對於黑洞來說，你看到的並不是你得到的。在黑洞輪廓周圍可見的光環源自半徑約為5GM/c2的位置，其中G是牛頓常數，M是黑洞質量，c是光速。這個光環比非自旋黑洞的事件視界大2.5倍，加上自旋後可達五倍。因此，為了保證廣告的真實性，我必須告訴你，事件視界望遠鏡實際上並沒有拍攝到星系M87中超大質量黑洞的事件視界，而是來自更遠地方的光線。
對於遙遠的觀察者來說，光環和視界之間的差異是學術性的，但對於前往黑洞的宇航員來說，這種差異是生死攸關的。進入與視界相關的終極監獄意味著死刑，沒有任何機會與外界分享這種體驗。不到一天，宇航員的身體將到達奇點，並被引力潮汐力撕裂。
1939年，阿爾伯特·愛因斯坦在《數學年刊》上發表了一篇論文，懷疑自然界中是否存在黑洞。現在，黑洞很流行——以至於2020年諾貝爾物理學獎頒發給了三位研究它們的科學家。這讓我有理由慶祝，因為我是哈佛黑洞倡議的創始主任，該倡議彙集了天文學家、物理學家、數學家和哲學家，他們都致力於研究黑洞。
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卡爾·史瓦西會很高興加入我們的慶祝活動。不幸的是，他在第一次世界大戰期間在德俄前線去世，當時距離他推匯出愛因斯坦方程的非自旋黑洞解僅半年多。
2020年諾貝爾獎的獲得者之一，羅傑·彭羅斯證明了黑洞是愛因斯坦廣義相對論的可靠預測，並在這樣做時發明了一種新的數學工具來描述時空，稱為彭羅斯圖。他還表明，可以透過所謂的彭羅斯過程，從一個旋轉的黑洞中提取能量，就像它是一個飛輪一樣。他的宇宙審查假設保護了我們對宇宙未來做出預測的能力，使其免受黑洞奇點病態的影響，在奇點處，時空曲率會增大，愛因斯坦的理論會崩潰。這個猜想斷言所有奇點都隱藏在事件視界之後，因此接近它們的物質對視界之外發生的事情沒有因果影響。正如他們所說的那樣，關於拉斯維加斯，“視界內發生的事情，都會留在視界內。”
今年另外兩位諾貝爾物理學獎獲得者，萊因哈德·根澤爾和安德里亞·蓋茲證明了一個質量為四百萬個太陽的黑洞位於我們銀河系的中心。半個多世紀前類星體的發現表明，超大質量黑洞通常形成於星系的中心。透過即時監測我們星系中心周圍的巨大恆星的運動，就好像它們是繞恆星執行的行星一樣，他們證明了那裡存在一個黑洞。在他們工作之前，尚不清楚黑洞是否與靜止的射電源人馬座A*相關。
他們不僅測量了黑洞的質量，還檢驗了愛因斯坦的引力理論。他們發現的恆星在兩個軌道平面上運動。在與賈科莫·弗拉吉奧內新發表的一篇論文中，我們表明黑洞的自旋必須很小，否則它會模糊恆星在其生命週期內的嚴格軌道平面。根澤爾和蓋茲領導的團隊展開了激烈的競爭，將他們的努力提升到了新的高度。這是一個極好的例子，說明了競爭如何促進良好的科學。
根澤爾和蓋茲追蹤的其中一顆恆星，標記為S2，每16年完成一次圍繞銀河系中心的軌道。我給天文學學生的建議是，將他們的博士專案重點放在像S2這樣的源上，該源在十年或二十年的時間尺度上演化，以便他們可以在整個職業生涯中繼續瞭解有關該源的新事物。
如果斯蒂芬·霍金還活著，他將是今年諾貝爾獎的有力競爭者，因為他的工作與彭羅斯在經典廣義相對論方面的工作類似，只是增加了黑洞蒸發的量子力學方面。
黑洞既簡單又複雜。它們用質量、電荷和自旋來描述，但正如雅各布·貝肯斯坦首先認識到的那樣，它們攜帶巨大的熵。如果能實地考察最近的黑洞並近距離研究它，那就太好了。如果太陽系中有一個黑洞，那麼在人的生命週期內完成這段旅程將是可行的。
儘管黑洞在獨自存在時是最黑暗的物體，但當它們被一團物質包裹起來時，它們會呈現為最亮的光源，使它們成為萬聖節的完美象徵。來自超大質量黑洞的流出物塑造了整個星系的演化。這些野獸停止生長，僅僅是因為它們變得如此強大，以至於將它們的食物從餐桌上推開。
從黑洞中獲得的遠比人們根據它們的小尺寸所期望的多得多。難怪我們永遠不會厭倦思考和談論它們。