什么是黑洞？黑洞是怎么形成的？-励北网

黑洞在最近几年变得很热门，2016年科学家公布发现两颗黑洞相撞产生重力波，2017年研究黑洞相撞产生重力波的科学家得到诺贝尔奖，而2018年科学家可能公布黑洞阴影的影像！

常常出现在科普文章和科幻小说中的黑洞，是大家相当熟悉的名词，但是对黑洞到底是什么？似乎又觉得陌生，接下来用简述语言来为你解密什么是黑洞？

黑洞的示意图。图片来源：NASA/JPL-Caltech

认识黑洞之前，先来认识什么是脱离速度。

要跑的快才能脱离黑洞？

脱离速度是指一个没有动力的物体，脱离一个天体表面，不再掉下来的最低速度。以地球为例子，不考虑地球大气的情况下，一个物体要离开地球的脱离速度是每秒11.2公里，只要一个物体的速度超过每秒11.2公里就会永远离开地球，如果物体的速度小于脱离速度就会再落回地球。脱离速度和天体表面的重力有关，跟物体本身的质量没有关系，一颗小石头和一栋房子脱离地球表面的速度都是每秒11.2公里。

月球的重力比地球小，所以脱离月球表面的速度就只要每秒2.4公里。而太阳表面的重力比地球大，所以需要超过每秒618公里的速度才能脱离太阳。

如果在黑洞的表面（事件视界）上，那么要离开黑洞的脱离速度是多少呢？黑洞的脱离速度超过每秒30万公里，也就是要超过光的速度。但是世界上没有东西可以跑得比光还快，所以连光都无法离开黑洞的表面，也就是说一但有东西掉入黑洞的事件视界，就永远跑不出来了。因为连光都离不开，所以黑洞不会发出任何的光（或电磁波），这样的物体就称为黑洞。

史瓦西的黑洞

黑洞的观念一开始是从理论上算出来的。1915年，爱因斯坦发表广义相对论，几个月后德国的物理学家卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild）在爱因斯坦的重力场方程式中，找到一个精确解。史瓦西的精确解导出所谓的史瓦西半径，也就是一个不旋转且不带电的黑洞大小，在这个黑洞半径内，任何东西都无法逃脱，包括光。

史瓦西的照片。图片来源：WJ基百科

史瓦西把他的计算结果寄给爱因斯坦，爱因斯坦非常的惊讶，因为当时爱因斯坦本人只算出近似解，爱因斯坦用这个近似解成功解释水星的近日点进动。更让人佩服的是，史瓦西当时深受病痛，还为德军在苏联前线作战，居然可以在这样的情况下，得出这样惊人的成果！

史瓦西在给爱因斯坦的信中写到，「就如你所看到的，这场战争对我并不坏，虽然身处战火之中，但是战争让我暂时远离这个世界的纷扰，悠游在你所创造的世界里。」从这段文字中，可以看见史瓦西对科学的喜爱。可惜的是，史瓦西在1916年5月病逝，得年42岁。

可能是黑洞的概念太怪异了，爱因斯坦不认为宇宙中真的有黑洞，他认为黑洞只是存在于相对论的观念里，是一个理论上算出来的东西。这个连爱因斯坦都怀疑的天体，它到底存不存在呢？关于黑洞的7个问题：

什么是黑洞？

如果太阳变成黑洞，地球会被吸进去吗？

黑洞怎么长大的？

天鹅座X-1是不是黑洞？

可以用黑洞做时空旅行吗？

黑洞和黑洞相撞会撞出什么？

银河系中心有一颗大黑洞吗？

大麦哲伦云面前的黑洞（中心）的模拟视图。请注意引力透镜效应，从而产生两个放大，以星云最高处扭曲的视野。银河系星盘出现在顶部，扭曲成一个弧形。