黑洞是一种异乎寻常的神秘的客体——它是如此地沉重以至没有什么东西可以逃脱它们巨大的吸引力的拖曳——这个概念是在1916年作为纯理论,由物理学家卡尔 · 施瓦兹蔡尔德(Karl Schwarzchild)根据爱因斯坦相对论的数学方程而进行的令人惊异的计算而提出的。

虽然在60年代,天文学家就开始收集这些特殊客体可能真实地存在的证据,近十多年来他们已经开始认为这些客体可能甚至就是很普通的事物。最近,公开发表的哈勃望远镜图像和测量的最新结果提供了强有力的例证足以使那些甚至持怀疑态度的天文学家相信至少有一个庞大的黑洞确实存在着,它深深地埋没在被称为M87的星系的中央。

与围绕公开发表消息而出现的大量不实之词相反,其他人则认为,这些证据对于证实期待已久的黑洞的真实存在仍然是不足的。但是,正如一位天文学家指出的那样,它确实“收紧了证据的绳索”,而且对理论寄予了相当大的信任。

事实上,许多天文学家多年来一直认为,黑洞是普通的。他们推理,黑洞仅仅是比太阳大一些而已。那些已经死亡的巨大星体燃烧耗尽的残骸可能撤落在我们,行星的周围,而如同上百万甚至数十亿星体那么大的“超巨型”黑洞可能潜伏在许多——甚至可能是全部——星系的中央。

但是,黑洞是那样的奇异,它们的性质又是如此地不同于宇宙中已知的任何事物,以至最终的,决定性的证实将是很难以得到的。虽然新的哈勃论据已有所接近,有创造性的理论家还可能会寻找另外的方式来解释观察的结果,

问题在于——如同这个名字的含意那样——黑洞根本不会发射出光线,因此探测它是极其困难的。任何物质和光线,当它足够靠近黑洞——比任何一个被称为“事件水平线”的想象的边界更接近——而穿越时,不可能也从来没有逃脱过黑洞的引力,因而也根本不可能被看到。

所有的观察都必须间接地进行。哈勃天文学家看到的某些东西表现为一个向内旋转的热空气的圆盘,像被吸向一个“宇宙浴缸”出水管的物质的旋涡那样。因为吸引作用如此地强烈,物质移动极其迅速,因而变得非常热。

哈勃望远镜在去年12月的一次空中修复任务中重新恢复了它的有缺陷的镜面,并且几乎完全肯定地证实了一件事:不管处于M87星系中心的是什么物体,它确实大得难以置信,具有约30亿个星体那么多的重量。

物理学定律使得人们可以比较容易地通过测量一些物体围绕某个物体旋转的速度来测定这个物体的质量。物体越重,在给定距离处围绕它旋转的物体运动速度就越快。哈勃观察可能进行的也正是这种测量 :这是一种能计算出深藏于M87中心的任何物体重量的精确方法。

这样的证明完全不是一件新鲜的事情。早在1978年,天文学家就公开发表了他们提到过的那些论据 · 这些论据表明,在M87中间可能存在一个大致那么大小的黑洞。但是,他们的观察是在离开星系中心很远的地方进行的,因而关于这个巨大质量怎样被聚集的问题还留下许多不能肯定的答案。那次观察可能看到一个庞大星体的集合,而不是单一的巨大物体。

曾带领一个小组作过新的观测的美国空间望远镜科学研究所的天文学家霍兰德 · 福特在星期六的一次谈话中说,虽然对早期断言的黑洞存在着我认为是可以被看作为激动人心的证据的某些东西,但是仍存在一种方式,更聪明的人们可以利用这种方式既反对这种证据、又能自圆其说。

如今,借助于哈勃的天文学家明确的观点,即他们相信的事实是一个向内旋转的物质圆盘以及通过对这个气体运动的精确测量。福特说,我确实认为,许多人是对此信服的。但是,他又承认,仍然没有得到证明的是,30亿个太阳质量被限制在一个横跨70亿公里的体积中,如果存在一个黑洞的话,那么这个体积是必须的;另外没有证明的是,我们看到的巨大质量正处于这个体积中,这个巨大的物质圆盘极有可能是很重的天体,如中子星、死亡星体的塌缩核心等的一种集合,这些天体彼此紧密地聚集在一起。

然而他又说,这样一种构型将是不稳定的,中子星会很快地互相撞击并且塌缩形成一个超巨大的黑洞。

少数持怀疑态度的人说,结论不要下得太快。虽然除了黑洞理论以外,还可能没有另外一个令人信服的理论,但是,证据依然是具体存在的,哈佛斯密斯中心的天体物理学家玛格丽特 · 盖勒最近在一次为天体物理学所作的电视谈话中说,恰恰是因为我们不能想到另一种理论,这不意味着自然界也没有想到其他理论。

该中心的第一位天文学家罗伯特 · 凯西纳也说,你大可不必沉不住'气地叫喊黑洞的存在没有得到证明。你实际上也没有足够密切地注视着对一个黑洞产生的特殊效应。包含有10亿个太阳质量的任何事物看起来是相同的,不管它是黑洞还是其他别的东西。他还说,我们最好的猜测是,处在一个相对比较小空间里如此多的质量就是一个黑洞,但是,我们还没有足够有力地证明这一点。

在不久将来的一段时间内,我们还没有可能作出证明。怀疑论者提出的能证实我们猜测的那种测量将会是许多年以后的事情,即使利用重新修复的哈勃望远镜也是如此。

一些人不仅对这个特殊的发现持怀疑态度,而且也怀疑整个黑洞理论。波斯顿大学物理学和天文学教授肯尼思 · 布雷奇指出,十分有趣的是,虽然这个发现一直被吹捧为是对爱因斯坦理论的一种证实,然而阿尔伯特 · 爱因斯坦本人正是一个怀疑论者。

相对论确实预言了黑洞的存在,但爱因斯坦从未相信过。他把这个思想看作是他的理论上的一种缺陷,这个缺陷会在将来某些时候得到改正。

事实上,多年来其他科学家已经对大多数天文学家看成是黑洞存在证据的那些现象提出了其他的创造性的解释。

然而,没有一位理论家提出过一种令人信服的方法来计算某些与被确信为是黑洞的物体相联系的为人们所熟知的特征。例如,像许多已被猜测隐藏有黑洞的行星系那样,M87具有一股细长的从它的中心向外喷射的物质流,然而至今没有什么理论能确切地解释这种物质流的起因。

最近,布雷奇又说,黑洞模型并没有向我们表明怎样去得到那种物质流,理论家一直在艰难地工作着,但是在近30年内没有人能够制造出一种像样的物质流。

但是,某些怀疑论者已经被新的发现争取过来了。丹尼尔 · 威特曼——他现在正领导着美国国家航空航天管理局的天体物理部而且是一位类星体专家——说,他一直不能接受把黑洞作为对类星体的一种解释以及作为某些行星系中心的思想,但是现在他信服了。他认为,哈勃的发现是相当决定性的。

许多天文学家认为,如果M87实际上的确隐含有一个黑洞的话,这些现象将会在被认为也具有黑洞的大量其他的行星系上得到证实。某些人感到,行星系中很大一部分,甚至所有行星系将会被发现在它们的中心具有黑洞。

威特曼说,M87行星系是一个非常好的检验典型,这是天文学熟知的也是他们应该首先观察的一个场所。它是一种二者择一的情形:你或者看到了一个黑洞的存在或者根本就看不到。

他又说,因为这个行星系有许多特征和类星体相近,因而我认为应该承认,正是由于巨大的黑洞的存在,类星体才似乎显得像装有发动机一样。

他说,新的发现意味着我们必须接受这一点,情况就是如此。我们应该继续前进以试图搞清楚它是怎样运行的。

[The Boston Globe,1994年7月6日]