如果让你列举出几个最熟悉的科学家，估计爱因斯坦绝对是脱口而出的第一位；如果再让你说出几个最熟悉最感兴趣的科学术语，想必“黑洞”一词的出场率绝对是在前三。

爱因斯坦

实际上，黑洞这一宇宙天体，最早就是从广义相对论的框架中诞生的，也就是说它是被理论预言出的天体，而当时人们对黑洞是否真实存在还有很大争议，比如爱因斯坦本人，他最早是不承认这种怪异天体的。

人类首张黑洞照片

但就在2019年4月10号，晚上9点，人类历史上首张直接拍摄的黑洞照片被公布了，要知道这个意义非同小可，如果说此前数十年黑洞的存在证据都是科学家们间接获得的，那么这次就是真的找到了一个黑洞，并且对它照了个相。这无疑是人类天文史上一次重大的事件，也同时验证了百年前爱因斯坦提出的广义相对论的正确性，虽然此前所有关于广义相对论的验证无一例外都是成功的。

从历史上看，黑洞的萌芽应该是处于牛顿经典力学时代，英国天文学家米歇尔和法国物理学家都提到过一种被称为“暗星”的天体，或者说一种理论上可能存在天体。这种天体的引起极强，甚至光子都无法从它的表面逃离（这一句描述和今天很多科普文章对黑洞的描述大同小异）。

暗星

但我们要知道当时还处于牛顿力学体系，光被认为是由一个个小光子微粒组成，那么关于如何束缚光子，使其不能从暗星表面溜走，其思考计算过程和预测一块飞出去的石头轨迹并没有什么两样。在这一点上，现在的高中理科生也完全有能力将相关公式推导出来，为此拉普拉斯还特地在他的著作《天体力学》中，写上了“暗星”的相关介绍。

不过因后来的双缝实验被大多数物理学家所承认，导致当时科学界认为光是波，而非微粒光子。所以之前按照光微粒得到的“暗星”概念，也被大家很快遗忘。当然啦，现在我们知道光有波粒二象性（这一点还是的感谢爱因斯坦），因此从光子角度也是正确的。

波粒二象性

但这并不能使得当时的“暗星”概念再度复燃，因为需要加入相对论效应进去，毕竟当时在拉普拉斯等人的计算中，光子动能还是按照牛顿力学中的1/2mv^2进行处理的，而相对论动能公式和这个是不一致的。

黑洞的真正意义上的开始，是从爱因斯坦提出广义相对论后开始的，1915年广义相对论出世，1915年12月，德国物理学家史瓦西给出了其引力场方程的第一个精确解，它描述了一个球对称静止不自转物体的外部时空。

卡尔.史瓦西

在黑洞科普文章中出场率最高的就属史瓦西黑洞了，还有个被称为史瓦西半径的术语，大家可以理解为黑洞的半径，在这个距离上，光线一旦涉足，那么久永远不能再飞出去（这和前几段描述的暗星大同小异）。并且这个距离还有个名字，被称为事件视界（对于史瓦西黑洞来讲，史瓦西半径所勾勒出的表面就是它的事件视界）。

讲到这，我们会得出黑洞是不能发光的这一结论，那么这次人类拍摄的首次黑洞照片又是怎么回事？按理说不应该就是一团漆黑吗？那周围那一圈橘红色的光环又是啥呢？

那是黑洞周边的吸积盘散发出的光，虽然黑洞不发光，但这并不能阻止黑洞外部对外进行热辐射吧？由于黑洞强大的引力，被吸引聚集的物质将会被挤压摩擦生热，只要还没进入事件视界，那么热辐射就能传播到外界，当然了，这种高频率的电磁波一般肉眼是不可见，但我们可以利用仪器进行观察拍摄。

这次直接拍摄的黑洞是来自M87星系(该星系是位于室女座的一个椭圆星系），它和地球之间的距离大约在5500万光年，也就说是，一束光需要耗费至少5500万年，才能从M87传播到地球，因此这次拍摄到的黑洞实际上是5500万年前的景象。

此外这颗黑洞的质量也是相当惊人，大约是太阳质量的65亿倍，因此其事件视界的尺寸也是相当恐怖的，半径大约是海王星平均轨道半径的四倍多，所以这个黑洞完全可以把我们整个太阳系包进去（以八大行星为边界）。

而人类所使用的“相机”则是分布在世界各地的八台射电望远镜（分布地分别为：南极、智利、美国、墨西哥、西班牙等），利用相关技术可以等效出一台口径差不多是地球直径的望远镜，对这颗远在5500万光年之外的黑洞拍了一张照片（并且要注意一点，这个黑洞照片并不是立即得到的，而是经过了两年的时间才分析处理出来的，也就是说黑洞的拍摄时间是2017年四月份，直到今年2019年四月才正式发布）。

恒星演化

在理论上，我们说了黑洞的独特性质，那么在演化方面呢？它是凭空出现的吗？很显然，凭空出现是不可能的（量子力学先不谈），黑洞的出现一般都是从恒星演化而来。而这个演化的关键就在于恒星的质量，恒星质量越大，那么演化后的天体就越恐怖。

以我们的太阳为例，它在衰老死亡后最终将变为白矮星（因为它的核心质量小于1.44倍太阳质量），而对于那些核心质量在1.44倍到3倍太阳质量之间的恒星，他们的衰老死亡后将变为中子星，质量再大的恒星就将成为黑洞。

霍金辐射

最后还有一点没说，那就是著名的霍金辐射，是霍金教授在黑洞研究中最重要的成果之一。在之前的讲述中，我们似乎把黑洞描述成了一个一毛不拔的铁公鸡，但实际上并不是这样。黑洞的只是吝啬，你要它主要吐东西出来是不可能的，但在量子力学中，却有办法从外部悄无声息的偷点东西出来。

量子涨落在空间各处都机会发生，如果恰好发生在黑洞附近呢？虚粒子对在形成后，还未来得及湮灭，如果其中的一个负能粒子被黑洞吸入，那么另一个正能粒子就将逃离黑洞（这个过程被称为霍金辐射）。而负能粒子进入黑洞后的体现，在外部观察中，就是黑洞的质量减少了，毕竟黑洞的无毛定理已经规定：对于一个黑洞，我们只能知晓它的质量、电荷和角动量等三个信息。

黑洞无毛定理

本篇文章的内容到此结束。

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