黑洞、奇点、重力塌缩、时空扭曲、广义相对论，你了解多少

这几天，网络上最火爆的照片无疑就是那组“史上首张黑洞照片”了。这组照片的公布尽扫科学界过去对黑洞是否存在的质疑。当然，也让“某觉”公司活了一把，愣是趁机大捞一笔。且不说这种恬不知耻的行为如何，今日笔者只说黑洞，相比之下，“某觉”比黑洞还要“黑”。转回正题，跟大狮子一起看宇宙黑洞的最新定论。照片公开方“事件视界望远镜（EHT）”计划研究员强调，黑洞照片证实了爱因斯坦“广义相对论”的正确性。尽管天才物理学家的理论正确描述了空间、时间、物质及重力的关系，殊不知爱因斯坦当年也曾怀疑自己所提出的黑洞设想是否正确。

“黑洞理论”源于广义相对论的见解，但“黑洞”一词并非由爱因斯坦所造。最早提出“黑洞”一词的已故美国物理学家约翰·惠勒，他曾概述：“物质驱使时空扭曲，时空驱使物质按其扭曲移动。”假如一块悬空的扁平橡胶板代表时空，人们在中央位置放上一个代表物质的保龄球，胶板自然会因承受保龄球的质量而扭曲，下坠到更加接近地面。扭曲的时空构成重力场，如此便简洁说明了，时空是如何受物质扭曲。

随后，继续于胶板周边放置滚石，因为先前中央已有一颗保龄球，重力场令石的滚动轨迹发生变化：从外向弯曲下坠的中央绕转。最初被物质改变了的时空，由此使影响了物质的移动。可见广义相对论下，物质、时空关系密切，重力则调节彼此的相互作用。

粗略理解广义相对论后，又如何延伸至黑洞理论？德国物理学家卡尔·史瓦西便提出一项假设：把一个密度无限的奇点放到板中央。他认为，在达到特定条件下，这个奇点理论上会穿越时空。天体物理学里的奇点，可严重扭曲时空，即便是最快的光速，也不能从奇点产生的时空洞中逃逸。

尽管数学上，奇点是一个有趣的数值解，但当时天体物理学界普遍反对“奇点”的假设，理由是现实中没有已知机制可产生“奇点”。史瓦西一直坚持自己的看法，直至 1916 年去世，他的理论仍被忽视。

终于，印度裔天体物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡在1935 年找到奇点出现的机制。他提出，如果一颗巨大恒星耗尽自身燃料后，由于已不能平衡自身重力，物质便会向内塌陷，称为“重力塌缩”，导致时空崩塌。他的发现，拉近了数学假设与科学可能性之间的差距，为日后证实奇点形成，提供背后理论。

不过，由于这些概念在当时听来过于激进，即使是爱因斯坦本人，对此亦带有疑虑。他在 1939 年刊于“数学年鉴”的论文中，曾表示有关想法“没有说服力”，