明星物理学家、英国流行乐队键盘手、BBC "古迹系列"记载片主抓东谈主……

跨界选手布莱恩 · 考克斯，此次又准备结伴给大家科普黑洞了。

图源：BBC 2021 年记载片

在他的《BLACK HOLES》（中译本《黑洞》）一书中，一个 200 多年前的问题再次受到关心：

天地中是否存在这么一种天体，其引力大到连光齐无法脱逃？

跟着科技发展，现代科学家们越来越倾向于深信回答，并最终详情了黑洞这一成见。

以致在 2019 年 4 月 10 日，科学家们拍出了东谈主类历史上第一张黑洞像片，位于 M87 星系中心；3 年后，另一张荫藏在星河系中心的超大质地黑洞（东谈主马座 A 星）的像片也被公布了。

黑洞，这个握住诱骗爱因斯坦、惠勒，霍金等一众顶尖物理学家的奥秘事物，正在逐渐揭开面纱。

在这么的时刻，自带专科和科普达东谈主属性的考克斯等东谈主通过《BLACK HOLES》，为咱们等闲东谈主洞开了一扇了解黑洞的窗口，其汉文译本更是被「中国国度地舆 · 典籍」引进。

黑洞是怎样形成的？它的里面是什么？它为什么会"吸走一切"？会有东西从黑洞里逃出来吗？我如果掉进了黑洞会发生什么……

话未几说，量子位带大家先睹为快。

黑洞：说明天地的"罗塞塔石碑"

当今咱们知谈，黑洞位于那些质地最大的恒星曾经忽闪的处所。它们是在引力的作用下，由大量的物资坍缩到一个迷漫小的空间而当然形成的。

对于黑洞，科幻演义《三体》中曾有这么一段描摹：

2339 年，掩体编年第 1 年：环日加快器产生的袖珍黑洞被注入到木卫十三里面，半径八千米的木卫十三变成了视界半径二十一纳米的袖珍黑洞。

跟着黑洞被越来越多地说起，东谈主类对黑洞 200 多年的探索也曝光了。

约翰 · 米歇尔（18 世纪英国当然形而上学家），是历史上第一个说明到一个邃密天体密度不错大到连光齐无法逃遁的东谈主。他在给一又友的一封信中提到：

如果太阳减轻到只好 3 公里的大小，那么连光齐会跑不出来。

那时他使用暗星（dark star）这个词来描摹这一事物。

图源：Alchetron

自后，法国数学家拉普拉斯在接头牛顿力学时，发现任何天体齐有逃遁速率，即思要逃离这个天体的最低速率。

在他的著述《天地系统论》中，拉普拉斯提到：

存在一种天体，是名义的逃遁速率大于光速的天体。任何通顺物体如果小于此速率，最多只可绕星体旋转而不可到远处去，如果名义逃遁速率大于光速，那么明朗就不可传到远处去，远处得不到它的明朗，它就成了全齐昏黑的天体。

这和约翰 · 米歇尔的思法相似，他们以为正如一个朝上抛出的球受到地球引力的作用而降速并被拉回大地，相通也不错思象存在着一些物体，它们的引力如斯热烈，以致不错拿获光。

不外当拉普拉斯自后得知托马斯 · 杨通过实考据明了光是一种波时，他在竹素重版时删去了关系章节。

直到 20 世纪初，科学家们发现光既是波，亦然粒子。也便是说，光会受到引力的影响。

于是乎，以 1915 年爱因斯坦发表广义相对论为起首，对黑洞的现代接头初始了。

他提议的广义相对论和闻明的场方程，有劲评释了引力是时空波折酿成的。

在本书作家看来，黑洞位于探索引力与空间和期间关系的舞台中心，因为它们是可被不雅测到的、引力最顶点的产品。

自后，科学家史瓦西在爱因斯坦的基础上进一步接头，并找到了闻明的史瓦西解，预言了黑洞可能存在。

不外直到 20 世纪 60 年代，有好多物理学家仍然信赖，即使黑洞是广义相对论在数学上推导出的一个特征，然则当然界一定会找到某种递次幸免其形成。

以致爱因斯坦本东谈主在 1939 年也写了一篇论文，其论断是黑洞"不存在于物理执行中"。

包括和他同期代的了得东谈主物亚瑟 · 埃丁顿，也愈加简陋地抒发了不雅点：

应该有一条当然规章来督察恒星以这种装假的状貌存在。

关联词，事实却赶巧违反，黑洞的确存在。

上述反对并莫得拦阻自后的接头。那时科学家们发现，恒星亦然有寿命的，一朝糟践燃料就会收缩，临了的结局可能是白矮星、中子、黑洞。

后经钱德拉塞卡、奥本海默以及沃尔科夫的极力，最终评释了大质地的恒星能够坍缩到少量，这个点被称为"奇点"。

奇点是一个体积无尽小、密度无尽大、引力无尽大、时空曲率无尽大的点，其存在常被用来当作广义相对论失效的评释。

不外，上述接头程度曾一度受到二战影响而中止，战后则由新一代学者惠勒培养的继任者们接过了接头大旗。

趁便一提，恰是由于惠勒在 1967 年的一次演讲中使用了"黑洞"一词，"黑洞"才的确流传开来。

那时科学家们发现，不管黑洞如何形成，悉数的信息齐会被简化成三个数字：即黑洞的质地、自转和电荷，惠勒将这个定理称为"无毛定理"。

再到自后，投入 20 世纪 70 年代后，表面学家还是深广秉承了黑洞的存在。（尽管天文体家尚未不雅测到它们）

而仍然对黑洞感风趣的一小部分东谈主 ，初始将重见地转向了它们所带来的成见挑战。

1974 年，霍金在《当然》杂志上发表了一篇名为《黑洞爆炸？》的论文。他愚弄量子表面，接头了在黑洞隔邻的物资的行径，传诵地发现黑洞具有温度。换言之，黑洞也能产生放射，这便是闻明的"霍金放射"。

……

总之，从爱因斯坦到霍金再到现代，黑洞这 200 多年来一直在诱骗科学家们握住探索。

当今咱们还是光显，对于比太阳质地大几倍的恒星来说，黑洞是它们人命演化中自关联词然且不可幸免的一个阶段。

而在咱们的星河系中有千百万颗这么的恒星，因此也将存在千百万个黑洞。

在《黑洞》一书作家考克斯看来：

从这个角度来看，黑洞是天地的罗塞塔石碑，让咱们能够将不雅测遵守移动为一种新的语言，让咱们一睹最潜入的感性和最灿烂的好意思。

PS. 罗塞塔石碑是一块制作于公元前 196 年的石碑，上头用希腊文、古埃及文和民主政体铭文三种翰墨记录了褪色实质，在天文体中指代用于破译天地的要津事物。

One More Thing

对于本书作家之一布莱恩 · 考克斯，临了值得说谈说谈。

此东谈主算是把跨界玩光显了。

他最广为东谈主知的身份，当属主抓 BBC 记载片"古迹系列"，包括《太阳的古迹》、《天地的古迹》、《人命的古迹》。

由于语言格调充满诗性和形而上学色调，他的科普广受深爱。

就连"寰球当然记载片之父"大卫 · 爱登堡曾经暗示，"如果我有一盏火把，我会交给布莱恩 · 考克斯"。

不外节目主抓仅仅他的副业之一，明面上其主要身份如故粒子物理学家、曼彻斯特大学表面物理学解说，英国皇家学会接头员，大英帝国勋章取得者……

况且一边教书的同期，一边还不忘探索前沿时刻。刻下他还在欧洲粒子物理实验室 ( CERN ) 里接头大型强子对撞机。

总之从学术畛域来看，他被誉为霍金之后，英国最具影响力的物理学家。

而在更早之前（约 20 世纪 90 年代），他以致如故英国流行乐队 D：Ream 的键盘手。

概况恰是由于这么的布景，其《黑洞》一书也将看起来复杂、难懂的物理学问移动成了更具可读性的科普读物。

以"黑洞"为透镜，以等闲东谈主也能懂的状貌探讨黑洞的科学旨趣和天地学意思，触及广义相对论、量子力学、热力学以及它们与黑洞的关系。

同期这本书的汉文译者，亦然物理学方面的专科东谈主士。

耿率博，波兰国度核接头中心天体物理博士在读，接头标的为引力波与强引力透镜效应在天地学接头的应用。

张建东，北京大学表面物理学博士，现任中山大学物理与天文体院副解说，主要接头标的为引力表面和引力波物理。

临了还有尹倩青，理学博士，从事粒子天体物理和空间天文接头，刻下主要风趣是基于细微卫星平台的空间 x 射线天文不雅测。曾为《中国国度天文》《中国大百科全书》等撰文，合营或孤苦翻译过多部科普书，包括《第一鼓吹丛书 · 天地系列：荒诞的天地》《物理之书》《湿婆之舞：赶赴地球偏远之地，寻访物理学的角落》等。

Okk，对黑洞关系表面感风趣的小伙伴们，不错读起来了～

—  完  —

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