近代物理

黑洞:从数学解到真实照片

10 分钟

连光都逃不出去

1796 年拉普拉斯就想过:如果一颗星质量足够大、半径足够小,逃逸速度超过光速,它就会「隐身」。爱因斯坦广义相对论发表后仅几个月,正在前线服役的史瓦西就算出了精确解(1916 年):任何质量都被一个特征半径包裹,叫「史瓦西半径」,半径内是连光都无法逃离的区域,边界叫「事件视界」。

掉进黑洞会怎样

靠近视界时,引力对你头和脚的拉扯差会急剧增大,身体被拉长——物理学家戏称「意大利面化」。而外界看你落向视界,你的钟越来越慢,身影越来越暗、越来越红,永远「冻结」在视界上——你的一去不返,在外人眼里被拉成了无限慢动作。

黑洞是真的

  • 2015 年 LIGO 探测到的引力波,正来自两个黑洞的合并。
  • 2019 年,事件视界望远镜(EHT)发布了人类首张黑洞照片——5500 万光年外 M87 星系中心的黑洞,那个橙色光环与理论预言惊人一致。
  • 2022 年,EHT 又拍到了我们银河系中心的黑洞「人马座 A*」。

常见误区

黑洞不是宇宙吸尘器:远处的物体绕着它转和绕着同等质量的恒星转没什么两样——只有靠得极近才会被吞噬。

练一练:和家长查一查:如果把地球压成黑洞,史瓦西半径大约只有 9 毫米——一颗玻璃弹珠大小。想一想这个数字说明了什么。

小纸条

查资料比较 M87 中心黑洞和银河系中心黑洞,说说 EHT 两张照片拍摄的年份和难度差异。

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