注：此篇文章，挺干的，查了好多好多資料，谷歌都查了

在今年四月的時候，人來拍攝了第2張黑洞的照片：

? ? ? ? 像不像個雞蛋（手動狗頭保命）

? ? ? ? 在大家都在蹭熱度說黑洞照片的時候，你有沒有想過為什么黑洞是這樣的？還有底下的紅環究竟是什么？

? ? ? ? 事實上，科學家們拍到的不是黑洞，而是黑洞的“積吸盤”。而要理解積吸盤是什么，就要從黑洞的結構開始說起。

? ? ? ? 黑洞的形式在科學界其實是有爭議的，最早提出黑洞理論的是史瓦西，其提出的黑洞模型被稱作“史瓦西黑洞”，指的是不帶電不自旋的黑洞。

? ? ? ? 一般來說，這種黑洞的形成是將一個物體通過質量坍縮的辦法，將物體自身半徑壓縮到史瓦西半徑內，其史瓦西半徑推導公式如下（此處部分來自百度百科）

由萬有引力公式：

牛頓第二定律：

在這里，天體表面加速度α=天體表面加速度G，則牛頓第二定律在這里寫作F=mα，后續看下圖↓↓↓

? ? ? 當v＝c時，求R之臨界值（即光恰好不能逃脫天體引力而飛到星際空間瞬間時的天體半徑）

? ? ? 此時，即便是光，也無法從這個天體的引力中逃逸到星際空間，這時，這個天體便成了黑洞。

綜上，請看下圖↓↓↓

Rs為史瓦西半徑

G為引力常數

M為天體質量

c為光速? ? ?

? ? 當你算到這一步的時候，就可以去帶入一些好玩的數字，比如把地球的數據帶進去就是9.8*2*5.965*10^24/3*10^6結果為3,505,133mm? ? ? ?

? ? ? 大概就是你把地球壓縮成一個機場大小，地球就會變成黑洞

? ? ? ? 當然，史瓦西黑洞只是最基礎的黑洞，大概是說所有進入到視界范圍內的物體都將無法逃逸，由于光子不能逃逸，所以黑洞在外部看來就是“絕對的黑暗”。

? ? ? ? 在內部，按照相對論和引力場理論，內部的時空將被扭曲。

? ? ? ? 一般來講，史瓦西黑洞都是恒星黑洞，最多不會超過1.5億個太陽質量，而有些理論上的超小黑洞，其半徑甚至小于一微米。

? ? ? ? 也就是說你甚至可以做一個史瓦西黑洞鑰匙扣表情表情表情，當然，前提是你想粉身碎骨（手動狗頭）

? ? ? ? 史瓦西黑洞作為最基礎的黑洞，結構也非常的簡單，就是一個視界包裹著一個奇點，視界中沒有任何基本粒子可以逃逸出來，于是就看起來就是一片黑暗。

? ? ? ? 在那段時間里，黑洞被視作“永恒”，那時的科學家認為當黑洞形成之后，將不會泯滅，和宇宙一起生存，知道歷史的長河干涸的那一天。直到1974年霍金提出了“黑洞蒸發”的概念。

? ? ? ? 黑洞蒸發指的是霍金認為黑洞不是完全“黑”的，也不單純是個“洞”，它既可以通過吸積物質使質量增加，也可以向外發射物質，從而使質量減小。在量子力學中，真空指的是能量極低的狀態，而不是完全沒有能量和物質的地方。? ? ?

? ? ? ? 要理解黑洞蒸發，先要去理解一些非常基礎的量子力學。

? ? ? ? 量子力學不同于經典物理，當你用經典物理學的視角去看待量子力學，你可能會認為那是一幫不懂生活常識的瘋子在互相調侃。

? ? ? ? 不管你有沒有學過量子力學，你一定聽說過薛定諤的貓——在你打開盒子之前，這只貓又生又死，打開后，可能生也可能死。

? ? ? 注意，這里寫的是又生又死而不是生死未卜。

所以千萬不要在你的家庭群或者小學的各種群聊里提薛定諤的貓這個理論，要不然你可能會被送到精神病院。

? ? ? 回到正題上，量子力學是一門和經典物理完全不一樣的學科，量子力學的形成就是因為人們無法用宏觀世界的經典物理定律來闡釋微觀世界下發生的一切而出現的理論。

? ? ? 量子力學不能像宏觀世界一樣確定，舉個例子：當你用一個微觀下的開關控制一盞電燈的時候，他有49.68456569%的可能燈會打開，有50.315434309%的幾率是關，有0.000000001%的概率是又開又關。

? ? ? 量子力學只能算出某個事件的概率，卻不能像宏觀世界一樣確定這個事件是什么狀態的。

? ? ? 由于量子力學下每個微觀粒子都是以波函數的形式呈現，所以微觀粒子的軌道是不確定的，如果你一直觀測一個粒子，你會發現這顆粒子在“瞬移”，而你在一個非常長的時間里進行觀測，你就會發現粒子的運行毫無規律可言。

? ? ? 當你能夠接受這些在宏觀世界下毫無根據的推論之后，你就成功踏上了成為量子力學瘋子的第一步。? ? ? ?

? ? ? 量子力學的一些瘋子理論你可能不能理解，不過有很多基于量子力學原理的東西你肯定知道。

? ? ? 你身邊最近的就是原子鐘，其原理是原子能級遷躍。（注：此部分由于沒有確立的大統一場理論，量子力學與經典電磁學存在相悖的問題）

? ? ? 原子鐘的原理就是在一個管狀物中放入穩定的氫原子，之后底部排布和氫原子頻率相同的共振線圈，原子在底層受到共振就會產生能量，當到達一定能量的時候就會產生能級遷躍，原子就會遷越到高能級，而通過觀測這個原子的能級改變，就可以進行計時，而氫原子從遷躍到衰變這整個過程的長度就是一秒。

? ? ? 當然，為了更精確，目前大多實驗室采用銫113進行觀測。

? ? ? ? 目前，你可以通過撥打中國授時中心的電話029-83895117來獲取原子鐘的實時報時。? ? ? ?

? ? ? ? 到這里，你就明白了量子力學最基礎的內容，不過都說到這了，順便來說點好玩的。

? ? ? ? 事實上，如果你能夠在某一瞬間測出全部原子所在的位置，你就能夠確定下一秒所有原子的位置，也就是說命運是被確定的。

? ? 然而因為“測不準”原理（設想用一個γ射線顯微鏡來觀察一個電子的坐標，因為γ射線顯微鏡的分辨本領受到波長λ的限制，所用光的波長λ越短，顯微鏡的分辨率越高，從而測定電子坐標不確定的q程度就越小，所以q∝入。

? ? 但另一方面，光照射到電子，可以看成是光量子和電子的碰撞，波長λ越短，光量子的動量就越大，所以有 P∝（1÷入）。

? ? 依照這個式子就可以得到“如果同時觀測兩個光子，則其中一個光子的觀測結果會被干擾”這樣的結論。），你不能在某一個時間點觀測全部量子。

? ? ? ? 所以說，上帝確實是在擲色子，因為在每個時間點每個原子的位置都是有一定幾率在某個位置的。

? ? ? ? 而諷刺的是愛因斯坦是這項理論重要的奠基人，可愛因斯坦始終想不明白為什么上帝會擲色子。

? ? ? ? 講了這么多，量子力學最基礎的東西就幾點：

? ? ? ? 1.量子力學是有概率性的

? ? ? 2.量子的觀測是很難的

? ? ? 3.量子的能量是通過正負粒子產生的。

? ? ? ? 說完這些，我們可以繼續將接下來霍金黑洞的內容了。

? ? ? ? 前面說到霍金在物理論壇上提出“黑洞蒸發”理論。

? ? ? ? 這里指的蒸發不是一般意義上的蒸發，而是說黑洞的質量在一段時間吸收質量之后就會到達質量峰值，而后在總體看來黑洞的質量就會越來越小。

? ? ? ? 直到最后，黑洞會越來越小，當史瓦西半徑值小于黑洞半徑值的時候，就會大量放出能量和物質，最后消失在茫茫宇宙中。

? ? ? ? 可黑洞為什么會消失呢？

? ? ? ? 首先我們知道每一種粒子都有對應的反粒子，當兩個粒子相撞，兩個粒子就會泯滅之后放出能量。

? ? ? ? 當然，這個過程可逆，你也可以看作一部分能量就是一對正反粒子。

? ? ? ? 如果你把黑洞想象成很強的電場，根據原子能級遷躍，兩個粒子就會遠離的足夠遠，之后就不會碰撞而產生能量。

? ? ? ? 當一部分能量恰好在視界邊緣分散成一對正反粒子，在視界內部的粒子就會迅速被吸入黑洞，而視界之外的另一個粒子就會因為原子能級遷躍迅速從視界邊緣逃逸，從而帶走部分能量。

? ? ? ? 你可以把能量理解為等價的質量，在宏觀來講黑洞的質量就會減少。而當天體質量減少，史瓦西半徑也會減少。

? ? ? ? 最后的結局就是毀滅！

? ? ? 這里有個很有趣的現象——如果黑洞的質量小，為了達到史瓦西半徑，其溫度就會非常高，而分子動理論告訴我們溫度越高分子的運動就會更加強烈，所以黑洞的質量足夠小時，只需要百萬分之一秒就會消失殆盡。據某些研究指出，由大型強子對撞機所撞出的黑洞由于能量足夠小，就會導致其撞出的黑洞還沒有被觀測到就會“蒸發”掉。

? ? ? 你問為什么會探測不到？為了能探測到這個輻射，你需要一個每千萬分之一秒反應的，能夠測出10^-7K溫度的溫度計。很可惜，目前人類水平沒有辦法造出這樣的溫度計。

? ? ? ? 既然說到了霍金宇宙和黑洞蒸發理論，我們不免要提一下泡泡宇宙假說。

? ? ? ? 既然提到了泡泡宇宙，那么，推薦大家兩本書，感興趣的可以買來看（《果殼中的宇宙》《宇宙簡史》）

? ? ? （注：以上兩本書和接下來的內容有很大關系，如果想深入了解可以買來這兩本書讀讀，比較深奧，想要通俗一點的可以看如下內容↓↓↓）

? ? ? ? 我們由霍金宇宙假說知道了這個時空中有多個宇宙，又為了大統一場理論創造了弦理論，同時假定了宇宙有多達11維。霍金宇宙提出了黑洞的對面是白洞，而黑洞是連接兩個平行宇宙的假說。

? ? ? ? 在長達幾十年的時間里，這些宇宙的誕生，消失一直都是一個問題，直到泡泡宇宙假說的出現……

? ? ? ? 泡泡宇宙假說的誕生其實是為了解釋為什么宇宙在不規律的膨脹，其主要內容是認為所有宇宙就像水池里的氣泡，而有一個人拿著一根吸管往水中吹泡泡。新出生的宇宙就是新吐出的泡泡，在一瞬間迅速膨脹，而之后飄到水中，就會暫停，而當泡泡再一次漂浮到吸管下面的時候，就會繼續膨脹，而這個水池中的氣泡出現接觸的時候，就會出現“黑洞”讓兩邊的物質進行交換，而在離開的時候就會將通道中間的空氣迅速擠壓，導致我們觀測到黑洞衰竭時放出大量的物質。

? ? ? 而當宇宙像氣泡一樣內部氣體過多，就會炸裂，這個宇宙就會泯滅！

? ? ? ? 回到最初，為什么這個黑洞的積吸盤是這樣的？按照黑洞蒸發的思想，這兩個黑洞的質量可能非常小，于是在拍攝的時候放射出大量的能量。

? ? ? ? 不過具體的，還是要等科學家們的論文互懟（手動狗頭）