从设想到观测
1783年，英国牧师约翰·米歇尔设想了逃逸速度超过光速的“暗星”。1915年爱因斯坦发表广义相对论后，身处一战前线的德国天文学家卡尔·史瓦西在几周内求出方程的解，表明存在光无法逃逸的边界。就连爱因斯坦也认为这种天体并不真实存在，但1967年约翰·惠勒推广了“黑洞”这一名称，1971年天鹅座X-1被确认为首个候选体。2015年LIGO首次探测到两个黑洞并合产生的引力波，2019年事件视界望远镜（EHT）首次拍下M87星系中心黑洞的阴影。
形成原理与结构
质量约为太阳20倍以上的大质量恒星耗尽核燃料后，无法抵抗自身引力而坍缩成黑洞。光无法逃逸的边界称为事件视界，其半径（史瓦西半径）对一个太阳质量约为3公里。计算表明中心存在密度无限大的奇点，但没有量子引力理论就无法确知。靠近黑洞时，头脚之间的引力差会把身体拉成面条状，称为“面条化”。除恒星级黑洞外，星系中心还有质量为太阳数百万至数十亿倍的超大质量黑洞，银河系中心的人马座A*也于2022年被拍到。
霍金辐射与未解之谜
1974年斯蒂芬·霍金预言，由于量子效应，黑洞也会发出极弱的热辐射并缓慢蒸发，即“霍金辐射”。这引出了“信息悖论”：落入黑洞的信息是否消失？这一问题与量子纠缠研究相连，至今仍是物理学的重大难题。2020年诺贝尔物理学奖授予了研究黑洞理论的罗杰·彭罗斯以及观测人马座A*的根策尔和盖兹。
常见问题
- 掉进黑洞会怎样？
- 小黑洞会在视界之前把人“面条化”撕裂；超大质量黑洞则可能穿过视界时一时毫无察觉。
- 黑洞会吞掉地球吗？
- 已知最近的黑洞也在1,500光年以外，没有危险。
来源核查日期：2026-10-26
参考文献
- Schwarzschild, K. (1916). Über das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einsteinschen Theorie.
- Hawking, S. W. (1974). Black hole explosions? Nature, 248, 30–31.
- Event Horizon Telescope Collaboration. (2019). First M87 Event Horizon Telescope results. I. ApJL, 875, L1.