地球周围到底隐藏了多少的黑洞， 自从1970年人类发现第一个黑洞以来，无数科学话题都聚焦在这个天体上。黑洞号称吞噬一切，人们担心地球会被吞噬。这是边肖分享的地球上隐藏的黑洞数量。让我们看一看。
地球周围隐藏的黑洞数量
根据爱因斯坦的广义相对论，黑洞是宇宙中的一个奇特天体。因为黑洞对空间和时间的扭曲是如此之大，以至于在一定范围内(活动视界内)连光都无法逃逸。一旦一个物体不幸靠近黑洞，就会被无情地吞噬。
事实上，银河系中有大量的黑洞。谈到银河系中的黑洞，大多数人会想到银河系中心的超大质量黑洞人马座A*。就像栖息在银河系中心区域的巨兽，质量是太阳的400万倍，呼吸与呼吸之间惊天动地。因此，我们距离地球26000光年，能够探索一二。
除了这个超大质量黑洞，银河系中的大部分黑洞都是恒星黑洞。这些黑洞是大质量恒星超新星爆发的产物，其质量通常是太阳的十倍以上。在银河系中，有许多恒星黑洞，其中一些甚至隐藏在太阳系周围。
到目前为止，科学家发现的离我们地球最近的黑洞是独角兽V616(V616 Monocerotis)，距离我们大约2800光年，质量是太阳的9-13倍。
第二个是天鹅座X-1(Cygnus X-1)，距离地球约6000光年，质量约为太阳的15倍。这是银河系中著名的X射线源，是最早被广泛认为是黑洞的候选星。霍金还和基普索恩打赌，这不可能是一个黑洞。最终，在大量的观测数据面前，这场赌注以霍金承认失败而告终。
再远一点就是天鹅座V404(V404天鹅座)。这个黑洞距离地球约7800光年，质量约为太阳的12倍。早在18世纪，天鹅座V404就被科学家发现了，但当时被认为是变星。直到1989年的一次爆炸，才再次引起科学家的注意，随后被确认为恒星黑洞。
其实，上述三位科学家发现的最接近地球的黑洞都有一个共同的特点；它们都在一个双星系统中，被一颗伴星围绕着。这就是为什么科学家能够探测到它们。这三个黑洞在不断吞噬伴星的物质，大量物质在落入活动视界前被加热到超高温，于是爆发出惊人的X射线。
美国宇航局的钱德拉X射线望远镜和欧洲航天局的XMM- Newton卫星可以有效地捕捉到这些X射线，从而探测到宇宙中的黑洞。
那么问题来了，如果一个星形黑洞没有伴星，而是悄无声息的变成了一个美男子，那科学家岂不是很难探测到它们的存在？去年，一项研究首次发现黑洞发出微弱的无线电波，但没有X射线爆发。科学家在7200光年外发现这个安静的黑洞，表明银河系中可能还隐藏着大量未被发现的黑洞。我们周围是否潜伏着更近的黑洞？
科学家还可以根据超新星爆炸的次数来估计银河系中黑洞的数量。考虑到银河系的大小，我们可以进一步计算银河系中黑洞的密度。据估计，在我们的银河系中，每隔125光年就有一个黑洞。
当然，这只是一个非常粗略的估计。毕竟黑洞可能会因为合并等原因稀少很多，也不一定分布均匀。但是，毫无疑问，银河系中还有大量的黑洞没有被发现。
一般来说，这些黑洞不会对地球构成威胁。如果我们不幸遇到附近藏着一个游荡的黑洞，那就另当别论了。
霍金提出黑洞其实并不真实存在
著名理论物理学家斯蒂芬霍金在纸质预印本网站(arXiv)上传了一篇关于黑洞性质的论文。霍金在论文中指出，黑洞附近的时空量子涨落非常剧烈，因此可能不存在一个明确的边界，物质掉进黑洞后永远无法逃脱，也就是所谓的事件视界。然而，该论文未能通过同行评审。
天鹅座中由黑洞和伴星形成的双星系统(示意图)。这也是人类确认的第一个黑洞。
在论文中，他强调了黑洞“表观视界”的概念。落入黑洞的物体只是暂时被囚禁在其中。当“表观视界”消失后，被禁锢的物质会以另一种不可识别的方式释放出来。然而，霍金并没有给出“表观视界”是如何消失的具体证明。即使霍金是对的，也只能说我们要改变对黑洞本质的传统认识，这并不意味着黑洞不存在。
黑洞的存在是毋庸置疑的，并且已经被大量的天文观测所证实。恒星质量黑洞是由大质量恒星燃尽内部核燃料，在自身引力作用下坍缩而形成的。这种黑洞的形成将伴随着伽马射线爆发(GRB)。这种天文现象经常被在太空中运行的伽马射线望远镜捕捉到。我们时不时能看到NASA的这样的新闻。在我们银河系的中心，有一个质量是太阳440万倍的巨大黑洞。这个黑洞的形成机制目前还没有完全确定，估计是由中小型黑洞合并而成。
一般来说，霍金的论文不是严格意义上的学术论文，而是在网上学术研讨会上发表的演讲，只能算是学术观点。
黑洞理论简史
1916年，就在爱因斯坦的“广义相对论”提出后不久，德国天文学家史瓦西得到了爱因斯坦场方程的第一个严格解，即史瓦西度规。从这个解我们可以得到一个推论，如果有一个力可以把太阳压缩成半径小于3km的球，那么外部的观察者就再也看不到阳光了，从而形成了黑洞。其实太阳的质量还不够大，引力还不够强，不足以把自己压缩成黑洞。但在宇宙中，尤其是早期宇宙中，有很多大质量恒星可以坍缩成黑洞。
1939年，美国“原子弹之父”奥本海默及其合作者基于广义相对论，给出了宇宙中密度最大的中子星所能承受的质量上限，约为3.2个太阳质量。一旦演化末期恒星内核的质量超过这个极限，就没有力量阻止其自身的引力坍缩，最终会形成黑洞。
后来，英国理论物理学家霍金和英国数学物理学家彭罗斯提出了“奇点定理”，论证了黑洞中的物质最终会落到一个密度无穷大的“奇点”。“奇点”被“事件视界”包围，黑洞中没有任何东西可以逃脱。儿子的回答太巧妙了！
黑洞到底存不存在
但是最近，美国物理学家劳拉梅尔辛-霍顿发表了一篇文章，声称黑洞并不存在。虽然之前也有很多人说过这样的话，比如英国物理学家霍金就曾经说过“黑洞是不存在的”(虽然他是字面意思)。然而，默辛霍顿的研究极其特殊，似乎无懈可击。如果她是对的，那么物理学和天文学都必须重写。
那么我们应该把黑洞扔进科学史的垃圾桶吗？不要急着回答。首先，我们来看看这位物理学家为什么认为黑洞不存在。
没有黑洞，只有爆炸。
霍金在1974年发现，尽管没有东西能从黑洞中逃逸，但黑洞能产生辐射。这种辐射叫做霍金辐射，是一种量子现象。其出现的原因是真空中会随机出现一对“虚粒子”。虚粒子一个有正能量，一个有负能量，加起来为零。通常情况下，它们出现后会迅速湮灭对方，但如果它们出现在黑洞的事件视界(也就是黑洞的表面)附近，那么其中一个会掉入黑洞，另一个可以从中逃脱。虽然有一个粒子掉进了黑洞。但是落入黑洞的粒子具有负能量，会减少黑洞的质量。随着时间的推移，黑洞会不断产生粒子，向外辐射，失去质量。
默辛霍顿的研究是基于霍金辐射。黑洞(即恒星级黑洞)大多是恒星坍缩形成的。她认为，当恒星在晚年坍缩时，霍金辐射已经出现。此时，负能量会不断注入恒星核心，质量会减少。这样，负能量就会产生排斥力。在恒星即将成为黑洞之前，恒星会因为排斥力而停止坍缩并反弹回来。这根本不能形成黑洞，所以她认为黑洞不存在。
但是，如果恒星黑洞不存在，天文学家整天观察什么？
是的，弗吉尼亚，真的有黑洞。
显然，黑洞很难被直接观察到。另外，你无法通过霍金辐射直接看到黑洞，因为这种辐射太弱了。尽管如此，我们仍然可以找到黑洞存在的证据。如果它们不是黑洞，至少看起来像黑洞。
首先，发现的黑洞很少是孤立的系统。黑洞周围经常有物质(通常来自伴星)存在或落入其中，这样物质就会在黑洞周围形成吸积盘，就像一艘不幸的船被卷入了漩涡。物质离黑洞越近，速度会越快，物质之间会产生摩擦，产生热量，产生X射线，我们的望远镜可以观测到。此外，还可以观测到黑洞对伴星的影响。
我们怎么知道我们看到的是黑洞？天文学家可以分析其周围物质(如吸积盘和伴星)的运动，推断出这个物体的质量和体积，然后用广义相对论分析它是否足以形成黑洞。这个论证过程很难出错，因为我们的力学理论和广义相对论经受住了各种考验，准确预言了各种现象。因此，一位美国天体物理学家热情地回应了默辛霍顿的理论：
“黑洞绝对存在，我们可以通过观察来了解它们。我们知道在银河系中心有一个超大质量黑洞穿过围绕恒星的轨道。我们知道有双黑洞系统；我们已经发现了超过一百万个黑洞的红外信号；我们知道有恒星黑洞和中等质量黑洞；我们可以看到气体云被黑洞的引力撕裂；我们也可以得到黑洞的照片(比如左边的那张)。是的，弗吉尼亚，真的有黑洞。”(“弗吉尼亚”是一个8岁女孩的名字，她曾经写信给《纽约太阳报》问是否有圣诞老人。055-79000回答说：“是的，弗吉尼亚，真的有圣诞老人。”这句话成了句型，广为流传。)
有这么强的观测证据证明黑洞的存在，Mersing-Horton的研究呢？如果她的研究没有问题，那么如何解释这些观察结果？后来她回答说，我们观测到的和黑洞很像，只是没有事件视界和奇点。我们应该改变他们的名字，因为他们不是黑人。但由于她所说的与黑洞难以区分，目前无法验证她的观点。
这个模型是错误的。
如果观测证据显示黑洞真的存在，那么Mersing-Horton模型是不是有问题？其中最受怀疑的地方就是负能量，这可能是霍金辐射中最容易混淆的概念。当负能量进入黑洞时，会使黑洞失去质量。有这么简单吗？负能量为什么是负的？
美国天体物理学家安德鲁汉密尔顿(Andrew Hamilton)指出，默辛-霍顿将黑洞中的霍金辐射视为一种具有负能量和排斥力的流体，这种流体最终会使黑洞反弹，而不是形成奇点。这个理论是错误的。
汉密尔顿认为霍金辐射只能在事件视界附近产生。如果没有事件视界，那么就没有霍金辐射。所以说恒星老年坍缩时霍金辐射已经出现是错误的，因为没有活动视界。此外，霍金辐射产生的粒子在黑洞内部具有负能量，但对附近的观测者来说仍然是正的，不会对其周围产生排斥力，所以Mersing-Horton所说的排斥力并不存在。所以，她的模型有问题。
其他科学家也同意汉密尔顿的观点。还有人指出，霍金的辐射效应非常微弱，没有默辛霍顿预期的那么强。
没有黑洞，就不会有悖论。
另外，Mersing Horton的文章提到了一个所谓的“防火墙悖论”。火是活动视界上霍金辐射粒子形成的一堵墙，会阻止新的物质落入其中。但根据广义相对论，观察者在穿越活动视界时不会注意到任何变化，时空是平滑的。这个问题被称为“防火墙悖论”，目前还没有一致的解决方案。但霍顿认为她的理论是一个解，因为黑洞根本不存在，所以不存在火墙悖论。
但是火墙悖论的存在并不意味着黑洞不存在。黑洞火墙的结果是量子力学的结果，与广义相对论相矛盾，所以这个悖论本质上是广义相对论和量子力学不相容的结果。我们可能需要一个能把广义相对论和量子力学结合起来的理论，才能真正解决火墙悖论。
其他种类的黑洞
另一方面，Mersing Horton的文章只考虑了恒星黑洞，因为其他种类的黑洞可能是由完全不同的机制形成的。
理论上，黑洞的质量可以是任何值。你可以把一个苹果或者其他任何东西变成黑洞，只要你能把它压缩得足够小。甚至微观黑洞也可以存在，但是微观黑洞还没有被观测到，这样的小黑洞是如何形成的还是未知。
另一边是超大质量黑洞，质量至少是太阳质量的10万倍，最大的可以达到太阳质量的百万倍。超大质量黑洞是一个谜，因为我们仍然不知道它们是如何形成的。事实上，没有一颗恒星大到足以坍缩成超大质量黑洞。
观测表明，每个星系的中心都有超大质量黑洞，即使是最小的矮星系也有超大质量黑洞。而且观测表明它们不可能是黑洞。比如银河系中有一个非常明亮致密的射电源，叫做人马座A*。有许多恒星以不同的轨道围绕它旋转，所以我们可以计算出这里所含物质的质量和体积。结果表明，人马座A*中的物质质量极大，超过太阳质量的400万倍，这些质量被限制在一个直径为4400万公里的球体中(水星与太阳的最近距离约为4600万公里)。根据广义相对论，这里一定有一个黑洞。
另一种黑洞是介于恒星黑洞和超大质量黑洞之间的黑洞，称为中等质量黑洞，其质量可达数百个太阳质量以上。天文学家仍然不知道它们是如何形成的。一些解释认为，它们可能是由几个恒星级黑洞合并形成的，或者是BIGBANG之后早期的物质坍缩。中间质量黑洞是否真的存在还有待证实，但已经找到了一些候选者。
Mersing-Horton的模型并不符合上述情况。即使她是对的，恒星黑洞真的不能形成，那么也许可以用其他方式形成黑洞。
总之，基于如山的观测证据，证明黑洞是存在的，一个新的理论不足以抛弃黑洞的概念。无论如何，她的理论仍然是有价值的，值得物理学家和天文学家重新考虑，尽管大多数人并不是她的理论的粉丝。
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