在一個晴朗的夜晚，走到戶外尋找射手座。在它之外的某個地方潛藏著一個天界怪物（你不必緊張，離我們非常遙遠）：一個超大質(zhì)量的黑洞。你看不到它；它被塵埃遮住了，況且它本身還是全黑的，離我們有大約27000光年之遙。但我們相信它是存在的，就位于我們銀河系的中心。

我們怎么能如此肯定呢？它是怎么到那里的？

先來說重要的事情。既然沒有人見過黑洞，我們是如何知道它們的？

黑洞通常被視為20世紀的一項發(fā)現(xiàn)，但這個想法可以追溯到1783年，當時約克郡的牧師兼業(yè)余哲學家約翰·米歇爾向倫敦皇家學會提交了一篇思辨性的論文。

米歇爾正在研究如何測量恒星的距離和大小的問題（即使是現(xiàn)在，這個問題也讓天文學家們頭疼）。他的出發(fā)點是艾薩克·牛頓的光的微粒說——光是由無窮小的微粒構(gòu)成的。米歇爾推理說，恒星發(fā)出的光會由于恒星引力的作用而放慢速度?？梢越栌晒馑俜啪彽牧縼碛嬎愫阈堑馁|(zhì)量，進而算出恒星與地球的距離。

1784年，米歇爾的長篇論文發(fā)表在皇家學會的內(nèi)部刊物《哲學會刊》上。它主要關(guān)注如何在地球上用棱鏡測量這些數(shù)據(jù)，但除此之外還包含著一個遐想。

米歇爾推論說，如果恒星的質(zhì)量足夠大，它的引力將會非常強，甚至連光都無法逃脫它的控制。其計算結(jié)果是，恒星的直徑需要比太陽的直徑大500倍左右，才能以這種方式擒獲光。他寫道，如果存在這樣一個天體，那么，“它的光永遠也到不了我們這里”。

這個完全原創(chuàng)的想法偏離了米歇爾的目標，遂被擱置起來。“我不會就此做進一步的研究?！彼麑懙?。

米歇爾沒有食言。他于1793年去世，似乎再未提及這個想法。

幾年以后，法國學者皮埃爾-西蒙·拉普拉斯在推測非常大的恒星的性質(zhì)時提出了同樣的想法。它們的引力是如此之大，以至于沒有光能夠從其表面逸出。因此，宇宙中最大的物體可能是看不見的。

拉普拉斯或許曾打算深入研究這個想法。然而，到了1804年，一種新的理論使之變得過時，該理論認為光不是一束粒子，而是一種波。如果是這樣，光將不受引力的影響。這個想法于是被遺忘了。

回到黑暗

1915年，阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論使情況峰回路轉(zhuǎn)，它將引力定義為像恒星這樣的大質(zhì)量物體所引起的時空扭曲。

意大利面條化

任何到達黑洞事界的東西都會被吸入，永遠不會再被看到。這個過程被稱為“意大利面條化”——引力是如此強大，能把可憐的對象（比如飛船或宇航員）拉伸成一條長長的細線，再像吃面條一樣將其吞噬。

然而，由廣義相對論可以得出一個奇特的預言，愛因斯坦本人并沒有發(fā)覺。天文學家卡爾·史瓦西在東線服役的業(yè)余時間（1914年，40歲的史瓦西曾自愿加入德軍）發(fā)現(xiàn)了這一點，并告訴了愛因斯坦。

史瓦西指出，如果極大的質(zhì)量集中到一個足夠小的空間中，時空曲率將會變成無限大。結(jié)果便是時空中會出現(xiàn)一個“奇點”，那里的引力強到連光也逃不掉。愛因斯坦對此印象深刻，但不相信這樣的點真實存在。1916年，史瓦西在戰(zhàn)壕里染病去世，他提出的奇點最終被當作一種純理論的東西。1939年，愛因斯坦發(fā)表了一篇論文，據(jù)稱“證明”了這一點，這件事至少暫時平靜下來。

20世紀50年代，天文學家們開始用無線電波來探測深空，發(fā)現(xiàn)了像類星體那樣能量極強且非常遙遠的天體，只有通過廣義相對論才能理解它們的存在。由此，物理學開始重新重視大質(zhì)量天體，物理學家們漸漸承認，奇點的確可能存在。一個關(guān)鍵突破是“事界”的概念。事界即黑洞的“表面”，時空中的邊界，引力在那里變得極大，沒有什么東西可以逃脫。

到了20世紀60年代末，大多數(shù)物理學家都承認，黑洞是愛因斯坦理論的一個不可避免的結(jié)論。

黑洞是如何形成的？

質(zhì)量約為太陽兩倍或兩倍以上的任何恒星都注定會成為一個黑洞。這樣的恒星擁有巨大的引力場，從而產(chǎn)生向內(nèi)的壓力。恒星一生都在通過其中心的聚變反應來抵制這種壓力。當它們耗盡燃料，無力繼續(xù)抵抗時，便開始在所謂的“引力坍縮”過程中擠壓自己。

黑洞的故事

沒有人能確切地說出“黑洞”一詞的由來。人們往往認為它源于物理學家約翰·惠勒，他在1967年的一次演講中提到了這個詞。但根據(jù)《耶魯語錄》的說法，“黑洞”一詞最早出現(xiàn)在1964年美國科學促進會的一次會議報告中。情況很可能是，在惠勒提到之前，這個名稱已經(jīng)在天體物理學家中間流傳，而惠勒對朗朗上口的短語很敏感，遂將其撿起并加以推廣。

這有時會直接形成一個黑洞，或?qū)е卤环Q為超新星的大爆發(fā)，此爆發(fā)吹走了恒星的外層，只留下一個核。如果質(zhì)量足夠大，這個核將繼續(xù)坍縮。隨著坍縮材料變得越來越致密，其引力場也會變得異常強大，等它越過那個連光也無法逃脫的臨界點，黑洞便誕生了。

然而，這個過程并不能解釋質(zhì)量至少是太陽10萬倍的超大質(zhì)量黑洞的起源。這些黑洞可能純粹是由于大量物質(zhì)在極長的時間里螺旋行進到一個普通黑洞中而形成的，或者是由大量普通黑洞合并而成的，還可能是由早期宇宙中極其巨大的恒星坍縮而成的。

有趣的是，雖然大家都逐漸接受了黑洞的存在，但從未有人見過任何一個黑洞。最新成果是我們最近檢測到了兩個黑洞碰撞所產(chǎn)生的引力波。

人們正計劃直接給出黑洞的圖像，那時它們的存在將無法逃避，如同囚禁在其中的光。