實際上,黑洞並不是一個洞、也並非黑色的,吸到黑洞裏的物質並不是絕對不能返回到外界,而黑洞也絕對不是黑色的(黑洞有顏色,不過並不是肉眼能看到的顏色,後麵說黑洞和吸積盤的時候會涉及到)。

黑洞理論最原始是始於18世紀一個叫John Michel的牧師,他把光速與牛頓逃逸速度的理論結合起來,計算出一個非常有意思的天體模型。

要是我們在地球上向上拋一個石頭,那麽無論多大氣力,它都將落回到地球上。如果我們用一個足夠高的速度向地球外飛去,那麽就能夠像火箭一樣飛出地球的引力控製範圍,這個速度就是所謂的逃逸速度,對於地球來說,逃逸速度是11.2公裏/秒。逃逸速度是和引力有關的,而引力是跟質量有關的。所以,如果天體的質量越大,則相對應所需要的逃逸速度也越高。

假設有一個天體質量十分巨大,大到需要比光更快的逃逸速度。這時候我們就算在它上麵,把一個石頭以光速向外拋去,石頭的速度依舊達不到逃出天體的逃逸速度,那麽它最終將會掉頭並回到天體上。

於是,就有了黑洞最原始的概念——連光都不能逃出來的天體。

如今,我們重新用廣義相對論的原理去看看一開始提出來的黑洞理論。引力並不是一種力,它和我們推東西、拉東西所用的“力”有極其大的不同。引力的本質,是時空卷曲。也就是,地球並未“拉”或者“吸引”住我們,而是我們的時空被地球的引力所卷曲、扭轉。所以我們需要一種新的幾何去計算空間扭曲的狀況,才能知道怎麽樣的扭曲會讓光跑不出來。

1916年1月13日,史瓦西計算出了第一個愛因斯坦方程的解,建立了史瓦西幾何。史瓦西分析了完全沒有旋轉的星,同時得到了任意無旋轉球狀星體以外的時空曲率。但4個月後,史瓦西在俄國前線不幸染病去世了。

史瓦西預言,每個星體都存在一個依賴於星體質量的臨界周長,也即18世紀那位Michel計算的周長—— 18.5公裏乘以太陽質量為單位的星體質量。即如果太陽的周長減少到18.5公裏的話,那麽太陽將變成一個黑洞。

但這裏所說的黑洞,並不是光無法逃逸出來,而是引力之大,可以讓星體的表麵的時空發生強烈的扭曲,以至於時間在那裏都停止了流動——被“凍結”了!

因此,時空卷曲才是黑洞形成的成因,而時空卷曲也是引力的本質。用時空卷曲的概念去描述黑洞,才比較準確,而並非單純的引力描述。

然而黑洞並不“黑”,它不是絕對無法被外界所觀測到的,相反,黑洞非常地漂亮!尤其是吸積盤和噴射流黑洞,都非常壯觀。在已經發現的黑洞侯選裏麵,有一個噴射流黑洞,所發出的高能噴射流長達幾十億光年!

黑洞不是完全黑的,它會向外輻射,而有的黑洞因為旋轉非常快,周圍的氣體被快速地吸入到視界以內,則會產生巨大的渦流。

有的黑洞是雙星係,其中一般主星是黑洞,則伴星的熾熱氣體會被吸入黑洞內,這樣一來會形成一種十分壯觀的吸積盤。同時黑洞附近的時空扭曲非常巨大,使光線產生強烈偏折,形成前所未見的“光盤”景象。

最後再來補充關於真空漲落的描述。質量和能量是一種東西的兩種形式,那麽真空中的能量漲落就能夠導致基本粒子的形成。基本粒子能量相當小,小的質量產生一次反應連一個細胞都炸不碎。1928年,Paul Dirac就已經對類似的現象進行了描述,創立了所謂的“Dirac海洋”。一對正一反粒子對會在10 - 21秒內自動地產生和湮滅,質量更大的粒子也可能在真空中產生,然而按照量子力學的測不準原理,它們隻能存活更短的時間。

黑洞的蒸發——黑洞盡管會蒸發,但黑洞的蒸發非常緩慢。若要視界蒸發掉而讓我們看到黑洞的中心——宇宙最神秘的奇點,則需要極其長的時間。一個1015克的黑洞需要100億年時間才能蒸發掉。

因而當今最偉大的數學家之一彭·羅斯提出了宇宙監督理論,認為黑洞的奇點受宇宙監督,是不能被看見的。就算要看,你也要付出代價,而且不能把它的信息帶出黑洞以外。對於這點,霍金調侃了愛因斯坦一下,他說“上帝不隻是擲骰子,而且還把骰子擲到了我們看不到的地方!”