一個你永遠無法知曉的地方，同時也是最神秘的地方！

哈嘍大家好，我是濤濤隨記。好久不見。歡迎你的到來！愛因斯坦的廣義相對論就像一座華麗的宮殿，看起來非常宏偉。他只通過幾個簡單的假定就把宇宙的一般規律給總結出來。例如光的彎曲就已經被測量到了，和廣義相對論給出的計算結果幾乎是一致的，大爆炸也透過宇宙微波背景輻射得到了驗證。那隨著宇宙常數的介入，宇宙加速膨脹的問題也得到了合理的解釋。對於宏觀宇宙的解釋，愛因斯坦的相對論幾乎是完美的。但是我們前面也提到了廣義相對論解釋了宇宙的一般規律，但是宇宙，不光是一般的，還有很多二般的。今天我們就來聊一聊這個困擾了愛因斯坦一生的終極難題-黑洞。

在聊黑洞前的，我介紹幾個基本的概念，首先，第一宇宙速度是在地面附近繞地球做勻速圓周運動所需的最低速度，也就是7。9公里每秒。例如那繞著地球飛的那些衛星，就是這樣。第2宇宙速度是掙脫地球引力束縛所需的最低速度，也就是11。2公里每秒，例如登月的那些探測器，就是這個。第三宇宙速度是擺脫太陽引力束縛所需的最低速度，也就是16。7公里每秒，例如正在逃離太陽系的旅行者二號。第四宇宙速度是擺脫銀河系引力束縛所需的最低速度，也就是525公里每秒。目前人類還沒有任何一個飛行器可以達到這個速度。

除了第一宇宙速度以外，剩下了三個都是為了擺脫引力束縛。這種速度就叫做逃逸速度，天體引力越大，所需的逃逸速度就越大。1783年，英國天文學家約翰米歇爾就提出了這樣一個概念：他說，如果一顆恆星可以變得足夠大，大到其逃逸速度等於光速的話，那麼這樣的話，連光都無法逃脫。那如果是這樣，這個物體從外部世界來，應該是觀測不到的，這個就是最初黑洞的概念雛形。那麼問題來了，怎樣的天體可以做到呢？

1916年，德國天文學家卡爾史瓦西給出答案，他第一次提出了史瓦西半徑的概念。史瓦西半徑在萬有引力和廣義相對論中都是一個非常重要的概念。簡單來說的話，就是任何具有質量的物體都存在一個臨界半徑值。如果這個物質被壓縮到該半徑值以內，那麼該物質將會在自身重力作用下，將自己壓縮成一個起點，這個臨界半徑值就是史瓦西半徑。太陽的史瓦半徑是三公里，那是不是意味著太陽最終會變成一個半徑三公里黑洞呢？很遺憾，做不到，為什麼會這樣呢？因為太陽的質量不夠大。當它燃燒殆盡以後，因為它的質量不夠大，自身的重力無法將它坍縮成史瓦半徑以內，所以最終無法形成黑洞，那質量在1。4倍的太陽以下的恆星都會像太陽一樣，最終變成一顆白矮星。質量在1。4倍的太陽到三倍的太陽之間的恆星最終會變成中子星，而質量大於三倍太陽的恆星最終才會變成黑洞？

我前面說了，史瓦西半徑和星體的質量成正比。那太陽的史瓦西半徑的是三公里，所以三倍於太陽質量的恆星最終會變成一顆半徑九公里的黑洞。根據相對論，當光線靠近如此大質量的天體的時候會發生嚴重的彎曲，當它距離這個黑洞1。5倍個史瓦西半徑的時候，光線將環繞著黑洞以圓形軌道執行，也就是說，光一旦進入到這個距離，他就逃不掉了。這個光就會繞著這個黑洞轉圈圈，所以繞著黑洞轉圈圈的這些光最終是沒有射進你眼睛裡，所以黑洞是無法透過肉眼直接觀測到的，只能透過間接觀測。天文學家們發現黑洞周圍的吸積盤會發出強烈的輻射和熱量。而且經過黑洞但是又沒有因為距離過近被束縛住的光會產生嚴重的彎曲現象，這樣我們就能間接的知道原來那有一個黑洞。

上圖所示就是2019年4月10號人類拍攝到的第一張黑洞照片。這個黑洞位於室女座一個巨橢圓星系的中心。距離地球5500萬光年，質量是太陽的65億倍。這張照片的意義非常重大，這是人類首次真正意義上確認了黑洞的存在。

目前人類已知的黑洞有兩種，第一種就是我們前面介紹過的恆星黑洞，也就是三倍太陽質量以上的恆星在燃燒殆盡以後，會在自身巨大的引力作用下坍縮成一個黑洞。那在介紹第二種黑洞之前，我問你一個問題，就是我們的銀河系為什麼沒有分崩離析呢？因為在我們銀河系中心，就有一個巨大的黑洞，我們的太陽此時此刻正在帶領著整個太陽系以240公里每秒的超高速繞著銀河系中心的黑洞狂奔。這種黑洞就叫做星系黑洞，這種黑洞一般都是非常巨大的，它的質量一般是太陽的100萬倍到幾十億倍不等。如果你想看看銀河系中心長什麼樣？關於這個問題，科學家們早就有想法了，但是根本就看不到。因為在銀河系中心有厚厚的塵埃雲把它擋得嚴嚴實實的。

好，你現在已經很瞭解黑洞了，那接下來我就教教你怎麼利用這黑洞。功能一，黑洞的質量非常巨大，根據相對論，巨大的質量會造成周圍時空扭曲，有可能一瞬間就把你送到了小灰人的故鄉，如果是這樣的呢，你可以上午去談個合作，下午還能趕回來喝個下午茶。功能二，時空旅行，我們說黑洞會造成時空的扭曲，也就是說我們還可以利用黑洞進行時間旅行。提到時間旅行的話，他就分穿越到未來、回到過去。去未來其實比較簡單，你可以靠著黑洞周圍巨大的引力，讓你的速度無限接近光速，這時候你的時間就相對靜止。你的時間雖然相對靜止了，但是生活在地球上的人們時間還在1分1秒的流淌。等你在裡面玩累了，然後超光速逃逸以後，回到地球一看，我的天，地球已經過去10萬年了。

回到過去就要比穿越到未來難不少，首先你要解決一個悖論的問題-祖父悖論，那這個悖論，我相信大家應該都不陌生。就是說，如果你回到過去，你把你的祖父幹掉了，那麼未來的你就不可能出生了。既然未來的你根本就不存在，你又怎麼可能回到過去，去幹掉你祖父呢？這個就是祖父悖論，這個邏輯明顯不能自洽。那是不是回到過去根本就不可能實現？其實也不一定。如果宇宙存在一種神秘力量可以隨時阻止你任何可以改變將來的行動的話，那麼你穿越回到同一時間線的過去還是有可能的。

好了，今天就到這結束，謝謝你的閱讀，對此你有什麼想說的呢？歡迎在下方留言討論，喜歡我文章的朋友可以點個關注，內容更新時會在第一時間通知。我是濤濤隨記，我們下次再見！