1783年,英国地质学家约翰·米切尔首次提出了“逃逸速度”这样一个有趣的概念。1796年,法国大数学家皮埃尔·西蒙·拉普拉斯首次发表了“暗星”的概念。在此之后,黑洞理论一度被尘封。直到1915年,是爱因斯坦发表的广义相对论使黑洞理论重获新生,并进入快速的发展通道。1973年,霍金将广义相对论、量子场论和热力学三者统一在一起提出了霍金辐射理论。黑洞理论发展至今,关于黑洞是否存在一直是物理学界最具争论的焦点之一。
1988年,史蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking)所著的《时间简史》一书创造了销量最多、畅销时间最长的历史纪录。然而,在这部伟大书目的背后,却隐含了一个持续了20余年的激烈争辩,争辩的焦点便是黑洞。
1974年,霍金发表了《黑洞在爆炸吗?》一文。这是20世纪引力物理学继爱因斯坦之后最伟大的论文。霍金的黑洞方程显示,没有任何一件东西,包括光自身,能够从黑洞中逃出来。他还预言,黑洞产生的辐射最终将可能导致它逐渐消失。
1976年,霍金又发表了一篇题为《关于引力坍缩预言的突破》的论文,他强调当黑洞消失后,黑洞自身以及黑洞内部的一切经历,包括与它相关的“任何信息”都将随之消失。由于天文观测的证实,无人对霍金提出的黑洞理论产生质疑。
直到1981年,在旧金山的一次物理会议上,美国斯坦福大学物理学家伦纳德·萨斯金德对霍金黑洞中的信息消失悖论提出了反对意见。自会议后,物理学界分成了两个阵营:一方是以萨斯金德为首,代表粒子物理学派;而另一方以霍金为首,代表宇宙学派。
粒子物理学派认为信息不可能无缘无故地产生,也不会被破坏,这与霍金提出的黑洞可以摧毁“信息”的观点相悖。正当双方激辩之际,阿根廷数学家朱安·迈尔达西纳从数学角度证实了黑洞的信息不可能消失。然而,这个结果却仍未能说服霍金,他开始了对“信息疑难”的求证。
“为什么要研究黑洞呢?——因为它就在那里。”霍金曾说过。黑洞理论经过漫长的时间推测后,已经慢慢被人们所接受。2004年7月14日,霍金最终推翻了自己30多年来一直坚持的观点,并发表论文从理论上描述了由星体残骸演化的旋转黑洞不仅能保留被吞噬物质的痕迹,而且还能在最后将过去被撕碎的物质再度释放出来。2014年初,霍金发文否认黑洞的存在,取而代之提出了“灰洞”理论,这在物理学界掀起了不小的波澜。2014年5月,劳拉·梅尔西尼-霍顿 (Laura Mersini-Houghton)直截了当地称“根本就不会存在像黑洞这样的东西”,这无疑成为又一枚重磅炸弹。
2018年3月14日,科学巨子斯蒂芬霍金去世,享年76岁。斯人虽已逝,但霍金对于黑洞理论的贡献无疑是巨大无比、不可磨灭的。黑洞探索的大战才刚刚打响,后人也定当前赴后继,去找寻“真实”的黑洞故事。
科学小讲堂
黑洞(Black Hole):指时空曲率大到光都无法从其视界逃脱的天体。黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种超高密度天体,由于类似热力学上它是完全不反射光线的黑体,故名为黑洞。
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