“黑洞(Black Hole)”这个名词是美国物理学家John Wheeler在1968年发表的一篇文章中提出来的.他不愿意用“引力坍缩物体(Gravity Collapsed Objects)”这样的名词，希望创造一个较简洁、概括性好的词汇，他认为“黑洞”一词响亮、有号召力［1］.
黑洞按它们的大小不同可分为三类：(1)微型黑洞，理论估计这种小黑洞的质量一般有1012千克，即一座山那么大的质量.到现在为止，此类黑洞还没有可观测到的证据存在，但有人认为1908年在西伯利亚发生的“通古斯陨石事件”,其罪魁祸首可能就是一粒天外飞来的小黑洞.(2)恒星级黑洞，如我们银河系中的天鹅座X-1和大麦哲伦星云中的LMCX-3.(3)超大质量黑洞，存在于一些类星体和星系中心的巨型黑洞，它们的质量从几十万、几十亿乃至上百亿倍太阳质量不等［2］，例如，中国科学院上海天文台沈志强研究员领导的国际天文研究小组在2005年宣布：他们利用地面望远镜阵列成功地拍摄到银河系中心的特大质量黑洞——人马座A*——的射电图像并计算出该黑洞的质量大约是太阳质量的40万倍，其视界的半径却还不到太阳半径的20倍.《自然》杂志称这是天文学家第一次看到如此清晰的黑洞中心区域景象，这也是迄今为止人类找到的最令人信服的黑洞存在的证据［3］.但从理论探讨和个别观测事例，一些科学家质疑黑洞的存在.
对相对论的再思考——否定黑洞的存在
1987年，伦敦帝国理工学院的Richard Wayte重新考虑将广义相对论应用于引力效应的问题，他的研究从物体互相接近时所需的能源开始.多年来，人们一直认为，较大物体对于其引力场内的较小物体供给势能，那么，如果两个物体具有完全一样的质量将会发生什么情况呢?Wayte认为，“在此情形下，在它们之间使两者互相接近的净能量交换为零.”他断言，一物体提供能量给另一物体的概念不合乎逻辑.他以质量损失的概念替代之.参照核物理中的质能转换原理，他假设在引力作用下运动的物体转换其一小部分质量为运动的能量.基于此推论，例如对于时间膨胀过程，Wayte设计了一个方程，该方程与爱因斯坦的方程一致，但加进了质量损失概念.这两个方程从数值解说来非常接近，没有天文观测结果能够验证两者孰优.Wayte的进一步计算便触及黑洞是否存在的问题，如果物体在引力作用下损失质量的话，这一能“囚禁”光与物质的超密物体是发展不起来的，这是因为被一个密度极大物体吸引的物质当其达到被急速吸收阶段时将损失它的全部质量，因此，中心物体累积不起来，从而不能构成真正黑洞所需的额外质量［4］.
有关恒星坍缩的新概念
多年来，流行的概念是：如果一颗中子星从其伴星吸积了足够的物质达到了大于3倍太阳质量时，则会坍缩成黑洞.但1970年代以来，对中子星演化的理论探讨却出现了三种不同的结论：夸克星，Q星和灰洞.
夸克星(Quark Star)自从核物理学家证实上、下和奇异夸克①是质子和中子的组份后，1970年代中期一些理论工作者就认为：一定质量的恒星在坍缩成中子星以后有可能进一步坍缩为由夸克组成的实体——夸克星.从那时以来，几个研究小组的工作都着力于研究在中子星内部由夸克组成的核心起什么作用.有人注意到夸克散混在核子物质中的问题，丹麦尼尔斯·玻尔研究所的H.Heiselberg等人从事于研究这种混合物能够存在的条件，他们的计算表明，在较低密度状态下，一些核子物质大都转变为分散的夸克物质小滴而未形成夸克核心，从而得出结论：中子星的大部分是含有夸克小滴状态下的物质.这种情况将影响到脉冲星自转方式的变化，特别是自转速率的突变(glitch)［5］.美国宇航局2002年公布的一项观测结果表明：天文学家可能发现了两个宇宙中最奇怪的天体，两颗似乎是由夸克“浓汤”组成的星体,它们分别是位于南冕星座的RXJ1856-3754和位于仙后星座的3C58［6］.
Q星 以美国斯坦福大学的Safi Bahcall为首的三人小组探讨了一种他们称之为Q星的中子星模型：Q星是由中子、质子和电子组成的中性球体，在这种星体内，电子可以被迫与质子结合形成中子，但当中子转变为质子时，电子又从中子逸出.他们的研究表明,即使在没有引力作用的情况下，强核力也能使星体各部分牢固地结合在一起.对Q星可能具有的性质，科学家们只设置了不多的限制，如这类星的密度可能比白矮星的大一些，Q星物质的最小稳定单元可能比1 000个质子或中子多一些.这就使得Q星可以只有小石子般大小，也可能小如尘埃微粒.因此，这种细小的星体将有助于解决星系中失踪的“暗物质”问题和其他天文之谜.另一方面，三位科学家也注意到Q星的质量可以比经典中子星的质量大得多，后者按现在流行的理论最多不能超过太阳质量的3倍.果真如此的话，
较大质量的致密天体，如本文开头所述的天鹅座X-1(其质量是太阳的9～15倍)和LMCX-3(其质量是太阳的6～14倍)都不可能是黑洞而是Q星.如发现有小于1/10太阳质量或大于3倍太阳质量的中子星，它们可能就是Q星［7］.
灰洞(Gray Holes)美国波士顿大学的天文学家Kenneth Brecher在1993年6月提出了存在灰洞的可能性：大质量星的坍缩若不足以形成黑洞则有可能形成比典型中子星有较小的半径和较大密度的星体.Brecher认为灰洞就是这样的星体，其质量可以大于中子星质量的上限，即大于3倍太阳质量.灰洞具有不同于中子星的性质，这来源于两者不同的坍缩程度.广义相对论预言：充分坍缩的恒星其外围会形成一个光线在其中绕星体运行的光子层，典型中子星因坍缩得不够充分，半径还不够小，不会出现光子层而灰洞则能.从这种物质高度坍缩的星体内部辐射出来的光线绝大部分在星体外围的光子层内做轨道运行，只有极少部分漏网者逸出星球进入其周围的空间，不似黑洞一点儿光都漏不出来，这也就是被命名为灰洞的缘故.Brecher说，灰洞的存在是能够被验证的.例如，接收到了一来自疑是黑洞候选者的微弱辐射，若确证它不是一正常的中子星，则它极可能是Brecher所建议的灰洞［8］.
带电粒子和磁场足矣—— 无需黑洞假设
人们之所以认为类星体和活动星系的中心存在有大质量黑洞，主要是为了说明它们所表现出来的种种物理现象：例如从河外双射电源所辐射出来的巨大能量，强对称射电瓣中出现的不对称单喷注以及射电瓣中出现的“热斑”和热斑在母星系核两侧于相距很远的距离上排列成一条直线等等.美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室的J.C.Green和Anthony L.Peratt利用超级计算机模拟两团旋转的1千亿倍太阳质量星系大小的等离子云相遇的情景，两云各具有沿云团旋转轴方向的偶极子磁场(犹如一根棒形磁铁).随着时间的推移，他们的云团相互作用模型给出了两云团合成磁场强度的分布曲线分别和观测到的强河外射电源：半人马座A、NGC1316、天鹅座A和NGC253的等强度发射轮廓图一一对应的情景.模拟结果出现的一些现象如中心射电源、源两测相对的热斑、尖角和喷注等等正是相互作用的磁化了的等离子体云团的产物，特别是中心天体只含有带电粒子和磁场，既不存在黑洞也无需假设有黑洞.同步加速辐射的能量来自相互作用云团的转动能量［9］.
以美国哈佛-旋密森天体物理中心Rudolph E.Schild为首的三人小组通过14台望远镜对距地球90亿光年的类星体Q0957+561进行观测，他们发现，围绕这个类星体核心的物质存在一个巨大的空洞，其直径为日地距离的4 000倍.他们认为，这个大洞可能是由一个强磁场推动的大规模物质喷发形成的.他们的工作发表在2006年7月号的Astronomical Journal上；小组认为，因为黑洞没有磁场，这个类星体一定是由一个密度很大的等离子体球②推动的，这种等离子球的存在会阻止黑洞的产生.小组成员Darryl J.Leiter认为，这是表明整个黑洞模式不正确的第一个证据.
但英国剑桥大学天文研究所的Gerard Gilmore却说，等离子体球的说法还没有说服大多数科学家.他提到2005年进行的突破性工作使人类第一次直接观察到银河系中心人马座A*处的黑洞.Gilmore说，“我不得不说，这只是少数人的观点，关于黑洞是否存在的争论是合理的，但是，现在我们很难想象什么能代替黑洞［10］.”
从以上所述可见，正如牛顿引力理论兴盛了200多年后，在某些领域被爱因斯坦相对论所代替那样，在爱因斯坦引力理论畅行了80多年后，对于大质量X射线星、类星体和活动星系核等超强引力场中广义相对论是否适用，至今尚未得到验证.更重要的是，我们宇宙演化的宇宙模型必需建立在对强引力场正确描述的理论基础之上.这样，我们就不难理解前苏联院士Vitaliy L.Ginzburg所写下的下列名言：“如果说宇宙问题是天文学中头号问题的话……那么排在第二位的便要数黑洞问题了［11］”的涵义了.
参 考 文 献
1 Paul Halpern著.许呆译.宇宙的结构.北京：中国青年出版社，1998.38
2 王一鹏.黑洞——一种奇异的物质(续).物理通报，2005(12)：8
3 徐玢.黑洞探秘.天文爱好者，2005(12)：6
4 Rethinking relativity:An end to Black Holes?New Scientist(26 March 1987),30
5 Does pasta lie at the heart of pulsars ,New Scientist (10 April 1993),14
6 发现“夸克星”?Newton科学世界，2002(5)：17
7 Introducing Q Star,Sky & Telescope (Sept.1991),237
8 Introducing Gray Holes,Sky & Telescope (Jan.1994),15
9 Anthony L.Peratt,Are Black Holes Necessary? Sky & Telescope (July 1983),19～22
10 2006.7.31.《