Don Koks于2003年进行了小幅更新。
马特·迈克尔文原创。

什么是黑洞？

1916年，当广义相对论刚刚问世时，卡尔·施瓦西（Karl Schwarzschild）提出了一个有用的描述时空几何演化的爱因斯坦方程的解。这个解决方案，一个可能的时空形状，将描述重力的影响外部一个球对称、不带电、不旋转的物体（近似于描述地球或太阳等缓慢旋转的物体）。它其工作方式与将地球视为点质量的方式大致相同牛顿引力如果你只想描述引力外部地球的表面。

这种解决方案实际上是一种“度量”，这是一种泛化毕达哥拉斯公式给出了平面中线段的长度。 The度量是一个公式，可以用来获得时空中曲线的“长度”。如果曲线对应于物体随时间推移的运动（a“timelike worldline”），公制计算的“长度”实际上是经过的时间被一个物体经历了那种运动。实际公式取决于选择用来表示事物的坐标，但它可以转换为各种坐标在不影响任何物理（如时空）的情况下协调系统曲率。Schwarzschild用坐标表示度量距离物体很远，类似于球面坐标和额外坐标吨为了时间。另一个坐标，称为第页，用作径向远距离协调；在那里，它只是给了巨大的距离对象。

现在，在小半径处，溶液开始发生奇怪的反应。有一个“奇点”在中心，r=0，其中时空的曲率是无限。周围是一个“径向”递减的区域第页实际上是一个方向时间而不是在太空中。什么都可以在那个区域，包括光，将不得不落向奇点当潮汐力超过极限时被压碎。该地区与其他地区隔绝在施瓦西坐标爆炸的地方，宇宙被摧毁了，尽管什么都没有这里的时空曲率是错误的。（这叫施瓦西半径。后来，发现了其他坐标系，在这些坐标系中，放大没有发生；这是坐标的伪影，有点像定义北极的经度。Schwarzschild的身体优势半径并不是坐标问题，而是一个事实，即在半径范围内这个洞成了时间的方向。）

当时没有人真的担心这个，因为没有已知的物体密度足够大，内部区域实际上位于外部，所以对于所有已知的情况，解决方案中的这一奇怪部分不适用。阿瑟·斯坦利·爱丁顿考虑过濒死恒星坍缩到如此密度的可能性美学上令人不快，并建议必须有一些新的物理学介入。1939年，奥本海默和斯奈德最终认真对待了明星数量增加几倍的可能性质量比太阳还大的行星可能注定会在其末日崩塌到这样的状态生活。

一旦这样的恒星变得比史瓦西坐标失效的地方小（称为未带电、非旋转物体或事件的Schwarzschild半径地平线），它无法避免进一步崩塌。它必须崩溃所有通往奇点的道路，与你无法避免走向未来的原因一样！之后进入该地区的其他任何东西都无法避免，至少在这方面是这样的简单案例。事件视界是一个不可回归的点。

1971年，约翰·阿奇博尔德·惠勒（John Archibald Wheeler）将这种东西命名为黑洞，因为光不能逃离它。天文学家有许多他们认为可能是的候选天体黑洞，基于几种证据。这些通常是深色的从对其他物体的引力效应可以推断出其巨大质量的物体，有时会发射X射线，可能是通过给下沉物质。我们在这里讨论的黑洞的性质是基于广义相对论，这是一个得到现有证据支持的理论。然而，它们完全是理论性的，不包括可能的影响量子力学。令人怀疑的是，“简单化”黑洞这里所描述的特性确实存在，以及适用于极端条件很难测试和演变。据说新的理论从来没有真正被接受过；只是老卫士死了新一代人对此一无所知。黑洞也是如此。他们的现在年轻科学家认为存在是理所当然的，但重要的是要认识到比任何一个都没有发现。