从人类首张黑洞照片，我们来谈一谈黑洞的前世今生

　　如果让你列举出几个最熟悉的科学家，估计爱因斯坦绝对是脱口而出的第一位；如果再让你说出几个最熟悉最感兴趣的科学术语，想必黑洞一词的出场率绝对是在前三。
　　爱因斯坦
　　实际上，黑洞这一宇宙天体，最早就是从广义相对论的框架中诞生的，也就是说它是被理论预言出的天体，而当时人们对黑洞是否真实存在还有很大争议，比如爱因斯坦本人，他最早是不承认这种怪异天体的。
　　人类首张黑洞照片
　　但就在2019年4月10号，晚上9点，人类历史上首张直接拍摄的黑洞照片被公布了，要知道这个意义非同小可，如果说此前数十年黑洞的存在证据都是科学家们间接获得的，那么这次就是真的找到了一个黑洞，并且对它照了个相。这无疑是人类天文史上一次重大的事件，也同时验证了百年前爱因斯坦提出的广义相对论的正确性，虽然此前所有关于广义相对论的验证无一例外都是成功的。
　　从历史上看，黑洞的萌芽应该是处于牛顿经典力学时代，英国天文学家米歇尔和法国物理学家都提到过一种被称为暗星的天体，或者说一种理论上可能存在天体。这种天体的引起极强，甚至光子都无法从它的表面逃离（这一句描述和今天很多科普文章对黑洞的描述大同小异）。
　　暗星
　　但我们要知道当时还处于牛顿力学体系，光被认为是由一个个小光子微粒组成，那么关于如何束缚光子，使其不能从暗星表面溜走，其思考计算过程和预测一块飞出去的石头轨迹并没有什么两样。在这一点上，现在的高中理科生也完全有能力将相关公式推导出来，为此拉普拉斯还特地在他的著作《天体力学》中，写上了暗星的相关介绍。
　　不过因后来的双缝实验被大多数物理学家所承认，导致当时科学界认为光是波，而非微粒光子。所以之前按照光微粒得到的暗星概念，也被大家很快遗忘。当然啦，现在我们知道光有波粒二象性（这一点还是的感谢爱因斯坦），因此从光子角度也是正确的。
　　波粒二象性
　　但这并不能使得当时的暗星概念再度复燃，因为需要加入相对论效应进去，毕竟当时在拉普拉斯等人的计算中，光子动能还是按照牛顿力学中的12mv2进行处理的，而相对论动能公式和这个是不一致的。
　　黑洞的真正意义上的开始，是从爱因斯坦提出广义相对论后开始的，1915年广义相对论出世，1915年12月，德国物理学家史瓦西给出了其引力场方程的第一个精确解，它描述了一个球对称静止不自转物体的外部时空。
　　卡尔。史瓦西
　　在黑洞科普文章中出场率最高的就属史瓦西黑洞了，还有个被称为史瓦西半径的术语，大家可以理解为黑洞的半径，在这个距离上，光线一旦涉足，那么久永远不能再飞出去（这和前几段描述的暗星大同小异）。并且这个距离还有个名字，被称为事件视界（对于史瓦西黑洞来讲，史瓦西半径所勾勒出的表面就是它的事件视界）。
　　讲到这，我们会得出黑洞是不能发光的这一结论，那么这次人类拍摄的首次黑洞照片又是怎么回事？按理说不应该就是一团漆黑吗？那周围那一圈橘红色的光环又是啥呢？
　　那是黑洞周边的吸积盘散发出的光，虽然黑洞不发光，但这并不能阻止黑洞外部对外进行热辐射吧？由于黑洞强大的引力，被吸引聚集的物质将会被挤压摩擦生热，只要还没进入事件视界，那么热辐射就能传播到外界，当然了，这种高频率的电磁波一般肉眼是不可见，但我们可以利用仪器进行观察拍摄。
　　这次直接拍摄的黑洞是来自M87星系（该星系是位于室女座的一个椭圆星系），它和地球之间的距离大约在5500万光年，也就说是，一束光需要耗费至少5500万年，才能从M87传播到地球，因此这次拍摄到的黑洞实际上是5500万年前的景象。
　　此外这颗黑洞的质量也是相当惊人，大约是太阳质量的65亿倍，因此其事件视界的尺寸也是相当恐怖的，半径大约是海王星平均轨道半径的四倍多，所以这个黑洞完全可以把我们整个太阳系包进去（以八大行星为边界）。
　　而人类所使用的相机则是分布在世界各地的八台射电望远镜（分布地分别为：南极、智利、美国、墨西哥、西班牙等），利用相关技术可以等效出一台口径差不多是地球直径的望远镜，对这颗远在5500万光年之外的黑洞拍了一张照片（并且要注意一点，这个黑洞照片并不是立即得到的，而是经过了两年的时间才分析处理出来的，也就是说黑洞的拍摄时间是2017年四月份，直到今年2019年四月才正式发布）。
　　恒星演化
　　在理论上，我们说了黑洞的独特性质，那么在演化方面呢？它是凭空出现的吗？很显然，凭空出现是不可能的（量子力学先不谈），黑洞的出现一般都是从恒星演化而来。而这个演化的关键就在于恒星的质量，恒星质量越大，那么演化后的天体就越恐怖。
　　以我们的太阳为例，它在衰老死亡后最终将变为白矮星（因为它的核心质量小于1。44倍太阳质量），而对于那些核心质量在1。44倍到3倍太阳质量之间的恒星，他们的衰老死亡后将变为中子星，质量再大的恒星就将成为黑洞。
　　霍金辐射
　　最后还有一点没说，那就是著名的霍金辐射，是霍金教授在黑洞研究中最重要的成果之一。在之前的讲述中，我们似乎把黑洞描述成了一个一毛不拔的铁公鸡，但实际上并不是这样。黑洞的只是吝啬，你要它主要吐东西出来是不可能的，但在量子力学中，却有办法从外部悄无声息的偷点东西出来。
　　量子涨落在空间各处都机会发生，如果恰好发生在黑洞附近呢？虚粒子对在形成后，还未来得及湮灭，如果其中的一个负能粒子被黑洞吸入，那么另一个正能粒子就将逃离黑洞（这个过程被称为霍金辐射）。而负能粒子进入黑洞后的体现，在外部观察中，就是黑洞的质量减少了，毕竟黑洞的无毛定理已经规定：对于一个黑洞，我们只能知晓它的质量、电荷和角动量等三个信息。
　　黑洞无毛定理
　　本篇文章的内容到此结束。
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