人類史上首張黑洞照片公布，走近黑洞：宇宙中的「另類」存在

北京時間4月10日21時07分，人類歷史上首張「黑洞照片」在世界多地同步公開，這張M87中心超大質量黑洞的黑洞陰影照片使人類對於這種神秘的天體第一次有了不再模糊的直觀感受。雖然黑洞作為一個經常被提及的概念可以說在「高大上」的天文物理學中顯得非常「時髦」，但對於普通人來說對黑洞的了解仍然知之甚少，我們不妨藉此機會了解一下這種在宇宙中極其「另類」的天體。

圖註：圖片來源Event Horizon Telescope Collaboration歐洲南方天文台

·什麼是黑洞？

眾所周知，黑洞是一種天體，但絕大多數人說不清它和其他天體的區別。通常認為，黑洞由「死亡」的恆星演變而來，超過太陽質量3倍、並不再進行熱核反應的恆星會因自身的引力作用而產生坍縮。當恆星坍縮到視界（即黑洞的表面）之內後，會進行無休止的坍縮，並因此產生極其強大的引力，由此便產生了黑洞。需要注意的是，黑洞雖然名為「洞」，但實際上它並非是一個中空的隧道，而是有著切實體積的實體。稱其為「黑洞」，只不過是在形容此類天體對周邊物質的強大引力以致於使周邊物質流向該天體、同時因連光也無法從黑洞中逃逸使其「看起來很暗」的特徵而已。

·黑洞的特性是什麼？

提及黑洞，很多人第一反應就是「能吃」。黑洞的引力之大，大到了在其引力半徑範圍之內所有的物質、能量都無法從中逃脫，甚至連光都無法擺脫黑洞的束縛。同時，黑洞自身也不散發能量，因此對黑洞的觀測一直是個「老大難」的問題，可以說目前對黑洞的研究就是在探索一種「看不見」的天體。而按照霍金的觀點，黑洞並非「只進不出」，而是物質被黑洞吞噬後會通往另一個宇宙、並從本宇宙永久性消失，這與傳統上對黑洞的認識有顯著不同。由於目前對黑洞的探測和研究還極其有限，因此關於黑洞的一切特性方面的猜想，尚不能得出結論。

·為什麼要研究黑洞？

對黑洞的研究是近些年來天文物理學相當重視的一個方面，這與黑洞能揭示的信息不無關係。關於黑洞的猜想是愛因斯坦的廣義相對論的推論結果，如果能對黑洞進行有效的觀測和研究，將推動量子力學的發展和演變。同時，通過觀測黑洞的產生、演化和消亡過程，以及研究黑洞的結構、特徵和物理性質，能夠深入了解宇宙的基本特徵。可以說，黑洞是宇宙發展演變的「標本」，對黑洞了解越多，就越能明確宇宙的來龍去脈和宇宙環境的形成原因，這將對人類未來進行深空探索和外層空間開發起到重要作用。

·首張黑洞照片的意義是什麼？

4月10日發布的首張黑洞照片，讓人們第一次直觀地感受到了黑洞的特徵，並驗證了此前天文學家和物理學家們對黑洞結構的猜想。在對黑洞的探索研究和成像過程中，涉及包括物理學、數學、計算機科學、圖形學、統計學、運籌學等多種不同門類科學，可以說是對人類現有科技水平的全面檢驗。在「黑洞照片」發布後，由於在天文觀測結果方面的積累、以及新演算法技術的運用，物理學家將能夠更準確地計算黑洞的體積和質量，使黑洞對於人類來說不再神秘莫測。

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