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1. 黑洞和暗物质，是人们用天文望远镜望到的还是纯想象或假设出来的？

黑洞和暗物质，是人们用天文望远镜望到的还是纯想象或假设出来的？

以前是纯想象的，理论计算出来的。早在1798年，拉普拉斯根据万有引力计算公式发现，当一个天体的质量大到一定程度，逃逸速度将超过光速，没有任何物质包括光线能离开这个天体，于是起名叫黑洞。1916年，史瓦西计算出了逃离这种天体的最小距离，就是史瓦西半径2GM/c^2，从此正式建建立了黑洞的理论体系。

但是到了20世纪90年代，天文观测开始证实真的有这种奇异天体的存在。从1992年开始，有两个天文观测团队对银河系中心的恒星进行持续了26年的观测，计算并绘制出了运行轨迹，发现这些恒星在围着银河系中心一个看不见的点运行。根据广义相对论等计算模型计算出这个黑洞的质量，发现理论与观测结果完全吻合，从而得到了黑洞真的存在的第一手证据。

到了2018年，由顶尖物理学家吉普索恩（就是构思出《星际穿越》电影并亲手在剧中黑板上写公式的那位诺贝尔奖获得者）构思并实现的LIGO引力波探测计划收到了两颗大质量黑洞合并时发出的引力波，与理论计算完全吻合，从而再次验证了黑洞的理论模型。

直到2019年，国际视界射电望远镜团队EHT汇集全球望远镜组成超级观测网，耗时20年、冲洗了两年，拍到了银河系中心黑洞的第一张照片。

拍摄到的真实照片

之前的计算机模拟图

之前科学家手绘图

这张照片与之前科学家们计算模拟出的黑洞图像完全吻合，从而证实此前的黑洞理论的正确性。自此，黑洞作为已经证实存在的天体，不再是纯理论了。

而最早提出暗物质的是1922年卡普坦。他发现一些星系在高速运动中并没有大量失去物质，现有的质量不够维系这么大的引力，于是猜测星系内有大量看不见的物质，是为暗物质。1933年，天文学家在实际观测中观测到了这个现象。1959年，天文学家通过观测仙女座大星云等本星系群天体计算发现暗物质的总量是可见物质的十倍。1980年，通过观测到的爱因斯坦透镜效应可以计算得出天体周围暗物质的质量，从而在理论上验证了这种物质的存在。但是目前，还没有在任何观测手段下实际观测到，仍然有待实际证据。

黑洞和暗物质这两种东西本身不发光，按道理讲是不可以被看到的，然而如今科学家们已经确定它们是确实存在的，这又是怎么回事呢？

先说黑洞，黑洞最早其实是爱因斯坦相对论中预言出现的一种天体，他认为物质和能量致密到一定程度的话，引力大到将使得光也难以逃脱，然而他本人又认为这种天体是不可能存在的，因为这样的天体的特征太为极端了，但是后来有科学家认为这种天体应该存在，再后来的天文观测才发现黑洞确实是存在的。

那么天文学家们是如何在天文观测中发现黑洞的呢？其实虽然黑洞本身不发光，理论上讲我们永远无法看到黑洞的表面，但是由于它们的引力非常强大，所以会对周围的天体造成影响，比如如果黑洞附近有一颗恒星，那么恒星就会受到黑洞引力的影响对其作绕行运动等，这样的话虽然我们无法看到这个黑洞，却可以凭借那附近的恒星的造绕行运动而巧妙地确定它的存在。

而如果黑洞和恒星的距离足够近的话，那么黑洞的强大引力又可以吸食恒星上的气流，这样恒星就会出现一条长长的尾巴，而且这个尾巴的末端会直通到黑洞上，并在黑洞的周围形成一个吸积盘，这个吸盘会发出极为明亮的光辉，那么科学家们就可以通过恒星和黑洞的绕行运动而判断吸积盘中天体的质量有多大，到底是不是黑洞等，根据黑洞的形成理论，只要吸积盘中的天体的质量超过太阳的三倍，基本就可以确定它是一个黑洞。

在我们银河系的中心，有大量的恒星在围绕一个超大质量黑洞运行，科学家们根据恒星的质量和运行速率计算出这个黑洞的质量可达太阳的431万倍，几十年来，科学家们都在依靠大型天文望远镜深入研究这个叫作人马座a*的超级黑洞，虽然还没能目睹这个黑洞的真面目，但是它对周围时空以及恒星等天体的影响一目了然。

再说暗物质，这种东西几乎不会和可见物质发生反应，也不会有电磁波出现，因此理论上讲，我们也许永远无法看到它，但是暗物质由于质量庞大，它仍然可以对星系星云等大质量天体产生影响，那么我们就可以通过它们的相互作用巧妙地发现它的存在。

在整个宇宙中，我们用肉眼或者用天文望远镜看到的物质只占整个宇宙的5%左右（一说4%），暗物质占到了宇宙量的26.8%（一说21%），是可见物质的5倍多，不过暗物质目前仍然无法直接观测到，但是却可以通过它对星系的作用以及引力透镜现象间接观测到。另外也可以通过计算星系组成和旋转的状态计算出暗物质的多少，因为暗物质在星系组成中起着相当重要的作用，如果没有暗物质，那么庞大的星系中的恒星星云等要么会缩成一团，要么四散飞开，所以还是有些现象暴露了这些隐形物质的踪迹。

当然，最开始的时候，黑洞和暗物质都是在一些理论假说中出现的，但是随着天文观测方面的进步，科学家们已经可以通过它们一些现象间接地看到它们的存在，特别是暗物质，或许在不远的将来，可以看到关于它的更直观的证据。

首先，先给结论，黑洞和暗物质都是先经过计算比较，再通过模型推演，然后根据观测间接证实的天体物质。绝对不是头脑风暴的臆想之物。

宇宙学和天文学，虽然已经没有几百年前，需要指导大家农业生产，或者教会为了巩固地位获得启示，需要大家这么关注，地位有所下降。但是，好歹不是一路考下来的优等生，也进不去研究所，吃这个饭的，大家都是聪明人，靠胡编乱造猜想的学科，早就被淘汰取消了，哪里活的下来。

爱因斯坦的相对论，特殊的一个解可以推测出大质量恒星的归宿会是黑洞。而根据天文学计算宇宙的质量模型，可见光部分（包含电磁波段），不足以支撑宇宙不坍缩，于是有了暗物质的推论。这些都是实打实的数学公式模型，以及现行定律的推广利用得到结果。这些推论，也很好的自洽解释着我们的宇宙。

现代科学研究，大家已经不太可能直接看到成果的转化了。不像电就是电灯一样直观。天文学和宇宙学，更多在通信技术，航天技术上应用，离日常生活较远，但应用却是实实在在的，例如发射卫星，卫星入轨定位。没有这些，哪来的手机到哪都有信号传输？

科学在证伪中成长，但请不要质疑科学本身。

我是猫先生，感谢阅读。

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