百家号独家内容。如上图所见的这样一个黑洞阴影中，描述你我世界的两个重要基本理论发生冲突。并随之带出一连串相关的问题，这些问题能否获得解答？黑洞是否存在？在大家继续谈下去之前，最重要的事情，或许是......必须先得有人看到一个黑洞，也因此，科学家正在努力。物理上有各种“力”，其中一种，我们至今尚未得以“参透”－－即“重力”。重力是基本物理和天文学交会之点，然而，同样也是在“重力”这个地方，描述基础物理和天文学的两种最基本理论，直接“对尬”了－－那两种基本理论就是：量子理論和愛因斯坦對時空和重力的理論（又称“相对论”）。这两种理论似乎不相容，但大体上来说，这也还好，不是什么问题。毕竟两者的世界大为不同，量子理论叙述的主体极微小，广义相对论描述的尺度则极庞大。唯有在尺度极微而重力极大的地方，这两种理论才会产生冲突，那意味着，其中一种，应该有错──至少，理论上是。然而，宇宙中偏有一个地方能看到这个问题真实地存在，尤其，还或许也能对这个问题提出解答：那就是在黑洞周围边上，那里找得到极强的重力！不过麻烦的是，没有人真的“看”过黑洞。所以，黑洞到底是什么？如果我们想像，整个实体世界的这出戏是展演在一个“时空”剧院里，重力就是唯一的那一种“力”，实际上会去改变自己所演出的剧院。重力虽然支配着宇宙，但此“力”却未必符合过去我们赋予“力”的传统定义。爱因斯坦将之称为一种“时空”出现了“变形”的结果，而或许，粒子物理学的标准模型对重力也根本不适用。当一个非常大的恒星在生命周期终了时爆炸，由于此时再也没有足够的燃料继续对抗重力，它的最内部会因自己的重力而崩解（话说回来，在这个场景中，的确也会让我们觉得重力满像是一种“力”的样子！）......然后物质崩塌的现象持续，而自然界还没有哪种已知的力，能阻挡这个崩塌进行。......经过无限长时间，恒星会塌缩成一个无限小的点：一个奇异点──或帮它另取一个名字，叫黑洞。当然，在有限时间中，恒星核仍然会塌缩到一个有限小的尺度，但那将是在极小的区域里有着极大的质量，无论如何，我们还是以黑洞称之！黑洞不会把周围的一切吸进去有趣的是，有人说，黑洞注定把一切都吸进去，那不是真的。事实上，无论你的轨道是绕着一个恒星转，或是绕着由恒星所形成的一个黑洞转，只要两者质量是一样的，就不会对你的轨道带来任何差别。大家熟悉的离心力和角动量仍然会负责“维安”，想掉也掉不进去。除非你发动超级火箭推进器让你在轨道上的旋转运动突然踩住刹车，于是你才会开始朝圆心内掉落。然而，一旦你开始朝黑洞掉，你的速度就会越来越快，直到达到──光速！为什么量子理论和广义相对论不相容？在这一点上，问题迸现了，因为根据广义相对论，没有什么比光速运动更快。光，在量子世界中，是用来交换力和传输宏观世界中的资讯基板。光负责决定你能多快地连接“因”与“果”。如果你运动得比光速更快，你就能看到事件发生并在事情发生以前就改变那件事。这带来两个后果:1.当你边朝内（圆心）掉落、同时达到光速的同时，你还需要以光速朝外飞，以逃离该点，似乎是不可能的，对吧？因此，传统的物理智慧会告诉我们，一旦任何物质越了界──也被称为“事件视界”，任何东西都不能逃离黑洞。2.这也意味着量子的资讯守恒基本原则，突然被冷酷地忤逆了－－守恒的量子量，凭空消失在一道沉默之墙的后面。上述情形是否属实？重力论(或量子物理学)是否需要修改？物理学家仍在激烈争论，谁也不敢说这项争议最终将以怎样的方式、朝哪个方向演进。到底黑洞是否存在？听起来，精彩可期，但别忘了，要不是宇宙中真正有黑洞存在，想看好戏的兴奋恐怕只是像海市蜃楼的空穴补风吧，所以说，到底，黑洞存在吗？在20世纪，我们已累积相当证据表明，某些发出强烈X射线的双星，实际上是两个恒星塌缩后形成的黑洞。此外，在星系中心，我们经常发现有巨大且暗淡的质量聚集的证据，这些可能是超大质量黑洞，其成因，则可能是许多恒星和气体云发生合并并最后沉入星系中心。这些证据虽然足以令人信服，但仍然是间接的。而且，虽说重力波至少已让我们“听到”了黑洞在合并，但“事件视界”的特性仍然难以捉摸，到目前为止，还没有人真正“看到”过黑洞－－它们太小、太远，且在多数情况下，是黑的。如果能直视黑洞，不难想像，所看到的仍将是：黑中之黑。但是，在黑洞的周边，因为气体向内盘旋的缘故，可能很明亮。原因是它们带有磁场，造成阻力，以致速度放缓。因为磁摩擦，气体会加热到高达数百亿度的高温，并开始发出紫外光和X射线。同时，超高温电子与磁场中的气体相互作用，也产生强烈的电波。因此，黑洞可以发光，也可能是包覆在一个发出各种电磁波的火环里。火环中心，至深的黑暗在那火环的中心，事件视界潜匿着，像一只猛禽，啄食着每一个靠它太近的光子。由于空间被黑洞的巨大质量所弯曲，所以光路也随之弯曲，甚至是在黑洞周围形成许多同心圆，像一条大蟒蛇盘绕着一座深谷。这种盘旋光的效果，早在年，著名的数学家大卫·希尔伯特，在爱因斯坦完成广义相对论的几个月后，就已经计算出来了。在多次绕着黑洞转动后，一些光线可能逃逸，另一些光线则会在事件视界上了结。沿着这道复杂的光路向深处凝视，某种意义上你已在看黑洞。所看到的虚无之底便是事件视界。如果你拍一张黑洞的照片，会看到就像在发光的一片雾中存在着的一个黑影。因此，我们把这个特征称为黑洞的阴影。有趣的是，阴影看起来会比预期的更大（如果你取的是事件视界直径来直接比较的话），原因很简单，黑洞像个巨大的透镜，会放大自己。由于光线几乎永远绕着黑洞转，在阴影周围将是一个薄薄的“光子环”，再往外，你会看到更多的光环，这些光环都出现在事件视界附近，但由于透镜效应，更往往集中在黑洞阴影周围。假设在GHz频段，以“事件视界望远镜”观测M87星系中心的黑洞，数值模拟结果显示，其所见结果可能如上图。(Image:Moscibrodzka,Falcke,Shiokawa,AstronomyAstrophysics,V.,p.15,,reproducedwithpermissionESO)在望远镜解析力较低的条件下所观测到的M87星系的电波喷流。左图，宽幅约25万光年。黑洞产生一道极为准直的喷流，喷出高热电浆，速度几近光速。(Image
