其實黑洞不是洞，也不是黑的。被吸進黑洞的物質並不是絕對無法回到外界，黑洞也絕對不是黑的(黑洞是有顏色的，只是肉眼看不到，後面講黑洞和吸積盤的時候會提到)。
黑洞理論起源於公元18世紀壹位名叫約翰·林可唯的牧師。他結合光速理論和牛頓逃逸速度計算出壹個有趣的天體模型。
如果我們把壹塊石頭向上扔向地球，不管它有多硬，它都會落回地球。如果我們以足夠高的速度飛出地球，就可以像火箭壹樣飛出地球的引力控制範圍。這個速度就是所謂的逃逸速度。對於地球來說，逃逸速度是11.2 km/s，逃逸速度與引力有關，引力與質量有關。因此，如果壹個天體的質量越大，對應的逃逸速度就越高。
假設壹個天體質量巨大，需要比光更快的速度逃逸。這時，即使我們以光速向它扔壹塊石頭，石頭的速度仍然達不到脫離天體的逃逸速度，所以它最終會掉頭返回天體。
於是，就有了最原始的黑洞概念——壹種連光都無法逃離的天體。
但是這個概念太恐怖了，以至於當時的教會和天文學會都抵制這個怪物。上帝怎麽會創造這樣的撒旦？所以人們不再研究它。
然而，在愛因斯坦偉大的相對論之前，壹切又發生了變化。
這裏就說說愛因斯坦這個怪人吧。他大學學習不太好，學習不努力，也不喜歡他的老師。最偉大的數學家之壹閔可夫斯基甚至稱愛因斯坦為“懶狗”！
但愛因斯坦並不懶惰，他只是對前人已經做過的研究和結論毫無興趣。1905是愛因斯坦輝煌的壹年。他拋棄了自牛頓以來已經建立的絕對空間和絕對時間的概念，在他的獨立研究中重新建立了壹套新的相對概念。
在愛因斯坦面前，有四個概念，空間、質量、時間、光速。牛頓的經典物理學認為空間、質量和時間是絕對的，而光速是相對的。但是，憑著非常敏銳的觸覺，愛因斯坦覺得只有光速是絕對的，空間、質量、時間都是相對的。
因此，愛因斯坦創造了人類歷史上最偉大的理論——狹義相對論的基礎。
狹義相對論是壹種原理理論，由兩個基本原理組成:
光速的絕對原理，無論在任何方向或空間，光速都是絕對不變的。
相對論原理，物理學中的所有運動，都必須從同壹個觀點來處理所有運動狀態。
那就是——我所謂的空間壹定是妳的空間和妳的時間的混合體，妳所謂的空間壹定是我的空間和我的時間的混合體。
並且從狹義相對論中，得出了更加驚人的結論。運動物體的相對速度越快，其長度越短，時間越慢，質量越大。
假設我在火車上，妳在地上看火車經過。這個時候妳會發現我更矮，動作更慢，質量更大。
但這不足以解決更深層次的問題，時空和引力的本質。愛因斯坦知道重力是所有定律的關鍵。1908年，曾稱愛因斯坦為懶狗的閔可夫斯基發現了壹個重要理論，四維時空的絕對理論。這是用數學語言來描述狹義相對論，但愛因斯坦當時並不在意這個理論，對這個復雜的數學描述壹笑置之。
導致愛因斯坦下壹次成功的是壹個非常著名的天文問題，水星近日點。根據開普勒的橢圓軌道，水星應該以橢圓軌道繞太陽運行。但是，幾百年的觀測證明，水星每運行壹次軌道，都不可能回到原來的位置，而是有壹點偏差。這是水星在近日點的運動。這個機芯有1.38弧秒。
牛頓引力定律可以解釋1.38弧秒中的1.28弧秒，這是木星和其他行星對水星引力作用的結果，但沒有辦法解釋剩下的0.1弧秒，測量誤差只有0.01弧秒。
首先，愛因斯坦建立了壹個“等效原理”，可以用小學課本“兩個鐵球同時著地”來簡化。
假設妳在懸崖邊上，遠處壹顆炮彈在被擊中的瞬間跳下懸崖。這時，地面上相對靜止的人看到，殼體的運動是拋物線運動。而妳正在掉下懸崖，看炮彈的運動是勻速變化的向上直線運動！
為什麽？因為在重力的作用下，妳和殼都在同壹個參照系中，所以殼受重力的作用和妳受重力的作用互相抵消。在這個參照系中，妳的運動和殼的運動不受重力影響，也就是所謂的失重。
接著，愛因斯坦得到了壹個更驚人的理論，那就是引力引起時間膨脹。
假設我們有兩只非常精確的手表，壹只在地上，另壹只在天上。壹段時間後，天上的表壹定比地上的表走得快！
1912年，經過壹段時間的掙紮，愛因斯坦終於被迫接受了閔可夫斯基的絕對時空概念——我們的宇宙中只有壹個絕對的四維時空。這樣，他就可以在新理論中解釋時空旋度。也就是說，靠近地球的時空有較大的旋度曲率，而遠離地球的時空旋度曲率較小。地球上的表受時空旋度影響，走得慢！
在隨後的三年裏，愛因斯坦終於意識到數學，尤其是黎曼幾何對他的新理論的重要意義，於是他在幾所大學之間講課時，再次用數學形式描述了他的理論。經過計算，在1915 165438+10月25日，人類歷史上最偉大的物理理論之壹——廣義相對論誕生了。
(事實上，第壹個計算出廣義相對論完整形式的人並不是愛因斯坦，而是和他壹起工作了壹段時間的數學家希爾伯特。)
至此，愛因斯坦對物理學的貢獻已經完成。後來成就不多，甚至是旗幟鮮明的反對量子物理和黑洞理論。最著名的是他反駁量子力學的名言“上帝不會擲骰子！”“來反駁量子力學中的測不準原理。
現在，我們用廣義相對論的原理來看看開頭提出的黑洞理論。重力不是壹種力，它和我們用來推拉東西的“力”有很大的不同。引力的本質是時間和空間的卷曲。也就是說，地球並沒有“拉”或“吸引”我們，而是我們的時空被地球引力卷曲扭曲了。因此，我們需要壹種新的幾何來計算空間扭曲的狀態，從而知道什麽樣的扭曲會使光無法耗盡。
6月1916月65438+10月13日，史瓦西計算了第壹個愛因斯坦方程的解，建立了史瓦西幾何。史瓦西對完全沒有自轉的恒星進行了分析，得到了除了任何不自轉的球形恒星之外的時空曲率。但4個月後，施瓦辛格在俄羅斯前線病逝。
史瓦西預言，每顆恒星都有壹個臨界周長，這個臨界周長取決於恒星的質量，即林可唯在18世紀——18.5公裏計算的周長乘以以太陽質量為單位的恒星質量。也就是說，如果把太陽的周長縮小到18.5km，那麽太陽就會變成黑洞。
但這裏所說的黑洞並不是光無法逃逸，而是引力大到恒星表面的時空可以被強烈扭曲到時間在那裏停止流動——它被“凍結”了！
所以時空旋度是黑洞形成的原因，時空旋度也是引力的本質。用時空旋度的概念來描述黑洞更準確，而不是簡單的引力描述。
然而黑洞並不“黑”。外界並不是絕對觀察不到它們。相反，黑洞是非常非常漂亮的！尤其是吸積盤和噴射黑洞，非常壯觀。在已經發現的黑洞候選體中，有壹個噴流黑洞，它發出的高能噴流長達數十億光年！
黑洞並不是全黑的，它是向外輻射的，這就是我在那篇帖子裏解釋的能量波動機制。但有些黑洞旋轉速度非常快，周圍的氣體很快被吸入視界，產生巨大的渦流。
有些黑洞是雙星系統，主星壹般是黑洞，所以伴星的熱氣會被吸進黑洞，形成非常壯觀的吸積盤。同時，黑洞附近的時空扭曲非常巨大，使得光線強烈偏轉，形成了前所未有的“光盤”景象。
最後補充了真空漲落的描述。質量和能量是同壹事物的兩種形式，所以能量在真空中的波動可以導致基本粒子的形成。基本粒子的能量相當小，就是用e = MC ^ 2來計算，那麽小的質量就能產生壹個反應，連壹個細胞都破不了。1928年，保羅·狄拉克描述了這壹現象，並創立了所謂的“狄拉克海洋”。壹對正負粒子會在10-21秒內自動產生並湮滅，質量更大的粒子也可能在真空中產生，但根據量子力學的測不準原理，它們只能存活更短的時間。
黑洞的蒸發——雖然黑洞會蒸發，但是黑洞的蒸發是非常緩慢的。如果視界蒸發，我們需要很長時間才能看到黑洞的中心——宇宙中最神秘的奇點。壹個10 15g的黑洞需要10億年才能蒸發。
那麽彭，當今最偉大的數學家之壹？宇宙審查理論是由Pen Rose提出的，他認為黑洞的奇點是因為宇宙審查而看不到的。即使妳想看到它，也要付出代價，妳無法把它的信息帶出黑洞。為此，霍金取笑愛因斯坦。他說:“上帝不只是擲骰子，還把骰子扔到我們看不見的地方！”