中学生物理课外知识：什么是黑洞？黑洞是如何形成的？人类如何拍摄到黑洞照片思维导图

什么是黑洞？

作为宇宙当中最为神秘的天体，黑洞一直是许多科学家们研究的热点。从爱因斯坦的相对论预言了黑洞的存在开始，到史瓦西提出了"史瓦西半径"，再到克尔发现的几种黑洞模型，再到霍金提出的"黑洞辐射"，人类对于黑洞的认识仍然知之甚少。那么黑洞到底是个什么玩意儿?它的形状是什么样的?真的是一个"洞"么?

洞我们都知道是什么样的，最常见的就是路上的下水井。如果把井盖拿走了，那就是一个洞。但是这种井洞是我们三维空间当中的"洞"，而黑洞却是一种高维度空间意义上的洞。换句话说，我们三维空间的洞，入口是一个二维的"圆形"，那么在更高维空间的"洞"，入口就可以是三维的球体。

所以黑洞的形状其实是一个球体，但是本质上却和丢了井盖的井一样，只是一个入口。在我们三维的世界里，想要分割一个三维空间的区域，需要用一个面，而这个面上的洞，就是一个由二维的线为边界形成的缺口;如果是在二维的世界里，分隔一个二维空间的区域，需要用一根线，而这个线上的洞，就是一个由一维的点为边界形成的缺口。

举个最简单的例子，如果一张A4纸是一个二维的空间，那么我们在这张纸上，用裁纸刀割去一个圆形，就成为了一个二维空间意义上的"洞"。对于这个二维世界里的生命来说，这个割掉的"洞"就是它们所无法理解的事情。因为它们概念中的"洞"，是我们上面提到的，是"由一维的点为边界，形成的缺口"。那么对于二维生物来说，这个"洞"就类似于我们人类三维空间的"黑洞"。

那么二维的生物能否探测这个"洞"，观察它内部的空间属性，了解它的构造呢?答案当然是否定的。就像我们人类对于黑洞，尽管有着许多种不同的猜测，但是始终无法去证实它一样。我们人类对于黑洞的了解，就如同二维生物对于这个"纸洞"的了解一样。只有它们跳出二维世界，来到更高维度的三维世界，才能了解到这个"洞"到底是什么东西，而我们人类也是一样的道理，或许只有到了更高维度的四维世界，才能真正了解黑洞到底是什么东西吧——