黑洞從廣義相對(duì)論中的預(yù)言走到2019年4月10日的首次對(duì)黑洞成像，差不多經(jīng)歷了一百多年的時(shí)間，但我們認(rèn)識(shí)黑洞卻不是從4月10日后才開始的，人類已經(jīng)通過(guò)理論模型到一步步的觀測(cè)驗(yàn)證，對(duì)黑洞已經(jīng)建立起了大量的認(rèn)知，但即使我們已經(jīng)拍下照片，但對(duì)視界以內(nèi)的狀況仍然一無(wú)所知！

人類對(duì)黑洞的認(rèn)知?dú)v史

黑洞是大神史瓦希在第一次世界大戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)上通過(guò)求解愛因斯坦廣義相對(duì)論引力場(chǎng)方程，取得的一個(gè)特殊解，大概意思就是當(dāng)天體質(zhì)量不變，尺寸縮小到史瓦希半徑以下時(shí)，它將不可避免的坍縮為黑洞。而史瓦希就是求得了這個(gè)半徑。

• 太陽(yáng)的史瓦希半徑大約是2.9千米

• 地球的史瓦希半徑是9毫米

當(dāng)然在當(dāng)前的狀態(tài)下，無(wú)論是太陽(yáng)還是地球都不夠格，因?yàn)槟軐⒆陨韷嚎s至史瓦希半徑的，質(zhì)量至少要超過(guò)太陽(yáng)的3.2倍以上，因此這個(gè)只是一個(gè)理論計(jì)算值，但從史瓦希推導(dǎo)出黑洞這個(gè)概念以來(lái)，到人類第一次發(fā)現(xiàn)疑似黑洞的天鵝座X-1的二十世紀(jì)六十年代，大約相隔了四十幾年！

天文學(xué)家就是非常擅長(zhǎng)這種在理論推導(dǎo)下的模型來(lái)展開一系列的驗(yàn)證工作，從黑洞理論推測(cè)出了諸多特性：

• 黑洞連光都無(wú)法逃逸

史瓦希推導(dǎo)史瓦希半徑時(shí)，所用的參數(shù)就是天體表面光速環(huán)繞和引力平衡時(shí)推導(dǎo)出來(lái)的半徑，假如天體到達(dá)這個(gè)半徑，那么它無(wú)論如何的熱運(yùn)動(dòng)都無(wú)法對(duì)抗天體的坍縮，因熱運(yùn)動(dòng)（普朗克溫度）的極限就是光速，因此在史瓦希半徑內(nèi)，沒(méi)有任何信息可以被傳遞出來(lái)。

• 黑洞坍縮后不會(huì)保留任何物質(zhì)信息

其實(shí)天體突破到中子星時(shí)已經(jīng)不包含原始恒星信息了，但中子星有上限，也有下限，我們?nèi)匀豢梢愿鶕?jù)它僅有的信息做一個(gè)推測(cè)，但黑洞甚至連基本粒子都不在保持，我們無(wú)法推測(cè)出這個(gè)黑洞以前是個(gè)什么天體，或者是原初黑洞，無(wú)法判斷。

• 黑洞可以保留電荷和角動(dòng)量

電荷不會(huì)消失，假如形成黑洞之前有電荷的話，它同樣會(huì)被保留，而角動(dòng)量守恒也同樣能被保留下來(lái)，黑洞是自轉(zhuǎn)的，它的自轉(zhuǎn)方向和吸積盤公轉(zhuǎn)方向沒(méi)有關(guān)系。

以上參數(shù)都是無(wú)法被直接觀測(cè)的，但天文學(xué)家根據(jù)黑洞的這些特性推測(cè)另外能夠被觀測(cè)幾個(gè)理論特性：

• 強(qiáng)大的引力下黑洞會(huì)存在吸積盤

• 黑洞的自轉(zhuǎn)可以通過(guò)吸積盤發(fā)光紅移判斷

吸積盤會(huì)發(fā)出從低頻射電到X射線的全波段輻射，而X射線成了我們判斷天鵝座X-1黑洞和銀心黑洞Sgr A*黑洞的重要依據(jù)，射電波段則成了M87*黑洞的成像工具，半個(gè)地球的毫米波射電望遠(yuǎn)鏡從2017年4月份開始用了將近十多天的有效觀測(cè)時(shí)間，取得了大量的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)兩年的處理，終于在19年4月10日公布了M87*黑洞的影像，從下亮上暗的特性判斷出了黑洞自轉(zhuǎn)的形成的藍(lán)移和紅移。

天文學(xué)家從理論推斷中的黑洞模型和現(xiàn)實(shí)成像中觀測(cè)到的黑洞是相互吻合的。至此黑洞已經(jīng)完美印證了廣義相對(duì)論的推斷，當(dāng)然它不是第一個(gè)，最早是水星進(jìn)動(dòng)驗(yàn)證，而后是日食光線彎曲驗(yàn)證，但黑洞成像技術(shù)實(shí)在要求太高，100多年后才目睹黑洞真容！

黑洞的時(shí)空特性，它會(huì)連接另一個(gè)宇宙嗎？

廣相大到可以計(jì)算整個(gè)宇宙的形狀（弗里德曼在1922年就假設(shè)宇宙物質(zhì)均勻分布計(jì)算過(guò)宇宙的形狀），小到可以形容黑洞內(nèi)部的世界！但廣義相對(duì)論有一個(gè)致命的弱點(diǎn)！

廣相在到達(dá)奇點(diǎn)時(shí)失效

是不是很矛盾？廣義相對(duì)論計(jì)預(yù)言了黑洞，并且史瓦希計(jì)算出了史瓦希半徑，但廣相卻在奇點(diǎn)時(shí)失效了！其實(shí)這可以理解，奇點(diǎn)的密度和時(shí)空曲率都無(wú)窮大，而廣相的所有參數(shù)中都不存在無(wú)窮大這個(gè)物理量，因此這我們也是可以理解的，不過(guò)真正的問(wèn)題并在至此

• 廣義相對(duì)論研究引力比較大，尺度比較大的物體的

• 量子力學(xué)是研究尺度比較小，引力也比較小的物體的

但兩者在奇點(diǎn)處相遇了，廣相認(rèn)為這個(gè)奇點(diǎn)密度無(wú)限大，但尺寸無(wú)限小，而且位置是確定的，量子力學(xué)認(rèn)為尺寸無(wú)限小，它就適合海森堡不確定性原理，它的位置是不可確定！很抱歉，它們誰(shuí)更正確一點(diǎn)我們暫時(shí)還不知道！

• 這個(gè)廣相和量子力學(xué)打架的奇點(diǎn)，真的通向另一個(gè)宇宙？

我們前文說(shuō)明了，過(guò)了黑洞的視界以后，理論上不可能有任何信息被傳遞出來(lái)，而事實(shí)上在M87*黑洞視界半徑的2.5倍處時(shí)我們的觀測(cè)手段已經(jīng)無(wú)法獲知任何信息，那么黑洞內(nèi)的世界我們是無(wú)法被真正觀測(cè)到的！

這是一個(gè)理論物理學(xué)家的問(wèn)題，我們知道引力的本質(zhì)是質(zhì)量對(duì)于時(shí)空的彎曲，就如惠勒說(shuō)的，廣相的本質(zhì)就是質(zhì)量告訴時(shí)空該如何彎曲，時(shí)空告訴質(zhì)量該如何運(yùn)動(dòng)！因此質(zhì)量在彎曲時(shí)空內(nèi)的運(yùn)動(dòng)走的都是測(cè)地線，無(wú)論是環(huán)繞走還是一頭撞入質(zhì)心，它只是在走它該走的測(cè)地線！

但跨過(guò)黑洞的視界后空間已經(jīng)被無(wú)窮扭曲，時(shí)間也已經(jīng)停滯，這樣一個(gè)區(qū)域，誰(shuí)能穿越過(guò)去，只會(huì)永遠(yuǎn)停留在這個(gè)位置，現(xiàn)代理論不支持穿越一個(gè)時(shí)間停滯的區(qū)域，無(wú)論你速度有多高，穿越空間總是需要時(shí)間，當(dāng)時(shí)間停滯時(shí)，再高的速度又有何意義？

也有朋友會(huì)認(rèn)為穿過(guò)視界的物質(zhì)會(huì)超過(guò)光速，因?yàn)橐暯缣庍B光速都無(wú)法逃逸，那么在引力作用下會(huì)超過(guò)光速，但事實(shí)上遇到的問(wèn)題就是時(shí)間停滯，在外界我們根本不能判斷越過(guò)視界的物質(zhì)到了視界內(nèi)部的什么位置，因?yàn)槲覀內(nèi)S時(shí)空的一切坐標(biāo)系都無(wú)法來(lái)形容它，你知道它到哪里了？

其實(shí)連理論物理學(xué)家也不知道這個(gè)奇點(diǎn)會(huì)如何，但至少他們不會(huì)拍腦袋得出奇點(diǎn)將會(huì)通向另一個(gè)宇宙，畢竟說(shuō)大話可能不要成本，但可能會(huì)被閃了舌頭！