黑洞真是黑色的吗？

普林斯顿大学黑洞研究专家联袂撰写 中国科学院国家天文台黑洞小组科学家 翻译
如果你想在有限篇幅内尽可能全面的了解黑洞相关的科学知识，那么这本书是你的好选择。

黑洞，简单而残酷，复杂又神秘。
它是科学家眼中拥有致命吸引力的理论实验室，同时又是大众最为熟知的物理学概念之一。从爱因斯坦到施瓦西，再到惠勒、索恩和霍金，黑洞究竟是什么？黑洞具有哪些迷人特性？
在这本书中，来自普林斯顿大学的两位物理学教授，用简洁准确的语言为我们逐步搭建了理解黑洞的阶梯，从爱因斯坦的相对论，到更为新近的前沿研究，黑洞成为科学家检验引力理论、量子理论和热力学的实验室。这段旅程充满了奇幻、叛逆和神秘，令人大开眼界，又蕴含着无尽的可能性。
让我们与艾丽斯和鲍勃一起，以整个宇宙为背景，探索黑洞的怪异魅力吧。

史蒂文·古布泽（Steven S. Gubser），普林斯顿大学物理学教授，著作有《弦论》。 弗兰斯·比勒陀利乌斯（Frans Pretorius），普林斯顿大学物理学教授。 

前言
第1章 狭义相对论
时间是什么？空间是什么？什么是闵可夫斯基时空？狭义相对论，给我们带来了一个物理学上最著名也最重要的公式。从一组和火车有关的思想实验说起。
第2章 广义相对论
时空将变得弯曲，究竟是什么意思？一颗飞向黑洞的子弹，会打穿黑洞吗？一组关于上学、写作业和引力阱的思想实验。
第3章 施瓦西黑洞
什么是施瓦西解？什么是视界？让我们和6位驾驶着飞船的小人儿一起，测量黑洞的周长。
第4章 自转的黑洞
宇宙中的黑洞几乎总有旋转和自旋，这带来了什么有趣的新效应？当物体自外向内落入黑洞，会发生什么？
第5章 宇宙中的黑洞
广义相对论的黄金年代，伟大的头脑家与新观测技术交相辉映，约翰·惠勒，基普·索恩，史蒂芬·霍金带来关于黑洞的认知革命。
第6章 黑洞碰撞
什么是引力波？为什么黑洞会碰撞并产生引力波？为什么从爱因斯坦发表广义相对论起，科学家花了100年才第一次直接探测到引力波？欣赏地球上最大的物理学实验装置之一，领略来自遥远时空的信号。
第7章 黑洞热力学
黑洞真是黑色的吗？黑洞有温度吗？黑洞甚至有可能是量子纠缠的表现！一个关于虫洞的思想实验，两位参与者会在虫洞相遇吗？
结语
译后记

亲爱的阿尔伯特，
你是最出色的。几乎人人都知道的那个物理学方程就是E = mc2。《时代周刊》将你评选为“世纪人物”。关于你的笑话再也没人讲了，因为每个人都知道那并不好笑。尽管我们已经拥有了许多核武器，但我们还没把自己炸飞。事实上，在“二战”结束前投掷的那两颗原子弹是核武器唯一一次被用于杀戮。
如今，我们对广义相对论和黑洞更感兴趣，因为巨大的LIGO探测器成功探测到发生在 10 多亿年前的一次黑洞碰撞发出的引力波信号。我们写了一本有关黑洞的书，因为我们知道你对施瓦西解非常感兴趣，但或许对它的物理意义不太确定。所以我们想告诉你一些在你离世后的 60 多年中取得的相关进展。
在施瓦西解里存在一个事件视界。一旦你穿过它，除非你的速度超过光速，否则你就再也回不来了。如果你还记得施瓦西解的形式，当半径等于质量乘以牛顿引力常数时，它就会表现出一些奇异性，尤其是度规的时间项（我们现在称之为时移函数）消失了，而那正是事件视界的所在。当半径趋于零时，施瓦西解也会表现出一些奇异性，我们最好的理解就是它们标志着一个时空奇点，人类已知的物理定律在那里会彻底失效。如果你进入一个施瓦西黑洞，你肯定会碰到奇点，但我们不知道接下来会发生什么，甚至用“接下来”这个词是不是合适，也值得商榷。
我们多么希望你能看到在你过世后的 20 多年里广义相对论研究工作的进展。约翰·惠勒是其中的核心人物。（我们跟他熟识！他和我们同在普林斯顿大学工作，直到2008 年他离开了这个世界。）他让“黑洞”这个描述施瓦西解及其度规的词变得流行。一位名叫罗伊·克尔的新西兰人找到了施瓦西度规的一般化形式，用于描述旋转黑洞。这是一种相当复杂的度规！更重要的是，它描述了坍缩恒星的终态，它们总有一些非零的角动量。
我们现在十分确信宇宙中有很多黑洞。钱德拉塞卡、托尔曼、奥本海默和沃尔科夫等人早在 20 世纪 30 年代就说过，如果你把太多的质量放到一起，就没有什么能够支撑住它们。具体的数字难以估算，但如果一颗恒星在核燃料耗尽后还剩下 3 倍的太阳质量，它将会坍缩成一个黑洞。更令人惊奇的是，在星系中心还有更大的黑洞。比如，银河系中心就有一个约为 400 万倍太阳质量的黑洞。我们没有开玩笑！现代的观点一致认为，许多星系的中心都有很大的黑洞，它们的质量甚至达到太阳的几十亿倍。我们现在尚不清楚这些黑洞是怎么形成的，但就银河系而言，通过观测一些恒星的轨迹和黑洞的引力效应，我们相信银心确实存在黑洞。