1915年，愛因斯坦用他無與倫比的物理直覺，提出了廣義相對論，用一種全新的視角重啟了人類的宇宙觀。廣義相對論的最凝練的核心數(shù)學(xué)表達(dá)式被稱為愛因斯坦方程，不過當(dāng)時這個方程只有近似解。
愛因斯坦方程發(fā)表20天后，一個參加了第一次世界大戰(zhàn)的德國炮兵中尉，在戰(zhàn)爭前線給愛因斯坦寄了一封信，信中除了一篇論文，這個中尉的名字叫卡爾·史瓦西。
這篇論文給出了愛因斯坦方程的第一個精確解！
隨后，戰(zhàn)場上的史瓦西又寄出了第二篇論文。
他指出，根據(jù)物體的質(zhì)量可以計(jì)算出一個半徑，如果把這個物體的所有質(zhì)量壓縮到這個半徑以內(nèi)，這個物質(zhì)就將無止境的往中心掉落，形成一個時空極端彎曲的奇點(diǎn)。
隨后不久，史瓦西患上了戰(zhàn)壕中的流行病“天胞瘡”，天妒英才，2個月后他病逝于家中，一顆天文學(xué)物理學(xué)巨星就此隕落。
他第二篇論文計(jì)算的這個半徑，后來被稱為“史瓦西半徑”。任何物質(zhì)，包括光，都無法從史瓦西半徑內(nèi)逃出。
太陽的史瓦西半徑約為3千米，地球的史瓦西半徑只有約9毫米。如果太陽被壓縮到3千米半徑大小，那么，光將無法從太陽內(nèi)部逃出。
現(xiàn)在我們知道了，這種極端天體叫做黑洞，這就是對于黑洞最早的預(yù)言。
很難想象，自然界會產(chǎn)生如此致密的天體，這個很難想象，包括當(dāng)時的大部分天文學(xué)家。
廣義相對論，從提出開始，就在遭受質(zhì)疑，因?yàn)楦鶕?jù)這個理論，給出了很多重要的預(yù)言，而這些預(yù)言又顯得過分光怪陸離，讓人不敢相信。
然后，隨著時間的發(fā)展，這些預(yù)言逐漸獲得了實(shí)驗(yàn)和觀測的證實(shí)，相對論，也成為了現(xiàn)代物理中與量子力學(xué)比肩的兩根支柱。
1919年，廣義相對論提出4年后，英國天文學(xué)家亞瑟·愛丁頓和同事，分別率領(lǐng)一支遠(yuǎn)征隊(duì)趕赴巴西和南非。利用日全食的寶貴時機(jī)，測量太陽附近恒星的位置一一對比，證實(shí)了愛因斯坦對于引力場使光線偏轉(zhuǎn)的預(yù)言，而且偏移程度符合相對論預(yù)言的幅度。這是第一個被觀測證實(shí)的愛因斯坦預(yù)言。
1939年，美國理論物理學(xué)家奧本海默等人指出，當(dāng)中子星的質(zhì)量超過某一極限，超重的中子星將必然繼續(xù)坍塌下去，而且似乎沒有什么力量阻止這種坍塌。
隨著理論研究的深入，物理學(xué)界逐漸的建立了對這種極端天體的共識，并于1967年被惠勒正式命名為“黑洞”。
1972年，美國天文學(xué)家使用探空火箭搭載的X射線探測器，發(fā)現(xiàn)了位于天鵝座的一個強(qiáng)X射線源，黑洞成為解釋這種強(qiáng)X射源形成機(jī)制的一把鑰匙。
1974年，美國天文學(xué)家拉塞爾·赫爾斯和約瑟夫·泰勒，使用當(dāng)時世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了一顆位于雙星中的毫秒脈沖星。
廣義相對論預(yù)言，兩個天體相互繞轉(zhuǎn)時，會由于攪動時空，發(fā)出引力波損失軌道能量，最終兩兩顆星之間的距離衰減，兩位天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這顆脈沖星的脈沖到達(dá)的時間系統(tǒng)性的在逐步偏移，正好符合這一理論。這是對廣義相對論大的有一次驗(yàn)證，這兩位天文學(xué)家也因此獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。
1979年，法國天文學(xué)家讓-皮埃爾·盧米涅利用一臺運(yùn)算能力只有蘋果4萬分之一的晶體管計(jì)算機(jī)計(jì)算得到光強(qiáng)等高線圖之后，親自動手，用一個個墨點(diǎn)繪制了第一張計(jì)算機(jī)模擬得到的黑洞模擬圖像。
時間到了廣義相對論發(fā)表整整一百年后，2015年，美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）第一次直接探測到雙黑洞合并時間產(chǎn)生的引力波。促成這一發(fā)現(xiàn)的幾位物理學(xué)家?guī)缀趿⒓传@得了2017年的諾貝爾物理學(xué)獎，人類第一次聽到了黑洞發(fā)出的漣漪。
但是我們沒有親眼看見，觀察黑洞之所以困難，主要原因是太遠(yuǎn)，比如銀河系中心的黑洞，距離我們有25000光年，比在地球上拍一顆月球上的橙子還要難，需要的望遠(yuǎn)鏡的口徑非常大。
2017年，經(jīng)過十幾年的協(xié)調(diào)，8臺全球頂尖的毫米波望遠(yuǎn)鏡加入了解析黑洞輪廓的行列，利用分布地球各地的這些望遠(yuǎn)鏡，組成了一個矩陣，其有效口徑達(dá)到了地球直徑大小。
2017年4月的4個觀測夜，對銀河系和M87中心黑洞進(jìn)行了觀測，經(jīng)過兩年的數(shù)據(jù)處理，距離愛因斯坦誕辰整整140年，距離廣義相對論提出104年后，我們終于等到了第一張直接觀測到的黑洞照片。
這次的直接成像，除了確認(rèn)了黑洞的存在，同時也通過模擬觀測數(shù)據(jù)對愛因斯坦廣義相對論做了驗(yàn)證。在視界面望遠(yuǎn)鏡的工作過程和后來的數(shù)據(jù)分析過程中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，觀測到的黑洞陰影和相對論所預(yù)言的幾乎完全一致，愛因斯坦的偉大再一次讓世人驚嘆，斯人已逝，但他的成果將永遠(yuǎn)被人類記住。
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