木門為閒

在廣義相對論發表一個月後，卡爾.史瓦西開始動手解引力場方程了，但這個看似“明明白白”的引力場方程實際上有16個自變量，用人力求解是非常困難的，無奈之下史瓦西只好把引力場簡化為靜態引力場，如此他便得到了引力場方程的第一個嚴格解，也稱為“史瓦西解”

史瓦西解表明如果一個天體小於史瓦西半徑，那麼這個天體就會發生坍縮，周圍時空會因為該天體的坍縮而變成一個連光都無法逃逸的特殊區域，也就是我們現在所說的黑洞。我們太陽的史瓦西半徑是3千米，而地球是9毫米。這也是太陽和地球被強行壓縮成黑洞後的半徑。

現代天文學家們通過分析遙遠恆星的運動狀態已經發現了很多由恆星坍縮而成的黑洞，愛因斯坦只是從理論上允許了黑洞這種極端天體的存在，真正的證明要考天文學家們來完成。

前不久公佈的黑洞照片在宇宙層面上又一次驗證了廣義相對論，這不僅是愛因斯坦的又一次勝利，也是整個人類文明的勝利，愛因斯坦的名字和理論也會因此被永遠銘記。

宇宙探索未解之迷

黑洞並不是愛因斯坦預言的，只不過愛因斯坦的方程中有黑洞的位置，德國科學家史瓦西利用愛因斯坦的方程計算時得出了一個解，如果大量物質聚集在空間一個點，那麼就會形成強大的引力，其逃逸速度將超過光速，這就是黑洞。

這就是所謂的連光都無法逃脫黑洞控制說法由來，愛因斯坦也對黑洞這玩意的存在很苦惱。黑洞與引力波不同，後者愛因斯坦做了預言，畢竟愛因斯坦的方程是側重對時空的解讀，但黑洞則不是。

黑洞是愛因斯坦方程中的一個特殊的存在，由於連光都無法逃脫，那麼美國科學家惠勒將其稱為黑洞。

霍金給黑洞進行了新的定義，認為黑洞不是黑的，而是灰的，可以稱之為灰洞。由此也可以看出，霍金是一個黑洞研究方面的科學家，並非愛因斯坦那樣顛覆掉一個體系。

太空伊卡洛斯

關於黑洞的猜想

劉曉林

許多人說黑洞非常神秘，我曾經這樣認為過，最近卻不知為何有了不同的想法：黑洞也僅是宇宙間的一種客觀存在而已！

關於黑洞人們爭論了很多年，為之據說當今世界上最具智慧的霍金先生賭輸了3次。分別是：1975年關於天蠍座X－1（X指X射線源，1代表天蠍座中最亮的星）是否包含黑洞打賭，霍金認輸，為索恩訂閱了1年的《閣樓》雜誌。1991年，霍金又與索恩、普雷斯基爾賭，裸奇點是否存在，霍金再次認輸。1997年，霍金同美國物理學家約翰・普雷斯基爾打賭，黑洞是否會摧毀它們吞噬的一切信息？霍金於2004年7月21日當眾認輸並送給普雷斯基爾一套板球百科全書。 （關於黑洞的第一次打賭是已故的諾貝爾獎獲得者錢德拉和索恩關於旋轉黑洞的穩定性問題打的賭，結果是索恩贏。於是索恩要錢德拉訂購了《聽眾》雜誌。）

究竟什麼是黑洞？時下的人們有了大致的統一認識：當恆星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什麼影響，從恆星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恆星的半徑越小，它對周圍的時空彎曲作用就越大，朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恆星表面。恆星的半徑小到一特定值（天文學上叫“史瓦西半徑”）時，就連垂直表面發射的光都被捕獲了。到這時，恆星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質一旦掉進去，“似乎”就再不能逃出。對此我部分同意，但不能完全苟同！誠然科學是需要嚴謹，然而再神秘的事物在大的法理則應該是互通的。因此，我想結合相關的公理或常識來談一點關於黑洞的猜想。

猜想一：黑洞未必都是以實體形式存在。（黑洞未必都是恆星演化而成。）

當今科學界的人士多認為黑洞由大於太陽8-25倍太陽質量的恆星先爆炸形成中子星，經過收縮後積聚更大質量形成了巨大引力場，從而最終變為神秘的孤立天體。也就是說，既然是天體就應當具有確切的“視界”（即事件視界，也就是空間與時間中不可逃逸區域的邊界。）和確切的質量。從道理上來看，我們這樣的看法彷彿無懈可擊。但是否會存在另外的不確定呢？比如黑洞極具伸縮性，它會隨著周圍天體的作用和影響而發生變化。如果真的這樣，我們就不能排除黑洞可能是存在於宇宙中某些位置且擁有變化空間的特殊能量（或者特殊的“場”）。

猜想二：黑洞既然有“隱身術”，那麼一定也有“現身術”。

通常人們認為黑洞是隱藏在宇宙中的神秘“物體”，所以觀測黑洞只能通過引力作用來確定它的存在。它可以使得空間發生彎曲或大或小，使得光采用曲線的方式但仍然可以達到在平面中兩點之間直線最短的“同等效果”。強大的引力（能量之一）把光拉得可以偏離了其原來的方向，更有甚者把光吞噬。當光消失後，我們人類就無法看到黑洞！事實上呢？只要物體（包括黑洞）存在，則其在特定的時間一定會有其存在的“視界”，哪怕瞬間即逝。在其存在的“視界”的那一剎那，黑洞是現身的，儘管其內部可能還會漆黑一片。換一種思維方式，黑洞內部具有非常大的引力；只要黑洞不是整個宇宙，它與其他物體應該存在“交界處”。只要“交界處”存在，那麼黑洞就不可能總是隱藏著。

猜想三：任何物體都有成為黑洞的可能，包括宇宙自身。

物體所佔空間與質量的大小不是形成黑洞的關鍵，根本在於空間與質量的影響下所形成的“能量”大小。黑洞既可以非常小，也可以非常大，只要其“能量”足夠大。（近似理解：一個人力量很大與力量很小都可以造成或大或小的“威力”，這要看力量施加在多大的受力面積上。）

猜想四：黑洞象宇宙中其他物體一樣，也是在不停變化著。

宇宙中的黑洞到底有多少，即使在“黑洞”定義完全明確後也很難說清。黑洞的變化比其他物體更具不可確定性，它會因周圍其他物體的變化而自己向其他“天體”轉換。在這一點看來，黑洞跟其他物體一樣都是宇宙間物體間（包括時空）等因素相互制約下所導致的客觀結果。

此外，關於經過黑洞的光線是否全部被黑洞吞噬的問題有科學家提出了質疑，我也持贊同態度。無論黑洞自身的引力有多大，它想吞噬與其發生聯繫的一切物體是不可能的。

我認為宇宙的起源是困惑我們人類認識的最大黑洞。如果說能量巨大的“奇點”（虛物質）慢慢孕育了整個宇宙，那麼“奇點”（虛假的“無”）又是從何而來？只要解決了宇宙起源這一根本，黑洞等問題便可以隨之而解。

首先要明確一下，黑洞不是愛因斯坦預測到的，1905年愛因斯坦發表狹義相對論後，從1907年開始了長達八年的對引力的相對性理論的探索。在歷經多次彎路和錯誤之後，他於1915年11月在普魯士科學院上作了發言，解釋引力如何作用時，給出了著名的愛因斯坦引力場方程：

整個方程的意義是：空間物質的能量-動量分佈決定空間的彎曲狀況。

1916年，德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦引力場方程的一個真空解，這個解表明，如果將大量物質集中於空間一點，其周圍會產生奇異的現象，即在質點周圍存在一個界面——“視界”一旦進入這個界面，即使光也無法逃脫。這種“不可思議的天體”被美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為“黑洞”。

愛因斯坦對物體之間存在相互吸引的引力這種現象解釋為因為物體的質量使得物體所在環境的空間、時間扭曲，而這種扭曲的結果並迫使一切物體，沿著彎曲的路徑穿過空間，這種現象在最後外我們的觀察中就感覺物質之間存在相關吸引的引力。比如：我們日常生活中看到的蘋果從樹上掉到了地上現象，愛因斯坦給出解釋：因為地球的存在，使得地球周圍的空間、時間發生了扭曲，蘋果沿著扭曲空間行進而已；而牛頓給出的解：世界萬物都存在相互吸引，蘋果受到了地球的引力才從樹上掉了下來。後來在天文觀察中，發現愛因斯坦的理論計算結果更接近天體運動軌跡，如關於水星近日點進動值的計算結果。

換句話說，愛因斯坦只是給出解釋引力現象的一種方法，而卡爾·史瓦西利用這種方法推算出來一種特殊的天體，然後這種天體被美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為“黑洞”。

北京時間10日晚9時許，包括中國在內，全球多地天文學家同步公佈了黑洞“真容”，這是人類首次拍到黑洞的照片，證明在極端條件下愛因斯坦廣義相對論仍然成立。該黑洞位於室女座一個巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質量約為太陽的65億倍。它的核心區域存在一個陰影，周圍環繞一個新月狀光環，如上圖。

最後謝謝大家，這裡是白說世界，用數學的思維，科學的方法跟大家一起對文化知識追本溯源。原創不易，如果大家對我的觀點有不同的想法，請在評論區留言交流；你若關注、我必回應，互關互動！

白說世界

黑洞是愛因斯坦廣義相對論預言的一種現象，愛因斯坦用廣義相對論為黑洞進入科學領域鋪平了道路，而這並不是他真正的意圖

1915年，愛因斯坦發表了一系列廣義相對論的演講，聲稱空間和時間是一個連續體，可被任何有質量的東西扭曲，扭曲的結果就是引力，即引力是空間和時間扭曲的結果，並迫使一切物體，從光到行星，甚至從樹上掉下來的蘋果，沿著彎曲的路徑穿過空間。

當愛因斯坦發展廣義相對論的時候，花了大約十年的時間用一種叫張量微積分的數學形式近似地解出自己方程的解，即使是最優秀的科學頭腦，也會對數學感到困惑。然而，這一挑戰並沒有阻止愛因斯坦同時代的一位天文學家——一位名叫卡爾·史瓦西的理論物理學家，史瓦西本質上是一個現實主義者，但他非常擅長處理理論概念，當愛因斯坦1915年發表關於廣義相對論的文章時，史瓦西是第一個認識到它們重要性的人之一。

史瓦西是一位德國愛國者，所以當第一次世界大戰爆發時，他把手上的天文學研究放在了一邊，而選擇了參軍。當他讀到愛因斯坦的論文時正在比利時、法國和俄羅斯前線參加戰鬥。儘管如此，史瓦西還是被廣義相對論的本質所吸引，開始為它的方程尋找精確答案。在患了重病被送回家休養兩個月後，史瓦西終於能夠集中精力完成他的計算，在1916年去世前不久，史瓦西完成了他的工作，同年晚些時候出版了：《論愛因斯坦理論中的點質量引力場》成為現代相對論研究的支柱之一，史瓦西在其中提出了他對愛因斯坦未解方程的解。

當愛因斯坦寫下他的廣義相對論時發現了描述引力的新方法，即引力是空間和時間扭曲的結果，物質和能量存在於時空背景中，有三個空間維度和一個時間維度，物體的質量會扭曲時空結構——質量越大的物體對時空影響越大。就像放在蹦床上的保齡球會拉伸織物，使其產生凹陷，行星和恆星也會扭曲時空——這種現象被稱為“短程線效應”。因此，圍繞太陽運行的行星不會受到太陽的引力；只是沿著太陽質量引起的彎曲時空變形運轉。行星從未落入太陽的原因是由於行星的運行速度，簡潔地說就是“物質告訴時空如何彎曲，時空告訴物質如何移動。”

史瓦西意識到物體表面的逃逸速度取決於它的質量和半徑。例如，地球的逃逸速度約為每秒11.2公里——這是火箭在離開地球之前必須達到的速度。但是，如果能使給定質量的半徑足夠小，逃逸速度就會增加，直到達到光速，即每秒30萬公里，在那時，物質和輻射都無法從物體表面逃逸。此外，原子力或亞原子力無法使物體承受自身的重量。因此，物體坍縮成一個無限小的點——原來的物體從視野中消失，只留下它的重力來標記它的存在。結果，會在時空結構中創造了一個無底洞，稱為奇點。史瓦西還解釋說，一個奇點被一個球形引力邊界所包圍，這個邊界會永遠困住任何進去的東西，這個邊界叫做視界（ event horizon）。史瓦西還提出了一個公式，可以計算出視界的大小，這就是史瓦西半徑，是時空無底洞的邊緣，太陽的史瓦西半徑為3公里，即它的視界就在離它表面三公里的地方，地球的史瓦西半徑是9毫米。

史瓦西的論文中包含了激進的預測，時空無底洞的想法困擾了許多科學家包括愛因斯坦，愛因斯坦本人並不相信黑洞的存在，儘管他自己的理論預言了黑洞的存在，但他強烈反對這一觀點。1939年，愛因斯坦在《數學年鑑》上發表了一篇文章，試圖證明這樣的時空無底洞是不可能存在的。因為它公然違背了人類經驗——世界是有限的，一切都可以稱重和測量。

1967年美國物理學家約翰·惠勒將史瓦西提出的”引力完全坍縮的物體“的原始說法進行改進，將之命名為黑洞。科學家們大約五十年來都沒有意識到它在恆星演化中的重要性，直到最近才意識到它對宇宙發展的巨大影響。現代的科學共識是——黑洞確實存在，而且是宇宙最重要的特徵之一，天文學家已經能夠以不同方式間接地探測到它們，因此黑洞的存在是毫無疑問的。

科學閏土

時空通訊全過程收看了中國科學院4月10日晚在上海天文臺組織黑洞照片發佈會，感覺震撼。

與預期稍有偏差的是原以為發佈的是銀河系中心黑洞照片，但實際上發佈的是M87星系中心黑洞的照片。因為EHT系統主要是研究銀河系中心那個超大質量黑洞的。

M87星系是一個巨大的橢圓星系，距離我們有5500萬光年，在星系中心有一個超重質量黑洞，質量約為太陽的67億倍，是銀河系中心黑洞質量的1675倍。

黑洞是廣義相對論中預言存在的一種天體，這是根據愛因斯坦引力場理論的一個必然結果。

1916年，德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦引力場方程的一個真空解，結果表明，如果將大量物質集中於空間一點，其周圍必然會產生一種奇怪的“場”，就是在質點周圍形成一個界面~“視界”，任何物質一旦進入了這個“視界”，就被吞噬無法逃逸，即使連光也無法逃脫。

後來美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒將這種“不可思議的天體”命名為黑洞，而“視界”又叫“事件視界”，為了表彰卡爾·史瓦西的貢獻，這個“視界”的大小就被天文學界命名為“史瓦西半徑”。

一百年來，科學界都在尋找黑洞存在的證據。

一直到1970年，美國“自由”號人造衛星發現了天鵝座X-1發出的射線源與其他天體不同，一個比太陽重30多倍的巨大藍色星球軌跡特異，似乎被一個重約10個太陽的看不見天體牽扯著。經過研究，天文學家們一致認定牽扯藍色星球的天體就是黑洞，這是人類發現的第一個黑洞。

一直以來，黑洞都無法被直接觀測到，天文學界只是觀測這種特殊天體對周邊事物的影響，並藉由物體被黑洞吸入時因高熱放出Y射線和X射線等“邊緣信息”，得到黑洞存在的一些信息，並根據其對周邊和恆星、星際雲團的影響，以及它們的運行軌跡來確定黑洞的位置和質量。

現在宇宙中已經發現了很多黑洞，幾乎每一個星系中心都會有一個超大質量黑洞，黑洞已經成為我們這個宇宙普遍的存在。

黑洞是大質量恆星死亡後的屍骸，而且黑洞由於吸積太空氣體和其他天體，都在不斷的增大，目前已知最大的黑洞為太陽質量的660億倍，他就是距離我們104億光年之外的TON 618。

2019年4月10日晚9時，全球多地天文學界同步公佈了M87橢圓星系中心超大質量黑洞的“真容”，這是世界上第一張真實的黑洞照片，是通過一個相當於地球直徑的射電望遠鏡聯合陣列EHT拍攝到的，世界上幾百位天文學家共同努力的結果。

EHT的研究報成果，將大大豐富天文學界對黑洞的瞭解，對宇宙的起源和未來研究有著重要意義。

就是這樣，歡迎大家共同探討。

時空通訊

昨晚九點，人類終於有幸第一次看到了黑洞的真容。在驚歎現代科技進步的同時，更感嘆科學泰斗愛因斯坦的偉大！儘管這個黑洞發生的真實時間比我國夏朝還早一千五百年。德國物理學家史瓦西雖然計算出了黑洞形成的半徑，但絲毫不影響愛因斯坦這個物理巨人的光輝。連愛因斯坦本人也不會想到，正是他在一百多年前發表的廣義相對論，對引力，時間，空間的新描述，而在一百多年後的今天，得到了清晰的證明，從而使人類對宇宙的認知又跨越了一大步。然而，問題遠沒有結束，黑洞的引力之大，連光都跑不掉，吸入的物質又去了哪裡？宇宙中的恆星之多，最終的歸宿都會先後死亡，那也就意味著都有可能成為黑洞。就拿銀河系來說，至少有四千億顆恆星，那死亡的恆星形成黑洞的數量也數不勝數。大爆炸理論模形是否也存在缺點，值得深思。大爆炸理論認為，宇宙從一個奇點起爆，一剎那擴散到遠端，即所謂還在不斷的宇宙膨脹，但隨著力度減弱，膨脹終止，又開始往回收縮，重回奇點。這看起來有一根宇宙之繩拉扯著宇宙之網。但真實情況到底怎樣？也許剛好相反，奇點一旦起爆，就象一張脫了繩的大網撲向了另一個奇點。最先到達遠端的網“目”早已形成了黑洞。巨大的引力將網中之“魚”源源不斷的吸過去，以致我們看起來宇宙在膨脹，不如說宇宙正在消亡。只不過這個過程對宇宙只是一剎那，而相對人類就是二百七十六億年。

杜慎成1

黑洞的存在是史瓦西根據愛因斯坦的相對論，使用數學推理而計算出來的，如（史瓦西半徑r=2GM/c^2，式中G為引力常數，M為黑洞質量，c為光速）r為徑向半徑，不是球半徑。

由上海天文公告可知，愛因斯坦的相對論得到了驗證，史瓦西的黑洞半徑理論是正確的，霍金的奇點黑洞定義是完全錯誤的！其實廣義相對論和“奇點”黑洞理論是互相對立的，如果宇宙存在“奇點”黑洞，那麼時空彎曲就錯了，反之，時空彎曲正確，“奇點”宇宙就是錯誤的！

因此，黑洞的最新定義應該為：黑洞就是相當大的質量都壓縮在一個體積相對較小的空間中，它的內部再沒法進行核聚變反應了。原因是由於質空的坍縮，黑洞的內部早已經是基本粒子流或說是光子超流體的液態旋渦了，所以說黑洞是既有質量亦有體積的天體。

這個M87的黑洞距地球為5500萬光年，並且兩極噴射著伽馬射線和光子流，這或許就是室女座星系團的中心，因此，黑洞中心其實也是光的世界。

微基因衍光子

時空彎曲只不過是一種幻想。物質元素的形成，是在空間具有相對歸心趨向壓力（重心力）作用下的等離子體，因存在陰陽正負糾纏聚核作用，在產生光熱輻射作用同時，並冷凝形成原子化合狀態物質而受到天體中心高能強電磁場的吸引下落天體表面產生。天體的光熱輻射形成，只不過是其空間陰陽兩面所存在的等離子體，因存在正負高低勢能級差作用，使陰陽兩面的正負等離子體，不斷產生相對吸引聚合平衡的循環對沖環流作用，並不斷髮生聚核反應生成較重化合物質元素下落天體地面同時，釋放出相應光熱所形成。因此從這原理作用來分析，天體黑洞的孕育形成，只不過是空間陰陽正負等離子體，不斷通過天體電磁基因核心的相對引壓聚核作用而形成的結核體。其天體表面所體現的黑體現象，並沒有象現在公認標準理論模型的猜想，形容其是把所有的光都吸引了不透露出任何電磁能量輻射而稱為黑洞的天體，它只不過是相對於恆星光球較強光熱輻射作用反差的暗冷結核體。其黑體陰暗程度的形成會隨著該恆星天體光球電磁層的電磁輻射壓力作用強度變化而變化，光球電磁層光熱電磁輻射壓力作用越強，其核心黑體與光球光亮反差對比形成的陰暗程度就越大，其結核密度也越高，反之反差對比陰暗程度就越小，結核密度也越低。另外恆星光球電磁層的輻射壓力大小和恆星表面具有的歸心電磁壓力（重力）大小成正比，而恆星表面的歸心電磁壓力（重力）大小，可通過我下面鏈接內容的理論分析計算出來，比如太陽和銀河系中心人馬座A*表面的歸心電磁壓力(重力)大小的分析計算。

（提示聲明：這理論發現是我的原創發現，還找不到刊物正式發表，這科學理論發現的知識產權歸本人所有。如有人需要轉載及引用本理論或推薦發表，請與本人聯繫同意方可。否則視作侵權）

https://m.zjurl.cn/answer/6678417008226205956/?app=news_article&app_id=13&share_ansid=6678417008226205956

鵬飛

今天的晚上21點整，中國科學院上海天文臺直播人類拍到的第一張M87黑洞照片的消息持續霸屏，天文愛好人士都對此有強烈的興趣，都想一睹盛傳已久的黑洞真容。

1915年11月，愛因斯坦在普魯士科學院的演講中提到了廣義相對論與“引力場方程”，顛覆了人們對宇宙的認識。

1916年，德國卡爾·史瓦西在愛因斯坦的引力場方程中得到了一個真空解：如果大量物質集中一個質點，這個點周圍就會形成奇異的“視界”界面，光在這個界面也不能逃脫。由於不可見，美國物理學家惠勒稱之為“黑洞”。

愛因斯坦是怎樣預測到宇宙中的黑洞呢？

人類對浩渺的宇宙有無盡的嚮往和疑惑，在長期的觀察和思考中總會有新的發現和謎題。

1905年愛因斯坦在提出狹義相對論後，就著手研究將引力場與狹義相對論結合起來，於是就有了引力場由於時空的扭曲的廣義相對論。

先前愛因斯坦就發現了牛頓絕對時空理論的錯誤：水星的近日點的運行中，百年一遇的43秒剩餘誤差一直沒有合理解釋，廣義相對論的引力場方程卻能完美給出闡釋。引力場方程中，光線可在引力場彎曲，比牛頓計算正大一倍。後來的引力紅移也證實了廣義相對論的正確。

愛因斯坦推算出了物質分佈關係著時空引力場方程。時空扭曲程度取決於物質的質量密度、動量密度在時空的分佈，時空的曲率度反過來決定物體運動軌跡。如果時空曲率小，廣義相對論與牛頓運動定律沒有區別;如果時空曲率較強大，又會有較大差異。水星近日點的43秒進動差就是光線引力偏折、光譜引力紅移、雷達回波延遲形成。

20世紀50年代，射電天文學剛起步，通過視界輻射物間接發現到了黑洞這種天體的存在。今天的21點整公佈黑洞第一張照片，有沒有跟我一樣期待？

關鍵字: 科學 時空 愛因斯坦