有没有我们看不见却知道它存在的东西？这个可以有

不论你是不是喜欢天文，总会有仰望星空的时候，最起码在把妹的时候你会脱口而出“今晚的月亮好美”这样的“金句”。在太空中，除了肉眼能看到的那些天体之外，还有一种这个世界上最好的单体望远镜也看不见的天体——黑洞。既然看不见，那么科学家又是怎么知道它们存在的呢？

一、最早的黑洞预言

1796年，法国科学家拉普拉斯写道：“天空中存在着黑暗的天体，像恒星那样大，或许也像恒星那样多。一个具有与地球同样的密度而且直径为太阳250倍的明亮星球，它发射的光将被它自身的引力拉住而不能被我们 接收。正是由于这个道理，宇宙中最明亮的天体很可能却是看不见的。”

当时的物理学界，微粒说占据着上风，认为光就像是炮口中射出来的炮弹，运用万有引力定律和牛顿第二定律就可以知道，把一个物体从星球上抛射到宇宙空间中，需要有足够大的速度。一般来说，质量越大，密度越大的星球，物体从其表面逃逸所需要的速度就越大。

拉普拉斯用数学给出了暗星存在的条件即，一个星球的质量和半径之间满足r≤2GM/c^2时，这个星球发出的光将被万有引力给拉回去，这颗星将成为一颗看不见的“暗星”。

二、“暗星”预言的动摇

拉普拉斯在他的名著《天体力学》的第一版（1796年）和第二版（1799年）中都谈到了这类“暗星”，但在1808年出版的第三版中取消了有关叙述。这是因为1801年，托马斯·杨完成了光的干涉实验，光的波动说战胜了微粒说。

拉普拉斯觉得在微粒说基础上得出的“暗星”结论变得十分可疑。此后，“暗星”问题不再被学术界重视，逐渐被人们给淡忘了。

三、“暗星”预言再现

1939年，美国物理学家奥本海默和施耐德在研究中子星的质量上限时，从爱因斯坦的广义相对论，再次预言了“暗星”的存在。奥本海默等人认为，当某个时空区域弯曲得非常厉害的时候，光线将不能从那个区域逃离到远方。在远方的观测者看来，这个区域将是一颗不可看见的“暗星”。

有趣的是，奥本海默利用广义相对论得出的“暗星”条件，与当年拉普拉斯从牛顿理论得出的暗星条件完全相同。奥本海默预言的“暗星”，就是我们今天所说的“黑洞”。黑洞这个名字，是美国物理学家惠勒在1967年建议的。

四、黑洞的争议

奥本海默提出了“黑洞”预言伊始，就遭到了爱因斯坦和惠勒等人的反对。他们认为，一定有某种物理机制，会阻止恒星塌缩成“暗星”，因此“暗星”理论长时间没有受到物理学家们的重视。爱因斯坦致死也没有承认“暗星”存在的可能，惠勒等人则在长期的反对和钻研之后，改变了自己的观点，认识到奥本海默预言的“暗星”是可能存在的，并最终为“暗星”起了黑洞这个名字。

五、三类证据间接证明黑洞存在

不了解物理学的人很容易望文生义，黑的洞是看不见的；如果看不见，那怎么就知道它存在呢？主要有三种方法来间接证明黑洞的存在：一是借助观测黑洞周围天体的运动，得知黑洞的存在及质量；二是借助粒子被黑洞吸入之前，由于高速度而释放出伽马射线，可以获得黑洞存在的讯息；三是通过看到黑洞成长的过程“看”到黑洞。

六、直接看到黑洞

尽管有理论和越来越多天文观测的佐证，但我们还从未直接见过黑洞。“事件视界”望远镜（Event Horizon Telescope，EHT）通过“甚长基线干涉技术”(VLBI) 和全球多个射电天文台的协作，构建的一个口径等同于地球直径的“虚拟”望远镜。是第一个专为获取黑洞影像的实验计划。它选取了室女系M87中央这个“事件视界”半径最大的黑洞作为首要目标来验证爱因斯坦的广义相对论。

EHT拍摄的不是黑洞本身的图像，而是这两个黑洞在光子捕获半径处（光子捕获半径稍大于“事件视界”半径）所呈现的光圈和内部“事件视界”及引力透镜下产生的阴影，以及快速旋转和相对论波束效应形成的看起来像月牙形状的图像。

目前，拍摄黑洞图像的最佳波长是在EHT工作的1毫米波段，这个观测波段可以拍摄到靠近黑洞周围的区域而不受同步自吸收产生的遮挡。此次，EHT的建设和拍摄花了很多时间和精力，但这只是一个开始，未来EHT还会带来更多前所未有的科学成果。

结束语

关于看不见的天体——黑洞，是如何被确认存在的过程我们就介绍完了。从这个曲折的过程中，我们应该掌握科学思维的方法——即理论的预言也是要谨慎提出的，之后要穷尽一切手段寻找切实存在的证据。

有些小伙伴经常把“没看见不等于不存在”挂在嘴边上，用于证明某些“胡思乱想”，其实这句话应该反过来问一下“既然都没看见，又是怎么知道存在的呢？”。很明显，这种拙劣的逻辑，与科学家们严谨的态度判若云泥。

理性思考是科学的文化基因，你——拥有吗？