光为什么会弯曲,爱因斯坦什么时间发现光可以弯曲

当光线经过一个大块物质会发生什么事情？它是否简单地、不偏离原路径地沿着直线继续行进？它是否会由于附近物质的重力效应而受到一个力？如果是的话，那它所受的力的大小是多少？

这些问题直截了当地点中重力的运作原理。今年，2019年，是纪念广义相对论被证实100周年。1919年5月29日发生日全食时，两支独立的队伍成功地测量了太阳边缘附近恒星的位置。通过当时最高水平技术得到的观察结果，他们确定了远处的星光是否会受到太阳引力影响而产生弯曲，以及弯曲的程度。这个结果震惊了许多人，但爱因斯坦已经知道答案是什么，具体如下。

图解：一个引力透镜以及星光因质量而弯曲的例子。在进行定量预测之前，甚至在爱因斯坦提出这个理论之前，他就知道光一定会受质量的影响而弯曲。（NASA 美国国家航空航天局/ STSCI太空望远镜科学研究所）

想象一下你在电梯内，所有门都是关着的。你可以听到发动机在外面运行，但你看不见外面发生了什么。你只知道你所能感受的，以及看到的电梯内部。现在，尽你所能地试着问一些最具物理意义的问题。你移动的速度有多快，往哪个方向？你的运动是否在改变？如果改变了，是什么引起的？

在电梯里，无法看到外面发生了什么，你几乎不可能知道这些问题的答案。根据相对论定律——追溯到爱因斯坦之前，一直到伽利略——你不知道你是否在运动。

图解：一个光子钟表，由两个反射镜之间的光子反弹而成，可以为任何观察者定义时间。 虽然这两个观察者可能在时间流逝的多少上意见不一，但他们将在物理定律和宇宙常数上达成一致，比如光速。每个观察者不仅感觉不到时间流逝速度的变化，而且他们无法从自己有限的参照系中了解外部世界的任何东西。（约翰·d·诺顿）

物理定律并不取决于你的速度，你也不能仅仅从电梯内部进行测量从而知道相对于外部世界你的速度是多少。你的电梯可以向上、向下、水平或向任何方向移动，除非它的运动发生了变化，否则不会对电梯内发生的任何事物产生物理影响。

这就是相对论的原理：所有惯性（非加速）参照系都遵循相同的物理定律和方程。在静止电梯中的世界和在恒定运动电梯中的世界的特性对任何观察者来说都是无法区分的。只有当你能看到外面，并将你的运动与外部的东西进行比较，才有办法知道你是如何运动的。

图解：2013年4月19日，一架联盟2.1 A型火箭搭载Bion-M №1升空。火箭的加速度并不比汽车或任何物体在地球上自由落体时的加速度快多少，但可以一次保持这种加速度数分钟，使它们能够打破地球引力的束缚。对火箭里面的观察者来说，他们会感受到恒定的加速度，但却无法确定它的来源。一旦加速度停止，他们就不知道自己的速度是多少，除非他们能观察到外面的世界。（ROSKOSMOS俄罗斯太空局）

没有绝对运动这一概念是狭义相对论的核心:所有非加速观察者都可以平等地宣称他们的观点是正确的。

然而，如果电梯加速，情况就会发生戏剧性的变化。电梯以9.8m/s2的加速度向上加速，电梯内的所有物体相对于电梯来说都会以同样的加速度向下加速到地板上：9.8m/s2。当你在一辆快速加速（你感觉自己被向后推到座位上）或减速（你感觉被向前推动）的汽车里时，你所感受到的效果与在加速电梯里的人所感受到的相似。是运动的变化——加速度——导致了你所感受到的力，就像你从牛顿最著名的方程F = ma中所期望的那样。

图解：当一辆汽车经历加速运动，而不是匀速运动时，驾驶员和任何乘客都会感受到一个与他们的质量乘以加速度相等的力。即使在一个封闭的系统中，你不能看到或观察外部世界，也会有一种力让你得出结论，你的经历与特定的加速度是一致的。（国家汽车博物馆/遗产图片社/盖蒂图片社）

现在，我们来看另一个问题。如果你在同一个电梯里，但不是加速，而是静止在地球表面，你在里面会经历什么?

来自地球的重力以同样的加速度（9.8m/s2）将地球表面的所有物体向下拉。如果电梯是静止在地面上的，地球引力仍然会导致电梯内的每一个物体以9.8m/s2的速度向下加速:这与不在重力场中的电梯以这个速度向上加速的结果是一样的。对于电梯里的人来说，没有办法看到外面的世界，也没有办法知道他们是否是静止的，但在重力场中或由于外部推力而加速的情况下，这些场景是相同的。

图解：一个下落的球在加速火箭中（左）和在地球上（右）的相同行为可以表现爱因斯坦等价原理。在任意一点测量重力加速度和其他形式的加速度没有区别；除非您能够以某种方式观察或访问外部世界的信息，否则这两个场景将产生相同的实验结果（维基共享用户MARKUS POESSEL作图，PBROKS13修改）。

现在，想象一下，如果你让一束光从外面穿过一个洞进入电梯的一侧，观察它在另一侧撞击墙壁的位置，会发生什么。 这取决于电梯相对于外部光源的速度和加速度。比如：

1. 如果电梯和光源之间没有相对运动或相对加速度，光束就会出现直线穿过。

2. 如果有相对运动（速度）但没有相对加速度，光束会沿直线运动，在电梯内部看来，光线是与水平线相比有所倾斜的直线。

3. 如果有相对加速度，光束会沿着弯曲的路径运动，曲率的大小由加速度的大小决定。

然而，最后一种情形是可以很好地描述加速的电梯和在引力场中静止的电梯。

图解：根据电梯与光源的相对运动情况不同，电梯内的人看到的光线不同。 如果你允许光从外部进入到内部，你就能获得关于两个参照系的相对速度和加速度的信息。但产生加速度的原因，无论是来自惯性（推力）还是重力作用，都不能仅从这一观察中看出。（尼克·斯特罗贝尔，天文网ASTRONOMYNOTES.COM）

这就是爱因斯坦等效原理的基础：观察者无法区分由引力或惯性（推力）效应引起的加速度。在极端的情况下，在没有空气阻力的情况下从建筑物上跳下，会感觉完全失重。

例如，国际空间站上的宇航员经历了完全的失重状态，尽管地球使他们向地心加速， 他们受到的重力是在地表的90%。1911年这一想法震惊了爱因斯坦，后来把它称为他最快乐的想法。正是这个想法使他在经过四年的进一步发展之后，发表了广义相对论。

图解：国际空间站上的宇航员和水果。请注意，重力并没有消失，但是所有的东西——包括宇宙飞船——都在匀速加速，所有的重力都用作了向心力，导致零重力体验。国际空间站是惯性参考系的一个例子。（公共域图像）

爱因斯坦思想实验的结论是无可辩驳的。无论引力在空间的某一特定位置有什么作用——无论它们引起什么加速度——它们也会影响光。就像用推力加速电梯会导致光线偏转一样，让光线接近能产生重力的质量也会导致同样的偏转。

因此爱因斯坦推断，他的理论不仅可以预测光线途经引力场时路线发生偏转，而且可以计算偏转的大小，只需知道附近的引力场强度。

图解：在日全食期间，太阳引力弯曲了途经它的光线，使得太阳附近的恒星位置看起来似乎与实际位置不同。偏离角度的大小将由光线受到的引力场的强度决定。（西格尔/《银河系之外》）

爱因斯坦在1911年有了他那个最快乐的想法，到1915年底，他已经完成了广义相对论，于是可以预测离太阳特定角度的恒星的光线应该偏转多少。

当然，在正常情况下，这是无法观察到的，因为人们在白天是无法观察到星星的。但是当日全食发生的时候，特别是当日全食持续时间很长，天空变得非常黑暗的时候，观测者也许可以看到恒星。1916年发生了日全食，但第一次世界大战阻止了这项重要的观测。1918年的日食发生在美国大陆上空，但有云层遮挡，打乱了美国海军天文台的计划。

图解：1919年爱丁顿探险队的实际底片和正片，白色横线表示已知恒星的位置，用于测量由于太阳的存在而产生的光线偏转。这是对爱因斯坦广义相对论的第一次直接的、实验性的证实。（爱丁顿等人，1919）

然而，1919年，一场很长时间的日食预计要经过南美洲和非洲，英国的亚瑟·爱丁顿爵士做好了准备。在巴西的索夫拉尔和非洲的普林西比，有两个研究小组参与了观测这次日食，这次日食大约有6分钟的全食时间，这是爱因斯坦理论的理想试验场。尽管结果多年来饱受争议，但其结果与爱因斯坦的预测一致，并经受住了时间和进一步检验。在这些观察之后，爱丁顿创作了下面这首仿拟诗:

哦，让明智的人来整理我们的测量吧

至少有一件事是肯定的，光有重量

有一件事是肯定的，其余的都是争论——

光线在接近太阳时，不走直线

（注: 此诗模仿的是《鲁拜集》第29首）

图解：1919年爱丁顿探险队的结果最终表明，广义相对论描述了大质量物体周围星光的弯曲，推翻了牛顿的理论。这是对爱因斯坦广义相对论的首次观测证实，而且与“空间的弯曲”相一致。（《伦敦新闻画报》，1919年）

尽管进行能够验证或反驳理论预测的关键实验或观察总是至关重要的，爱因斯坦毫无疑问地认为，观测到的恒星光线经过巨大的质量（如太阳）附近会被重力弯曲。正如他能确定万有引力会产生加速度一样，对于一个加速的观察者来说，光线会发生弯曲，所以引力也一定会使光线弯曲。

2019年5月29日，人类庆祝验证广义相对论100周年，以及重力弯曲光100周年。尽管一百年前的那天很多人都有疑问，但爱因斯坦不是其中之一。只要下落物体会由于重力而加速，我们就有充分的理由相信重力也会使光弯曲。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. medium- kayan-

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为什么黑洞会使光路弯曲？

黑洞
黑洞是密度超大的星球,吸纳一切,光也逃不了.(现在有科学家分析,宇宙中不存在黑洞,这需要进一步的证明,但是我们在学术上可以存在不同的意见)
补注：在空间体积为无限小（可认为是0）而注入质量接近无限大的状况下，磁场无限强化的情况下黑洞真的还有实体存在吗？
或物质的最终结局不是化为能量而是成为无限的场？
发生在黑洞周围的有趣现象
在你阅读以下关于黑洞的复杂科学知识以前，先知道两个发生在黑洞周围的两个有趣现象。根据广义相对论，引力越强，时间越慢。引力越小，时间越快。我们的地球因为质量较小，从一个地方到另一个地方，引力变化不大，所以时间差距也不大。比如说，喜马拉雅山的顶部和山底只差几千亿之一秒。黑洞因为质量巨大，从一个地方到另一个地方，引力变化非常巨大，所以时间差距也巨大。如果喜马拉亚山处在黑洞周围，当一群登山运动员从山底出发，比如说他们所处的时间是2005年。当他们登顶后，他们发现山顶的时间是2000年。
另外一个有趣的现象是根据广义相对论，引力越强，时间越慢，物体的长度也缩小。假如银河系被一个黑洞所吸引，在被吸收的过程中，银河系会变成一个米粒大小的东西。银河系里的一切东西包括地球都按相同比例缩小。所以在地球上的人看来，银河系依旧是浩瀚无边。地球上的人依旧照常上班学习，跟他们在正常情况下一样。因为在他们看来，周围的人和物体和他们的大小比例关系不变。他们浑然不知这一切都发生一个米粒大的世界里。
旦因为黑洞周围引力巨大，任何物体都不能长时间待留。假如银河系被一个黑洞所吸引，地球上的人只有几秒的时间去体验第一个现象。
首先,对黑洞进行一下形象的说明:

黑洞有巨大的引力,连光都被它吸引而无法逃脱.黑洞中隐匿着巨大的引力场，这种引力大到任何东西，甚至连光，都难逃黑洞的手掌心。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见，这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它，只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。虽然这么说，但黑洞还是有它的边界，既”事件视界”．据猜测，黑洞是死亡恒星的剩余物，是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。另外，黑洞必须是一颗质量大于钱德拉塞卡极限的恒星演化到末期而形成的，质量小于钱德拉塞卡极限的恒星是无法形成黑洞的．（有关参考：《宇宙简史》——霍金·著）
再从物理学观点来解释一下:
黑洞其实也是个星球(类似星球),只不过它的密度非常非常大, 靠近它的物体都被它的引力所约束(就好像人在地球上没有飞走一样),不管用多大的速度都无法脱离。对于地球来说，以第二宇宙速度（11.2km/s）来飞行就可以逃离地球，但是对于黑洞来说，它的第二宇宙速度之大，竟然超越了光速，所以连光都跑不出来，于是射进去的光没有反射回来，我们的眼睛就看不到任何东西，只是黑色一片。
1783年剑桥的学监约翰*米歇尔在《伦敦皇家学会哲学学报》上发表一篇文章。他指出，一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力墙，以至于连光线都不能逃逸——任何丛恒星表面发出的光，还没到达远处即被恒星的吸引力吸引回来。米歇尔暗示，可能存在这样大量的恒星，虽然由于它们发出的光不会到达我们这里。所以，我们不能看到它们，但我们仍然可以感到它们引力的吸引作用。这正是我们现在称为黑洞的物体。因为黑洞是不可见的，所以有人一直置疑，黑洞是否真的存在。如果真的存在，它们到底在哪里？
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去，黑洞就变得像真空吸尘器一样
为了理解黑洞的动力学和理解它们是怎样使内部的所有事物逃不出边界，我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦创建的引力学说，适用于行星、恒星，也适用于黑洞。爱因斯坦在1916年提出来的这一学说，说明空间和时间是怎样因大质量物体的存在而发生畸变。简言之，广义相对论说物质弯曲了空间，而空间的弯曲又反过来影响穿越空间的物体的运动。
让我们看一看爱因斯坦的模型是怎样工作的。首先，考虑时间（空间的三维是长、宽、高）是现实世界中的第四维（虽然难于在平常的三个方向之外再画出一个方向，但我们可以尽力去想象）。其次，考虑时空是一张巨大的绷紧了的体操表演用的弹簧床的床面。
爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲。我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景：石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些，虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的，但其中央仍稍有下凹。如果在弹簧床中央放置更多的石块，则将产生更大的效果，使床面下沉得更多。事实上，石头越多，弹簧床面弯曲得越厉害。
同样的道理，宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变。正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样，质量比太阳大得多的天体比等于或小于一个太阳质量的天体使空间弯曲得厉害地多。
如果一个网球在一张绷紧了的平坦的弹簧床上滚动，它将沿直线前进。反之，如果它经过一个下凹的地方 ，则它的路径呈弧形。同理，天体穿行时空的平坦区域时继续沿直线前进，而那些穿越弯曲区域的天体将沿弯曲的轨迹前进。
现在再来看看黑洞对于其周围的时空区域的影响。设想在弹簧床面上放置一块质量非常大的石头代表密度极大的黑洞。自然，石头将大大地影响床面，不仅会使其表面弯曲下陷，还可能使床面发生断裂。类似的情形同样可以宇宙出现，若宇宙中存在黑洞，则该处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的破裂叫做时空的奇异性或奇点。
现在我们来看看为什么任何东西都不能从黑洞逃逸出去。正如一个滚过弹簧床面的网球，会掉进大石头形成的深洞一样，一个经过黑洞的物体也会被其引力陷阱所捕获。而且，若要挽救运气不佳的物体需要无穷大的能量。
我们已经说过，没有任何能进入黑洞而再逃离它的东西。但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量。著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度，有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理，一切比其周围温度高的物体都要释放出热量，同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量，黑洞释放能量称为：霍金辐射。黑洞散尽所有能量就会消失。
处于时间与空间之间的黑洞，使时间放慢脚步，使空间变得有弹性，同时吞进所有经过它的一切。1969年，美国物理学家约翰 阿提 惠勒将这种贪得无厌的空间命名为“黑洞”。
我们都知道因为黑洞不能反射光，所以看不见。在我们的脑海中黑洞可能是遥远而又漆黑的。但英国著名物理学家霍金认为黑洞并不如大多数人想象中那样黑。通过科学家的观测，黑洞周围存在辐射，而且很可能来自于黑洞，也就是说，黑洞可能并没有想象中那样黑。霍金指出黑洞的放射性物质来源是一种实粒子，这些粒子在太空中成对产生，不遵从通常的物理定律。而且这些粒子发生碰撞后，有的就会消失在茫茫太空中。一般说来，可能直到这些粒子消失时，我们都未曾有机会看到它们。
霍金还指出，黑洞产生的同时，实粒子就会相应成对出现。其中一个实粒子会被吸进黑洞中，另一个则会逃逸，一束逃逸的实粒子看起来就像光子一样。对观察者而言，看到逃逸的实粒子就感觉是看到来自黑洞中的射线一样。
所以，引用霍金的话就是“黑洞并没有想象中的那样黑”，它实际上还发散出大量的光子。
根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。当物体失去能量时，同时也会失去质量。黑洞同样遵从能量与质量守恒定律，当黑洞失去能量时，黑洞也就不存在了。霍金预言，黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸，释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。
但你不要满怀期望地抬起头，以为会看到一场烟花表演。事实上，黑洞爆炸后，释放的能量非常大，很有可能对身体是有害的。而且，能量释放的时间也非常长，有的会超过100亿至200亿年，比我们宇宙的历史还长，而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间
“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。
根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。
等恒星的半径小于一特定值（天文学上叫“施瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指任何物质一旦掉进去，就再不能逃出，包括光。实际上黑洞真正是“隐形”的，等一会儿我们会讲到。
黑洞的形成
跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由质量大于太阳质量20倍的恒星演化而来的。
当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。
质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。
这次，根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径)，正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。
除星体的终结可能产生黑洞外,还有一种特殊的黑洞——量子黑洞。这种黑洞很特殊，其史瓦西半径很小很小，能达到十的负二十几次方米，比一个原子还要小。与平常的黑洞不同，它并不是由很大质量的星体塌缩而形成的，而是原子塌缩而成的，因此只有一种条件下才会创造量子黑洞——大爆炸。在宇宙创生初期，巨大的温度和压力将单个原子或原子团压缩成为许多量子黑洞。而这种黑洞几乎是不可能观测到或找到的，它目前只存在于理论中。
特殊的黑洞
与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。例如，黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是——弯曲的空间。我们都知道，光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。
在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。
更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！
“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着，新的理论也不断地提出。不过，这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。
按组成来划分，黑洞可以分为两大类。一是暗能量黑洞，二是物理黑洞。暗能量黑洞主要由高速旋转的巨大的暗能量组成，它内部没有巨大的质量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋转，其内部产生巨大的负压以吞噬物体，从而形成黑洞，详情请看宇“宙黑洞论”。暗能量黑洞是星系形成的基础，也是星团、星系团形成的基础。物理黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成，具有巨大的质量。当一个物理黑洞的质量等于或大于一个星系的质量时，我们称之为奇点黑洞。暗能量黑洞的体积很大，可以有太阳系那般大。但物理黑洞的体积却非常小，它可以缩小到一个奇点。
黑洞吸积
黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的，这一过程被称为吸积。高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。目前观测到了辐射效率较高的薄盘以及辐射效率较低的厚盘。当吸积气体接近中央黑洞时，它们产生的辐射对黑洞的自转以及视界的存在极为敏感。对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。数值模拟也显示吸积黑洞经常出现相对论喷流也部分是由黑洞的自转所驱动的。
天体物理学家用“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流动。吸积是天体物理中最普遍的过程之一，而且也正是因为吸积才形成了我们周围许多常见的结构。在宇宙早期，当气体朝由暗物质造成的引力势阱中心流动时形成了星系。即使到了今天，恒星依然是由气体云在其自身引力作用下坍缩碎裂，进而通过吸积周围气体而形成的。行星——包括地球——也是在新形成的恒星周围通过气体和岩石的聚集而形成的。但是当中央天体是一个黑洞时，吸积就会展现出它最为壮观的一面。
然而黑洞并不是什么都吸收的,它也往外边散发质子.
萎缩直至毁灭
黑洞会发出耀眼的光芒，体积会缩小，甚至会爆炸。当英国物理学家史迪芬·霍金于1974年做此语言时，整个科学界为之震动。
黑洞曾被认为是宇宙最终的沉淀所：没有什么可以逃出黑洞，它们吞噬了气体和星体，质量增大，因而洞的体积只会增大。
霍金的理论是受灵感支配的思维的飞跃，他结合了广义相对论和量子理论。他发现黑洞周围的引力场释放出能量，同时消耗黑洞的能量和质量（当一个粒子从黑洞逃逸而没有偿还它借来的能量，黑洞就会从它的引力场中丧失同样数量的能量，而爱因斯坦的公式E=mc^2表明，能量的损失会导致质量的损失）。当黑洞的质量越来越小时，它的温度会越来越高。这样，当黑洞损失质量时，它的温度和发射率增加，因而它的质量损失得更快。这种“霍金辐射”对大多数黑洞来说可以忽略不计，而小黑洞则以极高的速度辐射能量，直到黑洞的爆炸。
沸腾直至毁灭
所有的黑洞都会蒸发，只不过大的黑洞沸腾得较慢，它们的辐射非常微弱，因此另人难以觉察。但是随着黑洞逐渐变小，这个过程会加速，以至最终失控。黑洞委琐时，引力并也会变陡，产生更多的逃逸粒子，从黑洞中掠夺的能量和质量也就越多。黑洞委琐的越来越快，促使蒸发的速度变得越来越快，周围的光环变得更亮、更热，当温度达到10^15℃时，黑洞就会在爆炸中毁灭。
关于黑洞的文章：
自古以来，人类便一直梦想飞上蓝天，可没人知道在湛蓝的天幕之外还有一个硕大的黑色空间。在这个空间有光，有水，有生命。我们美丽的地球也是其中的一员。虽然宇宙是如此绚烂多彩，但在这里也同样是危机四伏的。小行星，红巨星，超新星大爆炸，黑洞……

黑洞，顾名思义就是看不见的具有超强吸引力的物质。自从爱因斯坦和霍金通过猜测并进行理论推导出有这样一种物质之后，科学家们就在不断的探寻，求索，以避免我们的星球被毁灭。

黑洞与地球毁灭的关系

黑洞，实际上是一团质量很大的物质，其引力极大（仡今为止还未发现有比它引力更大的物质），形成一个深井。它是由质量和密度极大的恒星不断坍缩而形成的，当恒星内部的物质核心发生极不稳定变化之后会形成一个称为“奇点”的孤立点（有关细节请查阅爱因斯坦的广义相对论）。他会将一切进入视界的物质吸入，任何东西不能从那里逃脱出来（包括光）。他没有具体形状，也无法看见它，只能根据周围行星的走向来判断它的存在。也许你会因为它的神秘莫测而吓的大叫起来，但实际上根本用不着过分担心，虽然它有强大的吸引力但与此同时这也是判断它位置的一个重要证据，就算它对距地球极近的物质产生影响时，我们也还有足够的时间挽救，因为那时它的“正式边界”还离我们很远。况且，恒星坍缩后大部分都会成为中子星或白矮星。但这并不意味着我们就可以放松警惕了（谁知道下一刻被吸入的会不会是我们呢？），这也是人类研究它的原因之一。
恒星,白矮星,中子星,夸克星,黑洞是依次的五个密度当量星体,密度最小的当然是恒星,黑洞是物质的终极形态,黑洞之后就会发生宇宙大爆炸,能量释放出去后,又进入一个新的循环.
另外黑洞在网络中指电子邮件消息丢失或Usenet公告消失的地方。
黑洞名称的提出
黑洞这一术语是不久以前才出现的。它是1969年美国科学家约翰·惠勒为形象描述至少可回溯到200年前的这个思想时所杜撰的名字。那时候，共有两种光理论：一种是牛顿赞成的光的微粒说；另一种是光的波动说。我们现在知道，实际上这两者都是正确的。由于量子力学的波粒二象性，光既可认为是波，也可认为是粒子。在光的波动说中，不清楚光对引力如何响应。但是如果光是由粒子组成的，人们可以预料，它们正如同炮弹、火箭和行星那样受引力的影响。起先人们以为，光粒子无限快地运动，所以引力不可能使之慢下来，但是罗麦关于光速度有限的发现表明引力对之可有重要效应。
1783年，剑桥的学监约翰·米歇尔在这个假定的基础上，在《伦敦皇家学会哲学学报》上发表了一篇文章。他指出，一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力场，以致于连光线都不能逃逸——任何从恒星表面发出的光，还没到达远处即会被恒星的引力吸引回来。米歇尔暗示，可能存在大量这样的恒星，虽然会由于从它们那里发出的光不会到达我们这儿而使我们不能看到它们，但我们仍然可以感到它们的引力的吸引作用。这正是我们现在称为黑洞的物体。它是名符其实的——在空间中的黑的空洞。几年之后，法国科学家拉普拉斯侯爵显然独自提出和米歇尔类似的观念。非常有趣的是，拉普拉斯只将此观点纳入他的《世界系统》一书的第一版和第二版中，而在以后的版本中将其删去，可能他认为这是一个愚蠢的观念。（此外，光的微粒说在19世纪变得不时髦了；似乎一切都可以以波动理论来解释，而按照波动理论，不清楚光究竟是否受到引力的影响。）
事实上，因为光速是固定的，所以，在牛顿引力论中将光类似炮弹那样处理实在很不协调。（从地面发射上天的炮弹由于引力而减速，最后停止上升并折回地面；然而，一个光子必须以不变的速度继续向上，那么牛顿引力对于光如何发生影响呢？）直到1915年爱因斯坦提出广义相对论之前，一直没有关于引力如何影响光的协调的理论。甚至又过了很长时间，这个理论对大质量恒星的含意才被理解。
为了理解黑洞是如何形成的，我们首先需要理解一个恒星的生命周期。起初，大量的气体（大部分为氢）受自身的引力吸引，而开始向自身坍缩而形成恒星。当它收缩时，气体原子相互越来越频繁地以越来越大的速度碰撞——气体的温度上升。最后，气体变得如此之热，以至于当氢原子碰撞时，它们不再弹开而是聚合形成氦。如同一个受控氢弹爆炸，反应中释放出来的热使得恒星发光。这增添的热又使气体的压力升高，直到它足以平衡引力的吸引，这时气体停止收缩。这有一点像气球——内部气压试图使气球膨胀，橡皮的张力试图使气球缩小，它们之间存在一个平衡。从核反应发出的热和引力吸引的平衡，使恒星在很长时间内维持这种平衡。然而，最终恒星会耗尽了它的氢和其他核燃料。貌似大谬，其实不然的是，恒星初始的燃料越多，它则燃尽得越快。这是因为恒星的质量越大，它就必须越热才足以抵抗引力。而它越热，它的燃料就被用得越快。我们的太阳大概足够再燃烧50多亿年，但是质量更大的恒星可以在1亿年这么短的时间内用尽其燃料， 这个时间尺度比宇宙的年龄短得多了。当恒星耗尽了燃料，它开始变冷并开始收缩。随后发生的情况只有等到本世纪20年代末才初次被人们理解。
1928年，一位印度研究生——萨拉玛尼安·强德拉塞卡——乘船来英国剑桥跟英国天文学家阿瑟·爱丁顿爵士（一位广义相对论家）学习。（据记载，在本世纪20年代初有一位记者告诉爱丁顿，说他听说世界上只有三个人能理解广义相对论，爱丁顿停了一下，然后回答：“我正在想这第三个人是谁”。）在他从印度来英的旅途中，强德拉塞卡算出在耗尽所有燃料之后，多大的恒星可以继续对抗自己的引力而维持自己。这个思想是说：当恒星变小时，物质粒子靠得非常近，而按照泡利不相容原理，它们必须有非常不同的速度。这使得它们互相散开并企图使恒星膨胀。一颗恒星可因引力作用和不相容原理引起的排斥力达到平衡而保持其半径不变，正如在它的生命的早期引力被热所平衡一样。
然而，强德拉塞卡意识到，不相容原理所能提供的排斥力有一个极限。恒星中的粒子的最大速度差被相对论限制为光速。这意味着，恒星变得足够紧致之时，由不相容原理引起的排斥力就会比引力的作用小。强德拉塞卡计算出；一个大约为太阳质量一倍半的冷的恒星不能支持自身以抵抗自己的引力。（这质量现在称为强德拉塞卡极限。）苏联科学家列夫·达维多维奇·兰道几乎在同时也得到了类似的发现。
这对大质量恒星的最终归宿具有重大的意义。如果一颗恒星的质量比强德拉塞卡极限小，它最后会停止收缩并终于变成一颗半径为几千英哩和密度为每立方英寸几百吨的“白矮星”。白矮星是它物质中电子之间的不相容原理排斥力所支持的。我们观察到大量这样的白矮星。第一颗被观察到的是绕着夜空中最亮的恒星——天狼星转动的那一颗。
兰道指出，对于恒星还存在另一可能的终态。其极限质量大约也为太阳质量的一倍或二倍，但是其体积甚至比白矮星还小得多。这些恒星是由中子和质子之间，而不是电子之间的不相容原理排斥力所支持。所以它们被叫做中子星。它们的半径只有10英哩左右，密度为每立方英寸几亿吨。在中子星被第一次预言时，并没有任何方法去观察它。实际上，很久以后它们才被观察到。
另一方面，质量比强德拉塞卡极限还大的恒星在耗尽其燃料时，会出现一个很大的问题：在某种情形下，它们会爆炸或抛出足够的物质，使自己的质量减少到极限之下，以避免灾难性的引力坍缩。但是很难令人相信，不管恒星有多大，这总会发生。怎么知道它必须损失重量呢？即使每个恒星都设法失去足够多的重量以避免坍缩，如果你把更多的质量加在白矮星或中子星上，使之超过极限将会发生什么？它会坍缩到无限密度吗？爱丁顿为此感到震惊，他拒绝相信强德拉塞卡的结果。爱丁顿认为，一颗恒星不可能坍缩成一点。这是大多数科学家的观点：爱因斯坦自己写了一篇论文，宣布恒星的体积不会收缩为零。其他科学家，尤其是他以前的老师、恒星结构的主要权威——爱丁顿的敌意使强德拉塞卡抛弃了这方面的工作，转去研究诸如恒星团运动等其他天文学问题。然而，他获得1983年诺贝尔奖，至少部分原因在于他早年所做的关于冷恒星的质量极限的工作。
强德拉塞卡指出，不相容原理不能够阻止质量大于强德拉塞卡极限的恒星发生坍缩。但是，根据广义相对论，这样的恒星会发生什么情况呢？这个问题被一位年轻的美国人罗伯特·奥本海默于1939年首次解决。然而，他所获得的结果表明，用当时的望远镜去观察不会再有任何结果。以后，因第二次世界大战的干扰，奥本海默本人非常密切地卷入到原子弹计划中去。战后，由于大部分科学家被吸引到原子和原子核尺度的物理中去，因而引力坍缩的问题被大部分人忘记了。
现在，我们从奥本海默的工作中得到一幅这样的图象：恒星的引力场改变了光线的路径，使之和原先没有恒星情况下的路径不一样。光锥是表示光线从其顶端发出后在空间——时间里传播的轨道。光锥在恒星表面附近稍微向内偏折，在日食时观察远处恒星发出的光线，可以看到这种偏折现象。当该恒星收缩时，其表面的引力场变得很强，光线向内偏折得更多，从而使得光线从恒星逃逸变得更为困难。对于在远处的观察者而言，光线变得更黯淡更红。最后，当这恒星收缩到某一临界半径时，表面的引力场变得如此之强，使得光锥向内偏折得这么多，以至于光线再也逃逸不出去 。根据相对论，没有东西会走得比光还快。这样，如果光都逃逸不出来，其他东西更不可能逃逸，都会被引力拉回去。也就是说，存在一个事件的集合或空间——时间区域，光或任何东西都不可能从该区域逃逸而到达远处的观察者。现在我们将这区域称作黑洞，将其边界称作事件视界，它和刚好不能从黑洞逃逸的光线的轨迹相重合。
当你观察一个恒星坍缩并形成黑洞时，为了理解你所看到的情况，切记在相对论中没有绝对时间。每个观测者都有自己的时间测量。由于恒星的引力场，在恒星上某人的时间将和在远处某人的时间不同。假定在坍缩星表面有一无畏的航天员和恒

爱因斯坦如何知道引力会弯曲光线

这些问题直接关系到地心引力是如何工作的。今年是广义相对论被确认100周年。在1919年5月29日的日全食期间，英国天文学家艾丁顿率领一支观测队前往非洲，成功地测量了太阳边缘附近恒星的位置。根据这一观测结果，埃丁顿证实，遥远恒星发出的光在经过太阳时确实受到太阳引力的弯曲，偏转程度符合爱因斯坦广义相对论的预测。这一结果使爱因斯坦成名，并迅速成为世界著名的物理学家。

爱因斯坦的电梯思维实验

假设有人在一个门紧闭的不透明电梯里。他能听到发动机在外面运转，但他看不到外面发生了什么。他只知道他能感觉到什么。他只能看到电梯的内部。如果你问他有多快，方向是什么？他的动作有变化吗？

由于看不清外面电梯里发生了什么，他几乎不可能知道这些问题的答案。根据相对论的规则——这可以追溯到爱因斯坦，一直到伽利略——电梯里的观测者无法分辨出他是否在移动。

物理定律并不取决于观察者的速度，观察者也不能仅仅从电梯内部测量，以知道他相对于外界的速度有多快。电梯可以向上、下、水平或任何方向移动（假设它不会对电梯内发生的任何事情产生物理影响，除非它的运动发生变化。

这是狭义相对论的一个基本原理：所有惯性参照系（非加速度）都遵循相同的物理定律。对于任何观察者来说，静止电梯和匀速运动电梯的物理定律是无法区分的。只有当观察者能够看到外部，并将其运动与外部事物进行比较，他才能知道他是如何运动的。

无绝对运动的概念是相对论的核心。所有非加速参考系的重量相等。没有一个参照系是绝对静止的。其余的都是相对的。

然而，如果电梯加速，情况将发生巨大变化。如果电梯以9.81m/s2的加速度向上加速，电梯内的所有物体都将以同样的加速度（9.81m/s2）向下加速到电梯层。运动（加速度）的变化使观察者感受到力，这也可以从牛顿第二运动定律（F=MA）中看出。

另一方面，如果观察者在同一个电梯里，但不是在加速，而是静止在地球表面，他在里面会经历什么？

来自地球的重力会以同样的加速度（9.81米/秒2）把地球表面的所有物体向下拉。如果电梯仍在地面上，地球引力仍会使电梯内所有物体以9.81m/s2的加速度向下加速，这与电梯的加速度相同。对于电梯里的观察者来说，他没有办法看到外面的世界，所以他也没有办法知道自己是否还在。因为在重力场或外部推力加速的情况下，这些场景是一样的。

接下来，想象一下，如果你让一束光从外面穿过一个洞进入电梯的一侧，观察光线在另一侧撞到墙上的位置。发生什么取决于观察者相对于外部光源的速度和加速度。（1） 如果电梯和光源之间没有相对速度或加速度，光线将以直线通过。（2） 如果有一个相对速度，但没有相对加速度，光将沿直线运动，但不会直接穿过它。（3） 如果有一个相对加速度，光将沿着弯曲的路径移动，曲率取决于加速度。

第三，我们可以很好地描述重力场中的加速电梯和静态电梯。这是爱因斯坦等效原理的基础——观测者无法区分由重力或惯性效应（推力）引起的加速度。

在极端情况下，如果观察者从没有空气阻力的高度跳下，他会感到完全失重。宇航员