黑洞：就算磨皮十級，也依然是宇宙大魔王啊！

黑洞終於現真身了！昨天晚上的你心情是不是像坐過山車？

9點之前等待直播的你：大魔王黑洞的照片就要公布了！有生之年，我又要見證一個激動人生的時刻！期待！著急！黑洞，你快出來！

9點的你：哈？

3秒之後的你：是我的眼睛花了嗎？

凝望夜空久久不能入睡的你：（長嘆一口氣）真實的宇宙比想像的更奇妙。

你以前看到的都是想像

在這次黑洞照片公布之前，我們也曾在各種書籍和紀錄片中看到過黑洞的樣子，不過，那都不、是、真、的、黑、洞，而是科學家們模擬出來的想像圖。比如：

從愛因斯坦與1915年發表廣義相對論最先預言了黑洞的存在之後，到如今的100多年間，沒有人真正看到黑洞究竟長什麼樣，直到昨天。

黑洞是我們已知的最奇特的天體，對它簡單地下定義，就是：黑洞是一個大質量的緻密天體，以至於沒有任何東西能夠逃脫它表面引力的束縛，就算是光線掉進去也無法逃脫。我們認為，初始質量超過太陽質量的 30 倍的恆星，在經歷過超新星爆發之後，將會以黑洞這種方式結束自己的生命。

大魔王的誕生

當超大質量恆星開始坍縮，它不會形成中子星，而是會一直坍縮直到形成恆星級的黑洞。也就是說，黑洞是從瀕死的恆星之中誕生的。

在愛因斯坦看來，想像一塊軟塑料布是重力可視化最好的方法，這塊塑料布上緊緊地覆蓋了一層坐標網的框架，用來做標記。現在我們在塑料片上讓一顆玻璃球滾動，那麼玻璃球將會沿著直線運動。然後，再想像在塑料布上放一個很重的物體，比方說保齡球，那麼這個保齡球將會把塑料布弄彎；之後你再在塑料布上讓玻璃球滾動，由於保齡球造成的形變，玻璃球的運動軌跡將會彎曲。在愛因斯坦的預言中，保齡球的質量使坐標網格彎曲了（他說的是「時空坐標」），而我們所解釋的重力就是這個彎曲的效果。

現在，再想像一下這個保齡球變得越來越重，使塑料片變得越來越彎曲。最終，這塊塑料片可能在保齡球周圍都是彎的，然後就會折斷，使它自己和坐標網完全分離。實際上，你現在就得到了一個黑洞——一個把自己和宇宙其他部分切斷的空間。

穿過事件視界

事件視界實際上是空間中的一道界限，這道界限區分了黑洞內部和宇宙的其他部分。事件視界圍繞著一個相當小的體積——舉例來說，就是把太陽質量的物體放進一個直徑 3 千米的球里。但是，在黑洞的事件視界上，將會發生非常奇怪的事。

這裡可以用一個類比幫助你更好地理解事件視界。假設你和你的朋友分別乘坐一艘獨木舟，然後一起在河裡漂流。你通過喊叫定期的與起點處的人交流（比如看著鬧鐘，每分鐘叫一次），這樣他們始終可以知道你在哪兒了。假設遠處有一道瀑布，那麼隨著你不斷接近，水流的速度將會提高。最終，假設水流的速度與聲音的速度一樣快，這就成了一種事件視界。那麼對於你自己和起點處的朋友而言，你的漂流之旅會是什麼樣呢？

對於岸上的朋友來說，隨著你的加速，你的聲音會變得越來越遠。從技術上來說，他們會看到你的鐘錶（通過你聲音的抵達來度量）會走得越來越慢，而當你穿過事件視界之後，喊叫聲（就是你的鐘錶）也就停止了。但是你和你旁邊獨舟上的朋友卻沒有發現任何異常，而且還能夠正常交流。在你看來，穿過事件視界時並沒有發生什麼不尋常的事情。

同樣地，在很遠處觀察掉進黑洞的物體，就會發現這個物體上的時間減慢，並且在視界上停止。但是，這個物體上的觀察者並不會發現她的鐘錶有什麼變化，這就是事件視界的特性。

用一句通俗的話來說：在黑洞中，時間在某種意義上停止了。

怎樣才能找到大魔王

從我們對黑洞的描述中，可以很明顯地看出接受反射的光線這種常規方法是不能探測到黑洞的，因為從定義上看，所有發射到黑洞的光線都不可能返回。但是，我們卻可以利用黑洞巨大的質量產生的引力來尋找它們。

20 世紀 80 年代，科學家們觀測到一個不可見物體在引力場上的移動，這是第一次發現宇宙中存在黑洞的證據。在檢測銀河系中心（位於人馬座）的天體後，研究人員發現那裡的天體在圍繞一個質量極大的物體旋轉——也就是如今我們所說的星系黑洞。銀河系中心的黑洞質量是太陽的幾百萬倍。

同樣令人印象深刻的還有這一點，要記得銀河系中有好幾十萬億顆恆星，所以黑洞的質量在整個銀河系中所佔比例不會超過千分之一。天文學家們認為幾乎所有（或者就是所有）星系中心都是一個黑洞。

另一個探測黑洞的方法是通過黑洞邊緣的輻射。掉進黑洞的物質會擠在一起，這就形成了吸積盤。吸積盤內物質摩擦升溫，就會向外輻射能量，這種效應使我們能夠看到恆星坍縮形成的小型黑洞。恆星級黑洞最好的候選體處在雙星系統之中，其中一顆恆星走到生命的盡頭形成了黑洞——因此也被稱為恆星級黑洞，這個黑洞不斷吸引另一顆恆星的物質，形成的吸積盤升溫放出X 射線。強X射線源——天鵝座X-Ⅰ——就是最好的恆星級黑洞候選體之一。

大魔王的內部是什麼樣子？

到目前為止，我們僅僅只討論了從外面觀測黑洞的情況。但是我們的數學模型表明，黑洞內部非常奇怪。比方說，史瓦西預言黑洞中心是奇點，在這個點上時空的曲率是無窮大，我們已知的物理定律都在解釋奇點上遭遇了失敗。對於旋轉的帶電的黑洞來說，在理論上是有可能從某點進入黑洞到達另一個時空中的。這條路徑被稱為蟲洞，科幻作家們對此十分鐘愛。這個模型還表明，穿過黑洞可以進行時間旅行。

在你對這些奇異的結果過分著迷之前，還需要知道黑洞周圍的引力場是非常強大的，而你的頭部和腳部受到的過大的重力差會讓你伸直，然後把你扯開——這個過程被天體物理學家們稱為「義大利面化」。可以想像一下，當你靠近黑洞時，你就像一塊太妃糖，被兩個很有力氣的人分別往兩頭扯，你的身體會越來越長、越來越長，直至毀滅。

什麼東西都無法活著穿過奇點，即使是人們所能想像到的最堅固的宇宙飛船也不行。所以，對於黑洞內部，我們目前沒有掌握任何直接的知識。失望嗎？Nonono,這正是給了我們不斷探索的希望呀！

以上內容結合美國國家地理百年探索珍貴圖集《太空全書》整理而成，部分圖片來源於網路。轉載請標註以上版權信息。

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