黑洞是不是被证实了？
今天刚看到一篇文章，是求解膜宇宙模型（braneworld）下的引力星（Gravastar）的解：
https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.102.024037
以下为原答案：
分割线————————————————————————————————
严格来说，并没有。
黑洞是由广义相对论或其它引力理论所预言的极端致密天体，其极端强大的引力场导致它附近的时空弯曲到连光都无法逃逸。黑洞最大的特征是存在事件视界（Event Horizon）,一般简称为视界，它是四维时空中具有时空对称性的零超曲面。
就拿EHT所拍的这张照片来说，
这张照片中心的阴影部分，再加上它65亿倍的太阳质量的特性，可以得出的结论是，它是一个极端致密的天体，但是，无法证明它有视界！也就无法证明它是一个黑洞！
原因在于，由于极端强大的引力场导致我们观测不到的天体，除了黑洞，还有很多。虽然由于视界的时空特性，位于其内的光子都无法逃逸出去，但是事实上，我们之所以看不到黑洞的直接原因，是黑洞附近存在光子的不稳定圆轨道，也就是光球（Photon Sphere）。位于光球内的光子都将掉落到黑洞里，无法被我们观测到。而一般光球半径比视界半径要大，例如史瓦西黑洞的光球半径是视界半径的1.5倍，所以一般光球以内的部分我们是看不到的，也就是上图中心的黑色区域，这部分区域，我们称为Shadow，也就是阴影。
所以，如果一个天体，没有视界，但是存在光球，那么它看起来也是黑色的。但是它却不是黑洞，我们称为黑洞候选体，比如，裸奇点（Naked Singularity）、虫洞（Wormholes）、玻色子星（Boson Star, Kaup 1968; LIebling Palenzuela 2012）、引力星（Gravastar, Mazur Mottola 2004; Chirenti Rezzolla 2007）等等。
前两个提出的时间比较早，裸奇点简单来说就是黑洞没有视界，只剩下中心的奇点。由于其存在可能会破坏因果律，所以彭罗斯特意提出了宇宙监督假设，防止奇点的暴露。
虫洞听起来可能很虚无缥缈，事实上这种时空结构在理论上是可能的。第一个虫洞的提出者就是爱因斯坦，是连接两个史瓦西时空的通道，被称为爱因斯坦-罗森桥，是一个不可通过的虫洞。但是后来有不少学者进行了这方面的研究，提出了各种不同的虫洞模型。Kip Thorne（对，就那个2017年的诺奖获得者，LIGO的创始人）还研究过虫洞的可通过性，结果发现，可通过虫洞的附近存在大量的密度为负的异常物质。这种异常物质在自然界非常罕见，但有人认为黑洞的表面可能存在这种物质。
玻色子星提出的时间比中子星稍晚一些，它被认为是由有质量的玻色子构成的。在它后面那老哥出来前，它一直是黑洞，甚至是星系中心的超大质量黑洞的有力竞争者。因为玻色子星还可能是由轴子构成的，被称为轴子星（Axion Star），这是暗物质的有力候选者，所以近几年它又作为暗物质的候选者火了一把。
而引力星等其它修改引力提出的新的黑洞候选体是近二十年提出的，它们被称为超致密天体（Ultracompact Object, UCO）。其提出的根本目的，是为了解决黑洞中心的奇点问题。关于更多的致密天体的信息可以参考这篇综述：https://arxiv.org/pdf/1904.05363.pdf
上述所说天体都会在中心形成阴影，只有在高精度的测量上才能显现出与黑洞的差别，但是这次EHT的精度是不够的。EHT在其发表的第一篇文章中这样写道：
显然，虽然EHT通过中心阴影的理论计算排除了M87*是裸奇点或者虫洞的可能，也间接证明玻色子星的可能性较小，但是却完全不能排除引力星这样的超致密天体，尤其是拥有克尔度规的天体。
至此，得出结论：EHT的成像并不能证明M87*是一个黑洞。
不仅如此，以上还表明，过去几十年找到的间接被证明是黑洞的天体，严格意义上来说，都不能称为黑洞。毕竟，虽然寻找黑洞的手段多种多样：
但是根本思路都是：1）找到一个不发光的天体；2）证明其质量超过，最好远远超过3倍太阳质量。但是这些条件，前面说的那些超致密天体全都满足！所以严格来说，目前我们所发现的，都是黑洞候选体。但是因为黑洞候选体（Black Hole Candidates）比黑洞（Black Holes）用起来很麻烦，大部分研究者在写文章时也就直接用Black Holes了。我个人只见过一篇文章里面特意用的是Black Hole Candidates：
这也是一篇划时代的文章，GRAVITY第一次观测到广义相对论预言的史瓦西进动。请注意左上角画圈的合作者Victor·Cardoso，也就是前面综述的作者，这是一位超致密天体方面的大佬，目前正致力于通过引力波来区分黑洞和超致密天体的研究。
之所以说以前间接证明的黑洞都是黑洞候选体，是因为之前天文观测除了少量运用中微子和宇宙线，大部分都是依靠电磁波。而电磁波不能通过视界传到我们观测者这里，当然中微子和宇宙线也不能，所以根本没法证实视界的存在，除了引力波。
引力波是时空曲率的传播，因此它可以通过视界。引力波有一种特征叫准正模（Quasimormal Modes, QNM），有视界和没视界时引力波的准正模是不同的，因此，可以通过这种方法来区分黑洞和超致密天体！
参考：
V. Cardoso. 2019, arxiv.1904.05363;
EHT. 2019, APJL, 875, L1;
GRAVITY. 2020, AA, 636, L5.
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导读：可惜霍金走得早，不然诺奖有的拿。希望大家都能活到100岁。哈哈。
本篇引用尼采的一句话作为开头：「那些听不见音乐的人以为那些跳舞的人是疯子。」 黑洞对我们而言，就是听不见的东西，所以不要以为谈论黑洞的人是疯子。
什么是黑洞？黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种密度极大，体积极小的天体。1916年，史瓦西给出了广义相对论的第一个严格解，这个解描述了一种最简单的天体（静止、不带电、球对称的天体）周围的时空弯曲情况。然后，史瓦西发现所有的星体都存在一个史瓦西半径，如果星体的实际半径比它的史瓦西半径要小，那么它就会变成一个黑洞。比如太阳的史瓦西半径为3千米，地球的为9毫米。如果我们把太阳的半径压缩到3千米以下，太阳就会变成一个黑洞；如果把地球的半径压缩到9毫以下，地球也会变成了一个黑洞。
这里值得一提的是史瓦西这位科学家，大家都知道广义相对论是1915年才给出最终公式形式。而史瓦西1916就给出了史瓦西，就相当于用了几个月时间而已，很牛吧。不过天妒英才，也就是他给出史瓦西解不久后突然去世，享年53岁。【出生1873—死亡1916】
所以黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽死亡后，发生引力坍缩产生的。可是为什么会发生引力坍缩？原因是球体坍缩到史瓦西半径以下（视界以内），就不再有任何其它的力能够跟引力相抗衡，球体除了继续一直坍缩没有任何其它的出路。黑洞的引力很大，连光都无法逃脱。其实黑洞并不「黑」，只是无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。
史瓦西工作照
关于黑洞要提到一个重要的人物是霍金。众所周知他是一位身残志坚的理论物理学家。他的贡献主要就算黑洞理论，其中最重要的就是奇点定理和霍金辐射。
而且我们普通人众多周知的大爆炸理论，就和他的贡献有关。大爆炸理论认为宇宙是有起点的，是从「奇点」开始的，目前科学家公布的数值是138.2亿年前。彭罗斯和霍金就证明了一个奇点定理，该定理是说凡是黑洞必定存在一个奇点，而且彭罗斯还根据自己的直觉认为不可能存在裸奇点，也就是说所有的奇点都一定被视界包围著。但是他无法证明，所以他只能把这个称之为宇宙监督猜想。彭罗斯也是2020年诺奖的获得者之一，就是因为黑洞理论获奖。据诺贝尔奖官方推特显示，罗杰·彭罗斯因发现「黑洞的形成是广义相对论的有力预测」而获奖，莱因哈德·根泽尔（Andrea Ghez）和安德烈亚·盖兹则是因为「在银河系中心发现了一个超大质量的致密天体」而获奖。
罗杰·彭罗斯教授还说道：「获得这一奖项堪称巨大殊荣。在1964年，黑洞的存在并没有获得应有的重视。自那以后，黑洞在我们理解宇宙的过程中发挥著越来越重要的作用；我相信，其重要性未来还会以无法预料的方式提升。」如果霍金没有去世，那么肯定也能分享该奖项。
其实霍金本人在一篇论文中，推翻了自己的黑洞理论，承认「宇宙中没有黑洞」，存在「灰洞」。这个理论震惊了物理学界，乃至整个世界。【这个新闻大家可以搜到，很多的。】
其实大家不要误解，也不是说霍金彻底否定了黑洞，只是霍金认为自己的事件视界理论存在缺陷，由此推出「灰洞」理论。可以说「灰洞」是「黑洞」的升级版。
但大家更多看到的新闻是某科学团队发现黑洞！
罗杰·彭罗斯教授说道：「获得这一奖项堪称巨大殊荣。在1964年，黑洞的存在并没有获得应有的重视。自那以后，黑洞在我们理解宇宙的过程中发挥著越来越重要的作用；我相信，其重要性未来还会以无法预料的方式提升。」
而且引力波的探测就是两个黑洞合并所引发的时空振动，这是我们去年看到的海量新闻报道。读完《变化》的朋友知道，我一直反对大爆炸理论。上一篇文章《时间的本质说明》中我也说了，宇宙是没有时间起点的，也将没有终点，是无始无终的。
所以宇宙起源于奇点，最后又会被黑洞吞噬的理论，我是不赞成的。而且我认为黑洞对于宇宙来说不是毁灭者！
宇宙中存在各式各样的天体，所以一个体积不大，质量超级大的天体的存在，我是赞同的。也就是黑洞是存在的，但就像霍金修改自己的理论一样，黑洞的性质，黑洞的结构，我们其实是知之甚少。
首先来说说黑洞为什么不是毁灭者？由于黑洞的引力巨大，所以它吞噬周围的物质。但大家不要忘记，黑洞也辐射能量，这个叫霍金辐射。所以这是一个「活」的天体。并不像大家想像的，黑洞就像个貔貅，只吃不吐！ 它是一边吃，一边吐。吃的多，吐的少而已。而且总会有吃爆的那一天。所以这个形象举例，大家应该好理解。
我们为什么能够探测到引力波，是因为两个黑洞在合并碰撞过程中，损失大量的质量，质量去哪了？质量以能量的形式释放到时空中，就是以引力波的形式传播出去，才被我们探测到，所以黑洞不是宇宙的吞噬者。
如果大家还不能理解，再来看这个例子。大海的中的一个漩涡，可以吞噬大海吗？可以吞噬地球吗？地球存在多少亿年了，每天海洋中都有大大小小的漩涡，是不可能吞噬海洋和地球的。
其中的原因，就是我前面说明物体为什么不能达到光速一样。物体近光速运动，质量无限趋大，也就类似一个黑洞了。所以我说光速是一种束缚态。
物体运动的速度不能达到光速的原因就是因为它无法克服这种束缚态。因为它对抗的是整个时空！黑洞不能吞噬宇宙的原因，也是基于此。这也是我反对大爆炸理论的一个原因。
相反黑洞是宇宙中最有活力的创造者。他吞噬质量，抹去原来的构造信息，以其他形式释放质量。它是一个不断「重构洗牌」的角色。
时间在黑洞里，在黑洞附近也不是不存在的，是存在的，而且是有意义。我在上一章《时间的本源说明》里写道：时间停止，不意味著时间不存在！
所以对于黑洞的研究，我们还需要加深认知。让子弹多飞一会吧！2019年4月10日科学家公布了首张黑洞照片。爱因斯坦再次证明了自己，人类再次证明了自己。这是我们的骄傲，这是一个时代的骄傲。
最后还是以尼采的另一句名言作为结尾：「一个人如果知道自己为什么而活，就可以忍受任何一种生活！」
后记：2018年3月14日霍金去世。他是一个身残志坚的思想者，值得我们后人铭记。他说过这样一句话：「如果生活没有了乐趣，那将是一场悲剧。」他还说：「我的目标非常简单——理解宇宙，包括为什么它是现在这个样子，以及为什么它会存在。」
灵遁者油画《黑洞》
摘自独立学者，科普作家，艺术家灵遁者书籍《变化》
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应该没有，很多还是猜想。
黑洞在最开始的时候，只是一个理论上的推测。18世纪，约翰·米歇尔和皮耶-西蒙·拉普拉斯曾经设想过，宇宙间是否存在一个引力场强大到光线都无法逃逸的物体。
我们知道，人类是靠物体发射或者反射出的可见光来实现肉眼观测的。如果一个物体没有任何光线发射或反射出来，那么理论上我们是看不到它的。所以，长期以来，黑洞一直被认为是物理和数学上的一种推想，从未经过证实。
鉴于黑洞奇特的性质，人们一直质疑这种物体是否确实存在于自然界中。
1967年发现中子星以后，人们对大质量天体引力坍缩造成致密天体产生浓厚的兴趣，开始认为黑洞是可能在天体物理中实现的。
从本质上讲，黑洞本身不会发出任何光，粒子和电磁辐射，所以查找黑洞的天体物理学家通常依靠间接的观测。
黑洞的存在可以通过它与其它物质和电磁辐射（如可见光）的相互作用推断出来。落入黑洞的物质（比如恒星）会因为摩擦加热而在外围形成吸积盘，成为宇宙中最亮的一些天体。
如果有其它恒星围绕著黑洞运行，它们的轨道可以用来确定黑洞的质量和位置。这种观测可以排除其它可能（中子星）的天体。经由这种方法，天文学家在许多星系中确认了黑洞的「候选者」，并确定银河系核心被称为人马座A*的电波源包含一个超大质量黑洞，它的质量大约是430万太阳质量。
2016年2月11日，天文学家通过引力波观测第一次观测到黑洞合并现象。该现象与两个黑洞合并产生引力波的理论预测相符，其中一个黑洞约36个太阳质量，另一个黑洞则约有29个太阳质量。这个观测结果为黑洞的存在提供了迄今为止最具体的证据。
2019年4月10日，天文学家首次发布了黑洞及其附近的第一张图像。在图像中，由于黑洞附近的光线高度弯曲，使黑洞被放大。照片中间的暗影是被黑洞吸收的光子行经的路径区域。由于观测是由肉眼看不见的电磁波进行，因此图像的颜色是假色。可以看见的并不是黑洞，它呈现出黑色是因为这个区域内失去了所有的光线。在黑洞边缘的气体呈现出橙色或红色，定义出了黑洞。
由于黑洞观测有实际的困难度存在，宣称某个星体是黑洞者，通常都只给出几张模糊的照片或部分的数据，黑洞的所有特征无法全面验证，一般媒体报导实际仅有部分信息，无法满足专业天体物理的数据要求，因此天文资料库当中，并没有黑洞，仅有黑洞候选星。
人们为了查找黑洞付出很多努力，成果却不多，20世纪的70年代才找到4个黑洞候选者；在90年代之后又发现6对新的X射线双星黑洞候选者；2000年后又陆续探测出7个。有人估计过去100亿年中银河系平均每100年有一颗超新星爆炸，而每100个中有1颗导致黑洞形成，因此银河系应该有100万个恒星级黑洞，可是直到2007年也只找到17个黑洞候选者。
关于黑洞的特性，科学家从理论和有限的观测数据中进行了一些推论。
天文学家认为，黑洞是在大质量恒星生命周期结束的坍塌时形成的。黑洞形成后，可以经由吸收周边的物质来继续生长。通过吸收其它恒星并与其它黑洞合并，可能形成几百万太阳质量的超大质量黑洞。他们同时推测，大多数星系的中心都存在著超大质量黑洞。
由于黑洞被假设为强大到光都无法射出的重力场，是任何物体都无法逃逸的。假设有一个物体试图要离开黑洞的话，它可能面临的结局，就是被黑洞中心的引力直接拉回，仿佛在地球上向天空扔石头一样。
但是天文学家认为，如果一个物体冲向黑洞，结局并不像石头落回地球，而是从形状，质量，组成等所有的物理信息都会沿著黑洞的边缘均匀分散开，对外界来说「化为无形」。没有任何信息可以反馈回来，因此也无法确定有什么事件发生。
根据广义相对论描述，黑洞的中心可能存在一个引力奇点，是一个时空曲率变得无限的区域。奇点区域的体积为零，并且可能包含黑洞的所有质量。
黑洞一旦形成，就可以通过吸收周围的物质继续生长。任何一个黑洞都会不断地吸收周围环境中的气体和星际尘埃。黑洞也可以与其他物体合并，例如恒星，甚至其它的黑洞。特别是在超大质量成长的早期。
2015年，霍金针对黑洞提出新解——黑洞有出口，就算掉进去也出得来。他认为黑洞无法吞噬和消灭物理消息，这和爱因斯坦相对论中提出的观点相反，霍金认定黑洞有可能通往另一个宇宙，但是掉入黑洞的物体无法回到我们现在的宇宙，所以严格来说掉入黑洞有可能全身而退，只是永远从之前的宇宙消失。
相对的，在广义相对论中，还存在一种理论推测出来的时空区域——白洞。物质与光线无法进入白洞，但是可以从白洞向外出现。这与黑洞的性质恰恰相反。目前已经有许多证据显示黑洞存在，但是还没有任何证据表明白洞存在，因此白洞仍然只是一种由理论推导而出的假想星体。
有些理论家假设黑洞和白洞彼此连接，在其中连接的通道叫虫洞，这成为许多科幻小说的主题。迄今为止，科学家们还没有观察到虫洞存在的证据，一般认为这是由于虫洞很难和黑洞相区别。
差不多就这些了，最后给一个近年来比较有名的「进入黑洞」视频，供小朋友们参考：
从传统意义上理论黑洞是可能存在的天体，但如果回溯人类对物质描述的方式，再从天地的总体构象中总结问题，可以看出黑洞不是一个实体，而是一片区域，引力波的发生实际来源于周边天体，仅仅是在星系中心地带被弯曲了，黑洞的中心引力必然是零。
现有科学概念中错误地将真空视为一种存在，这是有问题的答案和方式，这个宇宙只有物质没有空间，所谓的空间实际就是物质。空间就是我们没有探测到结构的微小物质颗粒组成，它的微小结构具有星系和星体的一切特点。
吸积盘、引力视界已经被证实了，有M87室女座A椭圆星系中心大质量天体吸积盘观测照片。
但视界里面是什么，目前技术水平无法证实。
已经被证实存在了，现在可以通过引力波，射电望远镜，深空望远镜等很多手段都可以证明了黑洞的存在，之前不也发照片了嘛哈哈哈哈
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