爱因斯坦的相对论和黑洞有什么联系?

零度罒


广义相对论是爱因斯坦在1915年提出的用于描述引力的理论,其中最重要的是引力场方程。通过解这个方程,可以推导出很多未知的现象和天体。

就在广义相对论提出一个月后,史瓦西从引力场方程中得到了第一个精确解。根据史瓦西解,宇宙中可能存在一种可以把光也束缚住的绝对黑暗天体,这就是后来所说的黑洞。

黑洞的引力非常极端,它能让空间发生弯曲到使得光无法逃脱的程度,所以黑洞本身无法直接观测到。由于黑洞的表面把时空分隔开来,我们无法观测到黑洞的内部,所以黑洞的表面又被称为事件视界。根据黑洞的表面逃逸速度刚好就是光速,可以推导出黑洞的半径(又称史瓦西半径):

可以看到,黑洞的半径只取决于质量,质量越大,黑洞半径也会越大。

长久以来,天文学家一直在寻找黑洞的踪迹。但由于黑洞的特殊属性,天文望远镜无法直接观测到黑洞,只能找到一些间接的证据。天文学家注意到,宇宙中的某些恒星会环绕看不见的致密天体运动,并且还有相应的电磁波辐射出来。通过理论计算和实际观测,天文学家可以间接地推测出黑洞的存在。另外,几年前探测到的双黑洞合并产生的引力波也能证实黑洞的存在。

不过,天文学家也没有放弃对黑洞进行成像。虽然黑洞本身不可见,但它们在吞噬物质时会在周围形成明亮的吸积盘。通过拍摄这种发光结构,可以让位于中心的看不见黑洞的轮廓显示出来,这样就能确定黑洞的存在。

为了拍摄到黑洞的轮廓,需要口径相当于地球直径的射电望远镜。虽然人类目前无法制造出如此庞大的望远镜,但通过干涉技术,可以实现等效口径达到地球直径的射电望远镜。基于此,天文学家终于拍摄到5500万光年外的超大质量黑洞的阴影,从而直接证明黑洞的存在。


火星一号


我也是今天才接触这个话题。从黑洞照片发布会,还有几个视频大概了解一点了。广义相对论大概就是说,物体质量大到一定程度,会具有相等的引力,这个引力磁场很强大,会扭曲时间和空间,也就是说,它的力量可以改变宇宙的正常规律,按照神话传说就是:跳出三界之外,不在五行之中,自成一体,现在的科学理论无法诠释。广义相对论提出以后,科学家就用各种方法来论证,最后提出黑洞理论,尽而提出星际黑洞理论。从论证黑洞的存在和特性,再证明广义相对论的存在。黑洞照片的公布,就证明了黑洞的存在,和广义相对论的可靠性,至少现在来说,爱因斯坦是对的。我认为广义相对论是牛顿的万有引力的高级版本。接下来说个本人的想象,感觉黑洞内部实体的直径大概相当于照片中黑洞中心黑色部分直径的10到40万亿分之一。