我们知道由于地球引力作用，扔出去的物体一般在空中划过一道优美的弧线就又落到地球上，但如果抛出速度达到或超过第二宇宙速度时（～11.2千米/秒），这个物体就会逃脱地球的引力束缚 。1795年 ， 法国物理学家、天文学家和数学家-拉普拉斯基于牛顿引力理论和光的粒子学说提出宇宙中存在着这样一种天体：如果一个发光的恒星，其密度类似于地球，但直径比太阳大250倍 ， 那么由于该恒星的自身引力，即使光子也逃脱不了这个颗恒星，从而导致人类根本无法观测到它 ， 这就是所谓的“暗星” 。随着1801年托马斯·杨的双缝干涉实验的成功 ， 绝大多数物理学家开始支持光的波动性 ， 拉普拉斯自己也认为光的粒子性假设有些不靠谱，自己也放弃了，于是“暗星”这一提法也就慢慢的淡出了人们的视野 。
1905年爱因斯坦提出狭义相对论之后，1916年，他又创造性地提出了广义相对论 。
【黑洞里面是什么,黑洞里面是什么人一进去会怎么样】
方程左边代表时空弯曲，右边代表物质，其核心概念就是引力导致时空弯曲，一句来自惠勒的优美解释就是：物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动 。由于该方程是高度非线性的，一般不能简单求解 。爱因斯坦本人都认为这个方程只能得到近似解，万万令人没有想到的是，德国天文学家史瓦西看到了爱因斯坦场方程后，在引力场球对称假设下，得到了第一个广义相对论的精确解 。这令爱因斯坦大为震惊 ， 不过不幸的是这位科学巨匠于1916年在战场上患病去世 。在这个精确解中存在两个奇异点（R=0和R=2GM/c2，其中G为万有引力常数，M为质量，c为光速） ， 其中一个是坐标系选择带来的（即换一个坐标系可以避免这个奇异点，即R=2GM/c2），另一个奇异点R=0是本质的，在这一点时空曲率和物质密度都无限大，在这一点所有的物理规律都失去了效果 。奇点外面存在一个“视界（event horizon）”，在视界以内的区域时空曲率足够大，连光子都难以逃脱 ， 一切物质只要落入这一区域，它立刻就会消失的无影无踪，就像一个无底洞 ， 即我们所说的“黑洞”（记?。骸昂诙础钡母拍钫馐被刮刺岢隼矗?。对于这种不带电荷、没有旋转、球对称的黑洞，我们称为史瓦西黑洞 。对于太阳来说，如果塌缩成一个史瓦西黑洞 ， 则黑洞视界大小约为3公里，对于地球来说，如果压缩成黑洞后，视界半径还不到1厘米 。
印度裔美籍科学家钱德拉塞卡在1930年提出白矮星存在质量上限概念后，他的导师爱丁顿立刻认识到如果接受钱德拉塞卡的分析，那么大质量恒星演化的最终结局就不可避免的塌缩成中子星或黑洞 。虽然爱丁顿是当时能理解广义相对论的少数几个人之一 ， 但他自己不能接受白矮星质量上限的理论这样怪异说法，害得钱德拉塞卡在英国混不下去了（有兴趣可以读读他们的故事） 。1939年，原子弹之父-奥本海默利用广义相对论计算了无压力气体组成的均匀球塌缩过程，发现球体将不可避免会切断和外部世界的通信联系 ， 这也是第一个关于黑洞形成的理论计算 。关于引力球塌缩问题很长时间并没有引起别人的注意，直到上世纪五六十年代，美国物理学家惠勒（物理大师-费曼和索恩的导师）进一步研究了这类天体的塌缩问题，并认为这一结论应该是正确的，并于1967年的一次会议上正式提出“黑洞”一词用来取代以前的“引力完全塌缩星球”这一冗长的称呼，“黑洞”一词简洁明了，又能很形象的描述这类天体的性质 ， 因此很快被人们接受 。同一时代，克尔（Kerr）等人又找到了一个旋转黑洞的精确解，对应的旋转黑洞被称为克尔黑洞（相比史瓦西黑洞而言，克尔黑洞具有角动量或自旋），在旋转的克尔黑洞中，黑洞视界大小与黑洞自旋有关 。
天文学家Bardeen 1973年就曾指出，如果在黑洞周围有盘状等离子体并产生电磁辐射的话，黑洞看起来不是纯“黑”的 。2000年，荷兰天文学家Fackle等人首次采取广义相对论下框架下光线追踪的办法 ， 基于我们银河系中心黑洞基本参数，采用了光学薄的厚等离子体盘，首次呈现出黑洞可能的模样（视线方向接近吸积盘法向，如图5.1） ， 黑洞周围有一个不对称的光环，中心比较暗的区域就是黑洞的“暗影”，黑洞阴影大小与黑洞质量有关 ， 与黑洞自转和视角等关系不大 。通过广义相对论计算发现光环几乎呈圆形，圆环直径大约为10倍引力半径（由于光线弯曲等效应，圆环大小并不等于黑洞视界大?。?。由于多普勒效应，旋转等离子体的速度如果朝向我们，则辐射变亮，如果远离我们，则变暗 ， 因此我们会看到不对称的圆环 。当时Falcke等人根据射电望远镜发展预期就提出在未来几年就可看到黑洞的阴影 。利用光线追踪的办法，中国科学技术大学袁业飞教授后来基于银河系中心新的观测和更理想的低效率吸积盘模型重新计算了该黑洞影像 。
施郁
（复旦大学物理学系教授）
黑洞里面，在几乎所有区域（除了奇点）几乎什么都没有，空无一物 。
那它的质量在哪里？导致这个黑洞的死亡恒星的质量去哪里了？义无反顾地被吸进去的物质去哪里了？答案是：集中在黑洞中心很小的范围内，这个很小的范围叫做奇点，在这里时空弯曲程度在经典理论上无穷大，需要用量子引力描述，但是我们还没有成功的量子引力 。对于一个10太阳质量的黑洞，视界周长大概是185公里，奇点范围大概是10的负33次方厘米 。
在奇点之外，一直到视界（黑洞的范围，在视界内的物体不能逃逸），几乎是空的 。注意黑洞内部的时空弯曲非常厉害，所以从奇点到视界的距离可以非常非常大，比如几百万公里，而不是简单的视界面积除以2pi 。这就好比将一个非常重的小球放在一个非常容易伸缩的橡皮膜上，这个小球拽这橡皮膜下沉非常长的距离 。
【施郁原创】
