提及黑洞這種天體，不知道大家的第一印象會是什么？對于不同的人而言，危險、神秘、恐怖等等，各自的選項一定會有所不同。然而很少有人知道，如果不是愛因斯坦的話，我們人類想要發(fā)現(xiàn)黑洞，或許還要再晚上50年左右的時間。

更重要的是，黑洞并非“名副其實”?？茖W家們經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，黑洞的周圍其實是紅色的，唯有中心呈現(xiàn)黑色。

黑洞模擬生成圖

對此，人們不禁提出疑問，什么是黑洞？為什么黑洞是紅的？為什么說愛因斯坦又對了？如果答案是黑洞背后的超算，那么超算是什么？接下來不妨讓我們一同去看看，關于黑洞的相關奧秘。

什么是黑洞？

黑洞，最早出現(xiàn)在現(xiàn)代廣義相對論中，是愛因斯坦提出的一種存在于宇宙空間內的天體。

愛因斯坦曾提出過黑洞的概念

盡管在那個時候，以愛因斯坦為首的科學家們并沒有辦法直接觀測到黑洞的存在，但他們仍然堅定地相信，宇宙中一定會有這個天體，并且擁有超乎想象的引力。

在它的引力作用下，使得整個視界（一個事件剛好能夠被觀察到的時空界面）內的逃逸速度大于光速。正因如此，黑洞也被稱之為是時空曲率大到連光都無法從中逃離的一種天體。

黑洞的時空曲率非常大

那么黑洞是如何形成的呢？在現(xiàn)代天文學界的主流認知之中，黑洞就是中心有一個密度無限大、時空曲率無限高、體積無限小、熱量無限大的奇點以及周圍無比空曠的區(qū)域組成的一個天區(qū)。

在這個天區(qū)之中，因為光被吸收，所以任何事物都無法被看見。

黑洞連光都能吸收

而它之所以形成，主要原因就在于某一顆恒星在滅亡之后，其核心在自身的重力作用下以極快的速度收縮、坍塌，并最終發(fā)生強力爆炸。

在這之后，如果天體朝著中子星的方向演變，那么整個天體核心中的所有物質在變?yōu)橹凶有且院缶蜁⒓赐Ｖ?，并成為一個密實的天體，隔絕一切空間和時間。

黑洞可以隔絕一切空間和時間

可如果是朝著黑洞的情況發(fā)展，那么即便變成了中子狀態(tài)，中子自身的排斥力也無法阻擋天體收縮。最終，整個恒星轉變?yōu)橐粋€密度高到難以想象的起點，并產(chǎn)生超強的引力。這樣一來，任何靠近這個奇點的物質都會被吸收進去，黑洞也就自然而然地形成了。

為什么黑洞是紅的？

那么黑洞為什么是紅色的呢？關于這個問題，還要從我們對于黑洞的認知開始說起。

黑洞的紅色并非黑洞本身的顏色

從前文可知，黑洞是大質量恒星在晚期坍縮形成的致密天體，因為沒有任何物體包括光子從黑洞之中逃脫出來，所以才被賦予了黑洞這個名稱。

就人類以往觀測的圖像來看，由于黑洞強大的引力，導致一定范圍內的光線都無法逃脫，所以我們人類能夠觀測到的黑洞，其實都僅僅只是黑洞陰影而已。在這個陰影之中，所有光線不能逃脫的臨界范圍便是黑洞的半徑，也就是黑洞的“視界面”。

黑洞可以吞噬很多東西

而在視界面之外的物質，圍繞黑洞轉圈形成明亮的一部分，其實就可以被理解為光線在被黑洞吸收之前，留給這個世界的最后一絲證明。因為宇宙之中的光被源源不斷的吸收進入黑洞，所以這部分明亮的光線也就會一直源源不斷的存在。

也正因如此，從地球上觀測黑洞的話，其實就和我們曾經(jīng)見到過的日全食景象比較類似。

黑洞有點像日全食

在這之后，科學家們通過黑洞對天體的吸收方式研究以后發(fā)現(xiàn)，其實整個吸收過程并不是瞬間完成，而是從天體外部開始，一點一點的將天體所有物質全部吸收。

如果吸收的是行星、衛(wèi)星這類自身不發(fā)光的天體，人類根本無法觀測到任何跡象?？扇绻俏蘸阈堑脑?，因為恒星表面的主要成分是氫，并且正在發(fā)生核聚變，所以在被吸收的時候就會形成吸積氣體流，而這個圓盤景象，也就被稱之為吸積盤。

黑洞吸積盤示意圖

至此，科學家們給出解釋，黑洞之所以會對外表現(xiàn)為紅色，其實主要原因就在于宇宙之中的絕大多數(shù)恒星都是紅色的火星。而吸積盤又是由恒星的一部分組成，所以黑洞周圍的吸積盤也會隨著恒星一樣，對外表現(xiàn)出紅色的基本性質。

需要注意的是，這里的紅色，并非是黑洞本身的顏色，而是吸積盤的顏色。只不過在現(xiàn)有的科學技術條件下，我們能夠對黑洞進行的最大程度觀測，也僅僅只是最外圍的吸積盤顏色，所以才會有黑洞呈現(xiàn)紅色的說法。而當我們發(fā)現(xiàn)吸積盤呈現(xiàn)紅色的時候，也大概率說明黑洞正在吸收某一個恒星。

紅色是黑洞吸積盤的顏色

愛因斯坦為什么又對了？

既然如此，這和愛因斯坦有什么關系呢？為什么說愛因斯坦又對了？原因其實很簡單，那就是在人類還沒有發(fā)現(xiàn)并確定黑洞存在的時候，愛因斯坦就已經(jīng)提出了這種天體的存在。

而從另一個角度來看，如果不是愛因斯坦提出這種天體存在的“猜想”，或許后續(xù)的天文學家們也同樣不會朝著這方面進行思考。因此，在最終證明出黑洞確實存在，并且還是宇宙之中最神秘的一種天體時，人們不禁感慨，愛因斯坦又對了。

愛因斯坦提出了很多超前的設想

事實上，早在1915年的時候，愛因斯坦就在廣義相對論中提出了黑洞的猜想。盡管普通人難以理解它的理論依據(jù)究竟是什么，但這個猜想依然就這樣“毫不講理”地出現(xiàn)在了人類世界。

更重要的是，雖然1916年時，德國天文學家卡爾·史瓦西就利用方程求得了一個解，證明了在半徑小于一個定值以后，天體周圍就會存在視界的理論，但后續(xù)的科學家們在很長一段時間里面，都依舊沒能找到實物能夠與之配對。

德國天文學家卡爾·史瓦西正在計算公式

而即便在1970年的時候，人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了黑洞的蹤跡，可科學家們依舊不敢確定，這個天體究竟是否存在。好在隨著時間的推移，人類天文學發(fā)展越發(fā)完善以后，黑洞這一天體概念才逐漸被越來越多的人接受。

而等到2019年4月10日，人類歷史上第一張黑洞照片問世之后，全世界的天文愛好者更是為之震驚。誰也無法想象，一百多年前的愛因斯坦，竟然能夠計算出黑洞的存在，并且成功證明即使在極端條件下，廣義相對論依舊成立。

人類拍攝到的黑洞照片

黑洞背后的超算是什么？

了解上述幾方面的問題以后，我們不妨思考，黑洞背后的超算，究竟是什么？又為什么說它是關于黑洞的答案？事實上，超算其實就是在觀測黑洞的道路上，最精確的末期合成計算機模型。

而想要建立這樣的一個模型，哪怕只是在短短幾秒鐘的時間里面，也需要超級計算機花費將近20000個小時的計算時間。在這之中，哪怕只是一個極其微小的誤差，也很有可能導致前功盡棄。也正因如此，科學家們才會回答，在觀測黑洞的道路上，正是由超算給出的答案。

黑洞的觀測與其背后的超算有莫大聯(lián)系

值得一提的是，就人類超級計算機的發(fā)展來看，現(xiàn)如今超級計算機已經(jīng)不僅僅只是模擬計算與黑洞相關的信息，即便是更加復雜的天體系統(tǒng)或者恒星系統(tǒng)，超算同樣可以給出相應的答案。而有了超算的幫助以后，人類未來觀測宇宙也會變得更加方便高效。

自從伽利略于1609年第一次發(fā)明出天文望遠鏡以后，人類便從對宇宙的想象開始轉變?yōu)閷τ钪娴挠^測。

伽利略發(fā)明了天文望遠鏡

而到了現(xiàn)在，當超算出現(xiàn)以后，我們再次從觀測轉變?yōu)椤跋胂蟆薄Ｖ徊贿^這一次的想象，人類有理有據(jù)。