终于拍到“黑洞”照片了！，我这个伪科幻迷也来蹭蹭热度，探讨一下黑洞的前世今生。

1、“黑洞”名称的由来

当提到 “黑洞”“虫洞” 等概念，人们首先想到的是爱因斯坦和霍金。其实关于黑洞，我们还应该了解一个人：美国科学家约翰.惠勒。

约翰·惠勒， 21岁从约翰·霍普金斯大学获得了博士学位，然后前往哥本哈根，师从尼尔斯·玻尔。这位量子力学教父对弟子的影响之大，不仅仅限于学术和研究方面，更有关于人生态度。

约翰·惠勒的学生有：费曼、贝肯斯坦、索恩、米斯纳、胡悲乐、克劳德、安鲁、埃弗雷特、怀特曼、普勒赛特、杰拉奇、克里斯托杜卢、沃尔德等，这群“惠家将”们都是物理学界响当当的大人物。其中科幻大片《星际穿越》的科学顾问基普·索恩，同时也是2017年诺贝尔物理学奖的获得者。

爱因斯坦方程揭示出只要一个星体有足够大的质量，就能够坍塌到极大密度，以至于其产生的引力让光线也无法逸出，在中心区域，空间将会无限弯曲。1967年，在NASA“戈达德空间研究学院”的一次讲话中，惠勒第一次提出将上述天体称为“黑洞”。此名一出，原来的“冻星”、“坍塌星”等名字马上被人抛诸脑后。霍金对此的评价是“一项天才之举”。 惠勒新造的词强调，坍缩恒星残余本身是有趣的，而与它们如何形成无关。新名字很快就流行起来。这个词让人联想到某种黑暗而神秘的东西。在黑洞外部，你不可能知道它里面是什么。你能把电视机、钻戒甚至你最恨的敌人扔进一个黑洞，可黑洞所能记忆的一切只不过是总质量、旋转的状态和电荷。约翰·惠勒把这一原理形象地称为“黑洞无毛”而闻名。

2、“黑洞”照片为什么跟爱因斯坦有关

爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用：它直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞——时空中的某些区域发生极度的扭曲以至于连光都无法逸出。

他预言的引力弯曲光线则在1919年日食观测被证明，但后续关于引力波部分一直到将近100年的LIGO检测到引力波被证明！而此次黑洞照片则证明了爱因斯坦的黑洞理论！

所以，结论是：黑洞照片的出现又一次验证了爱因斯坦广义相对论的正确性。

1915年，爱因斯坦提出引力应由弯曲时空的度规来体现，物理定律在任意坐标系中都采取同样的形式，而时空度规应满足以他名字命名的场方程。这标志着广义相对论的诞生。用惠勒的话说：物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。尽管如此，爱因斯坦却认为物质不可能紧致到能形成黑洞，他在1939年甚至写了一篇论文断言，因为物质只能有限度地被压缩，所以恒星不能在自身引力作用下坍缩。许多科学家都赞同爱因斯坦的这个直觉判断。但也有不少人反对，这其中，最主要的又有约翰·惠勒。他在研究中强调，许多恒星最终会坍缩，并指出了这种可能性给理论物理学带来的问题。他还预见到坍缩的恒星形成的黑洞的许多性质。例如“黑洞无毛”理论。

当恒星耗尽它们的核燃料时，它们的命运又如何呢？罗伯特·奥本海默，后来的原子弹之父，研究了这个问题。1939年，在和乔治·沃尔科夫、哈特朗德·斯奈德合作的两篇论文中，他证明了，这样大质量的恒星，其内部向外的压力不足以支持自己；而且如果你在计算中忽略压力，那么一颗均匀的球面对称的恒星就会收缩到具有无限密度的单独的一点。这样的一点被称为“奇点”。而爱因斯坦方程在奇点处失效。这表明，在拥有无限密度的此点，人们不能预言未来。也意味着，每当一颗恒星坍缩时，就会发生某种奇怪的事情。如果奇点是裸的，也就是说，如果它们没被事件视界遮蔽，那我们就要受到可预见性崩溃的影响。

3、黑洞与霍金

为什么现在很多人研究黑洞，最重要的原因就是“霍金辐射”的被发现。

1973年，惠勒的学生贝肯斯坦通过研究发现，黑洞应该有一个熵，使得黑洞吸收物体的过程仍然满足热力学第二定律。

在贝肯斯坦提出这个论点时，霍金也正在做黑洞的研究。他一开始是反对这个结论的，不过1974年他在研究了黑洞外面的量子力学之后发现，黑洞事实上不是黑的，而是有所谓的“霍金辐射”，也就是说，黑洞可以向外辐射物质。 “霍金辐射”是以热辐射的形式向外辐射出各种各样的粒子，这个辐射唯一的参数就是温度。但对黑洞而言，温度是非常非常低的，大概只有10-12开尔文。所以实验上是没有办法观测到的。

那么，问题来了，这次的黑洞照片能证明“霍金辐射”理论的正确性了吗？答案是否定的。

霍金根据量子力学提出，如果从真空涨落中出现的虚粒子对出现在黑洞的事件视界周围，那么，其中一个粒子会掉入黑洞中，而另一个粒子则会带走黑洞的一部分质量逃离到远方，这就是霍金辐射。

所以，结论是：霍金辐射极端微弱，目前人类的观测技术根本无法探测到，所以也无法证明。

假如当人类的科技已经发展到连霍金辐射也可以被观测到的时候，估计也可以窥探到黑洞内部的神秘世界了。

4、你是否能从黑洞里逃出？

黑洞是有边界的，我们称之为事件视界。在视界上，引力的大小恰好足以把光拉曳到视界内并防止它逃逸。因为没有任何东西的速度比光还快，因此经过视界的所有其他东西也必然会被引力拉曳回去。穿过事件视界跌落到黑洞内部有点像乘独木舟顺尼亚加拉瀑布而下。在瀑布上游，如果你桨划得足够快，就能够逃脱掉下瀑布的命运，然而一旦到达了瀑布边缘，再怎么划桨都无济于事了，无法返回。你越靠近瀑布，水流就越急。这意味着，水流拉独木舟前部的力量比拉后部的力量更强大。当前后的拉力相差太多时，独木舟就将面临被拉断的危险。黑洞的情形也是类似的。如果你脚在前而头在后向一个黑洞落去，因为脚更接近黑洞，脚所在处的引力比头所在处的引力更大。这个力差将导致你的身体沿着纵向被拉长，而横向被挤瘦。如果这个黑洞拥有几倍我们太阳的质量，那么在你抵达视界之前就已被撕开并变成像意大利面条那么细。然而，倘若你向质量大得多的黑洞落去，比如质量是太阳质量的100万倍的黑洞，你就将轻而易举地到达视界。因此，如果你要探索黑洞的内部，确保选取一个大的。在我们银河系中心就存在一个质量约为400万个太阳质量的黑洞。

尽管在你落入黑洞时，自己不会注意到任何特异之事，但是在远处观察你掉入黑洞过程的人永远看不到你越过事件视界的瞬间。在这个观察者的眼里，越接近视界，你运动的速度就显得越缓慢，而且就在外头徘徊。观测者眼里的你也会随着接近视界的过程变得越来越红，越来越暗淡，直到你实际上从他的视野里消失。就外部世界而言，你已经永远消失了。

但是黑洞深处可能不是由一个无限密度的奇点构成，而是可能存在一个环形的奇性。而正是这一点导致了穿越黑洞可能性的的猜想。

所以，假如你不幸掉进了一个黑洞里，记住一定不要放弃，说不定你能逃出来！