黑洞會(huì)消亡嗎？黑洞附近的時(shí)間會(huì)變慢嗎？中科院國(guó)家天文臺(tái)茍利軍研究員接受了記者的專訪。

　　為何一個(gè)世紀(jì)沒(méi)拍到黑洞

　　“大家不要忘了，我們的肉眼是看不見(jiàn)太赫茲波段的，因此黑洞的照片可能是灰度圖像，也可能是假色圖片?！逼埨娊榻B，黑洞“照片”與傳統(tǒng)意義的照片還是很不一樣的，普通照片拍攝的是可見(jiàn)光波段，而此次事件視界望遠(yuǎn)鏡拍攝的是太赫茲波段，也就是亞毫米波段。

　　為何長(zhǎng)達(dá)一個(gè)世紀(jì)都沒(méi)能拍到黑洞照片？“這是因?yàn)樾枰裙胀h(yuǎn)鏡還高出2000倍分辨率的望遠(yuǎn)鏡，而之前的望遠(yuǎn)鏡沒(méi)能做到。這次位于南極、智利、墨西哥、美國(guó)夏威夷、美國(guó)亞利桑那州、西班牙的8臺(tái)亞毫米射電望遠(yuǎn)鏡同時(shí)對(duì)黑洞展開(kāi)觀測(cè)，利用甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量技術(shù)(VLBI)，相當(dāng)于構(gòu)建成一個(gè)口徑等同于地球直徑（1萬(wàn)多公里）的望遠(yuǎn)鏡。

　　從2017年4月5日至14日，事件視界望遠(yuǎn)鏡對(duì)銀河系中心和星系M87（距離地球5500萬(wàn)光年）中央的超大質(zhì)量黑洞進(jìn)行拍攝。這兩個(gè)黑洞的視大小是目前發(fā)現(xiàn)的黑洞中最大的兩個(gè)，在分辨率有限的情況下，越大越容易看到細(xì)節(jié)?！坝捎诘厍蛎刻於紘?yáng)轉(zhuǎn)，因此拍攝位置特別講究，只有運(yùn)行到某些地方，才能保證8個(gè)望遠(yuǎn)鏡同時(shí)能看到黑洞，因此最佳時(shí)機(jī)在2017年只有這10天。”

　　中國(guó)有兩個(gè)亞毫米射電望遠(yuǎn)鏡，一個(gè)在青海德令哈，另一個(gè)在西藏羊八井，但由于我國(guó)地處美洲的背面，難以和其他望遠(yuǎn)鏡同時(shí)觀測(cè)，因此中國(guó)大陸的望遠(yuǎn)鏡并沒(méi)有參與直接觀測(cè)。

　　至今還沒(méi)觀察到死亡的黑洞

　　還記得電影《星際穿越》中黑洞的樣子嗎？像一頂草帽，水平方向有個(gè)吸積盤(pán)，黑洞上下也有兩個(gè)圓環(huán)?！熬拖窈Ｊ序讟?，這只是看上去的視覺(jué)效果，實(shí)際并非如此，這是黑洞的引力透鏡效應(yīng)，或者說(shuō)是時(shí)空彎曲效應(yīng)。”茍利軍說(shuō)。

　　當(dāng)我們靠近黑洞時(shí)，相比于那些遠(yuǎn)離黑洞的人，我們的時(shí)間流逝得更慢。這也可以算是時(shí)空彎曲效應(yīng)，不過(guò)只是一種相對(duì)效應(yīng)?？拷诙磿r(shí)，每一個(gè)衡量“一秒鐘”的尺度被拉長(zhǎng)了，也就是說(shuō)，在這個(gè)坐標(biāo)系下，時(shí)間是被拉長(zhǎng)的。

　　黑洞會(huì)消亡嗎？茍利軍說(shuō)，在傳統(tǒng)的廣義相對(duì)論中，黑洞產(chǎn)生后不會(huì)再發(fā)生變化，可以永遠(yuǎn)存在下去。但如果把量子力學(xué)的不確定性，引入事件視界中，一些質(zhì)量較小的黑洞會(huì)產(chǎn)生霍金輻射，因而也會(huì)死亡，并在消亡時(shí)產(chǎn)生大量伽馬射線。但霍金輻射對(duì)于超大質(zhì)量黑洞影響很小，這類黑洞并不會(huì)消亡。據(jù)介紹，科學(xué)家至今還沒(méi)觀察到死亡的黑洞。

　　銀河系恒星級(jí)黑洞超1億個(gè)

　　黑洞的近代概念，來(lái)源于愛(ài)因斯坦1915年提出的廣義相對(duì)論。通過(guò)愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程，可以直接推導(dǎo)出某些大質(zhì)量恒星會(huì)終結(jié)為一個(gè)黑洞?！昂诙聪喈?dāng)于愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程的一個(gè)極端的解，不過(guò)就連愛(ài)因斯坦也不敢相信黑洞真實(shí)存在?！?/p>

　　愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程在最初發(fā)布時(shí)只有近似解，當(dāng)時(shí)的德國(guó)物理學(xué)家卡爾·史瓦西在一戰(zhàn)前線，得到了非旋轉(zhuǎn)黑洞的精確理論解，這是第一個(gè)有關(guān)愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程的精確解。與此同時(shí)，史瓦西還給出了黑洞的半徑大小，在這個(gè)半徑范圍以內(nèi)，任何物質(zhì)和輻射都不會(huì)溢出，后人將此距離稱為史瓦西半徑，并把史瓦西半徑處的想象中的球面叫作事件視界?！霸谑吠呶骺磥?lái)，一個(gè)人如果掉進(jìn)事件視界，是無(wú)法發(fā)射無(wú)線電光信號(hào)的，因?yàn)楣庖矡o(wú)法逃逸出去。”

　　上世紀(jì)三十年代，美國(guó)的“原子彈之父”奧本海默研究發(fā)現(xiàn)：恒星在一定環(huán)境之下可以坍縮形成黑洞，并從理論上證實(shí)了黑洞的質(zhì)量下限。

　　1963年，旋轉(zhuǎn)黑洞精確解這一難題被愛(ài)爾蘭的數(shù)學(xué)家羅伊·科爾所攻破。

　　1964年，美國(guó)科學(xué)家利用探空火箭在天鵝座區(qū)域偶然發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常明亮的X射線天體，天文學(xué)家將此天體命名為天鵝座X-1，這是人類歷史上第一個(gè)黑洞候選體。

　　核物理學(xué)家約翰·惠勒于1967年提出“黑洞”這個(gè)名稱，有趣的是，“蟲(chóng)洞”這個(gè)名稱也是由他提出的。

　　霍金在上世紀(jì)七十年代首先提出黑洞的熱力學(xué)定律，之后又發(fā)現(xiàn)“霍金輻射”，他認(rèn)為光線會(huì)從黑洞中逃脫，黑洞的質(zhì)量因此也會(huì)逐漸變小，從而消失。

　　2016年2月11日，激光干涉引力波天文臺(tái)宣布，他們通過(guò)引力波信號(hào)，探測(cè)到了兩個(gè)黑洞合并。這為黑洞的存在提供了第一個(gè)具體證據(jù)。

　　宇宙中到底存在著多少黑洞？在引力波被直接探測(cè)到后，科學(xué)家們估算，質(zhì)量小于100個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的恒星級(jí)黑洞在我們銀河系當(dāng)中就應(yīng)該多于1億個(gè)。而我們整個(gè)宇宙還有至少上千億個(gè)類似我們銀河系的星系。與此同時(shí)，幾乎在每一個(gè)星系中心還存在著一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞呢。

（原載于《解放日?qǐng)?bào)》2019年04月11日 05版焦點(diǎn) 記者 黃海華 ）