【牛津通識課31】黑洞：扭曲時空之地

第一章 黑洞是什麼？（摘錄）
 
黑洞是太空中重力極強的區域，任何粒子運動的速度再快，也無法快到從黑洞的內部向外逃逸，就連光也不行。起初，黑洞只是理論物理學家馳騁想像力的產物，但時至今日，宇宙中證實存在的黑洞已有數百個，推論存在的則高達數百萬個。黑洞會與周圍環境交互作用並造成影響，我們看不見這些天體，但仍能清楚探測到這些交互作用，而這些交互作用會有什麼特性，則端看它們發生的地點與黑洞相距有多遠：距離太近就無法逃逸，距離一拉開，又會發生某些壯觀而劇烈的現象。
 
一九六四年，安．尤因(Ann Ewing)在一篇報導一九六三年德州研討會的文章中，首次提到「黑洞」這個詞，卻沒說明這個詞是誰發想出來的。一九六七年，美國物理學家約翰．惠勒(John Wheeler)想用更簡單的說法來描述「重力完全塌縮的恆星」，才開始推廣「黑洞」一詞。不過，早在一九三九年，另外兩位美國物理學家勞伯．歐本海默(Robert Oppenheimer)與哈蘭．史奈德(Hartland Snyder)，就發展出「塌縮星」的概念。如果再追溯下去，最早其實是在一九一五年，當德國物理學家卡爾．史瓦西(Karl Schwarzschild)以太空中不旋轉的孤立球體為例，初步解開愛因斯坦場方程式(即廣義相對論的重力場方程式組)，就已經為近代物理學描述的黑洞奠定數學基礎。
 
二十年後，印度物理學家蘇柏曼揚． 錢卓斯卡(Subrahmanyan Chandrasekhar)搶先一步在英國發表論文，比歐本海默與史奈德更早開始探討恆星衰亡過程的現象。後來亞瑟．艾丁頓爵士(Sir Arthur Eddington)審查錢卓斯卡的論文，也成功導出部分關於黑洞的數學式，而這項運算結果的物理意義，就是大質量恆星耗盡燃料後會塌縮成黑洞。然而一九三五年，艾丁頓爵士自己在倫敦皇家天文學會(Royal Astronomical Society)會議上，卻將這項發現斥為「荒謬」。儘管這個想法看似荒謬，但事實上，黑洞在銀河系乃至整個宇宙中都是不容忽視的物理現實。