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最新研究挑战黑洞存在理论，正确与否有待验证
“没有人看见过黑洞”
美国科学家最近发表论文指出，在引入爱因斯坦广义相对论的时间延缓效应情况下，一直被人们认为普遍存在于宇宙之中的黑洞可能无法形成。
黑洞真的存在吗？
作为本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一，黑洞吸引了太多人的注意。互联网上关于黑洞的文章常常能够引发数百条回帖和评论，人们对于这一问题的兴趣和热情可见一斑。耳濡目染之下，人们已经习惯认为，黑洞确实存在于宇宙当中。
然而没有任何人亲眼看见过黑洞，也没有确凿的证据保证黑洞存在的绝对性。从20世纪60年代美国物理学家约翰·惠勒提出了黑洞这个概念起，关于黑洞存在与否的争论就没有停止过。
早在2005年3月，美国天体物理学家乔治·钱普拉因就表示，宇宙中没有黑洞，所谓的黑洞是由“暗能量”组成的巨大星体。而在最近，美国凯斯西储大学的物理学家劳伦斯·克劳斯(Lawrence Krauss)则在国际顶尖学术杂志《物理评论》上撰文指出，根据他和同事在爱因斯坦广义相对论基础上所做的最新研究，黑洞是不可能存在的。这无疑又将激起公众认识上的波澜———黑洞真的存在吗？
天文学家的看法
在天文学家看来，黑洞与太阳、地球一样，也就是一种天体。只不过一般的天体有光线射出，我们能够用望远镜真切地观测到它们。
相比之下，黑洞是个贪得无厌的家伙，也是一个“隐身”高手。黑洞边缘的“大口”能将周围空间的一切物质吸入其中，而它的超强引力就连光线进入后都无法逃脱。正因如此，黑洞是很黑的，寻找黑洞就好比在黑夜中寻找黑猫。
尽管如此，几乎所有的天文学家都认为黑洞是存在的，因为他们的观测证据表明，天空中确实存在着引力巨大的物质来影响天体的分布和运动。
根据天文学家的推测，宇宙中存在的许多黑洞都是伴随着超大质量恒星的死亡而形成的。恒星一辈子都在通过热核反应发光发热，不断消耗自身物质。当恒星衰老时，中心能量已所剩无几，再也无法继续对抗自身的引力。在巨大的压力之下，恒星的核心开始坍缩，直到最终形成体积很小、密度很大的星体，才能重新稳定下来。
1928年，印度科学家萨拉玛尼安·钱德拉塞卡通过计算发现，如果一颗恒星超过3个太阳的质量，那么它在死亡后最终必将会坍缩成比白矮星和中子星更加致密的形态———黑洞。这一质量也因此被称为“钱德拉塞卡极限”。
可以肯定的是，到目前为止，天文学家从未直接观测到任何一个黑洞，更不要说对黑洞内部结构的直观认识。不过，他们公认的思想是：宇宙中存在大量的黑洞，每个星系至少拥有一个，我们生存的银河系中央也有一个质量是太阳的10万倍的巨大黑洞。
人们不禁要问，既然看不到黑洞，这样的认识又是从何而来的？实际上，具体的判断大都是基于很多间接的天文观测证据。虽然无法通过光线反射来直接观察黑洞，但可以通过受其影响的周围物体来间接地了解黑洞。比如，通过测量黑洞周围的可见星体的质量和运动速度，就可以根据牛顿万有引力公式间接推算出吸引它们转动的黑洞质量。如果这一质量超过3个太阳质量，那么必然就是一个黑洞。
物理学家的理论
与天文学家相比，理论物理学家对黑洞问题的关注点有所不同，而他们也是真正“喜欢”提出各种黑洞理论的人，其中就包括黑洞不存在的理论。
著名理论物理学家、《时间简史》的作者史蒂芬·霍金是第一位将量子力学引入黑洞物理研究的人。量子力学与牛顿经典力学的最大差别，就是它关注原子、电子等微观粒子而非宏观物体的运动规律。考虑到黑洞的量子力学效应，霍金在1974年提出了让整个科学界为之震动的发现，即黑洞的温度不为零。按照物理学原理，一切有温度的物体都要释放出热量(热辐射)，因此霍金认为，“黑洞并没有想象中的那样黑”，从一形成开始它就会缓慢地“蒸发”辐射出能量，同时损失质量，进入黑洞的事物都在几十亿甚至几万亿年后重见天日。这就是著名的“霍金辐射”(Hawking Radiation)理论。
而仅仅两年之后，霍金又为整个学术界出了一道难题。他认为，进入黑洞的物体，本身所具有的信息全部都会丢失。而根据量子力学的定律，信息是不可能被彻底摧毁和抹杀的，这就形成了“黑洞信息悖论”。
在最新的研究中，克劳斯和同事花了将近一年的时间，构建了一个复杂的数学公式，用于研究黑洞形成过程和霍金提出的悖论。通过引入了爱因斯坦广义相对论中的时间延缓效应(relativistic effect of time)，研究人员发现，黑洞可能无法形成。
“需要无限长的时间”
爱因斯坦于1915年提出的广义相对论认为，时间和空间不是绝对的，大质量物体的引力能够弯曲空间，并使时间变慢。这就好像光本来是沿直线传播的，而强大的引力会把它拉得偏离原来的方向。由于我们的地球质量相对较小，所以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，喜马拉雅山的顶部和山底只差几千亿分之一秒。但黑洞的质量是巨大的，因此从黑洞附近的一个地方到另一个地方，引力变化会很大，所以时间差异也十分显著。
对于广义相对论，有一段很经典的描述：飞向黑洞的宇宙飞船中的乘客会感觉到飞船在加速，而在黑洞外部遥远的观测者看来，飞船的速度却在变慢。而当飞船到达黑洞边界时，观测者会认为飞船似乎会永远停在那里。
对此克劳斯表示，时间能够在那个点上停止下来，这就意味着时间对于黑洞而言是无限的。黑洞如果能够形成，那么随着质量和引力的增加，它的形成过程也会越来越慢，直至需要无限长的时间。而在这个过程中，黑洞通过霍金辐射还会不间断地向外释放物质，二者竞争的结果就是黑洞在形成之前就已经蒸发消失了。他说，“这就好比是向一个没有底的瓶子里倒水，永远倒不满。”
另外两位研究人员斯托伊科维奇和瓦恰斯帕蒂也表示，“如果你将黑洞定义成一个你能够完全丢失某些物体的地方，那你就错了，因为黑洞在任何触目所及的东西落入当中之前就会蒸发殆尽。即使一个人坐在黑洞外面，然后朝黑洞里扔某些东西，在他看来，这些东西也永远不会进入黑洞，而是待在黑洞边界外面。”
有人赞同，有人反对
对于克劳斯等人在此次提出的结论，当然也是众说纷纭，有人认同，有人反对。美国加州大学圣芭芭拉分校的物理学家汤·马洛夫表示，“该研究结果表明，霍金辐射的影响和效果比预想的要大得多。如果能够找到坚实的证据，这将是一件相当有趣的事情。”
与马洛夫形成鲜明对比的是，诺贝尔奖获得者、荷兰乌德勒支大学的杰拉德斯·胡夫特并不认同凯斯西储大学的研究发现。他说，“在研究所描述的过程中，不可能产生足够的霍金辐射，使黑洞如他所言的那样快速地消失。”
而美国宇航局戈达德空间飞行中心的天文学家金柏丽·韦弗则评论说，“人们对黑洞和宇宙的认识不会如此之快。”尽管她十分欣赏凯斯西储大学科研小组所描述的结论，但问题是人类目前的观测还没有找到任何能够支持这一观点的事实证据，而天文学家确实在银河系中央的超大黑洞附近观测到星际物质毫无踪迹地消失。
有趣的是，凯斯西储大学的物理学家很快对外表示，航天员与天文学家多年来所观察到事实并没有问题。他们的新发现最有价值的地方在于，对外部观察者而言，黑洞边界的形成将花上无限长的时间。之所以天文学家会认为宇宙中遍布着黑洞，可能是由能够产生巨大引力的特大质量恒星遗骸引起的类似效果。或许2006年7月，美国科学家席尔德所发现的一个一直被当作黑洞的特大类星体能够为研究人员的这一解释提供一些支持。
理论不完善的结果
对于最新的研究结论，中国科学院理论物理所专门从事黑洞物理研究的蔡荣根的反应是，说黑洞不存在并不奇怪，黑洞的争论现状是由于理论不完善造成的。
蔡荣根说，“尽管黑洞提出已经有50年，但科学家对黑洞的了解还并不充分。与牛顿力学定律能够完全地描述日常物体的运动不同，能够完全描述黑洞的理论框架还没有建立起来，因此，克劳斯进行的理论研究必定有一些假定的前提条件作为基础。即使他的结果和推断是正确的，但工作假定是否正确还要打上问号。”
蔡荣根表示：“黑洞是量子引力的第一个实验室，这是继牛顿万有引力之后，科学家希望建立起来的又一理论体系。”他强调，“科学研究，特别是理论物理的前沿研究，各种观点都是允许的，也是并存的，也只有引起大家的争论，才能最终达到真理的目标。”
理论物理学家惊人地相似：他们似乎并不在乎是否在实际中观测到黑洞的存在，也不怕争论。这正应了克劳斯所说的，“我们希望我们的发现至少能刺激大家对黑洞问题进行更广泛的重新思考。”
天文学家普遍认为，宇宙中遍布着黑洞，但他们并没有真正观测到黑洞的存在……
在过去的40年中，如果要评选天体物理学中最广为人知又最迷惑难解的定义，黑洞毫无疑问当数第一。在物理学家的计算中，它在浩瀚的宇宙中几乎无处不在，吞噬一切，解释着种种奇怪的现象。
但是，在天文学家的观测中，却从来没有找到足以令人信服的、黑洞确实存在的证据。怎么会这样？美国克里夫兰凯斯西储大学的研究小组日前给出的答案是：那是因为黑洞根本不存在。
在发表于《物理学评论》的论文中，研究者指出，根据新的数学模型计算结果，黑洞根本不可能形成，就像往一个没有底的杯子里倒多少水，都不可能满溢。种种被附会到黑洞上的宇宙奇特现象，其实完全有可能是其他巨大天体形成的大引力场所产生的。
宇宙黑洞是什么？黑洞里的空间又是什么？
黑洞这个名字充满了神秘色彩，实际上黑洞并不是洞，而是实实在在的宇宙天体。
黑洞最早诞生于相对论之中，史瓦西通过相对论公式求解推导出了黑洞这种天体，当时它还没有被赋予?黑洞?这个名字，而是叫做?史瓦西解?，后来人们依据其特性，将其命名为?黑洞?。现在，人类已经证实了黑洞的真实存在，甚至还取得了黑洞的照片，黑洞从理论走向了现实。
那么什么是黑洞呢？恒星级黑洞通常是由大质量恒星坍缩而成，当大质量恒星的燃料耗尽，向外的辐射压消失，整个恒星便会因强大的引力向内部坍缩，最终形成一个密度极大的天体，科学家认为由于强大的引力使得物质会无限坍缩下去，所以黑洞的实体很可能只是一个密度无限大，而体积无限小的奇点。
所有的黑洞都拥有无限大的密度，但质量却并不相同。
质量越大的黑洞，其引力就越大，界范围也就越大。在黑洞的界内部，逃逸速度超越了光速，所以连光也无法逃脱，因为界之内的一切都是不可见的，而我们之所以能够观测到黑洞，是因为在黑洞界之外，正在被黑洞吞噬的物质被拉扯撕碎，释放出巨大的能量，从而形成了一圈明亮的发光盘，所以黑洞从外表看起来就是一个光圈环绕着的一个黑洞。
黑洞的大小不尽相同，除了由大质量恒星坍缩而成的黑洞以外，宇宙中还存在着星系级黑洞，星系级黑洞大多形成于宇宙诞生之初。在宇宙诞生之初，物质密度极高，在物质高度密集的区域，它们凝聚并坍缩成为巨大的星系级黑洞。
星系级黑洞拥有强大的引力，可以间接主导一个星系的运行。
每一个星系的中心都有着一个大质量的星系级黑洞，比如在我们的银河系中心就有着被命名为人马座a*的星系级黑洞，它带动周围的天体高速运动，形成银心，银心又带动整个银河系运动起来。不论是恒星级黑洞，还是星系级黑洞，它们强大的引力都会导致它们不断吞噬周围的物质，以人马座a*为例，它每过几百年就可以吞噬掉相当于一个太阳的物质总量，而随着黑洞不断吞噬新的物质，它的质量又会进一步增大，于是界范围也会随之增大。
黑洞强大的引力所能够影响的范围是非常广泛的，即使是距离黑洞很远的星系，也会因黑洞引力逐步向它靠近，而近到一定距离之后，它的物质便会开始被黑洞吞噬。
黑洞的吞噬能力是否存在极限呢？如果黑洞一直吞噬下去，会不会终有一日将整个宇宙都吃掉呢？
这个问题暂时无法做出解答，虽然很多科学家认为黑洞的吞噬能力是存在上限的，但是对于上限到底在哪里，却毫无头绪。假设黑洞会一直吞噬下去，那么体积就会不断增大，相近的黑洞又会相互合并，然后变为更大的黑洞，拥有了更大质量的黑洞，引力进一步增强，便会吞噬更多的物质，且吞噬速度也会变得更快。
而终有一日，宇宙间所有的物质都会被黑洞所吞噬，而黑洞的界范围也会蔓延至整个宇宙，在黑洞内部，一切物理定律都是失效的，时空可能在这里不复存在，只有黑洞的中心存在着一个密度无限大的点，奇点。
宇宙本身似乎和黑洞很像。
根据宇宙大爆炸理论，宇宙最初就是诞生于一个奇点，奇点爆炸之后，物质、时空喷涌而出，而在奇点爆炸之前，奇点之外空无一物，包括时空也不存在，这不就是黑洞吗？的确有科学家提出了大胆的假设，也许宇宙本身就是一个黑洞。
当奇点质量达到一个上限之后，就会发生爆炸，然后一切会再次喷涌而出，这就是宇宙的循环。当然，这只是一种猜想，不过有趣的是，如果我们把可观测宇宙视为一个黑洞的话，然后我们去计算可观测宇宙的体积和质量，会惊奇地发现这与黑洞的史瓦西半径非常接近，而且宇宙间物质的密度与黑洞本身的物质密度也是高度相似的。也许这一切只是巧合，也可能宇宙就是一个黑洞。
为什么科学家说黑洞看似强大实则脆弱无比？
在人们的理解中，宇宙的确是一个空间，但是以人类目前的科技并不能证实这一点。
黑洞并不是空间，是实质存在的，从黑洞可以遮挡遥远的恒星发出的光这一点就可以看出。
黑洞因为神秘所以显得可怕，它是巨大恒星的残骸。
作为“死去”的星球，它同白矮星和脉冲星又有所不同，黑洞会持续不断地收缩，一直到非常小，甚至只有几千米宽。
因为它的密度非常高，甚至比脉冲星还要高，所以具有巨大的引力，大部分物质都无法摆脱这种吸引，甚至是光线也可以被吸引。物质，星球甚至会被撕扯变形。
黑洞的内部没有人类的已知范围内的东西。没有空间，时间。人类目前所有的物理定律都不能在黑洞里得到成立。
巨大的行星经常会消失在比它小数十倍的黑洞中。或许我们就是生活在一个巨大的黑洞中也是很有可能的，当然目前还没有人可以证实。
深度长文：我们的宇宙演化可分为五个纪元，最终将会走向何处？
黑洞效应(The black hole effect)是物理学、隧道学和经济学中经常使用的一个名词，一种概念，在不同的领域，黑洞效应的意义也不同。
物理学中的黑洞效应，是指一种天体现象，宇宙中的一些大质量天体发生坍塌时会形成一个质量和密度非常大的点，进而通过自身强大引力形成黑洞。
黑洞，天体物理学中的概念。在宇宙中，一些大质量的天体在发生坍塌之后，会形成一个致密的点，由于它的质量非常大，所以产生的引力也非常大，大到光线进去之后也无法逃出来，于是就形成了一个黑洞。而且不断被吞噬进去的物质和能量又反过来成为黑洞的一部分，使得黑洞产生更大的吸引力 。
天体物理学研究黑洞得出的结论是，黑洞有超强大的吞噬能力，另外一方面黑洞还具有复制和自我强化的能力 。
黑洞辐射中并不包括黑洞内部物质的任何信息，一旦这个黑洞浓缩并蒸发消失后，最终黑洞将因为质量丧失殆尽而消失，而那些黑洞内部的信息也就不知去向。这便是所谓的"黑洞悖论"。(悖是指错误荒谬的)
现在回想起来他的旧理论未免有点过于'对称'，熵随着宇宙的膨胀而增大又随着宇宙的收缩而减少，把结束倒过来就是起始。他提出黑洞能发射辐射(即霍金辐射)的预言现在已是一个公认的假说。不过一个成就卓著的科学家以非常的勇气修正以前的思路，不断引导人们对黑洞的认识从必然王国向自由王国迈进的科学态度更令人尊重!
黑洞的秘密还有待人们进一步去研究。
关于宇宙的最终结局有很多假说，比如被不断增强的暗能量撕成亚原子碎片的大撕裂，熵增到最高陷入热寂的大冰冻，还有重新收缩到奇点的大反弹。哪一种假说会最后成为现实，现在还不得而知。然而，即使这些假说都没有最终实现，宇宙也将在漫长的岁月中，慢慢陷入无边的黑暗和死寂。
天体物理学家弗莱德·亚当斯和格里高利·拉夫林在《宇宙的五个年代》(The Five Ages of The Universe)中，把宇宙的生命分为五个纪元。我们可以沿用这五个纪元的划分，来看看宇宙的最终结局。
1. 原初纪元（Primordial Era)
原初纪元的范围是从宇宙大爆炸到4亿年后，第一颗恒星诞生。这个纪元已经过去了。
2. 恒星纪元（Stelliferous Era）
恒星主宰宇宙，繁星布满夜空。生活在这个时代，无疑是我们的幸运。
恒星纪元什么时候结束呢？或者说，最后一颗恒星什么时候会熄灭呢？质量越小的恒星，寿命越长，因为它们在核聚变中把氢转化为氦的速度越慢。最小的红矮星可以持续1万亿年。在宇宙幼年时形成的红矮星到现在只用了1%的氢。从人类的角度来看，它们还是婴儿。
现在，星系还在搅拌着星云，用星云气体创造新的恒星。但是，气体终有耗尽的一天。据估计，数十亿年后星云气体的供给将会后继乏力，新生的恒星越来越少，而已经诞生的恒星会用尽燃料，一个接着一个逐一熄灭。在这以后，诸如星系碰撞之类的事件会创造一些新恒星，延长恒星创生的年代。但是，和红矮星万亿年的寿命想比，延长500亿年甚至1000亿年都没有太大的区别。
当大量恒星熄灭的时候，星系将改变颜色。现在，多数星系都表现出耀眼的蓝白色，体积庞大的明亮恒星是星系内的主要光源。当这些恒星死去，质量较低的暗恒星成为主角，星系的颜色也会随之变暗变红。
星云气体耗尽后几十亿年，星系中只有长命的红矮星还在发光。这种情况将持续1万亿年，也许更长。可能质量最低的红矮星能持续10万亿年，但是在这里10倍并不是一个太重要的数字。在宇宙悠长的生命历程中，它们只是一些统计上的小小起伏。
3. 简并纪元
当最后一颗恒星熄灭，宇宙中释放能量的就只有恒星的遗骸：白矮星，中子星和黑洞。另外，还有一些棕矮星，它们的质量在恒星和行星之间。除了黑洞，白矮星和中子星都是由各种简并压力支撑，也就是说，在几万亿年以后，恒星纪元将会结束。简并纪元来临了。
宇宙将会变得十分黑暗，至少对人类的眼睛是如此，如果那时候还有人类的话。如果我们可以看到红外线，宇宙会明亮一些。这些天体还是比较温暖的，所以会有多多少少的红外辐射。中子星和白矮星诞生时非常热，然后慢慢冷却。冷却的速度和它们的大小有关，但是在几万亿年后，它们应该都会降到室温。所以，在简并纪元里，随着时间的流逝，宇宙慢慢变冷。
但是，这个纪元中也会有昙花一现的光明。在孤寂的宇宙中联袂起舞的白矮双星最终会走到一起。经过数万亿年，白矮双星的轨道将会由于引力波能量辐射而衰减，双星在合并的刹那爆发出夺目的光彩，成为超新星。同样，中子双星也会合并，爆发，形成伽马射线暴，它们的亮度将超过1000个星系。但是，这只是短暂的事件，宇宙很快回归黑暗。
有趣的是，棕矮星是更好地能量来源。棕矮双星会合并形成低质量的恒星，然后在几百亿年中为黑暗的宇宙带来一点光明。
但是，在时间面前，没有任何东西可以保持到永恒。不但对于宇宙和恒星是如此，对于微观世界中的质子也是如此。质子的半衰期是10^34年，也许更长。当质子开始衰变，物质将会分解，白矮星，中子星，棕矮星，行星，都会消融在空间中。不过，值得欣慰的是，这个过程有一个亮点。白矮星分解的时候会释放能量，功率可达400瓦（微波炉功率的一小半）。
注：白矮星此时应该已经完全冷却，成为黑矮星了
4. 黑洞纪元
在10^40年以后，最后一颗简并天体也消失了，宇宙中只剩下了黑洞这一种天体。
宇宙进入了黑洞纪元。
在我们的印象中，黑洞是吞噬一切的无底洞。然而，黑洞可以同过一种方式产生能量 ——蒸发。20世纪70年代，史蒂芬 霍金用量子力学研究黑洞，发现黑洞确实会向外辐射能量，从而损失质量。越大的黑洞损失质量越慢。一个3倍太阳质量的黑洞（通过超新星诞生的最小黑洞），完全蒸发需要10^68年。这是一个长得近乎荒谬的时间，但是宇宙可以等待。而星系中心的黑洞要完全蒸发，需要10^92年。1后面92个0，就是下面这个数字。
这个数字如此之大，我们甚至无法找到一个东西来进行类比，因为它甚至大于已知宇宙中的基本粒子的个数（10^85）。
当黑洞质量变小，它的蒸发速度就会加快。最后，黑洞会在一道闪光之后消失的无影无踪。这是黑洞纪元唯一的光。
5. 黑暗纪元
最后，一切的消失了。宇宙中只剩小了能量极低的亚原子粒子和光子。这是10^92到10^93年以后。这是，我们可以有把握地说，宇宙已经死了。
宇宙进入了黑暗纪元。如果时间还有意义的话，这个纪元将会延续到无穷。
6. 其他可能的结局
如果暗能量按照现在推测的那样持续增强，宇宙将走向另一个结局：大撕裂。在这个结局中，没有任何力量可以对抗空间膨胀，所有的物质都会瓦解，连原子都会被撕成碎片。大撕裂将会在黑暗纪元以前发生，但是这个结局并不比黑暗纪元更加光明。
最后，我们还有一个非常微小的希望可以得到一个光明的新宇宙。量子物理中有一个猜想，也许我们的真空并不是一个最低能量状态。就像你站在一个台阶上，而你下面还有一级台阶。
当宇宙在黑暗纪元中沉睡无数年以后，也许一小片空间因为不管什么原因，跌落到下一个能级——真正的真空。它会带动周围的空间纷纷跌落。这时，奇怪的事情发生了，在这些跌落的空间中，物理定律将被重写，时间和空间将被抹去。这个区域迅速扩展，留下的地方是一个新的宇宙。也许这也是我们的宇宙的来源。
这个猜想给了我们一个新宇宙的希望。这个希望虽然渺茫，但是有一丝希望，也好过在黑暗和寒冷中沉睡到无穷。
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