覃閬雙手一翻，只見巨大的吸引力撲面而來，曹乂詭異的看著覃閬。
覃閬心道：“這是……黑洞引力！”
時(shí)間回溯……曹乂端坐在宇宙空間之中，現(xiàn)在他身在銀河系黑洞邊緣。他已經(jīng)完全進(jìn)入了感悟之中，黑洞的感悟……心思飄渺，心神盪漾，沒有人能夠在說什麼……他的力量節(jié)節(jié)攀升！
當(dāng)恆星的史瓦西半徑小到一定程度時(shí)，就連垂直表面發(fā)射的光都無法逃逸了。這時(shí)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(zhì)一旦掉進(jìn)去，“似乎”就再不能逃出。
由於黑洞中的光無法逃逸，所以我們無法直接觀測(cè)到黑洞。然而，可以通過測(cè)量它對(duì)周圍天體的作用和影響來間接觀測(cè)或推測(cè)到它的存在。黑洞引申義爲(wèi)無法擺脫的境遇。天文學(xué)家首次觀測(cè)到黑洞“捕捉”星雲(yún)的過程就連光也不能逃脫。
黑洞的產(chǎn)生過程類似於中子星的產(chǎn)生過程；恆星的核心在自身重力的作用下迅速地收縮，塌陷，發(fā)生強(qiáng)力爆炸。當(dāng)核心中所有的物質(zhì)都變成中子時(shí)收縮過程立即停止，被壓縮成一個(gè)密實(shí)的星體，同時(shí)也壓縮了內(nèi)部的空間和時(shí)間。
但在黑洞情況下，由於恆星核心的質(zhì)量大到使收縮過程無休止地進(jìn)行下去，中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾爲(wèi)粉末，剩下來的是一個(gè)密度高到難以想象的物質(zhì)。由於高質(zhì)量而產(chǎn)生的力量，使得黑洞任何靠近它的物體都會(huì)被它吸進(jìn)去。黑洞開始吞噬恆星的外殼，但黑洞並不能吞噬如此多的物質(zhì)，黑洞會(huì)釋放一部分物質(zhì)，射出兩道純能量——伽馬射線。
也可以簡(jiǎn)單理解：通常恆星的最初只含氫元素，恆星內(nèi)部的氫原子時(shí)刻相互碰撞，發(fā)生聚變。由於恆星質(zhì)量很大，聚變產(chǎn)生的能量與恆星萬有引力抗衡，以維持恆星結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
由於聚變，氫原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)最終發(fā)生改變，破裂並組成新的元素——氦元素。接著，氦原子也參與聚變，改變結(jié)構(gòu)，生成鋰元素。如此類推，按照元素週期表的順序，會(huì)依次有鈹元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成。
直至鐵元素生成，該恆星便會(huì)坍塌。這是由於鐵元素相當(dāng)穩(wěn)定不能參與聚變，而鐵元素存在於恆星內(nèi)部，導(dǎo)致恆星內(nèi)部不具有足夠的能量與質(zhì)量巨大的恆星的萬有引力抗衡，從而引發(fā)恆星坍塌，最終形成黑洞。
說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質(zhì)一旦掉進(jìn)去，就再不能逃出。跟白矮星和中子星一樣，黑洞可能也是由質(zhì)量大於太陽質(zhì)量好幾倍以上的恆星演化而來的。
當(dāng)一顆恆星衰老時(shí)，它的熱核反應(yīng)已經(jīng)耗盡了中心的燃料（氫），由中心產(chǎn)生的能量已經(jīng)不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔(dān)起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最後形成體積無限小、密度無限大的星體。
物質(zhì)將不可阻擋地向著中心點(diǎn)進(jìn)軍，直至成爲(wèi)一個(gè)體積趨於無限小、密度趨向無限大。而當(dāng)它的半徑一旦收縮到一定程度（一定小於史瓦西半徑），質(zhì)量導(dǎo)致的時(shí)空扭曲就使得即使光也無法向外射出——“黑洞”誕生了。
恆星的時(shí)空扭曲改變了光線的路徑，使之和原先沒有恆星情況下的路徑不一樣。光在恆星表面附近稍微向內(nèi)偏折，在日食時(shí)觀察遠(yuǎn)處恆星發(fā)出的光線，可以看到這種偏折現(xiàn)象。
當(dāng)該恆星向內(nèi)坍塌時(shí)，其質(zhì)量導(dǎo)致的時(shí)空扭曲變得很強(qiáng)，光線向內(nèi)偏折得也更強(qiáng)，從而使得光線從恆星逃逸變得更爲(wèi)困難。對(duì)於在遠(yuǎn)處的觀察者而言，光線變得更黯淡更紅。
最後，當(dāng)這恆星收縮到某一臨界半徑（史瓦西半徑）時(shí)，其質(zhì)量導(dǎo)致的時(shí)空扭曲變得如此之強(qiáng)，使得光向內(nèi)偏折得這麼也如此之強(qiáng)，以至於光線再也逃逸不出去。這樣，如果光都逃逸不出來，其他東西更不可能逃逸，都會(huì)被拉回去。
也就是說，存在一個(gè)事件的集合或時(shí)空區(qū)域，光或任何東西都不可能從該區(qū)域逃逸而到達(dá)遠(yuǎn)處的觀察者，這樣的區(qū)域稱作黑洞。將其邊界稱作事件視界，它和剛好不能從黑洞逃逸的光線的軌跡相重合。
與別的天體相比，黑洞十分特殊。人們無法直接觀察到它，科學(xué)家也只能對(duì)它內(nèi)部結(jié)構(gòu)提出各種猜想。而使得黑洞把自己隱藏起來的的原因即是彎曲的時(shí)空。根據(jù)廣義相對(duì)論，時(shí)空會(huì)在引力場(chǎng)作用下彎曲。這時(shí)候，光雖然仍然沿任意兩點(diǎn)間的最短光程傳播，但相對(duì)而言它已彎曲。在經(jīng)過大密度的天體時(shí)，時(shí)空會(huì)彎曲，光也就偏離了原來的方向。
在地球上，由於引力場(chǎng)作用很小，時(shí)空的扭曲是微乎其微的。而在黑洞周圍，時(shí)空的這種變形非常大。這樣，即使是被黑洞擋著的恆星發(fā)出的光，雖然有一部分會(huì)落入黑洞中消失，可另一部分光線會(huì)通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達(dá)地球。觀察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一樣，這就是黑洞的隱身術(shù)。
更有趣的是，有些恆星不僅是朝著地球發(fā)出的光能直接到達(dá)地球，它朝其它方向發(fā)射的光也可能被附近的黑洞的強(qiáng)引力折射而能到達(dá)地球。這樣我們不僅能看見這顆恆星的“臉”，還同時(shí)看到它的“側(cè)面”、甚至“後背”，這是宇宙中的“引力透鏡”效應(yīng)。
所有銀河系的恆星都圍繞銀心部位可能存在的一個(gè)超大質(zhì)量黑洞公轉(zhuǎn)。宇宙中最大質(zhì)量的黑洞開始快速成長(zhǎng)的時(shí)期可能比科學(xué)家原先的估計(jì)更早，並且現(xiàn)在仍在加速成長(zhǎng)。
一個(gè)來自以色列特拉維夫大學(xué)的天文學(xué)家小組發(fā)現(xiàn)，宇宙中最大質(zhì)量黑洞的首次快速成長(zhǎng)期出現(xiàn)在宇宙年齡約爲(wèi)12億年時(shí)，而非之前認(rèn)爲(wèi)的20~40億年。天文學(xué)家們估計(jì)宇宙目前的年齡約爲(wèi)137億年。
宇宙中最古老、質(zhì)量最大的黑洞同樣具有非?？焖俚某砷L(zhǎng)。宇宙中大部分星系，包括我們居住的銀河系的中心都隱藏著一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。這些黑洞質(zhì)量大小不一，從100萬個(gè)太陽質(zhì)量到100億個(gè)太陽質(zhì)量。
天文學(xué)家們通過探測(cè)黑洞周圍吸積盤發(fā)出的強(qiáng)烈輻射推斷這些黑洞的存在。物質(zhì)在受到強(qiáng)烈黑洞引力下落時(shí)，會(huì)在其周圍形成吸積盤盤旋下降，在這一過程中勢(shì)能迅速釋放，將物質(zhì)加熱到極高的溫度，從而發(fā)出強(qiáng)烈輻射。黑洞通過吸積方式吞噬周圍物質(zhì)，這可能就是它的成長(zhǎng)方式。
這項(xiàng)最新的研究採用了全世界最先進(jìn)的地基觀測(cè)設(shè)施，包括位於美國(guó)夏威夷莫納克亞山頂，海拔4000多米處的北雙子座望遠(yuǎn)鏡，位於智利帕拉那山的南雙子座望遠(yuǎn)鏡，以及位於美國(guó)新墨西哥州聖阿古斯丁平原上的甚大陣射電望遠(yuǎn)鏡。
觀測(cè)結(jié)果顯示，出現(xiàn)在宇宙年齡僅爲(wèi)12億年時(shí)的活躍黑洞，其質(zhì)量要比稍後出現(xiàn)的大部分大質(zhì)量黑洞質(zhì)量小10倍。但是它們的成長(zhǎng)速度非?？?，因而現(xiàn)在它們的質(zhì)量要比後者大得多。通過對(duì)這種成長(zhǎng)速度的測(cè)算，研究人員可以估算出這些黑洞天體之前和之後的發(fā)展路徑。
研究小組發(fā)現(xiàn)，那些最古老的黑洞，即那些在宇宙年齡僅爲(wèi)數(shù)億年時(shí)便開始進(jìn)入全面成長(zhǎng)期的黑洞，它們的質(zhì)量?jī)H爲(wèi)太陽的100到1000倍。研究人員認(rèn)爲(wèi)這些黑洞的形成和演化可能和宇宙中最早的恆星有關(guān)。
天文學(xué)家們還注意到，在最初的12億年後，這些被觀測(cè)的黑洞天體的成長(zhǎng)期僅僅持續(xù)了1億到兩億年。
這項(xiàng)研究是一個(gè)已持續(xù)7年的研究計(jì)劃的成果。特拉維夫大學(xué)主持的這項(xiàng)研究旨在追蹤研究宇宙中最大質(zhì)量黑洞的演化，並觀察它們對(duì)宿主星系產(chǎn)生的影響。
在用天文儀器探究後，發(fā)現(xiàn)在銀河系核心部，有上10個(gè)黑洞，所產(chǎn)生的引力不堪設(shè)想，它們的能量相當(dāng)大，可以產(chǎn)生一種能量束，產(chǎn)生一種氣體，經(jīng)數(shù)十億年之後，便形成了星雲(yún)，由星雲(yún)便產(chǎn)生了行星。
美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校華裔天文學(xué)家馬中佩帶領(lǐng)一個(gè)科研小組，最近發(fā)現(xiàn)了科學(xué)界迄今所知最大的兩個(gè)黑洞。它們分別位於NGC3842和NGC4889星系，屬銀河系的中心地帶，距離地球約2.7億光年，每個(gè)質(zhì)量約爲(wèi)太陽的100億倍。
黑洞通常是因爲(wèi)它們聚攏周圍的氣體產(chǎn)生輻射而被發(fā)現(xiàn)的，這一過程被稱爲(wèi)吸積。高溫氣體輻射熱能的效率會(huì)嚴(yán)重影響吸積流的幾何與動(dòng)力學(xué)特性。目前觀測(cè)到了輻射效率較高的薄黑洞拉伸，撕裂併吞噬恆星盤以及輻射效率較低的厚盤。
當(dāng)吸積氣體接近中央黑洞時(shí)，它們產(chǎn)生的輻射對(duì)黑洞的自轉(zhuǎn)以及視界的存在極爲(wèi)敏感。對(duì)吸積黑洞光度和光譜的分析爲(wèi)旋轉(zhuǎn)黑洞和視界的存在提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。數(shù)值模擬也顯示吸積黑洞經(jīng)常出現(xiàn)相對(duì)論噴流也部分是由黑洞的自轉(zhuǎn)所驅(qū)動(dòng)的。
天體物理學(xué)家用“吸積”這個(gè)詞來描述物質(zhì)向中央引力體或者是中央延展物質(zhì)系統(tǒng)的流動(dòng)。吸積是天體物理中最普遍的過程之一，而且也正是因爲(wèi)吸積才形成了我們周圍許多常見的結(jié)構(gòu)。
在宇宙早期，當(dāng)氣體朝由暗物質(zhì)造成的引力勢(shì)阱中心流動(dòng)時(shí)形成了星系。即使到了今天，恆星依然是由氣體雲(yún)在其自身引力作用下坍縮碎裂，進(jìn)而通過吸積周圍氣體而形成的。行星（包括地球）也是在新形成的恆星周圍通過氣體和巖石的聚集而形成的。但是當(dāng)中央天體是一個(gè)黑洞時(shí)，吸積就會(huì)展現(xiàn)出它最爲(wèi)壯觀的一面。然而黑洞並不是什麼都吸收的，它也往外邊散發(fā)質(zhì)子。
由於黑洞的密度極大，根據(jù)公式我們可以知道密度=質(zhì)量/體積，爲(wèi)了黑洞噴射物不斷變亮
讓黑洞密度無
限大，那就說明黑洞的體積要無限小，然後質(zhì)量要無限大，這樣才能成爲(wèi)黑洞。黑洞是由一些恆星“滅亡”後所形成的死星，它的質(zhì)量極大，體積極小。
但黑洞也有滅亡的那天，按照霍金的理論，在量子物理中，有一種名爲(wèi)“隧道效應(yīng)”的現(xiàn)象，即一個(gè)粒子的場(chǎng)強(qiáng)分佈雖然儘可能讓能量低的地方較強(qiáng)，但即使在能量相當(dāng)高的地方，場(chǎng)強(qiáng)仍會(huì)有分佈，對(duì)於黑洞的邊界來說，這就是一堵能量相當(dāng)高的勢(shì)壘，但粒子仍有可能出去。
黑洞會(huì)發(fā)出耀眼的光芒，體積會(huì)縮小，甚至?xí)?。?dāng)英國(guó)物理學(xué)家史迪芬·霍金於1974年做此預(yù)言時(shí)，整個(gè)科學(xué)界爲(wèi)之震動(dòng)。
霍金的理論是受靈感支配的思維的飛躍，他結(jié)合了廣義相對(duì)論和量子理論。他發(fā)現(xiàn)黑洞周圍的引力場(chǎng)釋放出能量，同時(shí)消耗黑洞的能量和質(zhì)量。
假設(shè)一對(duì)粒子會(huì)在任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)被創(chuàng)生，被創(chuàng)生的粒子就是正粒子與反粒子，而如果這一創(chuàng)生過程發(fā)生在黑洞附近的話就會(huì)有兩種情況發(fā)生：兩粒子湮滅、一個(gè)粒子被吸入黑洞。
“一個(gè)粒子被吸入黑洞”這一情況：在黑洞附近創(chuàng)生的一對(duì)粒子其中一個(gè)反粒子會(huì)被吸入黑洞，而正粒子會(huì)逃逸，由於能量不能憑空創(chuàng)生，我們?cè)O(shè)反粒子攜帶負(fù)能量，正粒子攜帶正能量，而反粒子的所有運(yùn)動(dòng)過程可以視爲(wèi)是一個(gè)正粒子的爲(wèi)之相反的運(yùn)動(dòng)過程，如一個(gè)反粒子被吸入黑洞可視爲(wèi)一個(gè)正粒子從黑洞逃逸。
這一情況就是一個(gè)攜帶著從黑洞裡來的正能量的粒子逃逸了，即黑洞的總能量少了，而愛因斯坦的公式E=mc^2表明，能量的損失會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量的損失。
當(dāng)黑洞的質(zhì)量越來越小時(shí)，它的溫度會(huì)越來越高。這樣，當(dāng)黑洞損失質(zhì)量時(shí)，它的溫度和發(fā)射率增加，因而它的質(zhì)量損失得更快。這種“霍金輻射”對(duì)大多數(shù)黑洞來說可以忽略不計(jì)，因爲(wèi)大黑洞輻射的比較慢，而小黑洞則以極高的速度輻射能量，直到黑洞的爆炸。
根據(jù)黑洞本身的物理特性質(zhì)量，角動(dòng)量，電荷劃分，可以將黑洞分爲(wèi)四類。不旋轉(zhuǎn)不帶電荷的黑洞：它的時(shí)空結(jié)構(gòu)於1916年由施瓦西求出稱施瓦西黑洞。不旋轉(zhuǎn)帶電黑洞：稱R-N黑洞。時(shí)空結(jié)構(gòu)於1916至1918年由賴斯納（Reissner）和納自敦（Nordstrom）求出。
旋轉(zhuǎn)不帶電黑洞：稱克爾黑洞。時(shí)空結(jié)構(gòu)由克爾於1963年求出。一般黑洞：稱克爾-紐曼黑洞。時(shí)空結(jié)構(gòu)於1965年由紐曼求出。雙星黑洞：與其他恆星一塊形成雙星的黑洞。
克爾-紐曼黑洞的特點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)且?guī)щ姾傻暮诙矗凶隹藸?-紐曼黑洞。這種結(jié)構(gòu)的黑洞視界和無限紅移面會(huì)分開，而且視界會(huì)分爲(wèi)兩個(gè)（外視界r+和內(nèi)視界r-），無限紅移面也會(huì)分裂爲(wèi)兩個(gè)（rs+和rs-）。外視界和無限紅移面之間的區(qū)域叫做能層，有能量?jī)?chǔ)存在那裡。越過外無限紅移面的物體仍有可能逃離黑洞，這是因爲(wèi)能層還不是單向膜區(qū)。
r±=M±√(M^2-a^2-Q^2)rs±=M±√(M^2-a^2cos^2·θ-Q^2)r±=GM/c^2±√[(GM/c^2)^2-(J/Mc)^2-GQ^2/c^4](其中，M、J、Q分別代表黑洞的總質(zhì)量、總角動(dòng)量和總電荷。a=J/Mc爲(wèi)單位質(zhì)量角動(dòng)量)單向膜區(qū)內(nèi)，r爲(wèi)時(shí)間，t是空間。穿過外視界進(jìn)入單向膜區(qū)得物體，將只能向前，穿過內(nèi)視界進(jìn)入黑洞內(nèi)部。
內(nèi)視界以裡的區(qū)域不是單向膜區(qū)，那裡有一個(gè)“奇環(huán)”，也就是時(shí)間終止的地方。物體可以在內(nèi)視界內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)，由於奇環(huán)產(chǎn)生斥力，物體不會(huì)撞上奇環(huán)，不過，奇環(huán)附近有一個(gè)極爲(wèi)有趣的時(shí)空區(qū)，在那裡存在“閉合類時(shí)線”，沿這種時(shí)空曲線運(yùn)動(dòng)的物體可以不斷地回到自己的過去。
一位印度研究生——薩拉瑪尼安·錢德拉塞卡——乘船來到英國(guó)劍橋跟英國(guó)天文學(xué)家阿瑟。愛丁頓爵士（一位廣義相對(duì)論家）學(xué)習(xí)。錢德拉塞卡意識(shí)到，不相容原理所能提供的排斥力有一個(gè)極限。
恆星中的粒子的最大速度差被相對(duì)論限制爲(wèi)光速。這意味著，恆星變得足夠緊緻之時(shí)，由不相容原理引起的排斥力就會(huì)比引力的作用小。
錢德拉塞卡計(jì)算出；一個(gè)大約爲(wèi)太陽質(zhì)量一倍半的冷的恆星不能支持自身以抵抗自己的引力。（這質(zhì)量現(xiàn)在稱爲(wèi)錢德拉塞卡極限。）前蘇聯(lián)科學(xué)家列夫·達(dá)維多維奇·蘭道幾乎在同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)論。
這對(duì)大質(zhì)量恆星的最終歸宿具有重大的意義。如果一顆恆星的質(zhì)量比錢德拉塞卡極限小，它最後會(huì)停止收縮並終於變成一顆半徑爲(wèi)幾千英里和密度爲(wèi)每立方英寸幾百噸的“白矮星”。
白矮星是它物質(zhì)中電子之間的不相容原理排斥力所支持的。我們觀察到大量這樣的白矮星。第一顆被觀察到的是繞著夜空中最亮的恆星——天狼星轉(zhuǎn)動(dòng)的那一顆。
蘭道指出，對(duì)於恆星還存在另一可能的終態(tài)。其極限質(zhì)量大約也爲(wèi)太陽質(zhì)量的一倍或二倍，但是其體積甚至比白矮星還小得多。這些恆星是由中子和質(zhì)子之間，而不是電子之間的不相容原理排斥力所支持。
所以它們被叫做中子星。它們的半徑只有10英里左右，密度爲(wèi)每立方英寸幾億噸。在中子星被第一次預(yù)言時(shí)，並沒有任何方法去觀察它。實(shí)際上，很久以後它們才被觀察到。
另一方面，質(zhì)量比錢德拉塞卡極限還大的恆星在耗盡其燃料時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)很大的問題：在某種情形下，它們會(huì)爆炸或拋出足夠的物質(zhì)，使自己的質(zhì)量減少到極限之下，以避免災(zāi)難性的引力坍縮。但是很難令人相信，不管恆星有多大，這總會(huì)發(fā)生。
愛丁頓爲(wèi)此感到震驚，他拒絕相信錢德拉塞卡的結(jié)果。愛丁頓認(rèn)爲(wèi)，一顆恆星不可能坍縮成一點(diǎn)。這是大多數(shù)科學(xué)家的觀點(diǎn)：愛因斯坦自己寫了一篇論文，宣佈恆星的體積不會(huì)收縮爲(wèi)零。
其他科學(xué)家，尤其是他以前的老師、恆星結(jié)構(gòu)的主要權(quán)威——愛丁頓的敵意使錢德拉塞卡拋棄了這方面的工作，轉(zhuǎn)去研究諸如恆星團(tuán)運(yùn)動(dòng)等其他天文學(xué)問題。然而，他獲得1983年諾貝爾獎(jiǎng)，至少部分原因在於他早年所做的關(guān)於冷恆星的質(zhì)量極限的工作。
錢德拉塞卡指出，不相容原理不能夠阻止質(zhì)量大於錢德拉塞卡極限的恆星發(fā)生坍縮。但是，根據(jù)廣義相對(duì)論，這樣的恆星會(huì)發(fā)生什麼情況呢？這個(gè)問題被一位年輕的美國(guó)人羅伯特·奧本海默於1939年首次解決。
然而，他所獲得的結(jié)果表明，用當(dāng)時(shí)的望遠(yuǎn)鏡去觀察不會(huì)再有任何結(jié)果。以後，因第二次世界大戰(zhàn)的干擾，奧本海默非常密切地捲入到原子彈計(jì)劃中去。戰(zhàn)後，由於大部分科學(xué)家被吸引到原子和原子核尺度的物理中去，因而引力坍縮的問題被大部分人忘記了。
1967年，劍橋的一位研究生約瑟琳·貝爾發(fā)現(xiàn)了天空發(fā)射出無線電波的規(guī)則脈衝黑洞的物體，這對(duì)黑洞的存在的預(yù)言帶來了進(jìn)一步的鼓舞。起初貝爾和她的導(dǎo)師安東尼·赫維許以爲(wèi)，他們可能和我們星系中的外星文明進(jìn)行了接觸！
我的確記得在宣佈他們發(fā)現(xiàn)的討論會(huì)上，他們將這四個(gè)最早發(fā)現(xiàn)的源稱爲(wèi)LGM1－4，LGM表示“小綠人”（“LittleGreenMan”）的意思。然而，最終他們和所有其他人都得到了不太浪漫的結(jié)論，這些被稱爲(wèi)脈衝星的物體，事實(shí)上是旋轉(zhuǎn)的中子星，這些中子星由於在黑洞這個(gè)概念剛被提出的時(shí)候，共有兩種光理論：一種是牛頓贊成的光的微粒說；另一種是光的波動(dòng)說。
我們現(xiàn)在知道，實(shí)際上這兩者都是正確的。由於量子力學(xué)的波粒二象性，光既可認(rèn)爲(wèi)是波，也可認(rèn)爲(wèi)是粒子。在光的波動(dòng)說中，不清楚光對(duì)引力如何響應(yīng)。但是如果光是由粒子組成的，人們可以預(yù)料，它們正如同炮彈、火箭和行星那樣受引力的影響。
起先人們以爲(wèi)，光粒子無限快地運(yùn)動(dòng)，所以引力不可能使之慢下來，但是羅麥關(guān)於光速度有限的發(fā)現(xiàn)表明引力對(duì)之可有重要效應(yīng)。1783年，劍橋的學(xué)監(jiān)約翰·米歇爾在這個(gè)假定的基礎(chǔ)上，在《倫敦皇家學(xué)會(huì)哲學(xué)學(xué)報(bào)》上發(fā)表了一篇文章。
他指出，一個(gè)質(zhì)量足夠大並足夠緊緻的恆星會(huì)有如此強(qiáng)大的引力場(chǎng)，以致於連光線都不能逃逸——任何從恆星表面發(fā)出的光，還沒到達(dá)遠(yuǎn)處即會(huì)被恆星的引力吸引回來。
米歇爾暗示，可能存在大量這樣的恆星，雖然會(huì)由於從它們那裡發(fā)出的光不會(huì)到達(dá)我們這兒而使我們不能看到它們，但我們?nèi)匀豢梢愿械剿鼈兊囊Φ奈饔?。這正是我們現(xiàn)在稱爲(wèi)黑洞的物體。事實(shí)上，因爲(wèi)光速是固定的，所以，在牛頓引力論中將光類似炮彈那樣處理實(shí)在很不協(xié)調(diào)。
（從地面發(fā)射上天的炮彈由於引力而減速，最後停止上升並折回地面；然而，一個(gè)光子必須以不變的速度繼續(xù)向上，那麼牛頓引力對(duì)於光如何發(fā)生影響呢？）直到1915年愛因斯坦提出廣義相對(duì)論之前，一直沒有關(guān)於引力如何影響光的協(xié)調(diào)的理論。
甚至又過了很長(zhǎng)時(shí)間，這個(gè)理論對(duì)大質(zhì)量恆星的含意才被理解。觀察一個(gè)恆星坍縮並形成黑洞時(shí)，因爲(wèi)在相對(duì)論中沒有絕對(duì)時(shí)間，所以每個(gè)觀測(cè)者都有自己的時(shí)間測(cè)量。由於恆星的引力場(chǎng)，在恆星上某人的時(shí)間將和在遠(yuǎn)處某人的時(shí)間不同。
假定在坍縮星表面有一無畏的航天員和恆星一起向內(nèi)坍縮，按照他的表，每一秒鐘發(fā)一信號(hào)到一個(gè)繞著該恆星轉(zhuǎn)動(dòng)
的空間飛船上去。在他的表的某一時(shí)刻，譬如11點(diǎn)鐘，恆星剛好收縮到它的臨界半徑，此時(shí)引力場(chǎng)強(qiáng)到?jīng)]有任何東西可以逃逸出去，他的信號(hào)再也不能傳到空間飛船了。
當(dāng)11點(diǎn)到達(dá)時(shí)，他在空間飛船中的夥伴發(fā)現(xiàn)，航天員發(fā)來的一串信號(hào)的時(shí)間間隔越變?cè)介L(zhǎng)。但是這個(gè)效應(yīng)在10點(diǎn)59分59秒之前是非常微小的。在收到10點(diǎn)59分58秒和10點(diǎn)59分59秒發(fā)出的兩個(gè)信號(hào)之間，他們只需等待比一秒鐘稍長(zhǎng)一點(diǎn)的時(shí)間，然而他們必須爲(wèi)11點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)等待無限長(zhǎng)的時(shí)間。
按照航天員的手錶，光波是在10點(diǎn)59分59秒和11點(diǎn)之間由恆星表面發(fā)出；從空間飛船上看，那光波被散開到無限長(zhǎng)的時(shí)間間隔裡。
在空間飛船上收到這一串光波的時(shí)間間隔變得越來越長(zhǎng)，所以恆星來的光顯得越來越紅、越來越淡，最後，該恆星變得如此之朦朧，以至於從空間飛船上再也看不見它，所餘下的只是空間中的一個(gè)黑洞。然而，此恆星繼續(xù)以同樣的引力作用到空間飛船上，使飛船繼續(xù)繞著所形成的黑洞旋轉(zhuǎn)。
但是由於以下的問題，使得上述情景不是完全現(xiàn)實(shí)的。離開恆星越遠(yuǎn)則引力越弱，所以作用在這位無畏的航天員腳上的引力總比作用到他頭上的大。在恆星還未收縮到臨界半徑而形成事件視界之前，這力的差就已經(jīng)將航天員拉成意大利麪條那樣，甚至將他撕裂！
然而，在宇宙中存在質(zhì)量大得多的天體，譬如星系的中心區(qū)域，它們?cè)馐艿揭μs而產(chǎn)生黑洞；一位在這樣的物體上面的航天員在黑洞形成之前不會(huì)被撕開。事實(shí)上，當(dāng)他到達(dá)臨界半徑時(shí)，不會(huì)有任何異樣的感覺，甚至在通過永不回返的那一點(diǎn)時(shí)，都沒注意到。
但是，隨著這區(qū)域繼續(xù)坍縮，只要在幾個(gè)鐘頭之內(nèi)，作用到他頭上和腳上的引力之差會(huì)變得如此之大，以至於再將其撕裂。羅傑·彭羅斯在1965年和1970年之間的研究指出，根據(jù)廣義相對(duì)論，在黑洞中必然存在無限大密度和空間——時(shí)間曲率的奇點(diǎn)。
這和時(shí)間開端時(shí)的大爆炸相當(dāng)類似，只不過它是一個(gè)坍縮物體和航天員的時(shí)間終點(diǎn)而已。在此奇點(diǎn)，科學(xué)定律和預(yù)言將來的能力都失效了。然而，任何留在黑洞之外的觀察者，將不會(huì)受到可預(yù)見性失效的影響，因爲(wèi)從奇點(diǎn)出發(fā)的不管是光還是任何其他信號(hào)都不能到達(dá)。
這令人驚奇的事實(shí)導(dǎo)致羅傑·彭羅斯提出了宇宙監(jiān)督猜測(cè)，它可以被意譯爲(wèi)：“上帝憎惡裸奇點(diǎn)?！睋Q言之，由引力坍縮所產(chǎn)生的奇點(diǎn)只能發(fā)生在像黑洞這樣的地方，在那兒它被事件視界體面地遮住而不被外界看見。
嚴(yán)格地講，這是所謂弱的宇宙監(jiān)督猜測(cè)：它使留在黑洞外面的觀察者不致受到發(fā)生在奇點(diǎn)處的可預(yù)見性失效的影響，但它對(duì)那位不幸落到黑洞裡的可憐的航天員卻是愛莫能助。
廣義相對(duì)論方程存在一些解，這些解使得我們的航天員可能看到裸奇點(diǎn)。他也許能避免撞到奇點(diǎn)上去，而穿過一個(gè)“蟲洞”來到宇宙的另一區(qū)域?？磥磉@給空間——時(shí)間內(nèi)的旅行提供了巨大的可能性。
但是不幸的是，所有這些解似乎都是非常不穩(wěn)定的；最小的干擾，譬如一個(gè)航天員的存在就會(huì)使之改變，以至於他還沒能看到此奇點(diǎn)，就撞上去而結(jié)束了他的時(shí)間。
換言之，奇點(diǎn)總是發(fā)生在他的將來，而從不會(huì)在過去。強(qiáng)的宇宙監(jiān)督猜測(cè)是說，在一個(gè)現(xiàn)實(shí)的解裡，奇點(diǎn)總是或者整個(gè)存在於將來（如引力坍縮的奇點(diǎn)），或者整個(gè)存在於過去（如大爆炸。
因爲(wèi)在接近裸奇點(diǎn)處可能旅行到過去，所以宇宙監(jiān)督猜測(cè)的某種形式的成立是大有希望的。事件視界，也就是空間——時(shí)間中不可逃逸區(qū)域的邊界，正如同圍繞著黑洞的單向膜：物體，譬如不謹(jǐn)慎的航天員，能通過事件視界落到黑洞裡去，但是沒有任何東西可以通過事件視界而逃離黑洞。
（記住事件視界是企圖逃離黑洞的光的空間——時(shí)間軌道，沒有任何東西可以比光運(yùn)動(dòng)得更快。）人們可以將詩人但丁針對(duì)地獄入口所說的話恰到好處地用於事件視界：“從這兒進(jìn)去的人必須拋棄一切希望。”
任何東西或任何人一旦進(jìn)入事件視界，就會(huì)很快地到達(dá)無限緻密的區(qū)域和時(shí)間的終點(diǎn)。廣義相對(duì)論預(yù)言，運(yùn)動(dòng)的重物會(huì)導(dǎo)致引力波的輻射，那是以光的速度傳播的空間——時(shí)間曲率的漣漪。引力波和電磁場(chǎng)的漣漪光波相類似，但是要探測(cè)到它則困難得多。
就像光一樣，它帶走了發(fā)射它們的物體的能量。因爲(wèi)任何運(yùn)動(dòng)中的能量都會(huì)被引力波的輻射所帶走，所以可以預(yù)料，一個(gè)大質(zhì)量物體的系統(tǒng)最終會(huì)趨向於一種不變的狀態(tài)。
（這和扔一塊軟木到水中的情況相當(dāng)類似，起先翻上翻下折騰了好一陣，但是當(dāng)漣漪將其能量帶走，就使它最終平靜下來。）例如，繞著太陽公轉(zhuǎn)的地球即產(chǎn)生引力波。其能量損失的效應(yīng)將改變地球的軌道，使之逐漸越來越接近太陽，最後撞到太陽上，以這種方式歸於最終不變的狀態(tài)。
在地球和太陽的情形下能量損失率非常小——大約只能點(diǎn)燃一個(gè)小電熱器，這意味著要用大約1千億億億年地球纔會(huì)和太陽相撞，沒有必要立即去爲(wèi)之擔(dān)憂！
地球軌道改變的過程極其緩慢，以至於根本觀測(cè)不到。但幾年以前，在稱爲(wèi)PSR1913+16（PSR表示“脈衝星”，一種特別的發(fā)射出無線電波規(guī)則脈衝的中子星）的系統(tǒng)中觀測(cè)到這一效應(yīng)。
此係統(tǒng)包含兩個(gè)互相圍繞著運(yùn)動(dòng)的中子星，由於引力波輻射，它們的能量損失，使之相互以螺旋線軌道靠近。在恆星引力坍縮形成黑洞時(shí)，運(yùn)動(dòng)會(huì)更快得多，這樣能量被帶走的速率就高得多。
所以不用太長(zhǎng)的時(shí)間就會(huì)達(dá)到不變的狀態(tài)。人們會(huì)以爲(wèi)它將依賴於形成黑洞的恆星的所有的複雜特徵——不僅僅它的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，而且恆星不同部分的不同密度以及恆星內(nèi)氣體的複雜運(yùn)動(dòng)。如果黑洞就像坍縮形成它們的原先物體那樣變化多端，一般來講，對(duì)之作任何預(yù)言都將是非常困難的。
然而，加拿大科學(xué)家外奈·伊斯雷爾在1967年使黑洞研究發(fā)生了徹底的改變。他指出，根據(jù)廣義相對(duì)論，非旋轉(zhuǎn)的黑洞必須是非常簡(jiǎn)單、完美的球形；其大小隻依賴於它們的質(zhì)量，並且任何兩個(gè)這樣的同質(zhì)量的黑洞必須是等同的。
事實(shí)上，它們可以用愛因斯坦的特解來描述，這個(gè)解是在廣義相對(duì)論發(fā)現(xiàn)後不久的1917年卡爾·施瓦茲席爾德找到的。一開始，許多人（其中包括伊斯雷爾自己）認(rèn)爲(wèi)，既然黑洞必須是完美的球形，一個(gè)黑洞只能由一個(gè)完美球形物體坍縮而形成。
所以，任何實(shí)際的恆星從來都不是完美的球形只會(huì)坍縮形成一個(gè)裸奇點(diǎn)。然而，對(duì)於伊斯雷爾的結(jié)果，一些人，特別是羅傑·彭羅斯和約翰·惠勒提倡一種不同的解釋。
他們論證道，牽涉恆星坍縮的快速運(yùn)動(dòng)表明，其釋放出來的引力波使之越來越近於球形，到它終於靜態(tài)時(shí)，就變成準(zhǔn)確的球形。按照這種觀點(diǎn)，任何非旋轉(zhuǎn)恆星，不管其形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何複雜，在引力坍縮之後都將終結(jié)於一個(gè)完美的球形黑洞，其大小隻依賴於它的質(zhì)量。
這種觀點(diǎn)得到進(jìn)一步的計(jì)算支持，並且很快就爲(wèi)大家所接受。伊斯雷爾的結(jié)果只處理了由非旋轉(zhuǎn)物體形成的黑洞。1963年，新西蘭人羅伊·克爾找到了廣義相對(duì)論方程的描述旋轉(zhuǎn)黑洞的一族解。這些“克爾”黑洞以恆常速度旋轉(zhuǎn)，其大小與形狀只依賴於它們的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)的速度。
如果旋轉(zhuǎn)爲(wèi)零，黑洞就是完美的球形，這解就和施瓦茲席爾德解一樣。如果有旋轉(zhuǎn)，黑洞的赤道附近就鼓出去（正如地球或太陽由於旋轉(zhuǎn)而鼓出去一樣），而旋轉(zhuǎn)得越快則鼓得越多。由此人們猜測(cè)，如將伊斯雷爾的結(jié)果推廣到包括旋轉(zhuǎn)體的情形，則任何旋轉(zhuǎn)物體坍縮形成黑洞後，將最後終結(jié)於由克爾解描述的一個(gè)靜態(tài)。
黑洞是科學(xué)史上極爲(wèi)罕見的情形之一，在沒有任何觀測(cè)到的證據(jù)證明其理論是正確的情形下，作爲(wèi)數(shù)學(xué)的模型被髮展到非常詳盡的地步。
的確，這經(jīng)常是反對(duì)黑洞的主要論據(jù)：怎麼能相信一個(gè)其依據(jù)只是基於令人懷疑的廣義相對(duì)論的計(jì)算的對(duì)象呢？然而，1963年，加利福尼亞的帕羅瑪天文臺(tái)的天文學(xué)家馬丁·施密特測(cè)量了在稱爲(wèi)3C273（即是劍橋射電源編目第三類的273號(hào)）射電源方向的一個(gè)黯淡的類星體的紅移。
他發(fā)現(xiàn)引力場(chǎng)不可能引起這麼大的紅移——如果它是引力紅移，這類星體必須具有如此大的質(zhì)量，並離地球如此之近，以至於會(huì)干擾太陽系中的行星軌道。
這暗示此紅移是由宇宙的膨脹引起的，進(jìn)而表明此物體離地球非常遠(yuǎn)。由於在這麼遠(yuǎn)的距離還能被觀察到，它必須非常亮，也就是必須輻射出大量的能量。
人們會(huì)想到，產(chǎn)生這麼大量能量的唯一機(jī)制看來不僅僅是一個(gè)恆星，而是一個(gè)星系的整個(gè)中心區(qū)域的引力坍縮。人們還發(fā)現(xiàn)了許多其他類星體，它們都有很大的紅移。但是它們都離開地球太遠(yuǎn)了，所以對(duì)之進(jìn)行觀察太困難，以至於不能。
黑洞等離子體德國(guó)在實(shí)驗(yàn)室製造出黑洞等離子體德國(guó)馬克斯普朗克核物理研究所和赫爾姆霍茨柏林中心的研究人員使用柏林同步加速器（BESSYⅡ）在實(shí)驗(yàn)室成功產(chǎn)生了黑洞周邊的等離子體。通過該研究，之前只能在太空由人造衛(wèi)星執(zhí)行的天文研究！
（本章完）