什么是黑洞？黑洞是什么时候形成的？天文学家能看到黑洞吗？什么是& quot地平线& quot黑洞吗？

黑洞是广义相对论方程预测的理论产物。当一颗质量足够大的恒星坍缩时，它的大部分或全部质量被压缩到一个足够小的空间里。

时空的一个无限曲率(奇点)在那个点产生，黑洞就在这个时候形成。如此巨大的时空曲率不允许任何东西从& quot地平线& quot或者边界，甚至光。

虽然观测结果与黑洞撞击的预测一致，但黑洞从未被直接观测到。有几个可供选择的理论来解释这些观察结果，如磁气圈的永久坍缩(MECOs)。虽然他们中的大多数都避开了黑洞中心的时空奇点，但大多数物理学家认为黑洞理论是这些观察结果最可能的物理解释。

相对论之前的黑洞

在18世纪，有人提出超大质量的物体可能会吸引光线进入。牛顿光学是把光看成粒子的粒子理论。

JohnMichell在1784年发表了一篇论文，预言一个半径为太阳500倍(但密度相同)的物体，由于其表面逃逸速度会达到光速，人类无法观测到。然而，随着20世纪光波理论的兴起，人们对这一理论的兴趣减弱了。

科学家在现代物理学中很少提到这些理论产物。为了区别于真正的黑洞，它们被称为& quot暗星& quot。

1916年，爱因斯坦发表了他的广义相对论。几个月后，物理学家KarlSchwartzchild提出了一个意想不到的结果——具有球形质量的爱因斯坦方程的解(称为Schwartzchild度规)。

半径这个术语有一个令人不安的特点。好像在一定半径下，这一项的分母会变成零，这就造成了这一项& quot爆炸& quot数学上。这个半径称为Schwartzchild半径rs，定义为：

rs=2GM/c2

g是引力常数，m是质量，c是光速。

事实证明，史瓦西的工作对理解黑洞非常重要，所以把他的名字翻译成& quot黑色盾牌& quot。

相对论中的黑洞

如果一个物体的质量m在rs以内，我们认为它是一个黑洞。从半径上看，黑洞引力逃逸速度是光速，所以rs指的是视界。黑洞通过引力吸引物质，但这些物质都无法逃逸。

黑洞通常被解释为物体或质量& quot坠落& quot变成他们。

黑洞的性质

它会在X到达rs时冻结，Y观察到X上的理想化时钟变慢。

当rs达到无穷大时，Y观测到X的红移光(X此时变得不可见，——，但不知何故我们还是能看到他们的时钟。理论物理很伟大吗？)

理论上，X可以感知到明显的变化，虽然一旦穿过rs，就无法逃脱黑洞的引力。连光都逃不出地平线。)

Y看着X掉进黑洞

在20世纪20年代，物理学家subrahmanyan chandrasekhar得出结论，任何质量超过太阳质量1.44倍(Chadrasekhar极限)的恒星在广义相对论下都不可避免地会坍缩。物理学家亚瑟爱丁顿认为某些特性可以防止坍缩。从不同的角度来看，他们都是对的。

罗伯特奥本海默在1939年预言一颗超大质量恒星可能会坍缩，从而形成一颗& quot冰冻之星& quot不仅仅是数学上的。坍缩看起来变慢了，因为它实际上在经过rs点时冻结了。恒星发出的光在rs点会发生强烈的红移。

不幸的是，许多物理学家认为这只是Schwartzchild尺度高度对称性质的一个特征，他们认为由于自然界的不对称性，这样的坍缩实际上不会发生。

直到1967年，在发现rs近50年后，物理学家斯蒂芬霍金和罗杰彭罗斯才证明黑洞不仅是广义相对论的直接结果，也是人类无法阻止的坍缩。

脉冲星的发现支持了这一理论。不久之后，物理学家约翰惠勒创造了这个词& quot黑洞& quot对于这种现象在1967年12月29日的一次讲话中。

随后的工作包括霍金辐射的发现：黑洞可以发出辐射。

黑洞理论的发展

黑洞是一个具有挑战性的领域，吸引了许多理论家和实验家，他们想& quot探索& quot。今天，尽管黑洞的确切性质仍有疑问，但人们几乎同意黑洞是存在的。有些人认为落入黑洞的物质可能会在宇宙的其他地方重新出现，就像虫洞一样。

黑洞理论的一个重要补充是霍金辐射，由英国物理学家斯蒂芬霍金于1974年提出。