从最简单的日常现象出发，一路狂飙，直达理论物理的金字塔尖
从最简单的日常现象出发，一路狂飙，直达理论物理的金字塔尖
仰望星空，繁星闪烁，苍穹幽邃。日月星辰的运动、结构和演化，是人类历史上的第一门科学——天文学研究的主要内容。经过世世代代天文学家的辛勤探索，现在我们对宇宙已经有了全新的认识。
创世之柱。图 / 视觉中国
当你在阅读这篇文章时：
- 太阳正以每分钟60亿吨的速度燃烧物质，释放的能量足够地球上所有人类使用数百万年；
- 银河系与仙女座星系正以每秒110千米的速度靠近，预计38亿年后发生碰撞；
- 猎户座星云正以每年约0.001倍太阳质量速度孕育新的恒星，而质量为太阳65亿倍的M87*超大质量黑洞正在室女座星系中心漫游。
北京古天文台 / 图：视觉中国
猎户座星云M42 / 图：视觉中国
宇宙的奇观，总是一次次颠覆我们的想象力。而黑洞作为宇宙中一种极为神秘和特殊的致密天体，更是引发无数猜想和好奇。
01 黑洞：理解宇宙的“罗塞塔石碑”
2019年4月10日，科学家们利用世界上不同地区的望远镜，模拟出了一台超级望远镜——事件视界望远镜（EHT），拍出了人类历史上第一张黑洞照片，这个黑洞在M87星系的中心。3年后，EHT又公布了另一张黑洞照片，该黑洞是隐藏在银河系中心的超大质量黑洞——人马座A*星，距地球约2.5万光年。
左图：位于 M87 星系中心的超大质量黑洞。右图：人马座 A，我们银河系中心的黑洞 / 图片来源：《黑洞》*
其实，人类并不是最近才开始研究黑洞，黑洞的故事最早要追溯到200多年前。历史上，第一个意识到一个致密天体密度可以大到连光都无法逃逸的人，是18世纪英国的自然哲学家约翰·米歇尔，这位自然哲学家将这些引力怪兽称为“暗星”。13年后，拉普拉斯在他的名著《宇宙体系论》第1版中，也独立提出了相似的想法。
左图：约翰·米歇尔（John Michell） 。右图：拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）
到了20世纪初，科学家们发现光既是波，也是粒子。也就是说，光会受到引力的影响。后来，爱因斯坦证提出了广义相对论和著名的场方程，有力证明了引力是时空弯曲造成的。
科学家史瓦西知道后，开始着手研究这个方程，并找到了著名的史瓦西解。虽然史瓦西解预言了存在黑洞的可能性，但许多物理学家(包括爱因斯坦在内）仍然相信，自然界一定会找到某种方法避免其形成。
爱因斯坦的反对并没有阻止后来科学家们的研究，当时科学家们发现，恒星也是有寿命的，一旦耗尽燃料就会收缩，最后的结局可能是白矮星、中子、黑洞。
后来钱德拉塞卡、奥本海默以及沃尔科夫的努力下，终于证明了大质量的恒星能够坍缩到一点，这个点也被我们称为“奇点”。
1967年，惠勒在一场演讲中使用了“黑洞”一词，从此“黑洞”才真正地流传开来。当时，科学家们发现，无论黑洞如何形成，所有的信息都会被简化成三个数字：即黑洞的质量、自转和电荷，惠勒将这个定理称为“无毛定理”。
1974年，霍金运用量子理论，研究了在黑洞附近的物质的行为，惊奇地发现黑洞具有温度！因此，黑洞也能产生辐射，也就是著名的“霍金辐射”。
霍金墓碑上刻有霍金辐射的温度公式 / 图片来源：《黑洞》
人类的黑洞探索史群星璀璨，200年来不断吸引着最顶尖的物理学家孜孜不倦地探索。黑洞为何如此令人着迷？正如《黑洞》原版书名所言：THEKEYTOUNDERSTANDING THE UNIVERSE。黑洞不仅仅是一个神秘天体，其中还隐藏着物理世界更底层的运行法则，是我们理解宇宙、理解自身的钥匙。
《黑洞》的作者明星物理学家 布莱恩·考克斯在书中如是说：
“从这个角度来看，黑洞是宇宙的罗塞塔石碑，让我们能够将观测结果转化为一种新的语言，让我们一睹最深刻的理性和最灿烂的美。”
02留着英国发型的卡尔·萨根
如果你经常看宇宙天文的科普纪录片，那么你一定熟悉这张脸。
他叫布莱恩·考克斯，由他主持的BBC纪录片“奇迹系列”（《太阳的奇迹》、《宇宙的奇迹》、《生命的奇迹》）广受赞誉，他的语言充满诗性和哲学色彩，在解说宇宙万物的同时，探讨关于宇宙和生命的意义。
作为目前世界上少有的还活跃在电视纪录片里的科学家，考克斯用他的专业和趣味讲解引发了很多人对天文的热爱。
不过，纪录片主持人可不是他的主职工作，布莱恩·考克斯主要身份其实是粒子物理学家，曼彻斯特大学教授，英国皇家学会研究员，大英帝国勋章获得者，也是地球上最有雄心的实验之一——瑞士的大型强子对撞机中的ATLAS实验的研究人员。
在20世纪90年代，他还曾是英国流行乐队D：Ream的键盘手。多重跨界身份，让这位明星物理学家，不仅能够深入最前沿、艰深的量子物理研领域，还能做很多面向大众的科学普及，将最新、最前沿的研究和思考，以简洁、通俗的方式传递给有好奇心的普通人。
在学术领域，布莱恩·考克斯同样颇有建树，被誉为霍金之后，英国最具影响力的物理学家。
在科普领域，大卫·爱登堡曾说：“如果我有一盏火炬，我会交给布莱恩·考克斯。”
《黑洞》正是这位明星物理学家布莱恩·考克斯的重磅新作。很少有人能像考克斯那样，将复杂、潜在的深奥主题转化为大众的引人入胜的'教育娱乐'——无论是在BBC纪录片、现场演出还是书籍中。
03 21世纪的时间简史
黑洞位于那些曾经最闪耀的恒星所在之地，是空间和时间的交集，挑战着人类认知和智识的极限。1988年，斯蒂芬·霍金的《时间简史》首次出版，它把读者带进一个神奇的宇宙世界，打破了人们对于时空认识的局限。接下来的几十年里，这本书成为全球最畅销的科普书之一，据统计，全世界每750人中就有一个人拥有这本书。
30多年过去了，人类科学家们对于黑洞、时空又有怎样的认知突破？
如果你是对“黑洞”这一概念稍有了解的读者，那么你很可能对它产生过很多疑问：
- 黑洞是怎么形成的？
- 它的里面是什么？
- 它为什么会“吸走一切”？
- 会有东西从黑洞里逃出来吗？
- 我要是掉进了黑洞会发生什么……
如果这些是你现在或者曾经好奇过的问题，那么简直太棒了，因为这些正是作者在本书中试图回答的。在书中，作者布莱恩·考克斯站在21世纪的科学视野，为我们深入探讨了黑洞的科学原理和宇宙学意义，涉及广义相对论、量子力学、热力学以及它们与黑洞的关系。
从爱因斯坦到霍金到当下，作者以“黑洞”为透镜，串联起100多年人类对时间和空间本质的理解和探求。书中，布莱恩·考克斯用清晰易懂的语言、极具生活化的比喻逐一讲述物理学和时空探索领域最热门的话题，非专业读者也能看懂。
当《三体》《星际穿越》等科幻小说/电影中震撼场景变成一个个科学事实时，你会发现科学可能更是想象力本身。
作为一本专业严谨的科普书，《黑洞》拥有强大的译者团队，保证翻译质量和内容的准确性：独特的装帧设计，还为这本书赋予了满满的收藏价值：
读过《三体》的朋友，一定对这句话印象深刻——“光锥之内就是命运”，而科学就是在不断拓展人类认知边界的过程中，不断发现新的可能性。对天文、物理以及世界本质感到好奇的朋友，千万不要错过这本《黑洞》啦！