【原】黑洞的200年傳奇：從想象的存在，到存在的照片

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北京時間4月10日21時，一場全球新聞發布會正式公布了人類歷史上首次直接拍攝到的黑洞照片。這件人類空間探索史上的里程碑事件，以及后續連帶的，國內某圖片網站圍繞黑洞照片的侵權與維權的爭論，成為這幾天的輿論焦點。

對于新聞事件本身，咱們作為一個講史欄目，在此大錘不加贅述。不過在這里，大錘仍要恭喜列位讀者聽友，這其中也包括大錘自己，因為咱們確實非常幸運，成為了人類歷史上也可能是太陽系歷史上第一批親眼見證黑洞真容的吃瓜群眾，這是名副其實的親歷歷史、見證歷史。

所以，本期的大錘說史，咱們就從這件事生發開去，向列位簡單介紹，人類對黑洞的200多年的研究史，以及這段200年歷史背后的人類傳奇。

我們現在所說的黑洞，令人印象最深刻的概念，就是黑洞吞噬一切，連光線也一并吸收。而這次人類拍攝的黑洞照片，準確來說并不是黑洞本身，因為黑洞把光線都吸收進去了，而光是我們看到物體的媒介，在黑洞那里，光都沒了，人類自然是看不到的。

但是黑洞會吸收恒星的氣流，在周圍形成一個轉動的氣體盤，而且氣體在被黑洞吸入時因為氣體盤轉動的緣故會出現一部分噴流，這些運動會出現較為明亮的光與輻射，這就能夠被我們人類拍攝到了，因此這次的黑洞照片，實際就是目前為止人類能夠看得見的黑洞的最近的邊緣。

在歷史上，人類對黑洞能夠吞噬光線特性的最早認知，早在公元18世紀晚期就已經出現了，這距今已經有230年以上的歷史。不過在那個時候，科學家提出的概念是，宇宙中可能會存在一種天體，它在密度與太陽相同的情況下直徑比太陽大幾百倍，它的逃逸速度可能會超過光速，也就是可以把光都吸進去的“黑暗星球”。

當時的科學家們是根據牛頓的萬有引力理論提出這一概念的。而牛頓這些理論對解釋某些天體運行時有一定偏差，因此這些“吸光的黑暗星球”沒有繼續下去。

到了1915年愛因斯坦提出廣義相對論之后，科學家們很快就意識到，廣義相對論在把握黑洞相關概念方面，是更有效的工具。就在這一年年底，德國物理學家史瓦西根據愛因斯坦提出的廣義相對論中的方程，計算出了愛因斯坦方程的第一個星體靜態精確解。

但是這個解由此引申出來一種極端狀態下的可能性，那就是：一個天體如果質量足夠大，它的逃逸速度將超過光速，這意味著包括光速在內，沒有人能夠逃離它，這就是廣義相對論基礎上的黑洞概念雛形。

而且史瓦西還提出了一個數值，并稱為史瓦西半徑，小于這個半徑的天體即可視為黑洞。這是一個什么概念呢，按照現代天文學家的解釋，如果把我們生活的地球壓縮成黑洞，要把12700多公里直徑的地球，壓縮到我國一分錢硬幣大小。

這里大錘要說一下，盤點人類關于黑洞的研究史，有兩大特點。其中一個特點，在愛因斯坦和史瓦西身上體現得特別明顯，這就是“事業并非由我親手實現”，而是“事業因我而最終實現”。

也就是說，在黑洞研究史上，那些有重要貢獻的人，常常并沒有等到黑洞存在得到科學驗證的那一天，但是他們仍舊為驗證黑洞的存在而做出了歷史性的貢獻。

比如史瓦西，他雖然是德國科學院院士，但是在第一次世界大戰中，他加入了德軍參戰，他為愛因斯坦方程計算出的精確解，是在炮火連天的東線戰壕里面求出來的，他在寄給愛因斯坦的信中還提到“重機槍掃射的槍聲干擾思路”。

作為對黑洞概念具有重大貢獻的科學家，史瓦西甚至沒有沒來得及意識到同時也沒有看到，自己在方程中求出的數學解，在現實世界中會以黑洞的方式存在。

因為就在相關論文發表之后半年，史瓦西就因病去世了。而且當時懷疑黑洞是否存在的科學家大有人在，即便是黑洞理論誕生的基石——廣義相對論的作者愛因斯坦，也曾經一度對史瓦西求出的這個方程解代表的黑洞概念持懷疑態度。

但是請注意，盡管如此，這仍不妨礙我們在拍攝到黑洞真容的今天，把這次拍攝成功視為愛因斯坦的又一次勝利。這是因為，黑洞理論正是在愛因斯坦提出的廣義相對論的基礎上提出的。

到了20世紀六七十年代，黑洞的概念正式提出，其相應的理論也終于成型了。到目前為止，對于黑洞的產生和種類也有多種解釋，從科普角度來說，我們大致可以把黑洞理論簡單理解為：

每一顆星體都有它的壽命。當一顆恒星（比如太陽）衰老時，它的持續熱核反應，消耗了星體內部的燃料，燃料和能量耗盡的恒星，再也無法支持其外殼的巨大重量。

于是在外殼的重壓之下，恒星開始向其內部的中心點無限塌縮，直到最后，形成體積接近無限小、密度卻幾乎無限大的星體。而當它的半徑一旦收縮到史瓦西半徑程度以后，即使光線也無法逃逸，到了這個時候，“黑洞”就誕生了。

縱觀黑洞的研究歷史，我們還會發現第二個特點。那就是關于黑洞的存在，它首先是在人類的方程計算和大腦思考中，在得到科學驗證之前，它就已經形成并發展了，哪怕歷史上的人們一度無法理解它在現實中存在，但是方程計算和理論建構明明白白預言了它確實存在。

而最后經過一百年甚至兩百年的科學研究和探索，黑洞最終證明了自己的存在，也證明了人類前赴后繼的這些計算與思考是正確的。

無論是愛因斯坦還是史瓦西以及奧本海默、霍金乃至黑洞名稱的提出者約翰·惠勒，他們都沒有等到黑洞照片問世的這一天。但是他們用自己的偉大貢獻，在人類探索無限宇宙的過程中，證明了人類智慧蘊含的無限可能。