黑洞的存在不是虚无缥缈的猜测

黑洞是一个科学的事物，不是胡乱猜测的。

现在科学家们对黑洞的探测和说明有着严密的理论依据，这些理论经历了100多年的丰富发展和验证。

爱因斯坦是黑洞存在的第一个理论预言者，这个理论是重力场方程式。

1916年，爱因斯坦的一般相对论发表，场方程式是其中心的数学公式。该方程式将时间、空间、物质、运动这4个自然界中存在的物理量与前所未有的结合起来，方程式的左边表示时空的弯曲程度，右边表示物质及其运动。

美国物理学家约翰阿奇博尔德霍勒将这个方程式描述了物质在时空中是如何弯曲的，时空是如何运动的。

爱因斯坦的重力场方程发展修正了万有引力理论。

场方程揭示了牛顿发现的万有引力，本质是质量运动引起的时空屈曲，万有引力是时空屈曲的表现现象。有质量的物体会使自己周围的时空变形，质量越大变形越强。这种应变的尺度是时空的曲率。

但是当物体质量大、体积极小时，时空曲率极端。

爱因斯坦的一般相对论发表不久，德国天文学家、物理学家卡尔施瓦兹西尔根据爱因斯坦场方程得到了真空解。这个解的意思是，静态球对称的天体的实际半径比自己的质量极限半径小的话，周围就会存在奇怪的现象，即使是“视野”，物质进入这个界面也不能逃脱，光也不例外。

这个临界半径叫做施瓦兹西尔半径。计算史瓦西半径的公式是R=2GM/C

其中，r为史瓦西半径值，g为引力常数(6.6710 ^-11 nm/kg )，m为天体质量，c为光速。

这个方程式有光速平方，意味着时空的曲率大到光无法逃逸的程度。

1969年，惠勒在会议上将这个天体称为“黑洞”，从那以后“黑洞”一词在世界上广为流传。根据史瓦西半径的计算，太阳这个质量的天体史瓦西半径是2952米，地球史瓦西半径约为9毫米。但是根据奥本海默的极限理论，恒星的尸体不超过太阳质量的3倍只能是中子星，宇宙黑洞必须超过太阳质量的3倍。

当然，也有理论认为在宇宙大爆炸的初期有很多微小的黑洞，但是迄今为止还没有发现这个黑洞的存在，也没有正确的证据。人们拼命地寻找黑洞几十年，终于找到了。

爱因斯坦一般相对论出现以来，更明确地说，从施瓦兹半径理论出发，黑洞预示存在，人们一直希望在宇宙中发现存在。上个世纪上半叶，科学家发现了白矮星和中子星，钱德拉塞卡尔和奥本海默分别计算了这两个天体的质量极限。

白矮星的质量极限是太阳质量的1.44倍，超过这个质量的话就会变成中子星，被称为“钱德拉卡尔极限”的中子星不能超过太阳质量的3.2倍。超过那个的话就会变成黑洞。我们把那个称为奥本海默极限。

1960年代，发现了运行轨迹奇怪的天鹅座X-1。这是相当于太阳质量20~40倍的蓝色巨星，围绕着看不见的“伴星”旋转，那里有强x射线辐射，看不见的伴星质量远远超过了奥本海默的极限。

人们怀疑这是否就是传说中的黑洞？

但是，因为没有更多的证据，所以不能确定那是黑洞。到了70年代，有越来越多的x射线证据，只有能够将天体气体加热到数百万度的伴星才能发出这种x射线，天文学家们认为这是黑洞。

之后，用发射的卫星和大型望远镜发现了这个伴星稀薄的吸收盘，测量了吸收盘的内径，将这个伴星的质量计算为太阳的约10倍。

天鹅座X-1被认为是人类发现的第一个黑洞。

之后发现的黑洞越来越多，在各银河的中心大致有质量大的黑洞。

就像我们银河系中心的半人马座A*黑洞一样，质量是太阳的400万倍仙女座中心黑洞的质量大约是太阳的1亿倍。

最初的黑洞照片是用相当于地球直径的电波望远镜阵列拍摄的。

2019年4月10日，人类终于拍摄了第一张黑洞照片。该视频是使用世界上数百名科学家、数十家研究机构，用口径相当于地球直径的电波望远镜阵列拍摄的照片，数据为7PB。

不知道这是什么概念，1PB=1024TB，1TB=1024GB，也就是说这张照片需要处理700万GB的数据，存储这些数据的硬盘有数千台。

这可以说是人类迄今为止信息量最大的照片。冲洗这张照片花了两年时间，实际上是分析处理这个庞大的数据。

这张照片反映了我们5500万光年以外的M87银河的中心黑洞，其质量是太阳的65亿倍。

目前人类发现的最大黑洞是TON618类星的中心黑洞，质量是太阳的660亿倍。

本文来源：币虎漫步
原文标题：黑洞的存在不是虚无缥缈的猜测

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编译者/作者：币虎漫步

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