圖：黑洞
在整個宇宙裡，到底什麼東西最有名？
要我說，既不是太陽，也不是月球，更不是銀河，而是黑洞。
黑洞是這個宇宙裡最迷人的東西了。它能吸走周圍的所有東西，似乎也有吸走所有人的注意力。
黑洞是怎麼形成的？
要說黑洞，得先從蘋果說起。
這個蘋果，不是白雪公主吃的毒蘋果，不是亞當夏娃吃的讓人有了善惡之分的蘋果，不是拿來打電話的蘋果手機，更不是歌詞裡的“你是我的小呀小蘋果”——這個蘋果指的是牛頓的蘋果。
據說，牛頓就是被蘋果砸中，才發現了萬有引力。
這個故事，有可能會讓人產生一種誤解，那就是，只有存在於地球表面的東西，才會感受到地球的引力。
其實，不僅僅是地球表面，離地球有一定距離的東西會感受到地球引力，地球內部的各個組成部分，也會感受到這種引力。
這種引力跟兩個指標有關，一個是距離有多遠，另一個是分量有多大。距離越近、分量越大，這個引力也就越大。
地球在宇宙當中，分量不算大，它只是一個小得不能再小的星體——所以，地球給自己體內各個部分所施加的引力，也都不算大。
像太陽這樣的恆星就不一樣了。它們個頭巨大，自己給自己的引力也十分巨大。
因為恆星在往外發光發熱，發射出去的光和熱會產生一個推動力，這個推動力會把它自己的引力給抵消掉。
不過，恆星上的燃料，總有燒完的那一天，燒完之後，那可就吃不消了。這顆星球的引力就會拉著組成星球的各個部分，往它的中心擠壓過去，換句話說，這個星球就會大大縮小。
個頭變小了，它的表面和它的中心變得更近了。
這就意味著，它表面的引力變得大了很多。如果它的分量有足夠大的話，表面的引力就足以把光線也吸住，讓它沒法跑出去。
這這個時候，你就會發現， 這樣的星體自己不發光，也不會把光線反射或者折射出去，導致我們無法通過肉眼直接觀察到它。
這就形成了黑洞。
科學家們做了計算，如果一顆恆星在塌陷收縮之後，分量只剩下太陽的3.8倍時，它就會形成黑洞。
注意是還剩下的分量哈，恆星坍縮之前一般會先爆炸一次，拋出去很多東西，所以現在是太陽3.8倍的恆星，將來是不夠形成黑洞的。
科學家很早就算出了黑洞的存在
說完了黑洞的形成，我們來說說黑洞的發現，說到黑洞，你可能會覺得，這是一個很新鮮的東西，是最近這些年才被發現的。
其實，關於黑洞的認知很早就有了。
現在，我們所知的最早關於黑洞的記錄，來自一位名叫約翰·米歇爾的英國科學家，他生活在18世紀中後期——差不多相當於咱們中國的乾隆皇帝那會兒。
當時，他在一封寫給另一位物理學家的信裡提到了這個神奇的東西。
這源於他在閱讀了牛頓的論文之後，接受了牛頓關於光實際上是一種小顆粒的說法。
並且認為，這種小顆粒也會受到引力的影響，隨後，他進行了一些簡單的計算，並且得出結論說， 如果宇宙當中存在一個密度和太陽差不多。
但是直徑比太陽大500倍的恆星，那麼它所發出的光無法逃脫它自己產生的引力，所以會出現“它在發光，但我們看不見”的情況。
米歇爾甚至提出了找到這種“看不見的恆星”的辦法——它的巨大引力也必然會對其他天體產生影響。通過這種影響，我們可以找到那顆看不見的星星。
比米歇爾稍微晚一點，法國有一位非常了不起的天文學家、數學家拉普拉斯，他也提到過黑洞現象。
他認為，假如有一顆恆星，它的分量是250倍的太陽，但同時又把它塞到地球這麼大的一個小空間裡，那麼，由此帶來的引力結果是，它所發出的任何光線，都沒有辦法逃脫引力的控制。
所以我們看不到它。拉普拉斯甚至認為，出於這個原因，我們無法看見宇宙中最大的發光天體。
一開始天文學家對這個想法感到很興奮，但是很快大家發現，光的運動不是像米歇爾和拉普拉斯想象的那樣。
真實的光線到底是怎麼受引力影響的，誰也說不清，所以這個看不見的星星的想法逐漸被人們忽略了。
一直等到二十世紀，才有一個科學家解決了光怎麼被引力影響的問題，這個科學家大家一定聽說過，他就是大名鼎鼎的愛因斯坦，他用來解決這個問題的理論就叫做廣義相對論。
關於廣義相對論的定義，你現在理解起來有些難度，我在文末附了一些延伸的資料，感興趣的同學可以看一看。
總之，在這個廣義相對論發表後不久，有一個叫史瓦西的德國天文學家計算出了這個理論的很多細節，其中一個結果實際上就是黑洞。
不過他當時只是覺得這個結果本身很奇怪，還不知道它對應的天體是什麼樣。所以那個時候還沒有黑洞這個名字，黑洞這個名字是1968年才出現的。黑洞裡面是什麼樣的？
關於黑洞，人們最關心的一個問題是，黑洞裡面到底是怎樣的。
這個問題，實際上天文學家和物理學家們根本無法回答。因為確實看不見。關於黑洞的一切，都是科學家們在瞭解了宇宙運行的物理規律之後，通過計算的方式判斷出來的。
但是，科學家們倒也預想過，假如有一個人能夠靠近一個黑洞，並且掉進去，那麼他將會面臨什麼情況。
黑洞的邊界和其他很多天體的邊界不太一樣，它是非常明確的。在這個邊界以外的東西，都還很正常，在它們看來黑洞和一個引力很大的天體沒什麼區別。
但是一旦進入這個邊界，就再也不可能離開了，註定會掉到黑洞中心。
反過來說， 在外邊的我們可以看到邊界以外的東西，但是邊界裡面發生的任何事情我們什麼都看不見。所以這個邊界有個名字叫“事件視界” ，也就是說，以事件能否被我們的視覺感知到，作為邊界。
當然，掉進黑洞的人很可能意識不到自己已經進入了事件世界，科學家們認為，在這一刻，對他而言可能什麼事情都不會發生。
除了他開始無法挽回地往黑洞深處掉落之外——考慮到這個人處在失重的狀態下，所以他甚至都感覺不到自己在掉落。
這個時候，他或許可以盡情觀賞黑洞內部的樣子了。不過，他只能自己看，而不能把自己看到的東西傳輸出來。再接下來，他的情況就不太妙了。
還記得我一開始說的嗎？引力和兩個指標有關，分量和距離。
咱們每個人都有身高，這就是一段距離，所以當我們站在地球上的時候，我們的腳受到的引力和我們的頭受到的引力是不一樣的。
幸好，地球的引力相對來說比較小，身高帶來的距離差也太小，所以，這點兒引力差不會給我們造成什麼麻煩。
可是黑洞裡就不一樣了。隨著這個人離黑洞的中心越來越近，他身體各個部分所受引力的差異也越來越大。
最後，這個人會被這種力量給撕成碎片——沒有人知道這會在什麼時候發生，也沒有人知道它到底是怎麼發生的，我們只能通過數學的方法瞭解到這一點。
最後我再給大家解釋一下什麼是廣義相對論，要理解廣義相對論，先要理解另外一個定義：相對性原理。
物理定律在一切參考系中都具有相同的形式，這就是相對性原理。
相對性原理是物理學最基本的原理之一，它指出不存在“絕對參考系”。
在一個參考系中建立起來的物理定律，通過適當的座標變換，可以適用於任何參考系。
相對性原理最初是由伽利略提出，當時的適用範圍是經典力學。愛因斯坦將其推廣到包含力學和電磁學的整個經典物理學範圍，後來更進一步將引力現象也包含進來。
廣義相對論是現代物理中基於相對性原理利用幾何語言描述的引力理論。廣義相對論將經典的牛頓萬有引力定律與狹義相對論加以推廣。
在廣義相對論中，引力被描述為時空的一種幾何屬性（曲率），而時空的曲率則通過愛因斯坦場方程和處於其中的物質及輻射的能量與動量聯繫在一起。
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