在浩瀚的宇宙中，存在一种神秘的天体。它强大到可以吞噬一切，甚至连光线都无法逃脱。今天，我们就来聊聊这个连光都无法逃脱的宇宙“怪兽”——黑洞。
简而言之，黑洞是恒星死亡后的产物。恒星（比如我们的太阳）是宇宙中的炽热气球，通过核聚变将氢转化为能量。大多数时间里，恒星内部的向外压力与引力平衡，但当核心燃料耗尽时，它们将聚变成更重的元素，直至产生铁。铁的形成标志着恒星死亡的开始，因为铁核聚变不释放能量，恒星内部支撑力量丧失，引力促使核心坍缩。
在核心坍缩的过程中，恒星内部的温度和密度急剧升高，释放大量能量。这些能量会把恒星的外层物质弹出并向外扩散，最终引发“超新星爆炸”。爆炸后，如果恒星的残余质量足够重（超过太阳质量的大约3倍），它会继续坍缩至一个密度极高的点（即“奇点”），这里的引力强大到连光也无法逃逸，这就形成了黑洞。
黑洞看上去是一个纯黑的球，从任何角度看都是圆形。按理说，黑洞是看不见的，因为它自身完全不发光，但我们可以通过它周边的光线来观测。直到2019年4月，人类历史上第一张黑洞照片才正式发布。2022年，科学家们为我们带来了一份惊喜——他们拍到了银河系中心黑洞的首张照片。在照片中，它看起来就像一个巨大的宇宙甜甜圈，那个甜甜圈中心的部分，才是真正的黑洞。
这是黑洞从外面看的样子。但是我们不禁会想，黑洞里面会有什么呢？这个问题可难倒了许多科学家。
到目前为止，没有人或任何探测器去过黑洞，而且在将来很长一段时间内可能都去不成，所以我们无法直接知道里面的情况。实际上，在过去很长一段时间里，科学家们还在争论黑洞是否真的存在。2020年，我们才发现距离地球最近的黑洞大约只有1000光年。相对论告诉我们，宇宙中任何信息和物质的移动速度都不可能超过光速，也就是说，哪怕现在就造出光速飞船，到这个最近的黑洞也需要大约1000年。何况，现在也没人知道怎样才能造出光速飞船……
黑洞具有强大的引力，任何靠近它的物质都无法逃脱，包括信息和信号。如果我们造出飞船去看黑洞，在距离它很远的地方是安全的，不想看了可以掉头回家。一旦距离太近，超过某个临界点（称为“事件视界”），那么没有任何东西能够逃离黑洞，包括宇宙中速度最快的光。就算将来有人去了黑洞，他也不可能回来告诉我们，他在黑洞里面遇到了什么。他甚至都不可能在黑洞里发出信息，因为信息就是以光速传播的电磁波。
所以“黑洞里面有什么”这个问题就好比在问：“人死了以后是什么感觉？”这是一个悖论，因为死人没有感觉，他不可能告诉你;如果能告诉你，那他肯定没死。
不过，我们仍然能够从科学角度做出合理的推测：人死了不会有任何感觉。因为感觉来自大脑，只要大脑停止工作，感觉也不存在了。黑洞的问题也一样。虽然从未有人去过黑洞，但我们仍然可以基于科学，推测出一些基本的事实。
首先，任何试图进入黑洞的人，还没进去就会被巨大的引力撕碎。引力和距离的平方成反比，你身上每个部位到黑洞的距离不同，受到的引力大小也有差别，这种力叫“潮汐力”。这点差别在地球上不算什么，但是对于黑洞这样的大质量天体而言，足以将一切物体撕成原子尺度的碎片。就像撞击木星的彗星“苏梅克列维9号”，1992年7月7日，在距离木星40000千米时，它被木星的潮汐力解体成了21个碎片。
其次，黑洞里面没有出口，无法逃离。巨大的引力扭曲了时空，时间和空间在这里倒转。在“正常”的宇宙时空，无论你做什么，都不可能改变时间的流逝。而在黑洞里，无论你做什么，都不可能改变空间的流逝！也就是说，所有物体，包括光，都会无法抗拒地往一个方向移动，一齐走向黑洞中心的“奇点”。所以，在黑洞里看不见任何东西，因为光线不会射进你的眼睛！
那么，科学家又是怎么知道这些的呢？既然这些都是理论上的推测，那有没有可能，将来会出现新的理论，然后发现这一切都是错的呢？
几乎不可能。因为关于黑洞的预测基于广义相对论，这是现代物理学大厦最坚固的基石之一。广义相对论不仅预言了黑洞的存在，还预言了引力波、引力透镜效应、时间膨胀等现象，这些都已经通过实验和观测得到了证实。
也有理论物理学家提出了一个惊人的设想：进入黑洞的人虽然无法原路返回，但有可能通过一个时空通道，从另一端的“白洞”出现在宇宙的另一个角落。连接两者的这个时空通道就是“爱因斯坦-罗森桥”，俗称“虫洞”。这听起来像是科幻小说的情节，但这种设想并没有违反广义相对论的原理。
“虫洞”和“白洞”只是数学上可能存在的解，它们是否真的存在，目前还没有任何证据能够证明。因此，这是一个充满想象的课题。
人类对黑洞的研究只是对宇宙探索的开始。关于黑洞，人类仍然知之甚少。例如，黑洞影响周围物质的详细机制、黑洞如何在宇宙早期形成、黑洞如何与暗物质和暗能量相互作用等问题，都是当代科学研究的前沿。
随着科学技术的进步，先进的望远镜和探测器将帮助我们揭开这些谜团。未来，黑洞会有更惊人的发现在等着我们。
神们自己
科普作家，著有《猫、爱因斯坦和密码学：我也能看懂的量子通信》《机器新脑》
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