黑洞heidong广义相对论预言的一种天体。任何进入它体内的物质和辐射将失去几乎全部信息，并不再能逸出。
上个世纪初叶，拉普拉斯曾经根据牛顿力学预言，最大的星可能是看不见的，他指出：当天体的半径r和质量M满足关系r≤rg=2GM/C2时，天体的引力将能把它发射的光拉回去，使其不能传向远方。因此，远方的观测者看不见这样的天体。100多年之后，人们依据广义相对论作出了同样的预言：凡是质量和半径的关系满足上式的天体，将不可能有任何物质、辐射和信息从它内部逃逸出去。式中的rq称为引力半径。人们把这样的天体称为黑洞。实际上，上式描述的是称为史瓦西黑洞的最简单黑洞。它是静态球对称的，只有质量M—个参量。更为一般的黑洞是克尔—纽曼黑洞，它是带电的转动黑洞，用质量M、电荷Q和角动量J三个参量描述。研究表明，进入黑洞的物质将失去除质量、角动量及电荷之外的一切信息。位于黑洞外部的观测者，只能了解到黑洞的总质量、总电荷和总角动量，除此之外再得不到任何信息。克尔—纽曼黑洞可以通过自发辐射和受激辐射扔掉自己的电荷和角动量，逐渐蜕化为史瓦西黑洞。研究表明，经典黑洞的表面积是只能增长不能减少的，性质类似于热力学中的熵。静止于黑洞表面的物体所受的“表面重力”，类似于热力学中的温度。在考虑量子效应之后，英国物理学家霍金于1979年指出，黑洞确实具有温度(正比于“表面重力”)，能像通常的炽热物体一样发射热辐射。因此，黑洞并不像最初认为的那样只能吸收，不能发射。黑洞是恒星晚期演化的一种归宿，但不是一颗“僵死”的星，它能产生热辐射。而且，由于黑洞的热容量是负的，越辐射物质，它的温度就越升高。小黑洞具有极高的温度，辐射的最后将导致小黑洞的爆炸并消失。
目前，还没有观测到黑洞。但绝大多数科学家都相信，理论上预言的黑洞是存在的。人们推测，一些星系的中心存在着大黑洞。 黑洞广义相对论预言的半径收缩到引力半径以内的天体。爆发后质量大于2.3太阳质量恒星的可能归宿。内部引力场极强；物质和辐射只进不出；红移无穷大；物质都落向中心。性质只用质量、角动量、电荷三个参数描述。考虑量子效应的黑洞可辐射或改变质量。黑洞理论存在探测黑洞和解释奇点两大困难。 黑洞1939年美国科学家从理论上讨论中子星时就已经根据爱因斯坦的引力理论计算出“黑洞”的特征。当大于太阳质量两倍的中子星进一步坍缩时，体积缩小、密度升高以致引力场会变得极端强大。这时不但一般的物质不能克服这种超强引力的吸引，就是光也射不出来了，因此称之为黑洞。这种理论的预见似乎有些不可思议，但60年代末期证实了中子星的存在以后，天文学家们大受鼓舞积极从事搜寻工作。据80年代初的观测资料，天鹅座X—1，圆规座X—1, GX339—4以及天蝎座V861的伴星，都有可能是黑洞。
由于一切物质和光辐射都被吸向黑洞内部，所以只能用间接方法认识黑洞。但是，科学家们也没有在理论上把黑洞绝对化。有人认为黑洞也会演化，即以某种类似于“热辐射”的方式向外发射粒子。大质量的黑洞在不断发射粒子后，将会变热以致引起爆炸而产生“白洞”，这些都有待进一步证实。 |