黑洞是現代廣義相對論中存在於宇宙空間中的一種天體，時空展現出引力的加速度極端強大，以至於使得視界內的逃逸速度大於光速，是一個任何粒子或電磁輻射，包括光都無法逃離的區域或者說是天體。
“黑洞”這個天體的名字，是誰給它命名的？
早在1784年11月，時任劍橋學監的“約翰·米歇爾”給物理學家“卡文迪許”（Henry Cavendish）寫了一封信，信中就提出過有巨大到連光都無法逃逸的天體，但是他當時用“Dark star”（黑暗之星）這個詞來形容。
圖解:“約翰·米歇爾”
在20世紀初期的物理學家使用的詞是“引力坍塌的物體”來形容黑洞。
美國物理學家“羅伯特·亨利·迪克”在1960年代，以一個惡名昭彰進去就出不來的監獄來比喻這種天體，這座監獄被稱為“加爾格達黑洞”，正是因為“加爾格達黑洞”這座監獄的比喻，“黑洞”這個詞正式新鮮出爐。隨後《生活》雜誌和《科學新聞》雜誌，在1963年的出版品中使用了“黑洞”這個名詞，
而這個詞真正的發揚光大是在物理學家“約翰·惠勒”在1967年12月的講座上，有一位學生再一次的提出了黑洞這個名詞，當時“惠勒”覺得黑洞這個詞簡潔並具有廣告價值，於是予以採用併成為了術語。使得黑洞這個詞迅速的被推廣，也因此有人誤認為是“惠勒”提出了黑洞這個名字。
極端天體“黑洞”的誕生過程
黑洞的形成通常要經歷幾個階段：
- 第一階段：
其實每個至暗的黑洞，都曾經在宇宙中光芒萬丈，曾經轟轟烈烈地展示過其生命的燦爛與光輝，我們知道大部分的恆星內部聚集著大量的氫原子，核聚變將氫原子變成了氦原子並釋放出了極大的能量，正是這股能量以熱壓輻射的形式存在來對抗這巨大的引力，這兩股力量之間剛好維持著一個平衡，支撐著恆星不會坍縮，因此只要核心持續的核聚變，恆星就能夠維持足夠的穩定度。
- 第二階段：
而當核心的燃料耗盡恆星壽命終結的時候，恆星就會因為冷卻而內部壓力下降，進而導致在引力的作用下坍縮，而對於那些比太陽的質量大很多的恆星，核心內的熱能和壓力可以使它們合成更重的元素，最終可能合成鐵原子，但是值得注意的是產生出鐵元素的過程不產生任何的能量。
- 第三階段：
當鐵核在大質量恆星中央累積到一定程度後，輻射能與重力之間的平衡就瓦解了，出現了鐵核坍縮，就在幾千分之一秒內，恆星產生自爆，並以1/10的光速移動，這個過程就是恆星的死亡過程，也就“超新星爆發”。
- 第四階段：
“超新星爆發”後，引力坍縮形成了一個接近“史瓦西”半徑的球形，“史瓦西”半徑是任何具有質量的物質，都存在著一個臨界半徑的特徵值。
1916年，德國物理學家“史瓦西”運用愛因斯坦的廣義相對論計算得出的一個結論，這個理論直到1971年被證實，當物體的實際半徑小於“史瓦西”半徑的時候，這個物體就變成黑洞。
- 舉例說明：
太陽的“史瓦西”半徑約為3千米，地球的“史瓦西”半徑只有9毫米，也就是說如果把地球壓縮成直徑1.8釐米以內，地球就會變成黑洞。
引力坍縮形成了一個接近“史瓦西”半徑的球體以後，原子核的排列還在，原子的結構也沒有被破壞，但是電子都被擠壓到了原子核裡，質子和電子被擠到一起就成為了中子，然後整個坍塌結構停止，這個狀態“中子星”，而此刻如果中子星的質量超過了太陽質量的3~4倍以上，也就是“奧本海默·沃爾科夫”極限（中子星的質量上限，是在廣義相對論框架下描述一個處在定態引力平衡狀態下的各向同性球對稱物體結構的約束方程，它所描述的是恆星在輻射壓力和自身引力作用下的相對論性流體靜力學平衡）。那這顆中子星還會繼續在引力的作用下坍縮，當縮小到史瓦西半徑以內的時候，原子的結構就會徹底破壞，此時已經沒有什麼力量可以與引力進行抗衡了，所有的物質都會向著中心點瘋狂的移動，最終形成體積無限小且密度無限大的天體--“黑洞”。
打開黑洞的另一種形成方式· 普朗克質量
引力坍塌並不是唯一能形成黑洞的過程，黑洞理論上可以在達到足夠密度的高能碰撞中形成，但是黑洞的質量必然有一個下限，從理論上預期這個邊界應該在“普朗克”質量（mP=√hc/G≈1.22*1019GeV/c2≈2.18*10-8kg, 普朗克質量是宏觀尺度與微觀尺度的分界點，當物質的質量大於普朗克質量時，它的行為是確定的，表現出宏觀的物質特性，當物質的質量小於普朗克質量時，它的行為是不確定的，表現出微觀的量子特性）的附近，但是量子引力的發展表明普朗克質量可能非常低，這將使微型黑洞在宇宙射線撞擊大氣層時發生的高能碰撞中產生，或者有可能在“CERN（歐洲核子研究組織，是世界上最大型的粒子物理學實驗室）”的大型強子對撞機中產生。
碰撞產生的“微型黑洞”，有很多人擔心撞出黑洞地球是不是就沒了，其實不會。即使可以形成微型黑洞，也會在大約10-25秒內蒸發，不會對地球造成任何威脅。
“黑洞”共分為“黑”與“洞”兩部分
- 第一部分：“黑”。
假如正看著黑洞，看到的是它的事件視界，正如廣義相對論所預測的，質量的存在使時空變形，使粒子的路徑朝向質量彎曲在黑洞的事件視界，這種變形強烈到沒有任何的路徑是遠離黑洞的，任何東西想要通過這個事件視界逃逸，逃逸速度都必須超過光速。
愛恩斯坦的相對論指出，在任何慣性座標中，物質的速率都不可能超越真空中的光速，也就是說包括光在內的一切物質都無法從事件視界到達外部，所以看到的只是一個不會反射任何光的黑暗球面。
這就是黑洞“黑”的部分。
- 第二部分：“洞”。
而在史瓦西半徑以下天體的任何物質，也就是所有進入到事件視界範圍內的一切物質都塌陷成一個質量無限大，密度無限大，面積無限小的一個點也就是引力奇點，在奇點處目前認知的空間、時間和物理定律都不再適用。
根據廣義相對論所描述，奇點是一個時空曲率變得無限的區域，就像是一個永遠飢餓吞噬一切的洞一樣。
這就是黑洞“洞”的部分。
黑洞竟然不能被看見，那又是怎麼發現的？
雖然看不到黑洞事件視界內的東西，但是科學家們通過觀察和研究很多周圍的現象發現，黑洞的周圍遍佈著氣體和灰塵形成的顆粒，這些顆粒以大約1/10光速圍繞著黑洞進行高速旋轉，如此高速的運動會導致持續不斷的爆發輻射，併產生出超高的亮度，這稱之為“吸積盤”。
越接近黑洞的事件視界，速度就會越快，黑洞所必須承受的越多，它的事件視界的範圍就會越大，在其周圍形成的吸積盤就會越大越亮，因此最大最亮的吸積盤中心有一個超大質量的黑洞。這種大質量的黑洞幾乎存在於每個超大星系的中心區域，比如我們的銀河系。
- 舉例說明：
德國天文學家們曾於2008年證實，在銀河系的中心與地球相距約2.6萬光年的“人馬座A”就是一個超大質量的黑洞，其質量約為400億倍的太陽質量。
圖解：“人馬座A”
黑洞並不是像吸塵器一樣把周圍的物質都吸到事件視界內，當物質靠近黑洞邊緣的時候，物質周圍的時空被扭曲成了曲率無限大，等於說物質所在的範圍也成了事件視界，相當於黑洞的視界線擴大將物質吞噬掉。
- 舉例說明：
把太陽換成一個同質量的黑洞，根據瓦西半徑，太陽（黑洞）的直徑大概是在6千米左右，但是此時太陽系的行星並不會被太陽（黑洞）吸進去，而是依然會圍繞著太陽的黑洞公轉。
重力場作用現象證實了愛因斯坦的相對論
芬蘭科學家發現了一個巨大的雙黑洞系統，它距離地球35億光年，經過研究發現這是人類觀測到的宇宙中最大的黑洞，這個超大的黑洞名為“SDSS J140821.67+025733.2”。
這個黑洞是天文學所記錄最大黑洞（TON 618）的三倍，它的質量約為太陽的1961倍，相當於一個小型的星系，形成於“OJ287”類星體的中心位置，“OJ287”類星體包含著兩個黑洞，除此之外還有一個質量越小的黑洞，這個較小的黑洞質量大約是太陽的1億倍。預計在未來1萬年裡這兩個黑洞將發生合併。
通過對這個巨大黑洞旁小型黑洞的觀測，天文學家用較強的重力場作用現象證實了愛因斯坦的相對論。
宿命
1974年，霍金預言黑洞會輻射出少量的熱輻射，這種效應被稱為“霍金輻射”。
如果霍金的理論是正確的，那麼黑洞會因為光子和其他的粒子發射而損失質量，也就是說會隨著時間的流逝而收縮和蒸發，霍金的計算還有一個重要的發現，黑洞的質量越小，溫度越高，蒸發也越快。而質量越大的黑洞，溫度越低，蒸發的越慢。
- 微黑洞的宿命
換個說法來講，對於微型黑洞來說，發射粒子的過程十分迅猛，相當於爆發，對於巨型黑洞來說，發射粒子的過程十分緩慢相當於蒸發，這也是為什麼說“CERN”大型強子對撞機中即使產生黑洞也不會對地球造成影響。
- 巨型黑洞的宿命
對於大型的黑洞來講，其霍金輻射的蒸發速度遠遠低於其吸收能量的速度，因此就目前的時間尺度範圍來看，遍佈宇宙中的黑洞，在未來幾十億年間依然會以一定的速度增長，而只有當宇宙微波背景的溫度降到該黑洞的溫度之下，一個太陽質量的黑洞大約將在10年內蒸發，而質量為太陽1000億倍的超大黑洞將會在大約2*10100年蒸發掉，這個數字已經遠遠大於目前人類可觀測宇宙的本身年齡。
結語·“天鵝座X-1” 奠定了黑洞理論的基礎
在上個世紀60年代的時候，美國為登月做準備，發射了一系列探空火箭進行觀測，在1964年的一次火箭彈道飛行時發現了這個奇怪的天體，發現它是從地球觀測到的最強的“X射線”源之一，正是“天鵝座X-1”（CygX-1）。
“天鵝座X-1”距離地球大約6070光年，其質量大約是太陽的14.8倍，它的事件視界半徑約為26公里，是最先被廣泛稱為黑洞的候選星體。（候選星體：黑洞觀察有實際的困難度存在，宣稱某個星體是黑洞，其並不能全面驗證黑洞的所有特徵，無法滿足專業天體物理的數據要求，因為當時天文數據庫當中並沒有黑洞，嚴格來說只有黑洞候選星體）。
後來確定這是一個黑洞，也是人類發現的第一個黑洞。
“天鵝座X-1”還曾經是物理學家“史蒂芬·霍金”和“吉普·索恩”的打賭的主角，霍金賭這個空間裡並沒有黑洞存在，霍金後來解釋這是一個“保險措施”，在《時間簡史》裡霍金有提及。
而根據《時間簡史》的10週年更新版本，霍金已經承認輸了打賭，因為之後的觀測數據支持黑洞理論，打賭雖然輸了卻奠定了黑洞理論的基礎。
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