黑洞虽然无法直接看到，但在宇宙中却是实际存在的。当大质量恒星塌缩，将物质不断压缩在一个体积极小的空间内，就得到黑洞这样密度极大的天体。其引力非常巨大，造成表面附近的时空极度弯曲，此时，连光线都因时空弯曲而无法逃逸，当然我们无法直接看到黑洞。

黑洞内部的中心，也被称为奇点，具有无限大的密度，人们无法预计哪里会发生什么，目前所有的物理定律在那里也都失效了。

在靠近黑洞的区域会存在一个事件视界，就是相当于逃逸速度等于光速的一个球面。事件视界也相当于一个时空的分界线，在这个视界以内，光都无法逃逸，更不要说其他的任何物质了。在视界以外才是人们可以探知的领域。

同时，黑洞在吸引和吞噬物质时，物质在掉入黑洞时会形成吸积盘，巨大的引力使得掉入黑洞过程中的物质摩擦加热，释放出X射线，从而可以被X射线望远镜所检测到。

迄今为止，还没有人见过黑洞。今天，天文学家和物理学家已经掌握许多间接证据，证明黑洞几乎100%存在。

根据广义相对论的引力场方程，宇宙空间中有可能存在引力强到足以让时空弯曲至它自身的区域。这个引力场方程的解最初由两位科学家各自独立发现。一位是德国天文学家史瓦西（Karl Schwarzschild），另一位是荷兰物理学家德罗斯特（Johannes Droste）。

他们对黑洞的描述是：大质量恒星演化的最终结果，由于引力坍缩，恒星核心物质被压缩至密度越来越大，在空间的某个区域，引力十分强大，没有什么可以从中逃逸（光也不例外）。这个区域就叫黑洞。
尽管看似简单，仍有人对黑洞的存在持怀疑态度。如果光线都不能从黑洞中逃逸，就没有办法通过观测来证实它们的存在，难道不是吗？

根据定义，黑洞的确是不可见的，但科学家可以观测到黑洞对它周围环境的影响。

有一种办法可以让黑洞暴露它的存在。在有两颗大质量恒星的双星系统中，质量超大的那颗恒星演化得更快，它先变成超新星，它的核心坍缩成一个黑洞。之后，第二颗恒星膨胀为巨星，旋转的黑洞撕扯着膨胀恒星的外层气体。在骤跌入黑洞之前，气体物质先积聚在黑洞的一个薄且转动的圆盘上。这个所谓的“吸积盘”变得极热并开始发射X射线。
上图就是1971年由“自由号”天文卫星证实的一个发现：一个位于银河系天鹅座X-1中的X射线源，被认为是黑洞的候选者。天鹅座中的一个明亮的X射线源与一颗超巨星（伴星）同时出现。物质从X-1的伴星HD226868流出来，形成了一个漩涡状的吸积盘。唯一的解释就是：这个X-1号星就是一个被吸积盘环绕的黑洞。

如今，日益增多的间接证据表明，很多的X射线双星实质上都藏有黑洞。在大多数情况下，它们通过发射大量的高能辐射来宣示自己的存在。同时，它们也会通过影响星系核心区域其他恒星的运动轨迹来表明自己的存在。

近年最有说服力的信息是，2015年探测到来自两个碰撞黑洞的引力波被看成黑洞存在的完美证据。在产生GW150914的双黑洞合并的极短瞬间，以引力波的形式释放出不少于三倍太阳质量的能量。
由于黑洞本身没有表面、而且不可见，那么电影《星际穿越》中的黑洞为什么看得见呢？

这是因为，一方面黑洞引力将大量黑洞之外的物质吸引到自己的身边聚集，而另一方面远处的恒星和气体也在沿相反的方向吸引它们，竭力把它们拉向黑洞之外的远处。于是，总的物质分布格局就趋向于更加稳定。在黑洞周围形成了环带，其中的物质围绕着黑洞运动却永远不会坠入到黑洞之中。吸积盘中的粒子碰撞已经不再发生，留下的只有围绕星系中心（黑洞）旋转的恒星群所发出的看得见的光芒。
换句话说，由于黑洞的无限大密度、极大的时空曲率，那些恰好位于被黑洞引力场捕获和能够逃脱的临界状态上的光线，被迫沿黑洞事件视界作类似圆周状传播。我们看到的所谓黑洞，就是那些被困住在事件视界的恒星光芒，以及那个看似时间趋于停滞的视界外“表面”，而决非黑洞本身。

多亏了科学家和制片人的智慧，借助于电脑模拟和电影艺术表达，使得黑洞逐渐走出了科幻的密室，并被普通观众所理解。与行星、恒星一样，黑洞也是我们宇宙不可或缺的组成部分。

（戏说宇宙，欢迎关注）

黑洞因为本身引力太强，导致每秒三十万公里的光都飞不出黑洞的引力范围，所以在可见光波段是看不到黑洞的存在的，但是由于黑洞本身一直在吞噬周围的天体，天体在进入黑洞时会留在吸积盘上被黑洞的引力以光速摩擦，摩擦摩擦就发光发热了，所以我们能在《星际穿越》中看到黑洞的轮廓。

但是电影中看到的黑洞是正在“吃饭”的黑洞，如果黑洞吃完了那么就不会被我们用肉眼看到了，黑洞是不会无休止的吞噬周围的物质的，而是根据黑洞本身的视界大小而决定的，视界之外的物质是不会被吸近黑洞里的，所以主角等人的飞船可以在黑洞周围飞行。

现在的科学家们观测黑洞时都是根据天体的运行轨迹来判断的，如果一个恒星围绕着一个看不见的引力源进行旋转，那么就能确定这个恒星的周围存在黑洞。

不过目前为止我们从来没有看到过黑洞在“吃饭”时的可见光图像，《星际穿越》中的黑洞是特效加上物理学家的描绘所制作出的最接近真是的黑洞场景。

《星际穿越》中黑洞周围的时间膨胀效应也带给我们震撼的感觉，我直接还记得库柏那句“珍惜时间吧，一小时七年呢！”主角一行人从行星重新回到飞船后，里面的黑人科学家已经老了几十岁了，黑洞周围的时间让我们真真切切的感到了“弹指一挥间，沧海桑田”

黑洞的确是不可能被观测到，各种电磁波都无法探测到黑洞，因为黑洞的逃逸速度大于光速。但黑洞的事件视界之外，就是逃逸区，这里的光可以逃逸。

这就说明，如果黑洞在吸积物质的时候，就会将大量的物质留在吸积盘上，以接近光速的速度摩擦，产生高温热量。因此这部分是发光发热的，可以被我们观测到。黑洞也只有在进食的时候，会被我们观测到，而我们观测到的也是黑洞的吸积盘，而不是黑洞本身。

在星际穿越中，黑洞是可以被看见的，这也是因为黑洞周围的物质被加热到高温。黑洞事件视界里面的情况是肯定看不见的，能看见的也是吸积盘上的物质。

如果黑洞没有进食，是无法直接观测的，只能通过间接方法探测，比如引力作用等。如果一颗恒星绕着一个看不见的物体旋转，那么这必然就是黑洞了。

确实如此，黑洞在理论上是无法被看到的，而《星际穿越》中的黑洞似乎是可见的，这是否有矛盾呢？

事实上，这并不矛盾，这并非电影的夸张表现手法。《星际穿越》所描绘的黑洞景象是基于广义相对论，通过计算机模拟出来的，这是非常符合现实的。

广义相对论表明，大质量恒星在晚年发生强烈引力坍缩后，会把自身挤压成一个黑洞。黑洞很特别，它们的质量集中在中心的无体积奇点。而该奇点会强烈弯曲周围的空间，使得光在一定范围内无法逃脱出去，所以黑洞是无法通过电磁波直接观测到。黑洞的表面被称为事件视界，这是黑洞内外的时空界限。

在某些情况下，黑洞可以间接发光。黑洞产生的强大潮汐作用会把靠近它们的任何物体都给撕碎，这些碎片就会绕着黑洞旋转，形成一个吸积盘。在吸积盘中的物质不断螺旋穿过事件视界掉入黑洞的过程中，互相剧烈摩擦的物质就会制造出强大的电磁波，从而使吸积盘发光。

在《星际穿越》中，卡冈图雅黑洞是一个质量为太阳1亿倍的超大质量黑洞，在它周围有一巨大的发光吸积盘。我们所看到的其实是黑洞周围的吸积盘，而不是黑洞本身。

电影中，你看到的只是黑洞的面纱！

——而面纱之后的美丽容颜，我们只能想象，永远无法看见。

01

光之坟墓

黑洞是光之坟墓，因为光在这里也不能逃脱；

黑洞就像一个无底的深渊，是光子和一切物质的归宿；

一旦进入黑洞，无论是什么东西，无论你有多大神通，都将永远被囚禁、永无翻身之日！

这个坟墓，我们是看不见的。

但是，我们可以看到“黑洞的形状”——这是因为，黑洞蒙了一层光和物质的面纱！

这层面纱，把黑洞的轮廓展现给我们，让我们心驰神往、不能自拔，最终，当你不小心靠近时，它就会无情的把你捕获！让你沉沦！

每每想到此处，悲伤都不禁会涌上心头：我们永远无法看到，面纱之后，那绝美的容颜！

02

时间静止之所

黑洞是时间静止之所。

越靠近黑洞边沿，时间过的越慢。

当你一步一步走向黑洞的边界（我们浪漫的假设可以），想要去触碰那神秘的面纱；在远方的观察者，会看到，你的速度极为缓慢，越来越慢，甚至跨过一步的时间，也长达数百年！

当你接触到黑洞的边沿，你的动作，变成了静止！

虽然，在你看来，只是平平常常、轻轻松松的散了个步；但是远方的观察者，终其一生、终其宇宙的存在时长，也没看到你真正的穿过去！

这就是时间静止之所，这就是真正永恒的一瞬！

03

如何感觉？

并不是所有的黑洞都有如此壮丽的吸积盘面纱。

那么我们是如何找到黑洞的呢？

其实，主要靠的是引力效应——黑洞虽然看不见，但是其巨大质量产生的引力效应，会影响周边的星体，这样，通过观察和计算周围星体的运动状态，我们就会得到这个神秘黑洞的三维参数。

当我们在浩瀚的宇宙中寻找，突然看见，一颗恒星在独自孤独的转着圈，不要惊讶，不要迷茫——那只是有一个看不见的、美丽的“姑娘”在吸引着这颗星！

这个姑娘就是神秘的黑洞！

黑洞确实不能被看见，而电影中的黑洞四周的光亮，应当是吸积盘散发的光，而吸积盘处于黑洞的事件视界之外，因此那里的光是可以逃逸出来的。

先来说吸积盘，简单的考虑，比如一颗恒星不幸出现在了黑洞附近，由于强大的引力，导致恒星会被黑洞逐渐“吸干”（如下图）

那么吸走的物质在掉入黑洞之前，是边绕边掉的（电影中的黑洞并不是无自转的史瓦西黑洞，它属于自转的克尔黑洞），于是物质之间就摩擦撕碎，辐射出光热，于是其中一部分的光就被我们所看见。

再说事件视界，类比于火箭在地球的第二宇宙速度，事件视界是一圈范围，在这个范围以内，光无法逃脱，也就是说在事件视界上的逃逸速度是光速，既然这一圈范围内的光都无法跑出来，自然外面的人就看不到内部的情况，于是就是黑色。

而之前讲的吸积盘是位于事件视界之外的，因此人们可以看到。

期待您的点评和关注哦！

理论上黑洞是漆黑一片，如果黑洞周围再没有强光源，那么黑洞真的就完全隐匿于时空背景之中，一片黑暗，完全看不到其踪迹。

但是如果黑洞一直在吞食物质，则就会被看见。因为黑洞吸收物质的时候，物质会被引力拉扯到黑洞视界之外的吸积盘上面，然后被黑洞巨大的引力压缩体积并围绕着黑洞旋转，最终螺旋式地进入黑洞之中。在吸积盘上面由于物质被压缩，原子结构都可能会被“压碎”，因此会像核聚变一样产生能量和各种射线。巨大的能量会加热物体发光，因此黑洞就可以被我们看见了。当然了，这种看见的并不是黑洞本身，而是黑洞视界之外的情景，或者说是吸积盘的样子。黑洞视界之内什么也看不到。

黑洞吸积盘除了发射可见光，剩下的大部分都是x射线，所以一个人即便在黑洞外面没有被引力撕碎，也会受到巨大的x光辐射，性命不保的。

而电影<星际穿越>上可以看见黑洞，也是因为黑洞吸积盘上面还有物质，所以才能够被看见。当然了，电影上面也交代了，男主角进入的黑洞是一个温柔的黑洞，所以可能吞东西慢一点，导致黑洞周围一直很亮。

在广义相对论里，黑洞的本体是看不见的，但是黑洞在吸食物质粒子时，由于物质并非都是径直落向黑洞，而是大部分会存在一个切向速度，这导致物质不会很快落入黑洞并消失，而是在黑洞周围形成一个盘状的物质盘，科学家称它为吸积盘。电影《星际穿越》里发光被看到的部分正是这个吸积盘。

那么吸积盘为什么会发光呢？这是由于吸积盘内物质在绕黑洞旋转过程中，并非都是方向相同和速度相同，它们落向黑洞的时候发现并不一致，而随着绕黑洞公转，由于巨大的潮汐力，内层吸积盘物质的公转速度与外层物质的公转速度也不一致，这种速度差异导致吸积盘内物质粒子在绕转过程中产生剧烈的摩擦，并产生高温辐射，这种辐射可比太阳的辐射还要剧烈得多，因为吸积盘辐射的质量亏损可以达到30%以上，相比之下，太阳氢核聚变的质量亏损才0.7%…………

不过由于中心黑洞造成的引力红移，这些强烈辐射到达外界时已经被打折了。

在4月份，科学家公布了人类拍摄到的首张黑洞照片，上面的可见部分正是黑洞周围的吸积盘。

另一个问题是，黑洞吸积盘是一圈绕赤道旋转的物质盘，不是环状的吗？为什么电影里这么奇怪，无论从什么方向看都是绕黑洞一圈的，并且赤道上还有一圈……

这是由于引力透镜问题，黑洞的强大引力会掰弯它后面吸积盘发出的辐射的光行进路径，导致光从包括两极的各个边缘射向观察者所在位置。可以说在强大的引力透镜下，黑洞是，360度无死角的，黑洞的整个背面都可以展现在正面。

这个图能清晰展现你看到的吸积盘实际上属于哪一部分。

感谢“徽音水月”的邀请！

首先申明自己的观点：《星际穿越》作为一部科幻电影自然有自己夸张和演绎的成分，但作为一部专门请来著名物理学家，诺贝尔物理学奖获得者基普·索恩做顾问的硬核科幻电影，《星际穿越》这种夸张并不是完全无厘头的瞎想，而是具有一定的理论基础。

首先黑洞为什么可以被看见？答：不是黑洞被看见，而是看到了黑洞内部！

根据《星际穿越》的剧情，不是黑洞被看见，而是库伯直接进入了黑洞内部，看到了未来人给现在的人类打开的超级时空立方体。库伯通过第五维空间，改变了过去，从而逆转了因果。

关于《星际穿越》的黑洞其实还有一段佳话，导演诺兰和整个剧组的特效团队花了很大的功夫，在基普·索恩的指导下，一遍一遍的修改，终于还原了他心目中黑洞的样子。据说为了渲染这个黑洞（注：三维动画最终的生成，需要巨量的计算），整个剧组顶用了上百台巨型计算机，渲染了一年。在2019年4月10日，人类首张黑洞照片发布之前，这个靠计算机模拟的黑洞一直被认为是最接近真实黑洞的形态。

第二、《星际穿越》真正让人困惑的地方是什么？答：人是否能够平安的进入黑洞，黑洞是否能够颠覆因果率。

一、人能进入黑洞吗？这是《星际穿越》中第一个引发人们疑惑的地方，按照通常意义上的理解，因为黑洞巨大质量引发潮汐力，能够轻易的将人撕碎。《星际穿越》中，黑洞也的确撕碎了库伯的飞船，但奇怪的是库伯却平安无事的进入了黑洞内部。

二、黑洞真的可以颠覆因果律吗？这也是最让人不可理解的地方，因果律是支撑现代人类科学与哲学的基础。按照通常意义上的理解，黑洞虽然可以扭曲时空，但要说到扭转因果还是让人感觉不可思议，从未来改变现在还是让人觉得不可思议。

第三、从爱因斯坦的相对论到克尔的“解”，《星际穿越》的基普·索恩做顾问做了哪些解读？

为了更加直观的说明问题，首先回答第二个问题。

黑洞对因果律的颠覆其实源自爱因斯坦罗森桥的猜想，在爱因斯坦的理论中，黑洞连接着虫洞和白洞，而虫洞又是多维空间的隧道，无处不在。从理论上，通过虫洞人可以穿越到过去，逆转因果，改变过去。这就是电影中，库伯黑洞中见到过去，改变过去，以及和几十年前的自己相遇的原因。

人真的可以进入黑洞吗？这个问题其实源自新西兰数学家罗伊·克尔。1962年，新西兰数学家罗伊·克尔，从爱因斯坦广义相对论中找到一个独特的解。在这个解中，黑洞的中心不再是一个普朗克尺度的点，而是一个环，被称为“奇环”。

因为克尔的黑洞的中心是一个环，所以就形成内外两个视界。在克尔的理论中，如果一个人能够进入外视界并不会被黑洞的引力所撕碎，只要不撞上奇环，就能够进入内视界，并进入与之相连的虫洞和白洞。在刘慈欣的《三体》中，那个孤独的天才高way进入黑洞也是基于这一理论，所不同的是在刘慈欣的想象中，高way被黑洞的引力压缩成了一个微型小人儿，这一点在《星际穿越》中并没有体现。

总之，《星际穿越》在基普·索恩的指导下，对现有的科学猜想进行了大胆的还原，至于说完全正确与否，人类在现在还没有能力加以印证。还是那句话，有夸张，但不是无厘头的瞎想，这也正是科幻的魅力所在。

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