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今天，国际事件视界望远镜项目(the international Event Horizon Telescope project)将公布其拍摄黑洞图像计划的第一个结果，但究竟什么是视界(Event Horizon)呢? 黑洞的视界与物体的逃逸速度(逃逸黑洞引力所需要的速度)有关。一个人离黑洞越近，他就需要更快的速度才能逃离黑洞巨大的引力，而视界就是黑洞周围逃逸速度超过光速的临界点。 根据爱因斯坦的狭义相对论，我们知道没有什么能比光在太空中传播得更快，这也就意味着黑洞的视界本质上是一个任何东西经过了都无法回头的临界点。视界这个名字意味着我们不可能目睹在边界内发生的任何事件，过了这个临界点之后人们就看不到东西了。 哈佛大学天文学教授阿维·勒布(Avi Loeb)在接受采访时表示:“视界是终极的监狱围墙——你可以进去，但永远出不来。” 当一个事物接近视界时，随着黑洞的引力扭曲事物本身发出的光，目击者会看到该事物变红和变暗，到了视界之后，事物将会逐渐消失至不可见的状态。 在视界内，人们会发现黑洞的奇点，此前的研究认为，黑洞的所有质量都坍缩到这个密度无限大的奇点中，这也意味着奇点周围的空间和时间结构也弯曲到一个无限的程度，所以在奇点附近，我们现在所知的物理定律完全无用武之地。 勒布说：“视界保护我们免受奇点附近的未知物理影响。” 视界的大小取决于黑洞的质量。如果地球被压缩成一个黑洞的话，它的直径大约为0.69英寸(17.4毫米)，比一角硬币略小;如果太阳变成一个黑洞的话，那么它将有3.62英里(5.84公里)宽，相当于一个村庄或城镇的大小。而视界望远镜正在观测的超大质量黑洞则要大得多;在银河系的中心的人马座A *质量约为太阳质量的430万倍，直径约790万英里(1270万公里)，而处女座星系核心的M87质量约为太阳质量的60亿倍，宽110亿英里(177亿公里)。 黑洞的引力大小取决于黑洞与你之间的距离——你离它越近，引力就越大。但是这种重力对接近黑洞者的影响会因黑洞的质量而有所不同。例如，如果你落入一个相对较小的黑洞(质量只是太阳的几倍)，你就会被撕扯开来，并在一个被称为“面条化”的过程中被拉长，这样的话，在你到达事件视界之前你早就已经死了。 然而，如果你是坠落到一个质量是太阳质量几百万到几十亿倍的超大质量黑洞的话，你不会“明显感觉到这种力量，”勒布说，在穿越事件视界之前，你并不会死于面条化(但围绕这样一个黑洞的许多其他危险仍然可能会在你到达视界之前杀死你)。 黑洞很可能也会自旋，因为它们的起源恒星也会自旋，也因为它们吞下的物质在落入黑洞之前也是以螺旋状旋转。最近的发现表明黑洞的旋转速度可以超过光速的90%，勒布说。 此前，黑洞最基本的模型假设它们不会自旋，所以它们的奇点被假设为点。但是由于黑洞通常是旋转的，所以目前的模型表明它们的奇点是无限薄的环。这导致旋转黑洞的视界(也被称为克尔黑洞)呈椭圆形，在两极出现扁扁的挤压，在赤道处出现膨胀。 旋转黑洞的视界分为外视界和内视界。这样一个黑洞的外部视界就是一个临界点，就像一个非旋转黑洞的视界一样;而旋转黑洞的内部视界，也被称为柯西视界，则比较奇怪的。超过了这个内视界，原因就不再必然先于结果，过去也不再必然决定未来，时间旅行就有可能成为现实。在非旋转黑洞中(也被称为史瓦西黑洞)，内视界和外视界重合。 一个旋转的黑洞也会迫使它周围的时空结构与它一起旋转，这种现象被称为“参考系拖拽”(frame dragging)或“兰斯-蒂林效应”(Lense-Thirring effect)。参考系拖拽现象也可以在包括地球在内的其他大型天体周围看到。 参考系拖拽创造了一个被称为能层(ergosphere)宇宙漩涡，它出现在一个旋转黑洞的外部视界之外。能层内的任何物体都会被迫向黑洞旋转的方向移动。落入能层中的物质可以获得足够的速度来逃离黑洞的引力，并带走黑洞的部分能量。通过这种方式，黑洞可以对其周围环境产生强大的影响。 旋转还能使黑洞更有效地将落入其中的任何物质转化为能量。按照爱因斯坦著名的方程E = mc^2，一个非旋转黑洞可以将一个陨落物体质量的5.7%转化为能量。相反，科学家们已经确定，一个旋转的黑洞可以将物体质量的42%转化为能量 勒布说：“这对黑洞周围的环境有着重要的影响，几乎所有大型星系中心的超大质量黑洞所释放的能量都能显著影响这些星系的演化。” 最近的工作极大地颠覆了传统的黑洞观。2012年，物理学家提出，任何落入黑洞的物体，都可能在视界附近或视界内遭遇“防火墙”，这个防火墙会焚毁掉落入黑洞的任何物质。这是因为当粒子碰撞时，它们可以通过一种叫做纠缠的链接隐形地连接起来，而黑洞可以打破这种链接，释放出惊人的能量。 然而，其他的一些试图将广义相对论(广义相对论可以解释引力的本质)与量子力学(量子力学可以描述所有已知粒子的行为)结合起来的研究表明，黑洞可能并没有防火墙——因为视界本身可能都不存在。勒布说。一些物理学家提出，我们目前所认为的黑洞可能不是什么东西都无法逃离的深渊，而是一系列缺乏视界的类黑洞物体，比如所谓的“毛毛球(Fuzzballs)”理论。 通过对黑洞边缘成像，视界望远镜可以帮助科学家分析视界的形状和行为。 勒布说：“我们可以用这些图像来约束任何关于黑洞结构的理论，事实上，毛毛球的推测——视界不是一个清晰的边界，而是相当模糊——就可以用视界望远镜的图像来验证。” |
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