對這個問題的回答,依賴于你用什么理論,所以黑洞的概念在科學(xué)史上走過了一段否定之否定的歷程。
最初,人們根本想不到有黑洞這樣的東西。后來,人們認(rèn)為存在一種完全“黑”的東西,只進(jìn)不出,把它命名為黑洞。再后來,人們又發(fā)現(xiàn)黑洞不是完全黑的,也有可能從中跑出物質(zhì)來。既然不那么黑,還叫做黑洞嗎?嘿,這就是認(rèn)識的深化過程。
具體解釋一下。
牛頓力學(xué)里,光不會受到引力的影響,所以不可能存在“連光都跑不出去”的天體。
愛因斯坦提出廣義相對論后,我們對引力的描述發(fā)生了重大的變化:有質(zhì)量的物體導(dǎo)致時空發(fā)生彎曲,只受引力作用的物體在時空中運(yùn)動時,走的是兩點(diǎn)之間距離最短的路線即“短程線”。如果沒有質(zhì)量,時空不彎曲,短程線就是直線,這時你看到的就是勻速直線運(yùn)動。如果有質(zhì)量,彎曲時空中的短程線變成了曲線,這時在你看來,物體似乎就是在引力下運(yùn)動。
因此,按照廣義相對論,包括光在內(nèi)的所有物質(zhì)都會受到引力的作用。廣義相對論第一個得到實驗驗證的觀測結(jié)果,就是光在經(jīng)過太陽附近時會被偏折。
于是人們想到,如果一個星體的引力場足夠強(qiáng),就會讓光的短程線向回折,以至于永遠(yuǎn)都跑不出一個區(qū)域。這個星體就被稱為黑洞,這個區(qū)域被稱為黑洞的視界。
按照這個定義,被黑洞吸進(jìn)去的物質(zhì)當(dāng)然就出不來了,因為連光都出不來,其他速度低于光速的東西就更不用說了。
但是!以上所有討論都是基于廣義相對論的,而還有一個與廣義相對論并列的基本理論叫做量子力學(xué)。當(dāng)你考慮量子力學(xué)效應(yīng)時,就會發(fā)現(xiàn)在視界附近的真空不是純粹的空,而是不斷地有虛的粒子和反粒子對在出現(xiàn)和湮滅。如果剛好有一個粒子被黑洞吸進(jìn)去了,剩下的那個反粒子就會變成實粒子飛出來,相當(dāng)于從黑洞中飛出了粒子。這是霍金預(yù)言的,叫做“霍金輻射”。
霍金
如果你要問,霍金輻射觀察到了沒有?當(dāng)然沒有,否則為什么霍金一直沒有拿到諾貝爾獎。其實就連黑洞,都還沒有直接觀察到呢!