长篇鬼故事 - 黑洞是什么 它是不是黑色的

黑洞是什么 它是不是黑色的

本文核心词：黑洞,事件视界,星际穿越,引力透镜,史瓦西半径,基恩.S.索普

这几天“全球第一张黑洞照片即将公布”的一直在刷着我的推荐。

由全球八个高精度射电望远镜组成的EHT望远镜将会公开发布人类拍摄到的首张黑洞照片。根据有关人员介绍，这张照片将展示事件视界望远镜（EHT）所收集到的巨量的银河系中心的黑洞信息。

网页截图

哔哩哔哩推荐视频

1.【这让我想起了大学那年同一朋友为“黑洞究竟是不是黑的”而争执了半天，不说半天吧，一两个小时是有的( ´◔ ‸◔)】

他说黑洞看不见，所以是黑色的。我说既然看不见，就不能说他是黑色的，因为无法探测，我们永远不知道它内部是什么颜色，你能说它可能是、大概率是、趋向于黑色，但不能是绝对。我不知道他是什么颜色，我也不会盲目自信选一种颜色去笃定就是这个，但你说它一定是黑色，在目前科技尚无法观测的情况下你甚至可以预言，说以后科技发达能观测的时候看到是黑色的，都是对的，但目前下，斩钉截铁就一定说是黑色的，那就是错的。我不同意。

就此，我与他争论良良久……最后也都没被说服

2.其实那时候我对黑洞也一知半解，凭着对自然科学的些许兴趣，往后的日子里也看了越来越多的科技报道和硬科幻作品，逐步对黑洞有了更为全面的认识。

2-1.史瓦西半径是任何具重力的质量之临界半径，在天文学上，当一个天体的半径低于史瓦西半径时，便会成为黑洞。史瓦西半径就是一个物体成为寻常黑洞时最大体积的半径。

史瓦西半径公式

（原则上来说小于或等于史瓦西半径的这个天体，就是黑洞本体了，至于事件视界和吸积盘就相当于它的外衣或者捉迷藏时躲进的镜子屋，这个之后说到会解释）

2-2.事件视界

事件视界是黑洞的一种曲隔界限。在非常巨大的引力影响下，距黑洞圆心一定半径内的空间逃逸速度大于光速，使得任何光线皆不可能从事件视界内部逃脱。

2-2-1.这里岔出来讲一个“引力透镜”，或许能让大家更好的理解事件视界。

由于时空在大质量天体附近会发生畸变，使光线在大质量天体附近发生弯曲。如果在观测者到光源的视线上有一个大质量的前景天体，则在光源的两侧会形成两个像，就好像有一面透镜放在观测者和天体之间一样，这种现象称之为引力透镜效应。

引力透镜

我们能看到大质量的物体能把周围的时空弯曲，也就是把后方投射来的光线弯曲。使得观察者能看到原本处在前方物体“背后”的空间。中间物体质量越大，弯曲程度越“弯”。

若是质量大到到好几个数量级之上，变成了黑洞呢？

从身后传来的光线就会弯到黑洞内部再也出不来了。而这个能是光线弯折进内部的边界极限，就是“事件视界”。

（下图是借鉴一位网友的图，图中圆周的半径其实是“事件视界”的边界，真正“黑洞本体”就相当于原子场里电子运动范围和原子发小的类比。）

大质量天体逐步弯曲时空（光线）

大质量天体逐步弯曲时空（光线）

大质量天体逐步弯曲时空（光线）

大质量天体.捕捉（光线）

吞噬光线

小于或等于“事件视界”半径的光线已经永远无法传递到外边了，但是！大于，哪怕是传过来的光线垂直圆心距离大于“事件视界”半径一纳米的，那都可以逃脱出去。考虑到宇宙中有趋近于无数条光线，所以我们能看到黑洞周围（或者说它的整个球面），都被它周围时空所弯曲的另一个时空球面所包裹。就像它套上一件完全由镜子组成的衣服里，无论从哪个方向看，我们只能看到周围环境的反射。【这就是之前说的捉迷藏躲进的镜子屋】

2-2-2.说到这里，也就能对“事件视界”有个初步的认识了

其实从黑洞本体“史瓦西半径”的内表面，到“事件视界”的外表面这个空腔球体的空间，也就是科学家们一直想探究的一片区域。所有的物质，包括光，都在这个区域内没吸收压缩，包括时间，在这里都不再遵循着爱因斯坦那著名的“狭义相对论”，这片区域可以称之为“死域”，或者“绝对虚空”。there is nothing。

虫洞引力透镜的视界表面（内部光线已被吞噬）

总结：1.黑洞包括塌缩到史瓦西半径的天体内核，和包含“事件视界”半径在内的空间

2.“事件视界”本体的表面，光线与表面相切或者射入，则永远出不来；入射光线处在相切点平行外任意一点的，则都能以弯曲或极其弯曲的弧度逃离黑洞。

3.黑洞内部的时间线呈螺旋形指向圆心，因为光线一直是向圆心处被吞噬。若是有人不幸掉入“事件视界”表面，他也无法第一时间看到内核是什么样子。因为时间是有方向的，指向圆心。过去是“事件视界”，圆心是未来方向。（这个理论就恰到好处得和《星际穿越》吻合，男主跌入黑洞，进入四维空间扭转过去，拯救自己）

4.即算有人活着跌进去，摔在黑洞本体表面，且不说会不会摔死或者早就被从原子层面分离，就算他真的看到了黑洞是什么样子，也无法将此信息传递出去，因为连光，也都无法逃离。

5.黑洞本体由大质量天体压缩成极其大密度的致密核心，从原子层面的结构都被打乱，其早已不是普通的物体，也早已脱离普遍可见物质的范畴了。究竟内部会是什么样？

我认为，爱因斯坦之前对于量子物理里“量子对的幽灵感应”质疑而提出的“定域论”，虽然被推翻，但用在这里还是有很大参考价值的：“事件视界”内的事件光锥，永远同时处在外部时空不可见的范围。

6.黑洞分两种，不动的，和高速旋转的。上面那张引力透镜的图片，是《星际穿越》里虫洞的照片，（目前理论数据和实际观测都没有提到过虫洞的存在，电影里剧情需要），图片也是静止不动的黑洞的理论计算模拟的光线路径图。

高速旋转的黑洞，就是电影里男主最后进入的那个黑洞“卡冈图雅”。这个黑洞模型，是诺贝尔物理学家得主基普索恩，带领他的研究团队经过严谨计算给出的模型，为此还特意写了篇论文《星际穿越-黑洞可视化》发表在专业期刊上。

卡冈图雅

电影中，黑洞四周环绕着高亮的吸积盘：其都是黑洞周围较松散的伴星演化为巨星，气体充满它的洛希瓣，气体将沿着伴星流向主星，并最终完全被吸附在“事件视界”外围而形成的结构。

论文中给了这样一张图，黑色的部分，就是“事件视界”，其包裹着内核本体。黑色，只是标注出来边界在哪里，让人看到界限。实际中人们看到的黑洞部分，也只是后方空间弯曲过来的图像，罢了。就像隐身衣一样，黑洞用周围时空的模样做了一件披在身上，便实现了永远的隐藏。

黑洞周围时空弯曲示意图

啊，朋友啊，若是明天你刷新闻看到黑洞照片的报道，若是回想起我们那天各自的坚持，会不会多思考片刻？

【写在最后，据估计，明天应该发布的是银河系中心的黑洞照片，可能会和《星际穿越》里的黑洞有出入，也有可能会美化示意图黑圈的部分，或者选取的照片想重点标注个别透镜的显著性，但本着科学严谨的态度，我觉得会真实还原的，也还是很期待明晚公布的银河系中心黑洞图。】

23：30写到02：18 (ᵒ̤̑₀̑ᵒ̤̑) ，算是冥冥中收到了我所生存着的银河系黑洞的感召吧。。。