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黑洞可以說是最能引起公眾想像力的天體，每天都有關於黑洞的大量問題。我試圖解決一些關於黑洞常見的問題，希望能解答大家心中的疑惑。
黑洞的定義
根據美國宇航局的說法，黑洞通常被定義為「空間中的一個地方，那裡的引力太大，連光都出不去。」由於光無法逃脫黑洞的引力，它看起來完全是黑色的，因此它被命名為黑洞。然而，通過對各種望遠鏡收集到的數據進行一些特殊分析，我們可以「看到」黑洞。
黑洞的形成和種類
黑洞的形成取決於它們的類型和起源。到目前為止，科學家們已經成功地定義了至少四種不同的類型：微型黑洞；恆星黑洞；中型黑洞；超大質量黑洞。
目前的理論認為，微型黑洞(有些甚至只有原子大小)可能在宇宙誕生的最早時刻就形成了。到目前為止，這些微小的黑洞是純理論的，被認為是遍布整個宇宙的微小的黑暗漩渦，它們的總質量是太陽的數百倍。
恆星黑洞(質量大約相當於20個太陽或更多)是由大質量恆星自身坍縮而產生的。在它們的最後階段，巨大的恆星會發生超新星爆發。這樣的爆炸將恆星物質拋向太空，但留下了恆星的核心。當這顆恆星還活著的時候，核聚變產生了一種持續的向外推力，平衡了恆星自身質量產生的引力。然而，在超新星的殘骸中，不再有對抗引力的力量，所以恆星核心開始向自身坍塌。
就像微型黑洞一樣，中型黑洞只有在理論上才為人所知。這些黑洞的質量只有幾十萬個太陽的質量，而不像它們的表親那樣有幾百萬甚至幾十億個太陽質量。一些科學家認為，中間黑洞是由小型黑洞合併而成的。另一些人則認為，如果它們確實存在，它們將是由質量相當於幾十萬個太陽的恆星坍塌而形成的。
據愛因斯坦的廣義相對論預測，超大質量黑洞是在它們所居住的星系形成的同時形成的。銀河系中心有一個超大質量的黑洞，其質量是太陽的400多萬倍。
誰首先發現了黑洞
雖然現在每個人都聽說過黑洞，但你有沒有想過是誰首先發現了它們？從技術上講，我們還沒有真正「發現」一個黑洞，但我們可以通過各種技術推斷它們的存在。
例如，在1783年，一位名叫約翰·米切爾的業餘科學家成功地利用了牛頓萬有定律證明了「暗星」的存在，在那裡連光都逃脫不出「暗星」的引力。米切爾表示，儘管它們是看不見的，但它們可能通過引力來幹擾附近恆星的運行。
雖然他的推導過程有錯誤，但是卻得到了正確的結果，他領先了時代許多年。1916年，愛因斯坦在他的廣義相對論中就預言了這種物質的存在。他認為，足夠大的恆星應該能夠在自身引力作用下坍縮，從而形成我們今天所說的黑洞。
此後的幾十年裡，黑洞仍然是一個純粹的理論概念。後來，兩位英國天文學家宣布，他們在太空中發現了一個黑洞，米切爾和愛因斯坦的研究才得到了加強。不過它們是通過間接手段發現的，直到最近科學家們才第一次「看到」了黑洞。
2019年，事件視界望遠鏡(EHT)合作成功發布了一幅被認為是黑洞的計算機圖像。這張照片實際上是由世界各地的射電望遠鏡收集到的數據合成的。EHT將射電望遠鏡聚焦在梅西耶87星系的中心，那裡被認為潛藏著一個黑洞。這個星系距離地球大約5400萬光年，人們認為這個黑洞的質量大約相當於65億個太陽。
黑洞的視界
黑洞的視界是它的最外層邊界。在這一邊界，光剛好不能夠逃脫黑洞的引力。要想逃離視界，你必須要比光速還要快。一旦你通過視界向黑洞內部，你就再也不能返回。
霍金一直堅持認為黑洞的定義應該被改變。他認為事件視界，實際上根本不存在。事實上，它們是黑洞邊緣的「明顯視界」，量子力學在這裡變得瘋狂。他假設在這裡，虛粒子突然出現或消失，導致視界波動。從理論上講，這些「表觀視界」也是量子效應產生熱粒子流並輻射回宇宙的一個點，即所謂的霍金輻射。理論上說，這最終會導致黑洞輻射掉所有的質量並消失。
黑洞的中心
黑洞奇點或引力奇點是黑洞中心的一個點。它是一個一維的點，在一個無限小的空間中包含了大量的質量。在這裡，重力和密度變得無限，時空無限彎曲，已知的物理定律被認為不再適用。
掉進黑洞會發生什麼
當你接近事件視界時，你會出現加速、拉伸。但是，當你離視界越近，別人看你的動作就會越慢，直到你的圖像在視界處凍結，但最後還是會消失。實際上，光子很難爬出黑洞的引力阱，它們的波長會增加，直到無法再被探測到。所以，觀察者會看到你的圖像隨著時間變紅變暗，然後完全消失。
離地球最近的黑洞是什麼
迄今為止發現的離地球最近的黑洞距離我們有幾千光年。在這個距離下，這些黑洞將不會對我們的星球產生明顯的影響。到目前為止，離我們最近的黑洞叫做V616單胞態黑洞，距離我們3000光年，質量大約是太陽的9-13倍。
黑洞需要多長時間才會消亡
黑洞的壽命因其質量而異，你只能通過量子場論的計算來找到答案，這是很複雜的。作為一個普遍規律，霍金輻射的質量損失被認為以不同的速率發生。有趣的是，小質量黑洞的質量損失比大質量黑洞要快。這是因為它們在空間中創造的曲率在它們的視界周圍更強烈。但即便如此，這確實需要非常、非常長的時間。
舉例來說，據估計，與太陽質量相當的黑洞需要10^67年才能完全消失。對於宇宙中更大的黑洞，可能需要難以置信的10^100年。這些數字比我們宇宙的估計年齡要長得多，這意味著，當所有的恆星和行星早已消亡，黑洞將在最終消失之前佔據主導地位。
宇宙中有多少黑洞
海灘上有多少粒沙子？銀河系裡有多少顆星星？這些問題幾乎不可能回答，宇宙中黑洞的數量也是如此。即使我們嘗試這樣做，我們也永遠不會得到正確的答案，因為宇宙的很大一部分永遠從我們的視野中消失。如果要進行這樣的嘗試，我們首先需要將我們的計數限制在更準確地稱為「可觀測宇宙」的範圍內。
然而，我們可以做一些有根據的猜測。恆星質量的黑洞由大質量恆星的超新星形成。僅我們的銀河系就可能包含數千個恆星質量的黑洞。這意味著在我們的星系中可能有多達1億個恆星尺度的黑洞。但理論上，這個數字會隨著時間的流逝而增加。如果我們討論的是超大質量黑洞，它們往往潛伏在星系的中心。在我們所處的空間區域，可能有大約1000億個超大質量黑洞。
怎樣才能探測到黑洞
考慮到這些天體現象的性質，用依賴於x射線、光或其他形式的電磁輻射的望遠鏡直接觀測它們實際上是不可能的。相反，發現它們需要一些橫向思維。它們可以通過對附近其他物質和物體的引力影響來推斷。
一個經典的例子就是黑洞穿過星際雲。這一事件將把物質吸入黑洞，這個過程被稱為吸積。如果恆星經過黑洞附近，它們也可能偏離「正常」運動，當然，也可能被撕裂。在後一種情況下，恆星的物質在靠近黑洞的過程中加速，並向太空發射x射線。
你還可以通過所謂的「透鏡效應」或引力透鏡「看到」黑洞視界附近的空間周長。你也可以嘗試觀察黑洞的霍金輻射。
能摧毀黑洞嗎
從理論上講，人工摧毀黑洞是可能的。事實證明，黑洞實際上有一個致命弱點——事件視界。一些物理學家已經提出理論，如果我們能增加黑洞的角動量和視界的電荷，我們也許能夠扭轉它固有的不平等。反過來，這將導致黑洞消散，並可能會暴露它的中心奇點。
兩個黑洞相撞會發生什麼
如果兩個(同等質量的)黑洞發生碰撞，結果將是一個新的雙倍大小的黑洞，但這一事件會非常暴力。這樣的事件將釋放出巨大的能量，並可能在時空結構中引起長時間的漣漪，即所謂的引力波。天體物理學已經能夠探測或到這樣的事件正在發生。