)(xian)的詳細(xi)情況發(fa)表在《天(tian)體物理學報》雜志上。
如果黑洞(dong)足夠大，宇航員會開始覺察到拉(la)著他(ta)腳的重力(li)比拉(la)著他(ta)頭(tou)的重力(li)更強大，這(zhe)種吸引(yin)力(li)拖著他(ta)無情地向下落，重力(li)差會迅(xun)速加大而將他(ta)撕裂（拉(la)伸線），最終他(ta)的遺體會被(bei)分(fen)解而落入黑洞(dong)那無限致密核心。
普金(jin)斯基(ji)和他的兩個(ge)學生艾(ai)哈邁德·艾(ai)姆(mu)哈里、詹姆(mu)斯·薩利，加上(shang)該校的另(ling)一(yi)(yi)位弦理(li)論學家唐納德·馬(ma)洛夫(fu)一(yi)(yi)起，對這一(yi)(yi)事件(jian)進行了重(zhong)新計(ji)算。根據他們的計(ji)算，卻(que)呈現出完全不同的另(ling)一(yi)(yi)番場景：量子效應會把事件(jian)視界變(bian)成沸騰的粒子大漩渦，任何(he)東西掉進去都會撞到一(yi)(yi)面火焰(yan)墻上(shang)而被(bei)瞬間烤焦。
美國宇(yu)航局有關一(yi)個超(chao)(chao)大(da)質(zhi)量黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)及其周圍物(wu)(wu)質(zhi)盤(pan)，炙熱的(de)物(wu)(wu)質(zhi)團（一(yi)個呈粉紅色，一(yi)個呈黃色）每一(yi)個的(de)體積都(dou)(dou)與太陽相當，環繞(rao)距(ju)離黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)較近的(de)軌(gui)道運行。科學家認為所有大(da)型(xing)星系中心都(dou)(dou)存在(zai)超(chao)(chao)大(da)質(zhi)量黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)。黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)一(yi)直在(zai)吞噬(shi)被稱之為“活躍星系核”的(de)物(wu)(wu)質(zhi)。由于(yu)被明亮并且溫度極高的(de)下(xia)落(luo)物(wu)(wu)質(zhi)盤(pan)環繞(rao)，黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)質(zhi)量很難確定。根據刊登在(zai)《自然》雜志上(shang)的(de)一(yi)篇研究論(lun)文，基于(yu)對繞(rao)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)運行物(wu)(wu)質(zhi)旋轉速度的(de)計算結果，37個已(yi)知星系中心黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)質(zhi)量實際(ji)上(shang)低于(yu)此前的(de)預(yu)計。
一位(wei)美國理論(lun)物(wu)理學家經過數學計算(suan)得出結論(lun)——黑(hei)洞根本就不存在(zai)。相關論(lun)文分(fen)別發表在(zai)著名的預印(yin)本網站ArXiv和《物(wu)理快報(bao)B》雜志上。
“得(de)出這(zhe)個(ge)(ge)結論后，即便我本(ben)人都感到(dao)十分震(zhen)撼。”提出這(zhe)一(yi)理(li)論的美國北卡羅來納(na)大學(xue)教堂山分校理(li)論物理(li)學(xue)教授(shou)勞拉·梅爾西(xi)尼(ni)—霍頓這(zhe)樣描述自己的感受。她(ta)說：“科學(xue)家們(men)研究這(zhe)個(ge)(ge)問題(ti)已經超過了50年，而這(zhe)個(ge)(ge)解決方案給了我們(men)許多新的思考(kao)。”
1974年，霍(huo)金通過量子力學(xue)的方法得出結論：黑洞不僅(jin)能夠吸收黑洞外(wai)(wai)的物質，同樣也能以熱輻射的方式向外(wai)(wai)“吐出”物質。而這(zhe)種量子力學(xue)現象，就被(bei)稱為霍(huo)金輻射。
物理(li)學家組織網2014年9月(yue)25日（北京時(shi)間）報道稱，新研(yan)究中梅爾西(xi)尼(ni)—霍(huo)(huo)(huo)頓(dun)描述了一種全(quan)新的(de)方案。她(ta)和霍(huo)(huo)(huo)金都同意，當恒(heng)星(xing)(xing)(xing)因自身的(de)引力(li)發(fa)生坍塌時(shi)會(hui)產生霍(huo)(huo)(huo)金輻射。但(dan)梅爾西(xi)尼(ni)—霍(huo)(huo)(huo)頓(dun)認為(wei)，發(fa)出這種輻射后，恒(heng)星(xing)(xing)(xing)的(de)質量也(ye)會(hui)不斷地(di)發(fa)生損失。正因為(wei)如此，當這些恒(heng)星(xing)(xing)(xing)坍縮(suo)時(shi)就不可能達到形成黑(hei)洞所(suo)必須(xu)的(de)質量密度。她(ta)認為(wei)，垂死的(de)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)在(zai)發(fa)生最后一次膨脹(zhang)后，就會(hui)爆炸，然后消亡(wang)，奇點永遠不會(hui)形成，黑(hei)洞視(shi)界也(ye)不會(hui)出現。根(gen)本就不會(hui)存(cun)在(zai)像黑(hei)洞這樣的(de)東西(xi)。
其(qi)實早在(zai)今年年初(chu)，霍金就曾通過論(lun)文(wen)指出在(zai)經典(dian)理(li)(li)論(lun)中黑洞(dong)是不存在(zai)的，他承認(ren)自己最初(chu)有(you)關視界的認(ren)識是有(you)缺陷的，并提(ti)出了新的“灰洞(dong)”理(li)(li)論(lun)。該理(li)(li)論(lun)認(ren)為，物質和能量(liang)在(zai)被黑洞(dong)困住一段時間以后，又會被重新釋放(fang)到宇(yu)宙中。
黑(hei)洞(dong)(dong)這(zhe)一定義在經過(guo)漫(man)長(chang)的(de)(de)(de)時間推測后，已(yi)經慢(man)慢(man)被人們(men)所接受。然(ran)而(er)霍(huo)(huo)金(jin)今(jin)(jin)年(nian)年(nian)初(chu)發文否認(ren)黑(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)(de)存在，取而(er)代之提出了(le)“灰洞(dong)(dong)”理論，這(zhe)在物理學界掀起了(le)不(bu)小(xiao)的(de)(de)(de)波瀾。如今(jin)(jin)，梅(mei)爾西尼—霍(huo)(huo)頓(dun)直截了(le)當地稱“根本就不(bu)會存在像黑(hei)洞(dong)(dong)這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)東西”，這(zhe)無疑成為又(you)一枚重磅炸彈(dan)——盡管梅(mei)爾西尼—霍(huo)(huo)頓(dun)遠不(bu)及霍(huo)(huo)金(jin)出名。當然(ran)，想(xiang)以(yi)一己(ji)之力推翻既有的(de)(de)(de)理論并不(bu)那么容易，需(xu)要更多有說(shuo)服力的(de)(de)(de)證(zheng)據加以(yi)佐證(zheng)。?
根據黑洞(dong)本身的物理特性質量，角動量，電荷劃分，可以將黑洞(dong)分為(wei)五類(lei)。
不(bu)(bu)旋轉(zhuan)不(bu)(bu)帶電(dian)荷的黑洞(dong)(dong)：它的時(shi)空結構于1916年(nian)由史瓦(wa)西求出，稱史瓦(wa)西黑洞(dong)(dong)。
不(bu)旋(xuan)轉帶(dai)電黑洞：稱(cheng)R-N黑洞。時空結(jie)構于1916至1918年由賴斯納(na)（Reissner）和納(na)自敦（Nordstrom）求出。
旋轉不帶電黑洞：稱克爾黑洞。時(shi)空結構由克爾于(yu)1963年(nian)求出。
一般黑洞(dong)：稱(cheng)克爾-紐曼黑洞(dong)。時(shi)空結構于1965年由紐曼求出。
雙星黑洞：與(yu)其他黑洞彼此之間相互繞轉的黑洞。
轉動且帶電荷的黑(hei)(hei)洞，叫(jiao)做克爾--紐(niu)曼黑(hei)(hei)洞。這種結構的(de)黑(hei)(hei)洞視界(jie)和(he)無(wu)限(xian)紅(hong)(hong)(hong)移面會(hui)分開，而(er)且(qie)視界(jie)會(hui)分為兩(liang)個（外(wai)視界(jie)r+和(he)內(nei)視界(jie)r-），無(wu)限(xian)紅(hong)(hong)(hong)移面也會(hui)分裂(lie)為兩(liang)個（rs+和(he)rs-） 。外(wai)視界(jie)和(he)無(wu)限(xian)紅(hong)(hong)(hong)移面之間的(de)區域叫(jiao)做能(neng)層，有能(neng)量儲存在(zai)那(nei)里。越過外(wai)無(wu)限(xian)紅(hong)(hong)(hong)移面的(de)物體仍有可能(neng)逃離黑(hei)(hei)洞，這是因為能(neng)層還(huan)不(bu)是單向膜區。
（其(qi)中，M、J、Q分別代表黑洞的總質(zhi)量、總角動量和總電荷。a=J/Mc為(wei)單位(wei)質(zhi)量角動量）
單向(xiang)膜區(qu)內，r為時(shi)間(jian)，s是(shi)空(kong)間(jian)。穿過外視(shi)界(jie)進入單向(xiang)膜區(qu)得物體，將只能向(xiang)前，穿過內視(shi)界(jie)進入黑洞內部。內視(shi)界(jie)以里的(de)區(qu)域(yu)不(bu)(bu)是(shi)單向(xiang)膜區(qu)，那里有(you)一(yi)個“奇環(huan)”，也就是(shi)時(shi)間(jian)終止的(de)地方。物體可以在(zai)內視(shi)界(jie)內自由運動，由于奇環(huan)產生斥力，物體不(bu)(bu)會撞(zhuang)上(shang)奇環(huan)，不(bu)(bu)過，奇環(huan)附近有(you)一(yi)個極(ji)為有(you)趣的(de)時(shi)空(kong)區(qu)，在(zai)那里存在(zai)“閉(bi)合(he)類時(shi)線(xian)”，沿(yan)這種時(shi)空(kong)曲(qu)線(xian)運動的(de)物體可以不(bu)(bu)斷地回到自己(ji)的(de)過去。
巨型黑洞
宇宙中大部分星系，包括我們居住的(de)(de)(de)銀河系的(de)(de)(de)中心都隱(yin)藏著一(yi)(yi)個超(chao)大質(zhi)(zhi)量(liang)黑洞。這(zhe)些(xie)黑洞質(zhi)(zhi)量(liang)大小不一(yi)(yi)，大約99萬～400億個太陽質(zhi)(zhi)量(liang)。天文學(xue)家們通過(guo)(guo)(guo)探測(ce)黑洞周(zhou)圍(wei)(wei)吸積(ji)盤(pan)發出的(de)(de)(de)強烈(lie)輻(fu)射和熱(re)量(liang)推(tui)斷這(zhe)些(xie)黑洞的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)。物(wu)質(zhi)(zhi)在(zai)受(shou)到(dao)強烈(lie)黑洞引力下落(luo)時，會在(zai)其(qi)周(zhou)圍(wei)(wei)形成吸積(ji)盤(pan)盤(pan)旋下降(jiang)，在(zai)這(zhe)一(yi)(yi)過(guo)(guo)(guo)程中勢能迅速釋放，將(jiang)物(wu)質(zhi)(zhi)加(jia)熱(re)到(dao)極高(gao)的(de)(de)(de)溫度，從而發出強烈(lie)輻(fu)射。黑洞通過(guo)(guo)(guo)吸積(ji)方式(shi)吞噬周(zhou)圍(wei)(wei)物(wu)質(zhi)(zhi)，這(zhe)可能就(jiu)是它的(de)(de)(de)成長方式(shi)。
這項最新(xin)的研究采用了全世(shi)界(jie)最先(xian)進的地基觀測設施，包括位(wei)于(yu)(yu)美國(guo)夏(xia)威夷莫納克(ke)亞山(shan)(shan)頂，海拔4000多米處(chu)的北雙子(zi)座(zuo)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡，位(wei)于(yu)(yu)智(zhi)利帕拉那(nei)山(shan)(shan)的南雙子(zi)座(zuo)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡，以及位(wei)于(yu)(yu)美國(guo)新(xin)墨西哥州圣(sheng)阿(a)古斯丁平原上的甚大陣射電(dian)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡。
觀測結(jie)果顯示，出現(xian)在(zai)宇(yu)宙年(nian)(nian)齡僅為12億年(nian)(nian)時的(de)(de)(de)活躍黑洞(dong)，其(qi)質(zhi)(zhi)量(liang)要(yao)比(bi)稍(shao)后(hou)出現(xian)的(de)(de)(de)大部分大質(zhi)(zhi)量(liang)黑洞(dong)質(zhi)(zhi)量(liang)小(xiao)9/10。但(dan)是它(ta)們的(de)(de)(de)成長速度(du)非常快(kuai)，因而它(ta)們的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)要(yao)比(bi)后(hou)者(zhe)大得(de)多。通過對這種(zhong)成長速度(du)的(de)(de)(de)測算(suan)，研究人員可(ke)以估(gu)算(suan)出這些黑洞(dong)天體之前(qian)和之后(hou)的(de)(de)(de)發展路徑。
該研(yan)(yan)究小組發現，那些(xie)最古老的黑洞，即那些(xie)在宇宙年齡僅為(wei)數億年時便(bian)開始進入全面成(cheng)長期的黑洞，它們(men)的質量僅為(wei)太陽的99到2000倍。研(yan)(yan)究人員認為(wei)這些(xie)黑洞的形成(cheng)和(he)演化可能和(he)宇宙中最早的恒星有關。
天文學家們(men)還(huan)注意(yi)到，在最初(chu)的12億年后，這些被觀測的黑洞天體的成長(chang)期僅僅持續了2億到4億年。
這(zhe)項研究是一(yi)個已持續9年的研究計劃(hua)的成(cheng)果(guo)。特拉維夫大學主(zhu)持的這(zhe)項研究旨(zhi)在追蹤研究宇(yu)宙中最大質量(liang)黑(hei)洞的演化，并觀察它(ta)們(men)對宿主(zhu)星系產生的影響。
發現“超大”黑洞
2015年3月1日，北京大學吳學兵教授等(deng)人在(zai)一個發光(guang)類(lei)星(xing)體里(li)發現(xian)了一片質量為(wei)太(tai)陽120億倍的黑洞，并(bing)且該(gai)星(xing)體早在(zai)宇宙形(xing)成(cheng)的早期(qi)就已經存在(zai)。科學家稱，如此(ci)巨大的黑洞的形(xing)成(cheng)無法用現(xian)有黑洞理(li)論解(jie)釋。
該發現(xian)對2014年(nian)之前(qian)的宇(yu)宙(zhou)形(xing)成理論帶出了挑戰。至2015年(nian)的宇(yu)宙(zhou)理論認為，黑洞及其宿主星系的發展(zhan)形(xing)態基本上(shang)是亙古不(bu)變的。
德國麥克斯普蘭(lan)喀天文機(ji)構的(de)(de)(de)研究員布拉姆·維尼(ni)曼斯（BramVenemans）說道(dao)，最新(xin)發現的(de)(de)(de)黑洞(dong)體量(liang)相(xiang)當于太陽(yang)的(de)(de)(de)400億倍(bei)，科學(xue)家(jia)編號為S5 0014+81，比(bi)先前發現的(de)(de)(de)同時期黑洞(dong)的(de)(de)(de)總和還大(da)出(chu)一倍(bei)。而在銀(yin)河(he)系的(de)(de)(de)中央潛(qian)伏的(de)(de)(de)黑洞(dong)比(bi)太陽(yang)大(da)20倍(bei)-500萬(wan)倍(bei)。
1970年，美國的(de)(de)“自由”號人造衛星(xing)發(fa)現(xian)了與(yu)其(qi)他(ta)射線(xian)源不同的(de)(de)天鵝座X-1，位(wei)于(yu)天鵝座X-1上(shang)的(de)(de)是一(yi)個比(bi)太陽重30多(duo)倍的(de)(de)巨大藍色星(xing)球，該星(xing)球被一(yi)個重約10個太陽的(de)(de)看不見的(de)(de)物(wu)體(ti)牽引著。天文(wen)學家一(yi)致(zhi)認(ren)為這個物(wu)體(ti)就是黑洞(dong)，它就是人類發(fa)現(xian)的(de)(de)第(di)一(yi)個黑洞(dong)。
1928年(nian)，薩拉(la)瑪(ma)尼安·錢(qian)德(de)(de)拉(la)塞卡（天體(ti)物理(li)(li)(li)學家）到(dao)英(ying)國(guo)(guo)劍橋(qiao)跟(gen)英(ying)國(guo)(guo)天文學家阿瑟·愛丁頓爵士（一位(wei)宣(xuan)講相對(dui)(dui)論(lun)的(de)(de)物理(li)(li)(li)家）學習(xi)。錢(qian)德(de)(de)拉(la)塞卡意識(shi)到(dao)，泡(pao)利(li)不(bu)(bu)相容原理(li)(li)(li)所能(neng)提供的(de)(de)排斥(chi)力(li)有(you)一個極限。恒(heng)(heng)星中的(de)(de)粒(li)子(zi)的(de)(de)最大(da)速(su)度差被相對(dui)(dui)論(lun)限制為(wei)光速(su)。這(zhe)意味著(zhu)，恒(heng)(heng)星變得足(zu)夠緊(jin)致之時，由不(bu)(bu)相容原理(li)(li)(li)引起的(de)(de)排斥(chi)力(li)就會比引力(li)的(de)(de)作用小。錢(qian)德(de)(de)拉(la)塞卡計(ji)算出；一個大(da)約(yue)為(wei)太陽(yang)質(zhi)量(liang)(liang)一倍半(ban)的(de)(de)冷的(de)(de)恒(heng)(heng)星不(bu)(bu)能(neng)支持自身(shen)以抵抗(kang)自己(ji)的(de)(de)引力(li)。（這(zhe)質(zhi)量(liang)(liang)稱為(wei)錢(qian)德(de)(de)拉(la)塞卡極限）前蘇聯科學家列夫·達(da)維多維奇·蘭道幾乎(hu)在同時也發現了(le)類似的(de)(de)結論(lun)。
如果一(yi)顆恒(heng)星(xing)(xing)的質量(liang)比錢德拉(la)塞(sai)卡極限小，它(ta)(ta)最后(hou)會停止收(shou)縮(suo)并終(zhong)于變成一(yi)顆半徑為(wei)幾千(qian)英里和密度為(wei)每立方英寸幾百噸(dun)的“白矮星(xing)(xing)”。白矮星(xing)(xing)是它(ta)(ta)物質中電子之間的不(bu)相(xiang)容原(yuan)理(li)排斥(chi)力所支(zhi)持的。第一(yi)顆被(bei)觀(guan)察到的是繞著夜空中最亮(liang)的恒(heng)星(xing)(xing)——天(tian)狼星(xing)(xing)轉動的那(nei)一(yi)顆。
蘭道(dao)指出，對(dui)于恒星(xing)(xing)還存在另(ling)一(yi)可能的(de)終態。其(qi)極限質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)大約也(ye)為太陽質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)一(yi)倍(bei)或二倍(bei)，但是(shi)其(qi)體積甚至(zhi)比白矮(ai)星(xing)(xing)還小得多(duo)。這些(xie)恒星(xing)(xing)是(shi)由中子(zi)和質(zhi)(zhi)子(zi)之間，而不是(shi)電子(zi)之間的(de)不相容原理(li)排(pai)斥力所(suo)支(zhi)持(chi)。所(suo)以(yi)它們(men)(men)被叫做中子(zi)星(xing)(xing)。它們(men)(men)的(de)半徑只有10英里左右，密(mi)度為每(mei)立方英寸幾億(yi)噸。在中子(zi)星(xing)(xing)被第一(yi)次預言時，并沒有任何方法去觀察它，很久(jiu)以(yi)后它們(men)(men)才被觀察到。
另一方面，質量(liang)比錢德(de)拉(la)塞卡極(ji)限(xian)還大的(de)恒(heng)星(xing)在(zai)耗盡其燃(ran)料(liao)時，會出現一個很(hen)大的(de)問題(ti)：在(zai)某種情形下(xia)，它們會爆炸或拋(pao)出足夠的(de)物質，使自己(ji)的(de)質量(liang)減少到(dao)極(ji)限(xian)之下(xia)，以(yi)避免災難性的(de)引力坍(tan)(tan)縮(suo)，不管恒(heng)星(xing)有多(duo)大，這總會發生(sheng)。愛丁頓(dun)拒絕相信錢德(de)拉(la)塞卡的(de)結(jie)果。愛丁頓(dun)認為，一顆恒(heng)星(xing)不可能坍(tan)(tan)縮(suo)成一點。這是大多(duo)數(shu)科學家的(de)觀(guan)點：愛因(yin)斯坦自己(ji)寫了一篇論文(wen)(wen)，宣布恒(heng)星(xing)的(de)體(ti)積不會收縮(suo)為零。其他科學家，尤(you)其是他以(yi)前的(de)老師、恒(heng)星(xing)結(jie)構的(de)主要(yao)權威——愛丁頓(dun)的(de)敵意使錢德(de)拉(la)塞卡拋(pao)棄了這方面的(de)工作，轉去研究諸如恒(heng)星(xing)團運動等其他天文(wen)(wen)學問題(ti)。然(ran)而，他獲(huo)得1983年(nian)諾貝爾(er)獎，至少部分原因(yin)在(zai)于他早(zao)年(nian)所(suo)做的(de)關于冷恒(heng)星(xing)的(de)質量(liang)極(ji)限(xian)的(de)工作。
錢德(de)拉(la)塞(sai)卡(ka)指出，泡利不相(xiang)容原理不能夠(gou)阻止(zhi)質(zhi)量(liang)大(da)于(yu)錢德(de)拉(la)塞(sai)卡(ka)極限(xian)的(de)(de)(de)恒星發生坍縮。但(dan)是，根據(ju)廣義(yi)相(xiang)對論，這樣(yang)的(de)(de)(de)恒星會發生什么情(qing)況呢。這個問題(ti)被(bei)一位年輕的(de)(de)(de)美(mei)國(guo)人(ren)羅(luo)伯特·奧本海默(mo)于(yu)1939年首次解決。然而(er)，他所獲得的(de)(de)(de)結(jie)(jie)果表明，用當(dang)時的(de)(de)(de)望遠(yuan)鏡去觀察不會再有任何結(jie)(jie)果。以后，因第二(er)次世界大(da)戰的(de)(de)(de)干擾(rao)，奧本海默(mo)卷入(ru)到(dao)原子(zi)彈計劃中去。戰后，由于(yu)大(da)部分科學(xue)家被(bei)吸引(yin)到(dao)原子(zi)和原子(zi)核尺度(du)的(de)(de)(de)物(wu)理中去，因而(er)引(yin)力坍縮的(de)(de)(de)問題(ti)被(bei)大(da)部分人(ren)忘(wang)記了。
1967年，劍橋的(de)(de)一位研(yan)究生約瑟琳(lin)·貝(bei)爾發現(xian)了天(tian)空發射出無線電(dian)波(bo)的(de)(de)規則脈(mo)(mo)沖(chong)的(de)(de)物體，這對黑洞的(de)(de)存在(zai)的(de)(de)預(yu)言(yan)帶(dai)來(lai)了進一步的(de)(de)鼓舞。起(qi)初貝(bei)爾和她的(de)(de)導師安東尼·赫維許(xu)以(yi)為(wei)(wei)，他(ta)(ta)們可(ke)(ke)(ke)能和我們星系中(zhong)的(de)(de)外星文明進行了接(jie)觸。在(zai)宣布(bu)他(ta)(ta)們發現(xian)的(de)(de)討論(lun)會上，他(ta)(ta)們將這四個最(zui)早發現(xian)的(de)(de)源稱為(wei)(wei)LGM1－4，LGM表示“小綠人(ren)(ren)”（“Little Green Man”）的(de)(de)意(yi)思。最(zui)終(zhong)他(ta)(ta)們和所(suo)有(you)(you)其他(ta)(ta)人(ren)(ren)的(de)(de)結(jie)論(lun)是(shi)(shi)(shi)這些被稱為(wei)(wei)脈(mo)(mo)沖(chong)星的(de)(de)物體，事實上是(shi)(shi)(shi)旋轉的(de)(de)中(zhong)子(zi)(zi)星，這些中(zhong)子(zi)(zi)星由于(yu)在(zai)黑洞這個概(gai)念剛被提出的(de)(de)時候，共(gong)有(you)(you)兩種(zhong)光理論(lun)：一種(zhong)是(shi)(shi)(shi)牛頓贊(zan)成的(de)(de)光的(de)(de)微粒說(shuo)；另一種(zhong)是(shi)(shi)(shi)光的(de)(de)波(bo)動說(shuo)。由于(yu)量子(zi)(zi)力(li)學的(de)(de)波(bo)粒二象性，光既(ji)可(ke)(ke)(ke)認(ren)為(wei)(wei)是(shi)(shi)(shi)波(bo)，也可(ke)(ke)(ke)認(ren)為(wei)(wei)是(shi)(shi)(shi)粒子(zi)(zi)。在(zai)光的(de)(de)波(bo)動說(shuo)中(zhong)，不清楚光對引力(li)如何響(xiang)應(ying)。但是(shi)(shi)(shi)如果光是(shi)(shi)(shi)由粒子(zi)(zi)組成的(de)(de)，人(ren)(ren)們可(ke)(ke)(ke)以(yi)預(yu)料(liao)，它們正如同炮(pao)彈、火(huo)箭和行星那樣受引力(li)的(de)(de)影響(xiang)。起(qi)先人(ren)(ren)們以(yi)為(wei)(wei)，光粒子(zi)(zi)無限(xian)快地運動，所(suo)以(yi)引力(li)不可(ke)(ke)(ke)能使之慢下來(lai)，但是(shi)(shi)(shi)羅麥關(guan)于(yu)光速(su)度有(you)(you)限(xian)的(de)(de)發現(xian)表明引力(li)對之可(ke)(ke)(ke)有(you)(you)重要效應(ying)。
1783年，劍橋的(de)(de)(de)學(xue)監約翰·米(mi)歇爾(er)在這個假定(ding)的(de)(de)(de)基礎上，在《倫敦皇家(jia)學(xue)會(hui)哲學(xue)學(xue)報(bao)》上發(fa)表(biao)了一篇文章(zhang)。他指出(chu)(chu)，一個質量(liang)足夠大并足夠緊致(zhi)的(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)會(hui)有如此強大的(de)(de)(de)引(yin)(yin)力(li)(li)場，以致(zhi)于連光(guang)線都不(bu)能逃(tao)逸——任(ren)何(he)從恒(heng)星(xing)表(biao)面(mian)發(fa)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)光(guang)，還沒到達遠處(chu)即會(hui)被(bei)恒(heng)星(xing)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)力(li)(li)吸引(yin)(yin)回來。米(mi)歇爾(er)暗示，可能存在大量(liang)這樣的(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)，雖然會(hui)由于從它(ta)們(men)(men)那里發(fa)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)光(guang)不(bu)會(hui)到達我(wo)們(men)(men)這兒而使我(wo)們(men)(men)不(bu)能看到它(ta)們(men)(men)，但我(wo)們(men)(men)仍然可以感到它(ta)們(men)(men)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)力(li)(li)的(de)(de)(de)吸引(yin)(yin)作用。這正(zheng)是我(wo)們(men)(men)稱(cheng)為黑洞(dong)的(de)(de)(de)物體。
事實(shi)上(shang)，因(yin)為光速(su)(su)是固(gu)定的(de)，所以，在(zai)牛頓(dun)引(yin)(yin)力(li)論(lun)中(zhong)將光類似炮(pao)(pao)彈那樣處理不嚴謹。（從地(di)面(mian)發射上(shang)天的(de)炮(pao)(pao)彈由于引(yin)(yin)力(li)而減速(su)(su)，最(zui)后(hou)停止上(shang)升并折(zhe)回地(di)面(mian)；然而，一個光子必須(xu)以不變的(de)速(su)(su)度(du)繼續向上(shang)，那么牛頓(dun)引(yin)(yin)力(li)對于光如何發生影(ying)響(xiang)。）在(zai)1915年愛因(yin)斯坦提出(chu)廣義相對論(lun)之前，一直沒有關于引(yin)(yin)力(li)如何影(ying)響(xiang)光的(de)協調的(de)理論(lun)，之后(hou)這(zhe)個理論(lun)對大質量(liang)恒星(xing)的(de)含意(yi)才被(bei)理解。
觀(guan)察一(yi)(yi)個(ge)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)坍縮(suo)(suo)并形(xing)成黑洞時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，因(yin)為在(zai)相對論中沒有(you)絕對時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)，所(suo)以(yi)(yi)每個(ge)觀(guan)測者都有(you)自己(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)測量。由于(yu)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)力(li)場，在(zai)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)上(shang)某(mou)人的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)將和(he)(he)在(zai)遠處某(mou)人的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)不(bu)同。假定在(zai)坍縮(suo)(suo)星(xing)(xing)(xing)表面有(you)一(yi)(yi)無(wu)畏的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)航天員和(he)(he)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)一(yi)(yi)起向(xiang)內坍縮(suo)(suo)，按照他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表，每一(yi)(yi)秒鐘(zhong)發(fa)(fa)(fa)一(yi)(yi)信(xin)號到(dao)(dao)一(yi)(yi)個(ge)繞(rao)著該恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)轉動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)飛船(chuan)上(shang)去。在(zai)他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)某(mou)一(yi)(yi)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)刻，譬如11點鐘(zhong)，恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)剛好收縮(suo)(suo)到(dao)(dao)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)臨界半徑(jing)，此(ci)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)引(yin)力(li)場強到(dao)(dao)沒有(you)任何東西(xi)可以(yi)(yi)逃逸出(chu)去，他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)號再(zai)也不(bu)能傳到(dao)(dao)空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)飛船(chuan)了(le)。當(dang)11點到(dao)(dao)達(da)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，他(ta)在(zai)空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)飛船(chuan)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)伙(huo)伴發(fa)(fa)(fa)現，航天員發(fa)(fa)(fa)來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)串信(xin)號的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)間(jian)(jian)(jian)隔越(yue)(yue)變越(yue)(yue)長。但(dan)是(shi)這(zhe)個(ge)效應在(zai)10點59分(fen)(fen)59秒之(zhi)前是(shi)非常微小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)收到(dao)(dao)10點59分(fen)(fen)58秒和(he)(he)10點59分(fen)(fen)59秒發(fa)(fa)(fa)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩個(ge)信(xin)號之(zhi)間(jian)(jian)(jian)，他(ta)們只需等待比一(yi)(yi)秒鐘(zhong)稍長一(yi)(yi)點的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)，然(ran)而他(ta)們必(bi)須(xu)為11點發(fa)(fa)(fa)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)號等待無(wu)限(xian)長的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)。按照航天員的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)手表，光(guang)(guang)波是(shi)在(zai)10點59分(fen)(fen)59秒和(he)(he)11點之(zhi)間(jian)(jian)(jian)由恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)表面發(fa)(fa)(fa)出(chu)；從(cong)空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)飛船(chuan)上(shang)看，那(nei)光(guang)(guang)波被散開到(dao)(dao)無(wu)限(xian)長的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)間(jian)(jian)(jian)隔里。在(zai)空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)飛船(chuan)上(shang)收到(dao)(dao)這(zhe)一(yi)(yi)串光(guang)(guang)波的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)間(jian)(jian)(jian)隔變得越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)長，所(suo)以(yi)(yi)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)顯(xian)得越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)紅、越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)淡，最后，該恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)變得如此(ci)之(zhi)朦朧(long)，以(yi)(yi)至于(yu)從(cong)空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)飛船(chuan)上(shang)再(zai)也看不(bu)見(jian)它，所(suo)余(yu)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)只是(shi)空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)黑洞。然(ran)而，此(ci)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)繼續以(yi)(yi)同樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)力(li)作用到(dao)(dao)空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)飛船(chuan)上(shang)，使飛船(chuan)繼續繞(rao)著所(suo)形(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑洞旋轉。
但是由于以(yi)下的(de)(de)問題，使得上述情景不(bu)(bu)是完全現實的(de)(de)。離開(kai)恒星越遠則(ze)引(yin)力(li)越弱(ruo)，所以(yi)作(zuo)用(yong)在(zai)這位(wei)無畏的(de)(de)航(hang)天員腳上的(de)(de)引(yin)力(li)總比作(zuo)用(yong)到他(ta)頭(tou)(tou)(tou)上的(de)(de)大(da)。在(zai)恒星還未(wei)收縮到臨(lin)界半徑(jing)而形成(cheng)事件視界之前，這力(li)的(de)(de)差就已(yi)經將(jiang)航(hang)天員拉成(cheng)意(yi)大(da)利面條那樣，甚(shen)至將(jiang)他(ta)撕裂(lie)(lie)!然(ran)而，在(zai)宇宙中存在(zai)質量大(da)得多(duo)的(de)(de)天體(ti)，譬(pi)如(ru)星系的(de)(de)中心區(qu)域，它們遭(zao)受(shou)到引(yin)力(li)坍縮而產生(sheng)黑(hei)洞；一(yi)位(wei)在(zai)這樣的(de)(de)物體(ti)上面的(de)(de)航(hang)天員在(zai)黑(hei)洞形成(cheng)之前不(bu)(bu)會被撕開(kai)。事實上，當他(ta)到達臨(lin)界半徑(jing)時，不(bu)(bu)會有任何異樣的(de)(de)感覺，甚(shen)至在(zai)通過永(yong)不(bu)(bu)回(hui)返的(de)(de)那一(yi)點時，都沒注意(yi)到。但是，隨著這區(qu)域繼續坍縮，只要在(zai)幾個鐘頭(tou)(tou)(tou)之內，作(zuo)用(yong)到他(ta)頭(tou)(tou)(tou)上和(he)腳上的(de)(de)引(yin)力(li)之差會變得如(ru)此之大(da)，以(yi)至于再(zai)將(jiang)其撕裂(lie)(lie)。
羅杰·彭羅斯在(zai)(zai)(zai)1965年(nian)和1970年(nian)之間的(de)(de)(de)研究指出(chu)，根據廣(guang)義相(xiang)對(dui)(dui)論，在(zai)(zai)(zai)黑(hei)(hei)洞(dong)中必然存在(zai)(zai)(zai)無限大密度和空(kong)間——時(shi)間曲率的(de)(de)(de)奇(qi)點(dian)。這和時(shi)間開端時(shi)的(de)(de)(de)大爆炸(zha)相(xiang)當類似(si)，只(zhi)不(bu)過它是(shi)一個坍縮物體(ti)和航(hang)天員的(de)(de)(de)時(shi)間終點(dian)而(er)已。在(zai)(zai)(zai)此奇(qi)點(dian)，科學定律和預(yu)言將來的(de)(de)(de)能力(li)都失效了。然而(er)，任何(he)留在(zai)(zai)(zai)黑(hei)(hei)洞(dong)之外的(de)(de)(de)觀察者，將不(bu)會(hui)受到可(ke)預(yu)見性(xing)失效的(de)(de)(de)影(ying)響，因為(wei)從奇(qi)點(dian)出(chu)發的(de)(de)(de)不(bu)管是(shi)光還(huan)是(shi)任何(he)其(qi)他信號都不(bu)能到達。這令人驚奇(qi)的(de)(de)(de)事實導(dao)致羅杰·彭羅斯提(ti)出(chu)了宇宙(zhou)監(jian)督猜(cai)測，它可(ke)以被意譯(yi)為(wei)：“上帝憎惡裸奇(qi)點(dian)。”換言之，由引力(li)坍縮所產生(sheng)的(de)(de)(de)奇(qi)點(dian)只(zhi)能發生(sheng)在(zai)(zai)(zai)像黑(hei)(hei)洞(dong)這樣的(de)(de)(de)地方，在(zai)(zai)(zai)那兒它被事件視界(jie)體(ti)面(mian)地遮住而(er)不(bu)被外界(jie)看(kan)見。嚴格地講，這是(shi)所謂弱的(de)(de)(de)宇宙(zhou)監(jian)督猜(cai)測：它使(shi)留在(zai)(zai)(zai)黑(hei)(hei)洞(dong)外面(mian)的(de)(de)(de)觀察者不(bu)致受到發生(sheng)在(zai)(zai)(zai)奇(qi)點(dian)處的(de)(de)(de)可(ke)預(yu)見性(xing)失效的(de)(de)(de)影(ying)響，但它對(dui)(dui)那位不(bu)幸(xing)落到黑(hei)(hei)洞(dong)里的(de)(de)(de)可(ke)憐(lian)的(de)(de)(de)航(hang)天員卻(que)是(shi)愛莫(mo)能助。
廣義相對論相關
廣(guang)義(yi)相對論(lun)方程存在(zai)(zai)一些(xie)(xie)解，這(zhe)些(xie)(xie)解使(shi)得我們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)航天(tian)員可(ke)(ke)能(neng)看(kan)到(dao)裸奇(qi)(qi)(qi)點。他(ta)(ta)也許(xu)能(neng)避免撞到(dao)奇(qi)(qi)(qi)點上去，而(er)(er)穿過一個(ge)“蟲洞”來(lai)(lai)到(dao)宇(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)另一區(qu)域。看(kan)來(lai)(lai)這(zhe)給空間(jian)——時間(jian)內的(de)(de)(de)(de)(de)旅行提供了巨大的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)能(neng)性。但是(shi)(shi)不幸的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)，所有這(zhe)些(xie)(xie)解似乎(hu)都是(shi)(shi)非常不穩定的(de)(de)(de)(de)(de)；最小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)干擾(rao)，譬如(ru)一個(ge)航天(tian)員的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)就會使(shi)之改變，以(yi)至(zhi)于他(ta)(ta)還(huan)沒(mei)能(neng)看(kan)到(dao)此奇(qi)(qi)(qi)點，就撞上去而(er)(er)結束了他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)時間(jian)。換言之，奇(qi)(qi)(qi)點總是(shi)(shi)發生在(zai)(zai)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)將來(lai)(lai)，而(er)(er)從不會在(zai)(zai)過去。強的(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)監(jian)(jian)督猜測是(shi)(shi)說，在(zai)(zai)一個(ge)現實的(de)(de)(de)(de)(de)解里，奇(qi)(qi)(qi)點總是(shi)(shi)或者(zhe)(zhe)整(zheng)個(ge)存在(zai)(zai)于將來(lai)(lai)（如(ru)引(yin)力坍縮的(de)(de)(de)(de)(de)奇(qi)(qi)(qi)點），或者(zhe)(zhe)整(zheng)個(ge)存在(zai)(zai)于過去（如(ru)大爆炸）。因為在(zai)(zai)接近裸奇(qi)(qi)(qi)點處可(ke)(ke)能(neng)旅行到(dao)過去，所以(yi)宇(yu)宙(zhou)監(jian)(jian)督猜測的(de)(de)(de)(de)(de)某種形式的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)立(li)是(shi)(shi)大有希望的(de)(de)(de)(de)(de)。
事件(jian)視(shi)界(jie)，也就是(shi)(shi)空間(jian)(jian)——時間(jian)(jian)中不(bu)可逃逸(yi)區(qu)域(yu)的(de)(de)邊(bian)界(jie)，正如同圍(wei)繞(rao)著(zhu)黑洞的(de)(de)單向膜：物體，譬如不(bu)謹慎的(de)(de)航天員，能(neng)通過事件(jian)視(shi)界(jie)落到黑洞里去，但(dan)是(shi)(shi)沒(mei)有任何(he)(he)(he)東西(xi)可以(yi)(yi)通過事件(jian)視(shi)界(jie)而逃離黑洞。（記住事件(jian)視(shi)界(jie)是(shi)(shi)企圖逃離黑洞的(de)(de)光(guang)(guang)的(de)(de)空間(jian)(jian)——時間(jian)(jian)軌(gui)道，沒(mei)有任何(he)(he)(he)東西(xi)可以(yi)(yi)比光(guang)(guang)運動得更快）人(ren)(ren)們可以(yi)(yi)將詩(shi)人(ren)(ren)但(dan)丁針對地(di)獄入(ru)口所說(shuo)的(de)(de)話恰到好處地(di)用于事件(jian)視(shi)界(jie)：“從這兒進去的(de)(de)人(ren)(ren)必須拋(pao)棄一切希望。”任何(he)(he)(he)東西(xi)或任何(he)(he)(he)人(ren)(ren)一旦進入(ru)事件(jian)視(shi)界(jie)，就會很快地(di)到達無限致密的(de)(de)區(qu)域(yu)和時間(jian)(jian)的(de)(de)終(zhong)點。
廣義相(xiang)對(dui)論預言，運動的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)物(wu)會導致引(yin)(yin)力(li)波(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)輻(fu)射，那是以(yi)(yi)(yi)光的(de)(de)(de)(de)(de)速度傳播的(de)(de)(de)(de)(de)空間(jian)——時間(jian)曲率的(de)(de)(de)(de)(de)漣漪。引(yin)(yin)力(li)波(bo)和(he)電磁場(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)漣漪光波(bo)相(xiang)類似，但(dan)是要(yao)(yao)探測(ce)到它(ta)(ta)則困難得多。就像光一(yi)(yi)(yi)樣，它(ta)(ta)帶走(zou)了發(fa)射它(ta)(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)。因為(wei)任何運動中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)都會被引(yin)(yin)力(li)波(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)輻(fu)射所帶走(zou)，所以(yi)(yi)(yi)可以(yi)(yi)(yi)預料，一(yi)(yi)(yi)個(ge)大(da)質量(liang)物(wu)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)系(xi)統最(zui)終會趨(qu)向(xiang)于一(yi)(yi)(yi)種不(bu)(bu)變的(de)(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)態。（這(zhe)和(he)扔一(yi)(yi)(yi)塊軟木到水中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況相(xiang)當類似，起先翻(fan)(fan)上(shang)翻(fan)(fan)下(xia)(xia)折(zhe)騰了好一(yi)(yi)(yi)陣(zhen)，但(dan)是當漣漪將其能(neng)(neng)量(liang)帶走(zou)，就使它(ta)(ta)最(zui)終平靜下(xia)(xia)來(lai)。）例如，繞(rao)著太(tai)(tai)陽(yang)公(gong)轉的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)球(qiu)即(ji)產生引(yin)(yin)力(li)波(bo)。其能(neng)(neng)量(liang)損失(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)效應將改(gai)變地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)軌道，使之(zhi)(zhi)逐漸越來(lai)越接近太(tai)(tai)陽(yang)，最(zui)后(hou)撞到太(tai)(tai)陽(yang)上(shang)，以(yi)(yi)(yi)這(zhe)種方式歸于最(zui)終不(bu)(bu)變的(de)(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)態。在地(di)球(qiu)和(he)太(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)形下(xia)(xia)能(neng)(neng)量(liang)損失(shi)率非(fei)常小——大(da)約只能(neng)(neng)點燃(ran)一(yi)(yi)(yi)個(ge)小電熱器， 這(zhe)意(yi)味(wei)著要(yao)(yao)用(yong)大(da)約1千億億億年(nian)地(di)球(qiu)才會和(he)太(tai)(tai)陽(yang)相(xiang)撞，沒(mei)有必要(yao)(yao)立即(ji)去為(wei)之(zhi)(zhi)擔(dan)憂！地(di)球(qiu)軌道改(gai)變的(de)(de)(de)(de)(de)過程極其緩慢，以(yi)(yi)(yi)至于根本觀測(ce)不(bu)(bu)到。但(dan)幾(ji)年(nian)以(yi)(yi)(yi)前，在稱為(wei)PSR1913+16（PSR表示“脈沖星”，一(yi)(yi)(yi)種特別的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)射出無線(xian)電波(bo)規(gui)則脈沖的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)星）的(de)(de)(de)(de)(de)系(xi)統中(zhong)(zhong)觀測(ce)到這(zhe)一(yi)(yi)(yi)效應。此系(xi)統包(bao)含兩個(ge)互相(xiang)圍繞(rao)著運動的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)星，由于引(yin)(yin)力(li)波(bo)輻(fu)射，它(ta)(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)損失(shi)，使之(zhi)(zhi)相(xiang)互以(yi)(yi)(yi)螺旋線(xian)軌道靠近。
在恒星(xing)(xing)引力坍縮(suo)(suo)形(xing)成(cheng)(cheng)黑洞時，運動會(hui)更快得(de)多(duo)，這樣能(neng)量被帶走的(de)(de)(de)速率就(jiu)高得(de)多(duo)。所(suo)以不用太(tai)長(chang)的(de)(de)(de)時間就(jiu)會(hui)達(da)到不變的(de)(de)(de)狀態。人們會(hui)以為它(ta)將依賴于(yu)形(xing)成(cheng)(cheng)黑洞的(de)(de)(de)恒星(xing)(xing)的(de)(de)(de)所(suo)有的(de)(de)(de)復雜(za)特征(zheng)——不僅(jin)僅(jin)它(ta)的(de)(de)(de)質量和轉動速度(du)，而且(qie)恒星(xing)(xing)不同部(bu)分的(de)(de)(de)不同密(mi)度(du)以及恒星(xing)(xing)內氣體的(de)(de)(de)復雜(za)運動。如(ru)果黑洞就(jiu)像坍縮(suo)(suo)形(xing)成(cheng)(cheng)它(ta)們的(de)(de)(de)原先物體那樣變化(hua)多(duo)端，一(yi)般來講(jiang)，對之作任何預言都將是非(fei)常困難(nan)的(de)(de)(de)。
然(ran)而，加拿大科(ke)學家外(wai)奈·伊斯雷爾在1967年使黑(hei)(hei)(hei)洞研究發生了徹底的(de)(de)改變。他指(zhi)出(chu)，根據(ju)廣(guang)義相對論(lun)，非(fei)旋轉的(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)洞必(bi)須(xu)是非(fei)常簡單、完(wan)(wan)(wan)美(mei)的(de)(de)球(qiu)形(xing)(xing)(xing)；其大小只(zhi)(zhi)依賴(lai)于它們的(de)(de)質(zhi)量(liang)，并且任(ren)何(he)兩個(ge)(ge)(ge)這樣的(de)(de)同質(zhi)量(liang)的(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)洞必(bi)須(xu)是等(deng)同的(de)(de)。事實上，它們可以用(yong)愛因斯坦的(de)(de)特(te)解來描述，這個(ge)(ge)(ge)解是在廣(guang)義相對論(lun)發現后不久的(de)(de)1917年卡爾·施瓦茲席(xi)爾德找到(dao)的(de)(de)。一開(kai)始，許多(duo)人（其中包(bao)括伊斯雷爾自己(ji)）認為，既(ji)然(ran)黑(hei)(hei)(hei)洞必(bi)須(xu)是完(wan)(wan)(wan)美(mei)的(de)(de)球(qiu)形(xing)(xing)(xing)，一個(ge)(ge)(ge)黑(hei)(hei)(hei)洞只(zhi)(zhi)能由一個(ge)(ge)(ge)完(wan)(wan)(wan)美(mei)球(qiu)形(xing)(xing)(xing)物體坍(tan)縮而形(xing)(xing)(xing)成(cheng)。所以，任(ren)何(he)實際的(de)(de)恒星從來都(dou)不是完(wan)(wan)(wan)美(mei)的(de)(de)球(qiu)形(xing)(xing)(xing)只(zhi)(zhi)會坍(tan)縮形(xing)(xing)(xing)成(cheng)一個(ge)(ge)(ge)裸奇點。
然而，對于伊斯(si)雷爾的(de)(de)結(jie)果，一(yi)(yi)些(xie)人，特別(bie)是(shi)羅杰·彭羅斯(si)和(he)約(yue)翰·惠(hui)勒提(ti)倡一(yi)(yi)種(zhong)不同的(de)(de)解釋(shi)。他們論證(zheng)道(dao)，牽涉(she)恒(heng)星坍縮的(de)(de)快(kuai)速運動表明，其(qi)釋(shi)放出來的(de)(de)引力波使(shi)之(zhi)越來越近(jin)于球形，到它終于靜(jing)態(tai)時，就變成準確的(de)(de)球形。按照(zhao)這種(zhong)觀(guan)點，任(ren)何(he)(he)非旋轉(zhuan)恒(heng)星，不管(guan)其(qi)形狀和(he)內部結(jie)構如何(he)(he)復雜，在(zai)引力坍縮之(zhi)后都將終結(jie)于一(yi)(yi)個完(wan)美的(de)(de)球形黑洞，其(qi)大(da)小只依賴于它的(de)(de)質(zhi)量。這種(zhong)觀(guan)點得到進一(yi)(yi)步的(de)(de)計算(suan)支持，并且很快(kuai)就為大(da)家(jia)所(suo)接受。
伊斯(si)雷爾(er)(er)(er)的(de)(de)結果(guo)(guo)只處理了由(you)非旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)物(wu)體(ti)形(xing)成的(de)(de)黑(hei)洞(dong)。1963年，新西蘭人羅伊·克(ke)爾(er)(er)(er)找到(dao)了廣(guang)義相對論方(fang)程的(de)(de)描述(shu)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)黑(hei)洞(dong)的(de)(de)一族解(jie)。這些(xie)“克(ke)爾(er)(er)(er)”黑(hei)洞(dong)以恒常速度(du)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)，其大小與形(xing)狀只依賴于(yu)它們的(de)(de)質量和(he)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)的(de)(de)速度(du)。如(ru)果(guo)(guo)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)為零(ling)，黑(hei)洞(dong)就(jiu)是完美的(de)(de)球(qiu)形(xing)，這解(jie)就(jiu)和(he)施瓦茲席爾(er)(er)(er)德解(jie)一樣。如(ru)果(guo)(guo)有(you)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)，黑(hei)洞(dong)的(de)(de)赤道附近就(jiu)鼓出去(qu)(qu)（正如(ru)地球(qiu)或(huo)太(tai)陽由(you)于(yu)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)而鼓出去(qu)(qu)一樣），而旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)得越快則鼓得越多。由(you)此人們猜測，如(ru)將(jiang)伊斯(si)雷爾(er)(er)(er)的(de)(de)結果(guo)(guo)推廣(guang)到(dao)包括旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)體(ti)的(de)(de)情形(xing)，則任(ren)何(he)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)物(wu)體(ti)坍縮形(xing)成黑(hei)洞(dong)后，將(jiang)最(zui)后終結于(yu)由(you)克(ke)爾(er)(er)(er)解(jie)描述(shu)的(de)(de)一個(ge)靜(jing)態。
黑洞是科(ke)學(xue)史(shi)上極為(wei)(wei)罕(han)見的(de)(de)(de)(de)情形之(zhi)一(yi)，在沒(mei)有(you)任何觀測到的(de)(de)(de)(de)證(zheng)據證(zheng)明(ming)其(qi)理論是正確的(de)(de)(de)(de)情形下，作(zuo)為(wei)(wei)數(shu)學(xue)的(de)(de)(de)(de)模型被發(fa)展到非(fei)常(chang)詳盡的(de)(de)(de)(de)地步。的(de)(de)(de)(de)確，這(zhe)(zhe)經常(chang)是反對黑洞的(de)(de)(de)(de)主要論據：怎(zen)么(me)能(neng)(neng)相信一(yi)個(ge)其(qi)依據只是基于(yu)令人懷疑(yi)的(de)(de)(de)(de)廣(guang)義相對論的(de)(de)(de)(de)計算的(de)(de)(de)(de)對象呢?然而(er)(er)，1963年，加利福(fu)尼亞的(de)(de)(de)(de)帕羅瑪天文臺(tai)的(de)(de)(de)(de)天文學(xue)家馬丁·施密特測量(liang)了在稱(cheng)為(wei)(wei)3C273（即(ji)是劍橋射電源(yuan)編目(mu)第三類(lei)(lei)的(de)(de)(de)(de)273號）射電源(yuan)方向的(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)黯淡的(de)(de)(de)(de)類(lei)(lei)星(xing)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)紅移(yi)。他(ta)發(fa)現引力(li)場不(bu)可能(neng)(neng)引起(qi)這(zhe)(zhe)么(me)大(da)的(de)(de)(de)(de)紅移(yi)——如(ru)果它(ta)(ta)是引力(li)紅移(yi)，這(zhe)(zhe)類(lei)(lei)星(xing)體(ti)(ti)必(bi)須具(ju)有(you)如(ru)此(ci)大(da)的(de)(de)(de)(de)質量(liang)，并離(li)地球(qiu)如(ru)此(ci)之(zhi)近，以至于(yu)會干擾(rao)太(tai)陽(yang)系中(zhong)的(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)軌道。這(zhe)(zhe)暗示此(ci)紅移(yi)是由(you)宇宙的(de)(de)(de)(de)膨(peng)脹引起(qi)的(de)(de)(de)(de)，進(jin)(jin)而(er)(er)表(biao)明(ming)此(ci)物體(ti)(ti)離(li)地球(qiu)非(fei)常(chang)遠。由(you)于(yu)在這(zhe)(zhe)么(me)遠的(de)(de)(de)(de)距離(li)還能(neng)(neng)被觀察到，它(ta)(ta)必(bi)須非(fei)常(chang)亮，也就(jiu)是必(bi)須輻射出大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)。人們(men)會想到，產生這(zhe)(zhe)么(me)大(da)量(liang)能(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)(de)(de)唯一(yi)機制看(kan)來不(bu)僅(jin)僅(jin)是一(yi)個(ge)恒星(xing)，而(er)(er)是一(yi)個(ge)星(xing)系的(de)(de)(de)(de)整個(ge)中(zhong)心區域的(de)(de)(de)(de)引力(li)坍縮。人們(men)還發(fa)現了許多其(qi)他(ta)類(lei)(lei)星(xing)體(ti)(ti)，它(ta)(ta)們(men)都(dou)有(you)很大(da)的(de)(de)(de)(de)紅移(yi)。但是它(ta)(ta)們(men)都(dou)離(li)開(kai)地球(qiu)太(tai)遠了，所以對之(zhi)進(jin)(jin)行(xing)觀察太(tai)困難，以至于(yu)不(bu)能(neng)(neng)。
看清黑洞磁場
科學家認(ren)為，黑(hei)(hei)洞引擎(qing)是(shi)由磁(ci)場(chang)驅動的(de)。借助事件視界(jie)望遠鏡（Event Horizon Telescope，EHT），天(tian)文學家在(zai)我(wo)們銀河系中心超大黑(hei)(hei)洞事件視界(jie)的(de)外側探測到了磁(ci)場(chang)。發現(xian)在(zai)靠近黑(hei)(hei)洞的(de)某些(xie)區域(yu)(yu)是(shi)混亂的(de)，有著雜(za)亂的(de)磁(ci)圈和(he)渦漩，就像攪(jiao)在(zai)一起的(de)意大利面。相反(fan)，其他(ta)區域(yu)(yu)的(de)磁(ci)場(chang)則有序得多，可能是(shi)物質噴流產生的(de)區域(yu)(yu)。還發現(xian)，黑(hei)(hei)洞周(zhou)邊的(de)磁(ci)場(chang)在(zai)短至(zhi)15分鐘的(de)時間段內都會發生明(ming)顯變化。
理論修改
2015年3月，霍(huo)金對黑洞(dong)理論進行了修改，宣(xuan)稱(cheng)黑洞(dong)實際(ji)上是(shi)“灰色的”。新“灰洞(dong)”理論稱(cheng)，物質和(he)能量被黑洞(dong)困住一段時間后(hou)，又會被重新釋放到宇(yu)宙中。
2016年1月(yue)，霍金同物理(li)學家馬(ma)爾科(ke)姆(mu)·佩(pei)里、安德魯·施特羅明格提(ti)出了新理(li)論：讓信(xin)息“逃逸”的(de)(de)(de)黑洞裂(lie)口由“柔軟的(de)(de)(de)帶電毛發”組成(cheng)，它們是位于視界線上的(de)(de)(de)光子和引力子組成(cheng)的(de)(de)(de)粒(li)子，這些能量極低甚至為零的(de)(de)(de)粒(li)子能捕(bu)獲并(bing)存儲落入(ru)黑洞的(de)(de)(de)粒(li)子的(de)(de)(de)信(xin)息。
一(yi)個由美國(guo)、英國(guo)、意大(da)利(li)和(he)奧地利(li)科學家(jia)組(zu)成(cheng)的(de)國(guo)際研究團隊(dui)，根據先前的(de)研究和(he)通過超級計(ji)算機的(de)模擬，發(fa)現黑洞、引力波和(he)暗物質均具有(you)分(fen)形(xing)幾(ji)何特征。有(you)專家(jia)認為，這(zhe)一(yi)重(zhong)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)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)是宇宙空間內存在(zai)的(de)一種密度無限大(da)、體積無限小的(de)天體，所(suo)有(you)(you)的(de)物(wu)(wu)理定理遇(yu)到黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)都會失效；它是由質量足夠(gou)大(da)的(de)恒星在(zai)核聚變反應的(de)燃料耗盡而“死亡”后，發生(sheng)引力(li)坍縮產生(sheng)的(de)。當黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)“打嗝”時(shi)(shi)，就意味著有(you)(you)某個天體被黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)“吞噬(shi)”，黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)依靠吞噬(shi)落入其(qi)中物(wu)(wu)質“成(cheng)長”；當黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)“進食”大(da)量物(wu)(wu)質時(shi)(shi)，就會有(you)(you)高速等離子噴(pen)流(liu)從黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)邊緣(yuan)逃逸(yi)而出。科學家利用流(liu)體動力(li)學和引力(li)相關理論(lun)并(bing)通過(guo)超級計算機進行模擬后得出結論(lun)——“進食”正在(zai)成(cheng)長過(guo)程(cheng)中的(de)黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)，將會使其(qi)形(xing)成(cheng)分形(xing)表面。
“黑洞”一詞命名(ming)者(zhe)(zhe)、美(mei)國著名(ming)物理(li)學(xue)(xue)家約翰(han)·惠勒教(jiao)授曾(ceng)經說過：今后(hou)誰不熟悉分(fen)形幾何(he)，誰就(jiu)不能被(bei)稱(cheng)為科(ke)學(xue)(xue)上的(de)(de)文化人(ren)。中國著名(ming)學(xue)(xue)者(zhe)(zhe)周海中教(jiao)授曾(ceng)經指出：分(fen)形幾何(he)不僅展示(shi)了(le)數學(xue)(xue)之(zhi)美(mei)，也揭(jie)示(shi)了(le)世界的(de)(de)本(ben)質，從而改變(bian)了(le)人(ren)們理(li)解自然奧(ao)秘(mi)的(de)(de)方式；可(ke)以說分(fen)形幾何(he)是(shi)真正描(miao)述大自然的(de)(de)幾何(he)學(xue)(xue)，對它(ta)的(de)(de)研究也極大地拓(tuo)展了(le)人(ren)類的(de)(de)認知疆(jiang)域。可(ke)見，分(fen)形幾何(he)有著極其(qi)重要(yao)的(de)(de)科(ke)學(xue)(xue)地位。
黑洞是宇宙中(zhong)最神秘的自然現(xian)象。它為什么(me)具有分形幾(ji)何特征(zheng)，其原(yuan)因(yin)現(xian)在還是一個謎。
幾十年來宇宙學家一直對黑洞會摧毀制造(zao)它的(de)資料的(de)問題所(suo)困擾。黑洞是由(you)它的(de)質量(liang)、能(neng)量(liang)、旋轉所(suo)定位。
假如是這樣那就無法知(zhi)道(dao)最先是什(shen)么(me)讓它產生的。另一方面量子力學(xue)說資料永遠會被保存，而(er)且(qie)你可以用那些(xie)資料重(zhong)建它的過去。
史蒂芬·霍金讓這問題加大，當他說黑洞會漏輻(fu)射。黑洞會漏輻(fu)射到摧毀自己(ji)，然后唯一(yi)可(ke)以知道它是由什么產(chan)生的只有在那(nei)些輻(fu)射的資料里面(mian)可(ke)以找(zhao)到。
在2004年霍(huo)金(jin)(jin)說他錯了，而(er)是否(fou)黑洞(dong)(dong)會儲存資料的辯論(lun)就從此沒有停止過。布法羅(luo)大學的博士生AnshulSaini說黑洞(dong)(dong)釋(shi)放出(chu)的輻(fu)射（也稱作霍(huo)金(jin)(jin)輻(fu)射）并不像霍(huo)金(jin)(jin)想的那(nei)么(me)隨意。
Siani說要了解跑(pao)進洞(dong)里的(de)(de)資料，你不只需要看(kan)霍金輻(fu)射釋放出(chu)的(de)(de)粒子，你還需要看(kan)它(ta)們(men)如何互(hu)應。這(zhe)包(bao)括(kuo)引力與(yu)粒子傳送光給(gei)對(dui)方的(de)(de)方式。他說“這(zhe)些(xie)關聯一開始很小，但會(hui)隨著時(shi)間成長。”
Saini的監督者DejanStojkovic博士(shi)說(shuo)“這些(xie)關(guan)聯(lian)在計算中時常被(bei)忽略因為它(ta)們(men)很(hen)小被(bei)認(ren)為不會有很(hen)大的影響。我們(men)的計算顯示這些(xie)關(guan)聯(lian)一開(kai)始很(hen)小，但隨(sui)著時間(jian)它(ta)會成長(chang)大到可以影響結果。”
許(xu)多物理學家們都做出了結論說黑洞里的(de)資料(liao)一(yi)定會留下，所以可(ke)以讓我們回顧那(nei)些資料(liao)，但(dan)他們理論的(de)基礎是用(yong)資料(liao)保存的(de)廣(guang)義論。
霍(huo)金自己(ji)跟(gen)其他人(ren)想(xiang)要展示(shi)一(yi)個觀(guan)察者如何可以得到那些(xie)資料的方法并沒有(you)很大的說(shuo)服力(li)。
實際上要(yao)了解(jie)制(zhi)造一個黑(hei)洞(dong)的成分(fen)幾乎是不(bu)可(ke)能的任(ren)務。任(ren)何(he)觀察(cha)者都(dou)會需要(yao)收(shou)集照射(she)到不(bu)同方向的粒子。
還需要收集讓這(zhe)(zhe)互(hu)動成型的(de)介質像(xiang)是(shi)光(guang)子(zi)和引力子(zi)。不過對于宇(yu)宙學家(jia)這(zhe)(zhe)可能性是(shi)小事，真(zhen)正重要的(de)是(shi)守恒律有被(bei)保存。
黑洞(dong)的(de)(de)(de)存在(zai)部分地證實了它(ta)的(de)(de)(de)預言。在(zai)宇宙中存在(zai)幾百萬個黑洞(dong)，它(ta)的(de)(de)(de)存在(zai)總(zong)是需(xu)要起到一(yi)(yi)些作用(yong)的(de)(de)(de)。如果要想徹底揭(jie)開黑洞(dong)之謎，還需(xu)時間，這也意味著給予有關(guan)人(ren)類終極命運(yun)的(de)(de)(de)思索一(yi)(yi)個明(ming)確的(de)(de)(de)答(da)案。?
德國馬克斯(si)普朗克核物(wu)理研究所和赫(he)爾姆霍茨柏林中心的(de)(de)研究人(ren)員(yuan)使用(yong)柏林同步加速(su)器（BESSY Ⅱ）在(zai)實驗室成功(gong)產生了黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)周(zhou)邊的(de)(de)等離(li)子體(ti)。通過該研究，之(zhi)前(qian)只能(neng)在(zai)太空由人(ren)造(zao)衛星執行(xing)的(de)(de)天文物(wu)理實驗，也可(ke)以在(zai)地面進行(xing)，諸多天文物(wu)理學難題有望得到解決(jue)。黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)的(de)(de)重力很大，會(hui)吸附(fu)一切物(wu)質。進入(ru)黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)后，任何東西(xi)都不(bu)可(ke)能(neng)從黑(hei)洞(dong)(dong)(dong)的(de)(de)邊界之(zhi)內逃逸(yi)出來(lai)。隨著被吸入(ru)的(de)(de)物(wu)體(ti)的(de)(de)溫度不(bu)斷(duan)升(sheng)高(gao)，會(hui)產生核與電子分離(li)的(de)(de)高(gao)溫等離(li)子體(ti)。
黑洞(dong)吸(xi)附(fu)(fu)物(wu)質(zhi)會產生X射(she)(she)線(xian)，X射(she)(she)線(xian)反過來又會刺激其中的大量化學(xue)元素發射(she)(she)出(chu)具有獨特線(xian)條（顏(yan)色）的X射(she)(she)線(xian)。分(fen)析這些(xie)線(xian)條可以幫(bang)助科學(xue)家了解更多(duo)有關黑洞(dong)附(fu)(fu)近等離子(zi)體的密(mi)度、速度和組成(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)分(fen)等信息。
在這(zhe)個(ge)過程中，鐵起(qi)了非常關鍵的(de)(de)作用(yong)。盡管鐵在宇宙中的(de)(de)儲量并不如更(geng)輕的(de)(de)氫和(he)氦豐富，但(dan)是，它能夠更(geng)好地吸收和(he)重(zhong)新(xin)發射(she)出X射(she)線，發射(she)出的(de)(de)光(guang)子因此也比其他(ta)更(geng)輕的(de)(de)原(yuan)子發射(she)出的(de)(de)光(guang)子具有更(geng)高的(de)(de)能量、更(geng)短的(de)(de)波長（使得其具有不同的(de)(de)顏色）。
鐵發射出的X射線在穿過黑洞周圍的介質(zhi)時也會(hui)被(bei)吸收。在這個所謂的光離(li)化過程中(zhong)(zhong)，鐵原子通常會(hui)經歷幾次電(dian)離(li)，其(qi)包(bao)含的26個電(dian)子中(zhong)(zhong)有超過一半(ban)會(hui)被(bei)去除，最(zui)終產生(sheng)帶電(dian)離(li)子，帶電(dian)離(li)子聚(ju)集成為(wei)等離(li)子體，研(yan)究人員可以(yi)在實驗室中(zhong)(zhong)重(zhong)現了這個過程。
實(shi)驗(yan)的(de)核(he)心是馬克斯普朗克核(he)物理研究所設計的(de)電子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)(shu)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)阱。在(zai)這個離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)阱中，鐵原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)經由一束(shu)(shu)強烈的(de)電子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)(shu)加(jia)熱，從而(er)被離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)化(hua)14次。實(shi)驗(yan)過程如下(xia)：一團鐵離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)（僅僅幾厘米長并且像頭(tou)發絲一樣(yang)薄(bo)(bo)）在(zai)磁場(chang)和電場(chang)的(de)作用下(xia)被懸停在(zai)一個超高(gao)真空內，同步加(jia)速器發射出的(de)X射線的(de)光(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)能量被一臺精(jing)確(que)性超高(gao)的(de)“單色儀”挑選出來，作為一束(shu)(shu)很薄(bo)(bo)但(dan)卻集(ji)中的(de)光(guang)束(shu)(shu)施加(jia)到鐵離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)上。
實驗(yan)室(shi)測量到的(de)(de)光譜線與錢德(de)拉(la)X射(she)(she)線天文(wen)臺和牛頓X射(she)(she)線多鏡望(wang)遠鏡所(suo)觀測的(de)(de)結果(guo)相匹配。也就(jiu)是說(shuo)，研(yan)究(jiu)人(ren)員在地面實驗(yan)室(shi)人(ren)為制造出了太空中的(de)(de)黑(hei)洞(dong)等(deng)離(li)子體。
這種新奇的(de)方法將帶(dai)電(dian)離子的(de)離子阱和(he)(he)同步(bu)加速器輻(fu)射源(yuan)結合在一起，讓人(ren)們(men)可以更好地了解(jie)黑(hei)洞(dong)周圍(wei)的(de)等離子體(ti)或者(zhe)活(huo)(huo)躍的(de)星(xing)系核。研究人(ren)員(yuan)希望，將EBIT分(fen)光檢查鏡(jing)和(he)(he)更清晰的(de)第(di)三代（2009年開(kai)始在德國漢(han)堡運行的(de)同步(bu)輻(fu)射源(yuan)PETRAⅢ）、第(di)四(si)代（X射線(xian)自(zi)由電(dian)子激光XFEL）X射線(xian)源(yuan)結合，將能夠給該研究領域帶(dai)來更多新鮮活(huo)(huo)力。
美國(guo)制成“人造黑洞(dong)”
2005年3月，美(mei)國布(bu)朗大(da)學(xue)物(wu)(wu)理(li)教授(shou)‘霍(huo)拉蒂·納斯(si)塔西(xi)’在地球上制造出了(le)第一(yi)個(ge)“人造黑(hei)(hei)洞(dong)“。美(mei)國紐(niu)約布(bu)魯(lu)克(ke)(ke)海(hai)文(wen)(wen)實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)1998年建造了(le)20世(shi)紀(ji)全球最大(da)的(de)(de)粒子(zi)(zi)(zi)加速(su)器，將(jiang)金離子(zi)(zi)(zi)以接(jie)近光速(su)對(dui)撞(zhuang)而制造出高密度物(wu)(wu)質。雖然(ran)這個(ge)黑(hei)(hei)洞(dong)體(ti)積(ji)很小，卻具備(bei)真正(zheng)黑(hei)(hei)洞(dong)的(de)(de)許(xu)多特點。紐(niu)約布(bu)魯(lu)克(ke)(ke)海(hai)文(wen)(wen)國家(jia)實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)里(li)的(de)(de)相(xiang)對(dui)重(zhong)離子(zi)(zi)(zi)碰(peng)撞(zhuang)機，可(ke)(ke)以以接(jie)近光速(su)的(de)(de)速(su)度把大(da)型原子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)核子(zi)(zi)(zi)（如金原子(zi)(zi)(zi)核子(zi)(zi)(zi)）相(xiang)互(hu)碰(peng)撞(zhuang)，產生相(xiang)當于(yu)太(tai)陽表(biao)面溫度3億倍(bei)的(de)(de)熱能。納斯(si)塔西(xi)在紐(niu)約布(bu)魯(lu)克(ke)(ke)海(hai)文(wen)(wen)國家(jia)實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)里(li)利(li)用(yong)原子(zi)(zi)(zi)撞(zhuang)擊原理(li)制造出來的(de)(de)灼熱火球，具備(bei)天(tian)體(ti)黑(hei)(hei)洞(dong)的(de)(de)顯著特性。比如：火球可(ke)(ke)以將(jiang)周圍10倍(bei)于(yu)自身質量的(de)(de)粒子(zi)(zi)(zi)吸收，這比所(suo)有(you)量子(zi)(zi)(zi)物(wu)(wu)理(li)學(xue)所(suo)推測的(de)(de)火球可(ke)(ke)吸收的(de)(de)粒子(zi)(zi)(zi)數目(mu)還要多。
人造(zao)黑(hei)洞的(de)(de)設想最初由加拿大(da)(da)“不列顛哥倫比(bi)亞大(da)(da)學”的(de)(de)威廉·昂魯教授在(zai)(zai)(zai)(zai)20世紀80年代提出(chu)，他認為聲波(bo)在(zai)(zai)(zai)(zai)流體中的(de)(de)表(biao)現與(yu)光在(zai)(zai)(zai)(zai)黑(hei)洞中的(de)(de)表(biao)現非常相似，如果使流體的(de)(de)速(su)度超過聲速(su)，那么事實上就已經在(zai)(zai)(zai)(zai)該流體中建立了(le)一個(ge)人造(zao)黑(hei)洞。然而，利(li)昂哈特博(bo)士打算制造(zao)的(de)(de)人造(zao)黑(hei)洞由于(yu)缺(que)乏足(zu)夠的(de)(de)引力，除了(le)光線外，它們無(wu)法像(xiang)真正(zheng)的(de)(de)黑(hei)洞那樣“吞(tun)下周圍的(de)(de)所有東西(xi)”。然而，納斯塔西(xi)教授制造(zao)的(de)(de)人造(zao)黑(hei)洞已經可(ke)以吸收(shou)某些其他物質。因此，這(zhe)被認為是黑(hei)洞研(yan)究領(ling)域(yu)的(de)(de)重(zhong)大(da)(da)突破。
2008年9月10日，隨(sui)著第一束質子束流貫穿整(zheng)個(ge)對撞機，歐洲大型強子對撞機正式啟動。
歐(ou)洲大型(xing)強子(zi)對(dui)(dui)撞(zhuang)機(ji)是(shi)2013年前世(shi)界上最大、能(neng)量最高的(de)粒(li)子(zi)加(jia)速器，是(shi)一種將(jiang)質子(zi)加(jia)速對(dui)(dui)撞(zhuang)的(de)高能(neng)物(wu)理(li)設(she)備(bei)，它(ta)位于(yu)瑞士日(ri)內瓦(wa)近郊歐(ou)洲核子(zi)研究組(zu)織CERN的(de)粒(li)子(zi)加(jia)速器與對(dui)(dui)撞(zhuang)機(ji)，作為(wei)國(guo)際高能(neng)物(wu)理(li)學(xue)研究之用。系統(tong)第一負(fu)責人是(shi)英國(guo)著名物(wu)理(li)學(xue)家(jia)‘林恩·埃文(wen)斯’，大型(xing)強子(zi)對(dui)(dui)撞(zhuang)機(ji)最早(zao)就(jiu)是(shi)由他設(she)想出來并主導制造的(de)，被外界稱(cheng)為(wei)“埃文(wen)斯原子(zi)能(neng)”。
當比我們的(de)(de)(de)(de)太陽(yang)更大的(de)(de)(de)(de)特定(ding)恒星在(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)命最后(hou)階段發生(sheng)(sheng)(sheng)爆炸時，自然(ran)界(jie)就會形成黑(hei)洞。它(ta)(ta)們將大量物(wu)質(zhi)濃縮(suo)在(zai)(zai)非常小的(de)(de)(de)(de)空(kong)間內(nei)。假設在(zai)(zai)大型(xing)強子(zi)對(dui)(dui)撞(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)內(nei)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)子(zi)相(xiang)撞(zhuang)(zhuang)(zhuang)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)粒(li)(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)過(guo)程中，形成了(le)微(wei)(wei)小黑(hei)洞，每(mei)個質(zhi)子(zi)擁(yong)有(you)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量可跟一只飛行中的(de)(de)(de)(de)蚊子(zi)相(xiang)當。天文學上的(de)(de)(de)(de)黑(hei)洞比大型(xing)強子(zi)對(dui)(dui)撞(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)能(neng)(neng)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)任何東(dong)西的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量更重。據愛因(yin)斯(si)坦的(de)(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)(dui)論(lun)描述的(de)(de)(de)(de)重力性質(zhi)，大型(xing)強子(zi)對(dui)(dui)撞(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)內(nei)不(bu)可能(neng)(neng)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)微(wei)(wei)小黑(hei)洞。然(ran)而一些純理論(lun)預言大型(xing)強子(zi)對(dui)(dui)撞(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)能(neng)(neng)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)這種粒(li)(li)子(zi)產(chan)(chan)品。所(suo)有(you)這些理論(lun)都預測大型(xing)強子(zi)對(dui)(dui)撞(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)此(ci)類粒(li)(li)子(zi)會立(li)刻分解。因(yin)此(ci)它(ta)(ta)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)黑(hei)洞將沒時間濃縮(suo)物(wu)質(zhi)，產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)肉眼可見(jian)的(de)(de)(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次成(cheng)(cheng)功測量(liang)(liang)到X射線極亮天(tian)體(ti)(ti)的(de)(de)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)質量(liang)(liang)，在該(gai)領域獲(huo)得重大突破(po)，將增進人(ren)們對(dui)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)及其(qi)周圍(wei)極端(duan)物(wu)理(li)過程的(de)(de)認識。該(gai)研(yan)究(jiu)成(cheng)(cheng)果2013年11月(yue)28日發表在國際權威雜志《自(zi)然》上。20世紀(ji)90年代以來(lai)，天(tian)文學(xue)家陸續在遙遠星系中(zhong)發現了一批(pi)X射線光(guang)度極高(gao)的(de)(de)天(tian)體(ti)(ti)，它們可(ke)能是人(ren)們一直尋找(zhao)的(de)(de)中(zhong)等質量(liang)(liang)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)，也(ye)可(ke)能是具有特(te)殊(shu)輻(fu)射機制的(de)(de)幾個或幾十個太陽質量(liang)(liang)的(de)(de)恒星級黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)。國際天(tian)文和天(tian)體(ti)(ti)物(wu)理(li)界對(dui)此一直難(nan)以定論(lun)。由于這類天(tian)體(ti)(ti)距離我們十分(fen)遙遠，通常為幾千萬光(guang)年，同時X射線照射黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)吸積盤而(er)產生的(de)(de)光(guang)污染也(ye)非(fei)常強，因此測量(liang)(liang)極其(qi)困難(nan)。
劉繼峰(feng)團隊選取有特色的天體(ti)目標，成功(gong)申請到位(wei)于美(mei)國夏威夷的8米(mi)(mi)大(da)型雙(shuang)(shuang)子望遠鏡以及10米(mi)(mi)凱克望遠鏡各20小時(shi)的觀測時(shi)間(jian)，在3個月的時(shi)間(jian)跨度上對漩渦(wo)星(xing)系中X射線極(ji)亮(liang)源M101ULX－1進行了研究，并確認其中心天體(ti)為一個質(zhi)量(liang)與恒星(xing)可比擬的黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)。這(zhe)個黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)加伴星(xing)形成的黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)雙(shuang)(shuang)星(xing)系統位(wei)于2200萬光(guang)年之外，是人類迄今發現(xian)的距離(li)地球最遙遠的黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)雙(shuang)(shuang)星(xing)。?
2001年1月(yue)，英(ying)國圣安德魯(lu)大學著(zhu)名理論物(wu)理科學家(jia)烏(wu)爾夫·利(li)昂哈特(te)宣(xuan)布(bu)他和(he)其(qi)他英(ying)國科研人(ren)員將(jiang)在實驗(yan)(yan)室中制(zhi)造出一個黑(hei)(hei)(hei)洞，當時沒有人(ren)對此感到驚訝。然而俄《真理報(bao)》日前披露(lu)俄羅斯科學家(jia)的(de)預言：黑(hei)(hei)(hei)洞不僅可以在實驗(yan)(yan)室中制(zhi)造出來，而且50年后，具有巨大能量的(de)“黑(hei)(hei)(hei)洞炸彈”將(jiang)使(shi)如 今(jin)人(ren)類(lei)談虎色(se)變的(de)“原子彈”也相(xiang)形(xing)見絀。
人造(zao)(zao)黑(hei)(hei)洞的(de)設想由威廉·昂魯教授提(ti)出，他(ta)認為聲波在流(liu)體中的(de)表現(xian)(xian)(xian)與(yu)光(guang)在黑(hei)(hei)洞中的(de)表現(xian)(xian)(xian)非常相似，如果(guo)使(shi)流(liu)體的(de)速(su)度超過(guo)音速(su)，那(nei)么事實上就已經在該流(liu)體中建(jian)立了(le)一個人造(zao)(zao)黑(hei)(hei)洞現(xian)(xian)(xian)象。但利(li)昂哈特博士打(da)算制造(zao)(zao)的(de)人造(zao)(zao)黑(hei)(hei)洞由于缺乏足夠(gou)的(de)引力(li)，除了(le)光(guang)線外，無(wu)法像真正(zheng)的(de)黑(hei)(hei)洞那(nei)樣“吞下(xia)周圍的(de)所有(you)東(dong)西”。
俄羅斯科學(xue)家亞力克(ke)山大(da)·特羅菲(fei)蒙(meng)科認(ren)為，能吞(tun)噬萬物的(de)真(zhen)正(zheng)宇宙黑(hei)洞(dong)也完全可(ke)以(yi)通(tong)過實驗(yan)室“制造(zao)出來”：一個(ge)原子(zi)(zi)核大(da)小的(de)黑(hei)洞(dong)，它(ta)的(de)能量將超(chao)過一家核工廠。如果人(ren)類有一天真(zhen)的(de)制造(zao)出黑(hei)洞(dong)炸(zha)(zha)彈，那么一顆黑(hei)洞(dong)炸(zha)(zha)彈爆炸(zha)(zha)后產(chan)生的(de)能量，將相當于(yu)數顆原子(zi)(zi)彈同時爆炸(zha)(zha)，它(ta)至少可(ke)以(yi)造(zao)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”，發現一個星云正(zheng)在靠近位于銀河系中央的黑洞并(bing)將被其吞噬(shi)。
這(zhe)是(shi)(shi)(shi)天文學家(jia)首(shou)次(ci)觀測到黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)“捕(bu)捉”星(xing)(xing)云的(de)(de)過程。觀測顯示，這(zhe)個星(xing)(xing)云的(de)(de)質(zhi)量約是(shi)(shi)(shi)地球(qiu)的(de)(de)3倍，它的(de)(de)位置來逐漸靠近“人(ren)馬座A星(xing)(xing)”黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)。這(zhe)個黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)質(zhi)量約是(shi)(shi)(shi)太陽的(de)(de)400萬倍，是(shi)(shi)(shi)距離(li)我(wo)們最近的(de)(de)大型黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)。研究(jiu)人(ren)員分析認為，到2013年，這(zhe)個星(xing)(xing)云將(jiang)離(li)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)非常近，有可能(neng)被黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)逐漸吞噬(shi)。?
另外(wai)，黑(hei)洞并不(bu)是(shi)實(shi)實(shi)在(zai)在(zai)的(de)(de)星球(qiu)，而(er)是(shi)一(yi)個幾(ji)乎空空如也的(de)(de)天區(qu)(qu)。黑(hei)洞又是(shi)宇宙(zhou)中物(wu)質密度最高的(de)(de)地方，地球(qiu)如果變(bian)成黑(hei)洞，只有(you)一(yi)顆黃(huang)豆(dou)那么大(da)。原(yuan)來(lai)，黑(hei)洞中的(de)(de)物(wu)質不(bu)是(shi)平均分(fen)布在(zai)這(zhe)個天區(qu)(qu)的(de)(de)，而(er)是(shi)集中在(zai)天區(qu)(qu)的(de)(de)中心(xin)。這(zhe)個中心(xin)具有(you)極強的(de)(de)引(yin)力，任何(he)物(wu)體只能在(zai)這(zhe)個中心(xin)外(wai)圍游弋(yi)。一(yi)旦(dan)不(bu)慎越過邊界，就會被強大(da)的(de)(de)引(yin)力拽向中心(xin)，最終(zhong)化為粉末，落(luo)到(dao)黑(hei)洞中心(xin)。因此，黑(hei)洞是(shi)一(yi)個名副其實(shi)的(de)(de)太空魔王。
黑洞內(nei)部只有(you)三個物(wu)理(li)量有(you)意義：質量、電荷(he)、角(jiao)動量。
1973年(nian)霍金、卡特爾（B. Carter）等人嚴格證(zheng)明(ming)了“黑(hei)洞無(wu)毛定(ding)理”：“無(wu)論什么(me)樣的(de)(de)黑(hei)洞，其最終(zhong)性質(zhi)僅(jin)由幾個物理量(liang)（質(zhi)量(liang)、角動量(liang)、電(dian)荷）惟一(yi)確(que)定(ding)”。即當黑(hei)洞形成之后，只剩下這三個不能變為(wei)電(dian)磁(ci)輻射的(de)(de)守(shou)恒量(liang)，其他一(yi)切信息（“毛發(fa)”）都喪(sang)失(shi)了，黑(hei)洞幾乎(hu)沒(mei)有(you)形成它(ta)的(de)(de)物質(zhi)所(suo)具有(you)的(de)(de)任(ren)何復雜性質(zhi)，對(dui)前(qian)身物質(zhi)的(de)(de)形狀(zhuang)或成分都沒(mei)有(you)記(ji)憶。 于是“黑(hei)洞”的(de)(de)術語發(fa)明(ming)家惠勒(le)戲稱這特性為(wei)“黑(hei)洞無(wu)毛”。
對于物(wu)(wu)理(li)學家(jia)來說，一(yi)(yi)個黑(hei)(hei)洞(dong)或一(yi)(yi)塊(kuai)方糖都是(shi)極為(wei)復雜的(de)物(wu)(wu)體(ti)，因為(wei)對它(ta)們的(de)完(wan)整(zheng)描(miao)述，即(ji)包(bao)括它(ta)們的(de)原(yuan)子(zi)和原(yuan)子(zi)核結構(gou)在(zai)(zai)內的(de)描(miao)述，需要有(you)(you)億萬個參量(liang)。與此相比，一(yi)(yi)個研究黑(hei)(hei)洞(dong)外部的(de)物(wu)(wu)理(li)學家(jia)就沒(mei)有(you)(you)這樣的(de)問題。黑(hei)(hei)洞(dong)是(shi)一(yi)(yi)種極其(qi)簡單的(de)物(wu)(wu)體(ti)，如果知(zhi)(zhi)道了它(ta)的(de)質(zhi)(zhi)量(liang)、角(jiao)動量(liang)和電(dian)荷，也就知(zhi)(zhi)道了有(you)(you)關它(ta)的(de)一(yi)(yi)切。黑(hei)(hei)洞(dong)幾乎不保(bao)持形成它(ta)的(de)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)所具有(you)(you)的(de)任何復雜性(xing)質(zhi)(zhi)。它(ta)對前身物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)的(de)形狀或成分都沒(mei)有(you)(you)記憶，它(ta)保(bao)持的(de)只是(shi)質(zhi)(zhi)量(liang)、角(jiao)動量(liang)、電(dian)荷。消繁歸(gui)簡或許是(shi)黑(hei)(hei)洞(dong)最(zui)基本的(de)特(te)征。有(you)(you)關黑(hei)(hei)洞(dong)的(de)大多數術語的(de)發明家(jia)約(yue)克(ke)·惠勒，在(zai)(zai)60年(nian)前把(ba)這種特(te)征稱為(wei)“黑(hei)(hei)洞(dong)無毛(mao)”。
超大(da)(da)質量(liang)(liang)黑(hei)(hei)洞(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)有(you)幾個(ge)方法。最(zui)明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)以緩(huan)慢的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸積（由(you)恒星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)小(xiao)開始）來形成(cheng)(cheng)。另一個(ge)方法涉及氣云萎(wei)縮成(cheng)(cheng)數(shu)十萬太陽質量(liang)(liang)以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相對論星體(ti)。該星體(ti)會因其(qi)核心(xin)產生正負電子對所造成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)徑(jing)向(xiang)擾動而(er)(er)開始出現不穩定狀態(tai)，并會直接在沒有(you)形成(cheng)(cheng)超新星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下萎(wei)縮成(cheng)(cheng)黑(hei)(hei)洞(dong)。第三個(ge)方法涉及了(le)正在核坍縮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高密(mi)度星團，它那負熱容會促使核心(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分散速(su)度成(cheng)(cheng)為相對論速(su)度。最(zui)后是(shi)在大(da)(da)爆炸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)瞬間從(cong)外壓制造太初黑(hei)(hei)洞(dong)。超大(da)(da)質量(liang)(liang)黑(hei)(hei)洞(dong)平均密(mi)度可以很(hen)低，甚至比(bi)(bi)空氣密(mi)度還要(yao)低。這(zhe)是(shi)因為史瓦西半徑(jing)與(yu)其(qi)質量(liang)(liang)成(cheng)(cheng)正比(bi)(bi)，而(er)(er)密(mi)度則(ze)與(yu)體(ti)積成(cheng)(cheng)反比(bi)(bi)。由(you)于球體(ti)（如(ru)非旋轉黑(hei)(hei)洞(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)事件(jian)視界(jie)）體(ti)積是(shi)與(yu)半徑(jing)立(li)方成(cheng)(cheng)正比(bi)(bi)，而(er)(er)質量(liang)(liang)差不多以直線增(zeng)長(chang)，體(ti)積增(zeng)長(chang)率(lv)則(ze)會更(geng)大(da)(da)。故此，密(mi)度會隨黑(hei)(hei)洞(dong)半徑(jing)增(zeng)長(chang)而(er)(er)減(jian)少。在黑(hei)(hei)洞(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)中心(xin)，是(shi)物(wu)理學(xue)中最(zui)為神秘(mi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)質之一——奇點(dian)，也就是(shi)時間、空間和一切已知的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理學(xue)法則(ze)土崩瓦解的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)所在點(dian)。?
在熱力(li)學的(de)(de)(de)(de)角度，時(shi)空也(ye)被認為是(shi)全(quan)息圖，根據全(quan)息原(yuan)理，其內的(de)(de)(de)(de)表面積有關(guan)，也(ye)可進一步解釋為熱力(li)學的(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian)方(fang)向(xiang)。由于過去和將(jiang)來的(de)(de)(de)(de)全(quan)息屏(ping)(ping)區域在不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)增加，因此時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)可以對(dui)應著(zhu)兩種(zhong)不(bu)同(tong)類型的(de)(de)(de)(de)全(quan)息屏(ping)(ping)。
2016年，科學家杰(jie)希.陳安預(yu)言，黑洞可能是一個(ge)時間(jian)靜止的(de)狀態(tai)。
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