胡爱荣，黄国庆

(南昌大学a.理学院；b.建筑工程学院，江西 南昌 330031)

2016年2月11日美国科研人员宣布利用激光干涉引力波天文台(LIGO)于2015年9月首次探测到双黑洞在13亿年前并合产生的引力波抵达地球[1]。2019年4月10日，借助分布于全球不同地区的8个射电望远镜阵列组成的虚拟望远镜网络(EHT)，人类第一次看到黑洞(位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65亿倍)的视界面[2]。两大轰动世界的重要发现，有力地支持了爱因斯坦的广义相对论。2017年、2019年和2020年，引力与天体物理领域四年内三次获得诺贝尔物理学奖，不仅是对科学家们工作的肯定，更是人类对宇宙认知突破的认可。

众所周知，1915—1916年爱因斯坦提出并发表了广义相对论，指出万有引力是时空弯曲的几何效应。通过引入黎曼几何作为数学工具，爱因斯坦最终给出了广义相对论的基本方程——场方程，并预言引力波的存在。广义相对论完全颠覆了传统时空观，将天体力学带到了后牛顿时代。此后数十年，科学家们通过求解广义相对论场方程，得出有封闭边界(视界)的时空结构，物理学家惠勒命名为“黑洞”。Schwarzschild黑洞、Reissner-NordstrÖm黑洞、Kerr黑洞等都是爱因斯坦场方程的经典解。

黑洞由于其特殊性，本身的信息并不多。霍金等[3]研究证明，最终出现的稳态黑洞仅有非常有限的几个类型，仅用质量、自旋和电荷就可以完整描述，即“黑洞无毛”。“物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动”。科学家于是反其道而行之，通过研究测试粒子运动的动力学特征来了解黑洞的性质。……