提及黑洞大家脑海里第一印象应该就是一个纯黑色的洞，什么东西只要靠近了它都会被吸进去，十分恐怖。

实际上，黑洞并不是一个洞、其次它也不是黑色的，吸到黑洞里的物质并不是绝对不能返回到外界。现在可以用广义相对论和闵可夫司基的绝对时空概念来解释黑洞为什么不是黑色的。

首先关于黑洞的一般概念是，如果将大量物质集中于空间一点，其周围会产生奇异的现象，即在质点周围存在一个界面“视界”，一旦进入这个界面，即使光也无法逃脱，则这个质点就被称为黑洞。

——“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。

黑洞

让我们追溯最早的黑洞理论，是始于 18 世纪一个叫 John Michell 的牧师，他把光速和牛顿逃逸速度的理论结合起来，计算出一个很有意思的天体模型。

天体模型

如果我们在地球上向上抛一个石头，那么无论多大气力，它都将落回到地球上。但如果我们用一个足够快的速度再把它抛上去，若能摆脱地球引力的束缚，这个速度我们称为逃逸速度，对地球而言，如果不计空气阻力，逃逸速度是 11.2 km /s，即第二宇宙速度。逃逸速度是和引力有关的，而引力是跟质量有关的。所以，若物体的质量越大，则相对应所需要的逃逸速度也越高。

后面就有了这样一个假设，如果有一个天体质量非常巨大，大到需要比光更快的逃逸速度。这时候我们就算在它上面，把一个石头以光速向外抛去，石头的速度仍然达不到逃出天体的逃逸速度。于是，就有了黑洞最原始的概念——连光都无法逃出来的天体。

但这个概念太恐怖了，被当时的教会和天文学会所抵制，以至于人们就没有再研究下去了。

年轻时的爱因斯坦

但是，一切在爱因斯坦那个伟大的相对论面前又重新改变了。1905 年应该是爱因斯坦开始辉煌的一年，他在独自研究中抛弃了自牛顿以来一直建立的绝对空间和绝对时间观念，重新树立起了一套新的相对观念。在爱因斯坦面前，有四个概念，空间、质量、时间、光速。牛顿的经典物理学认为，空间、质量、时间是绝对的，光速则是相对的。不过爱因斯坦却不这么认为，他反其道而行之，觉得只有光速才是绝对的，空间、质量、时间都是相对的。于是，爱因斯坦创造了物理历史上最伟大的理论之一，狭义相对论。

狭义相对论由两个基本原理构成：

第一，光速绝对性原理。无论在任何方向和空间上，光速绝对不变的前提。

第二，相对性原理。物理学里的一切运动，都必须在同等的视点上处理所有的运动状态。

在以上前提条件下，关于时间和空间，我们从狭义相对论里得出了更惊人的结论。运动的物体，相对速度越快，则长度越短、时间越慢、质量越大，即尺缩和钟慢效应。

但这还不足以解决更深层的问题，时空的本质和引力。因为引力才是一切定律的关键。1908 年，闵可夫司基发现了一个重要的理论，四维时空的绝对性理论。这是用一种数学的语言描述狭义相对论，但当时爱因斯坦并没有对用数学论证的方法很在意，甚至还嘲笑这个复杂的数学描述。

马上接下来就是引出爱因斯坦第二次走向辉煌的问题，一个关于水星的近日点问题。按照开普勒描述的椭圆轨道，水星应该顺着椭圆型的轨道围绕太阳运转。但几百年来的观测证明，水星每沿轨道环绕一圈后，都不能回到原来的位置上，而是有一点点很小的偏离。这就是水星在近日点上的移动。

行星轨道的偏移

这个移动有1.38弧秒，经典牛顿的引力定律可以解释这 1.38 弧秒中的 1.28 弧秒，那是木星和其他行星对水星产生引力作用的结果，但剩下的 0.1 弧秒没任何办法得到解释。

为了使问题得到解决，首先，爱因斯坦建立了一个“等效原理”，关于这个等效原理，可以做一个简单的假设，假设你在一个悬崖边上，远处一个小球在被抛到空中的一刹那，你跳下悬崖。这时候，在地面上相对静止的人，看到小球的运动是一个抛物线运动。而正在掉下悬崖的你，看到小球则是一个向上的匀速运动。因为在引力的作用下，你和小球都处于同一个参考系里，则小球受重力的作用和你受重力的作用互相抵消，在这个参考系里，你的运动和小球的运动是不受重力影响的了，就是所谓的失重状态。

然后，爱因斯坦又提出了一个更惊人的理论，就是引力引发时间膨胀。在1912 年，爱因斯坦在闵可夫司基的绝对时空理论的前提下，即在我们的宇宙中，只有一个唯一的绝对的四维时空。这样，他能解释得了新理论里的时空弯曲。也就是，离地球近的时空，弯曲曲率比较大，而离地球远的高空上的时空，弯曲曲率比较小。

在此后的三年里，爱因斯坦终于意识到数学方法的重要性，他用数学的方法特别是黎曼几何，来解释了他的新理论，经过计算，在1915年11月25日，广义相对论诞生。

现在，我们就用广义相对论的原理来解释一开始提出来的黑洞理论。引力并不是一种力，它和我们在平时所接触的力有很大的不同。引力的本质，是时空弯曲。也就是，地球并没有拉着或者吸引着我们，而是我们的时空被地球的引力所卷曲、扭转。所以我们需要一种新的几何去计算空间扭曲的状况，从而知道怎么样的扭曲会让光跑不出来。

用广义相对论的方法解释时空弯曲

1916年1月13日，德国天文学家卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild）历史性地计算出第一个爱因斯坦方程的解，并建立了史瓦西几何。史瓦西分析了完全没有旋转的星，并得到了任意无旋转球状星体以外的时空曲率。他预言，每个星体都存在一个依赖于星体质量的临界周长，如果减少到这个临界周长，星体就能形成黑洞。

但这里所说的黑洞，并不是光不能逃逸出来，而是引力之大，可以让星体的表面的时空发生强烈的扭曲，以至于时间在那里停止了流动，就好像被冻结了一样。

所以，时空弯曲才是黑洞形成的成因，而时空弯曲也是引力的本质。用时空弯曲的概念去描述黑洞，才比较准确，而不是单纯的引力描述。

结论：

黑洞并不“黑”，它也不是绝对不能被外界所观测到的，相反，黑洞非常非常地漂亮！特别是吸积盘和喷射流黑洞，都非常壮观。黑洞会向外辐射。有的黑洞因为旋转非常快，周围的气体被快速地吸入到视界以内，则会产生巨大的涡流，有的黑洞是双星系，其中一般主星是黑洞，而伴星的炽热气体会被吸入主星内，这样会形成一种非常壮观的吸积盘。同时黑洞附近的时空扭曲非常巨大，使光线产生强烈偏折，形成前所未见的“光盘”景象。