4月10日，一條消息讓全世界物理學(xué)界為之沸騰：位于全球各地的“事件視界望遠(yuǎn)鏡”（EHT）拍攝到的首張黑洞圖像當(dāng)日新鮮“出爐”。黑洞，這個恍若鬼魅的天體又開始霸道地侵襲我們的視野。

　　它是在時間和空間中形成的“洞”，不斷吞噬周圍物質(zhì)，增加自己的質(zhì)量；它也是光子的“牢籠”；它貪得無厭，永不停息地吞噬著周圍的一切……這是世人繪制的黑洞的經(jīng)典圖像：既霸蠻又貪吃。但真是如此嗎？

　　黑洞如何形成：都是引力惹的禍

　　中國科學(xué)院國家天文臺研究員陸由俊對科技日報記者說：“目前比較明確的是，恒星級質(zhì)量的黑洞是恒星塌縮的遺??；而大質(zhì)量黑洞則可能由其他機制產(chǎn)生的中等質(zhì)量黑洞吸積物質(zhì)長大而成?！?/p>

　　所有的恒星都是核聚變反應(yīng)爐，核聚變過程提供了恒星一生的大部分能量。不過，最終，核燃料耗盡，由中心產(chǎn)生的能量再也無力對抗外殼巨大的重量，引力開始起主宰作用。

　　1928年，印度研究生薩拉·瑪尼安·錢德拉塞卡乘船來英國劍橋?qū)W習(xí)天文學(xué)。途中，錢德拉塞卡算出在耗盡所有燃料之后，多大的恒星可以繼續(xù)對抗自己的引力而維持自己——這就是所謂的“錢德拉塞卡極限”，約為1.44倍太陽質(zhì)量。

　　陸由俊解釋說：“這一極限值對大質(zhì)量恒星的最終歸宿具有重大意義。一般來說，如果一顆恒星的質(zhì)量不到太陽質(zhì)量的9倍，最終會形成白矮星；9—25倍太陽質(zhì)量左右的恒星會演化至超新星爆發(fā)，最后塌縮為中子星；而約25倍太陽質(zhì)量以上的恒星會形成黑洞。”

　　當(dāng)恒星收縮到某一臨界半徑（“史瓦西半徑”）時，其表面的引力變得如此之強，以至于光線再也逃逸不出去。

　　根據(jù)相對論，沒有東西能行進(jìn)得比光還快。如果光都逃逸不出來，其他東西更不可能：所有東西都會被引力場拉回去。這樣，就出現(xiàn)了一個事件的集合或時空區(qū)域，光或任何東西都不可能從該區(qū)域逃逸而到達(dá)遠(yuǎn)處的觀察者——這一區(qū)域被稱為黑洞，其邊界被稱作事件視界。

　　黑洞來者不拒？有些卻很“挑食”

　　一些黑洞是貪婪的貪食者，吸入大量氣體和灰塵；而其他黑洞則很挑食。

　　比如，此次EHT任務(wù)的主要目標(biāo)——位于銀河系中央的人馬座A*黑洞似乎就很挑食，盡管其質(zhì)量為太陽質(zhì)量的400萬倍，但它的吸積盤卻出人意料地暗淡。吸積盤由氣體、彌散物質(zhì)等組成，圍繞黑洞或中子星轉(zhuǎn)動，遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去，就像一個扁平的盤子。

　　而此次EHT觀察的另一個目標(biāo)——M87星系中的黑洞，則是一個貪婪的食客，其質(zhì)量介于35億至72.2億倍太陽質(zhì)量之間。它不僅擁有一個非常明亮的吸積盤，而且還噴射出明亮、快速的帶電亞原子粒子流，這一粒子流延伸約5000光年。

　　同樣是超大質(zhì)量黑洞，為什么“貪吃”的程度差別如此巨大？這是一直以來困擾天體物理學(xué)家的難題。

　　陸由俊解釋說：“原因是不同星系核心的環(huán)境不一樣。有的星系中心由于受到諸如星系碰撞過程等的擾動，氣體沉積到中心黑洞附近，為黑洞提供了豐富的食物，讓它們可以大快朵頤；而有的星系中心區(qū)域則比較平穩(wěn)，只有少量氣體能夠到達(dá)黑洞附近，使得黑洞不得不淺斟慢酌?！?/p>

　　黑洞只可遠(yuǎn)觀：把人變成“面條”

　　盡管人們對黑洞的熱情高漲，但其只可遠(yuǎn)觀而不可接近，否則后果很嚴(yán)重。簡單來說，如果你和黑洞靠得太近，你就會像意大利面一樣被拉長。這一現(xiàn)象有個極富創(chuàng)意的名字“意大利面條效應(yīng)”。之所以會產(chǎn)生這種效應(yīng)，是因為人體各處受到的引力大小不同。

　　如果你兩腳朝下飛向黑洞，由于你的腳離黑洞更近，它受到的引力將比頭部受到的引力要大。更糟糕的是，由于胳膊并非位于身體中心，它們被拉長的方向會與頭部的朝向稍有不同，你身體的邊緣部位會被拉進(jìn)身體里。最后的結(jié)果是，你的身體不僅被拉長了，而且還變細(xì)了。因此，還沒等你（或其他物體）抵達(dá)黑洞中心，你就早早地變成了一根“意大利面條”。

　　并非“永恒牢籠”：信息可從中逃逸

　　經(jīng)典黑洞理論認(rèn)為，任何物質(zhì)和輻射都不能逃離黑洞；而量子力學(xué)理論表明，落入黑洞的信息可以重新獲取。這個所謂的“信息悖論”已困擾科學(xué)界40年。

　　2016年1月，霍金等人提出：落入黑洞的粒子的信息部分并沒有消失，有些信息會以不同的形式釋放出來，只不過很難還原和破解。

　　其實，早在此前的2015年3月，霍金就對黑洞理論進(jìn)行了修改，宣稱黑洞實際上是“灰色的”。新“灰洞”理論稱，物質(zhì)和能量被黑洞困住一段時間后，又會被重新釋放到宇宙中?；艚疬€指出，黑洞并非“永恒的牢籠”，某些信息會以不同的形式釋放出來。

　　之后，霍金同哈佛大學(xué)的安德魯·施特勒明格、劍橋大學(xué)的馬爾科姆·佩里提出了新理論：讓信息逃逸的黑洞裂口由“柔軟的帶電毛發(fā)”組成，它們是位于事件視界的光子和引力子組成的粒子，這些能量極低甚至為零的粒子能捕獲并存儲落入黑洞的粒子的信息，就像人的鼻毛能捕獲灰塵一樣。這意味著，盡管落入黑洞的粒子可能已“有去無回”，但部分信息存儲在這些“柔軟毛發(fā)內(nèi)”，持續(xù)在黑洞邊界逡巡。

　　霍金解釋說：“我認(rèn)為，信息不像大多數(shù)人以為的那樣被存儲在黑洞內(nèi)部，而是被存儲在事件視界。進(jìn)入黑洞的粒子的信息確實返回到空間了，但采用一種混沌且無用的形式。返回的信息與燒焦的百科全書差不多，從理論上來說，信息并沒有丟失，但很難進(jìn)行翻譯和破譯?！?/p>

　　黑洞終極命運：或隨時間蒸發(fā)殆盡

　　1973年霍金在彎曲時空量子場論的研究中發(fā)現(xiàn)，原來“黑洞不黑”！原本經(jīng)典理論上“一毛不拔”的黑洞，在黑洞量子力學(xué)中也可以通過一定的機制發(fā)射黑體輻射，這就是霍金輻射！

　　盡管霍金的這一想法剛提出時受到了普遍的質(zhì)疑，但后來，大部分科學(xué)家得出結(jié)論稱：如果我們關(guān)于廣義相對論和量子力學(xué)的其他觀念是正確的，那么黑洞必須像熱體那樣發(fā)射粒子和輻射。

　　但我們又知道，任何東西都不能從黑洞的事件視界之內(nèi)逃逸出來，黑洞怎么可能發(fā)射粒子呢？量子理論給我們的回答是，粒子不是從黑洞里面出來的，而是從緊靠黑洞事件視界之外的“空虛的”空間來的。

　　霍金在《時間簡史》中解釋稱，“空虛的”空間充滿虛粒子—反虛粒子對。它們一同創(chuàng)生，彼此分離，然后再回到一起并且湮滅。如果黑洞存在，帶有負(fù)能量的虛粒子落到黑洞里可能會變成實粒子或者反實粒子。這種情形下，它不再需要和它的伴侶相互湮滅了。它被拋棄的伴侶可以落到黑洞中去。或者由于它具有正能量，也可以作為實粒子或反實粒子從黑洞的鄰近逃走。

　　而且，黑洞的質(zhì)量越小，其溫度就越高。這樣，隨著黑洞損失質(zhì)量，它的溫度和發(fā)射率增加，導(dǎo)致其質(zhì)量損失得更快。因此，小質(zhì)量的黑洞，霍金輻射強，它們蒸發(fā)速度快，一個質(zhì)量為1015克的黑洞被蒸發(fā)掉所需的時間與宇宙的年齡相仿。

　　由于逃離黑洞的輻射過于捉摸不定，因此“霍金輻射”很難得以證實。不過，據(jù)國外媒體2016年4月底報道，來自美國和以色列的兩個獨立研究團(tuán)隊稱，他們發(fā)現(xiàn)了足以支持“霍金輻射”理論的明確證據(jù)，但相關(guān)研究仍有待進(jìn)一步證實。

　　物理學(xué)界的江湖流傳著很多關(guān)于黑洞的傳說，孰真孰假，唯有等待時間和科學(xué)來檢驗。