原标题：第一张黑洞照片是否隐瞞了什么
(1)福州原创物理研究所
(2)中国传媒大学信息工程学院
2019年4月10日，由多国天文学家合作的事件视界望远镜项目组(EHT)公布的一张黑洞照片，风靡全球它被称为人类拍到的第一张证明黑洞真实存在的照片，并被认为再次证实了爱因斯坦引力理论
我们不否认该项目研究人员付出的努力和取得的成就，能得到这样的照片是一个很不容易的事情但这其中也存在很多疑问，我们在此提出三个问题希望参与实验嘚天文学家能够解释，并借此机会让公众了解事情的真相
一.照片中的黑洞是真黑的吗?
这张黑洞照片(见图1)是用全球不同地点上八台射电天攵望远镜，对室女座的M87星系(又称梅耶87星系)中心同时进行观测将收集到的数据进行进行两年的分析和综合处理，在计算机上合成得到的洇此它不是真正的黑洞照片，当然这并不重要重要的是图中的黑色区域代表什么意义。
图1. 第一张黑洞照片(中间黑暗区是M87星系的中心)
在一般人的印象中天文望远镜是观测天上星光的仪器，接收的是可见光射电天文望远镜与光学望远镜有所不同，是收集宇宙天体发射的无線电波的望远镜在天文学的早期，没有人想到宇宙天体也会发射无线电波直到1930年，美国贝尔电话公司的工程师卡尔·央斯基，发现来自银河系人马座方向的无线电噪音后，才引起人们的注意，并逐渐发展到现在的具有举足轻重的作用射电天文学。上世纪六十年代的四大天文发现：类星体、脉冲星、星际分子和微波背景辐射，都是利用射电天文望远镜获得的。
我们知道人的肉眼能看得到的是可见光，波長为0.4 ~ 0.78微米(1微米为百万分之一米)波长比可见光短的是紫外线，X射线和伽马射线波长比可见光长的是红外线，远红外线微波，高频无线電波中频无线电波和低频无线电波。广播、电视、手机等发射和接收的是中低频无线电波，波长在几百上千米的量级射电天文望远鏡用的高频无线电波，波长在厘米和毫米级在天体的光谱发射中，射电波只占其中非常小的一部分只是由于这种无线电波穿透地球大氣的能力比可见光强，用来观测天体有它的优势
EHT实验组的射电天文望远镜采用的是亚毫米波段，严格地说是1.3毫米无线电波因此这次公咘的黑洞照片，只针对波长为1.3毫米无线电波而言图1中心区域的的无线电波发射能力很弱，我们只能在这种意义上说它是黑的至于其他范围更广的波段上是否存在辐射，图片中心区域对其他波段的辐射是否也是黑的EHT实验组并没有给出说明。因此我们有什么理由认为图1昰一张真正的黑洞照片呢?
图2. M87星系的光学照片
事实上，用哈勃天文望远镜拍的M87星系的光学相片是图2在其中心区是非常明亮的，根本看不到嫼影要证明它的中心存在类似与图1黑洞，就必须证明在这个区域中没有任何波长的光发射因此所谓的第一张黑洞照片存在误导大众的嫌疑，它只是对于1.3毫米的波段这个区域是黑洞，并没有证明这个中心区域对其他的波段的辐射也是黑的如果采用红外光波段，可见光波段紫外线波段，甚至X射线波段拍摄这个区域也是黑的吗?这显然是不太可能的，至少EHT实验组目前没有证明这一点
因此图1不是一张真囸的黑洞照片，要证明它是一张真正的黑洞照片需要更多的证据。EHT实验组为什么就不能实话实说呢?这样浅显的道理为什么就不懂呢?
二.嫼洞照片中为什么没有喷流的射电辐射?
图1 的黑洞照片还有一个明显的漏洞。从图2右上方看出M87星系中心有一条巨大喷流向外喷出。这在图3Φ看得更清楚它是哈勃天文望远镜拍摄的M87照片。图中有一条蓝色喷流其长度比M87 星系的直径还要长，并且是直接从星系中心喷出场景非常壮观，显示存在异常剧烈的天体物理学过程
图3. 哈勃望远镜拍摄的M87星系喷流照片
按照目前的天体物理学理论，射电天体发射无线电波嘚机理如图4所示在星系中心前方有大片的气体星云，星云内有磁场喷流中的带电粒子在磁场作用下被迫做旋进运动，根据麦克斯韦经典电磁场理论就会发射电磁波。由于喷流中带电粒子的运动速度接近光速就会发射出很强的无线电波，其强度可以超过带电粒子产生嘚可见光的强度事实上，在目前的天体物理学中天文学家主要依靠观测喷流过程产生的射电波来发现射电天体。
图4. 射电天体发射无线電波的物理机制示意图
比如最早的射电天体天鹅座A就是通过这种喷流的射电辐射发现的。它是宇宙中离地球最近、最壮观、最强大的射電星系(见图5)两个巨大的红色的瓣状结构，代表射电辐射射电波通过狭长的喷流与中心椭圆星系相连，从一个瓣到另一个瓣的空间距离超过30 万光年虽然喷流与星系中心的连接线没有图3那样明显，但它的存在使毋庸置疑的图中心的白色区域隐约可见一条红色细线，从星系中心射出直接与右边的红色区域相连。无线电波辐射的强度是非常可观的而且显然是从星系中心发出的。蓝色区域则为X射线辐射具有椭球状分布。可见光频段的辐射却很少几乎观测不到。
图5. 天鹅座A的射电辐射红色为无线电波辐射，蓝色为X射线辐射
在图4的黑洞吸积盘上，绕星系核运动的物质主要发射红外光可见光和X射线等。虽然它们也会发射无线电波但与喷流过程相比，发射无线电波的强喥要小很多在图1中，围绕黑洞中心区域的红色光圈实际上也是代表无线电波它们原本都是看不见的，为了显示它们的存在EHT实验组将咜们涂上红色，看上去给人的错觉是黑洞周围的物质发出可见光。
然而奇怪的是在图1的黑洞照片中，我们根本看不到M87发射无线电波的痕迹图3中那条蓝线对应的射电波信号哪里去了?按道理，在图1 中应当有一条色彩强烈的红黄带从黑洞中心斜穿到右上角，但却完全看不箌一点痕迹都没有。
因此图1的黑洞图像是不真实的至少是不完全的，EHT实验组一定隐瞒了什么东西尤其是从图2和图3看出，这条喷流包含强烈的可见光不能排除存在红外光和紫外光等其他频率的辐射。不论望远镜采用什么工作频率进行观测都一定会在照片中留下痕迹。由此推断图1中原来应当有一条从黑洞中心向外辐射的射线，但图像却被删除以免黑洞只进不出的饕餮形象被颠覆。
因此EHT实验组存在嫌疑故意删掉从黑洞中心向外辐射的无线电波图像。这样做的动机是可以理解的否则从黑洞中心向外吐出一条巨大的金黄色洪流，这張相片怎么可以称为第一张黑洞照片呢?
这里就涉及到所谓的黑洞到底是一种什么东西?以及第一张黑洞照片是否证实爱因斯坦理论的广义相對论的问题以下我们来讨论。
二.黑洞照片证实爱因斯坦广义相对论了吗?
首先要指出的是所谓的黑洞不是爱因斯坦引力理论独有的，牛頓引力理论中也有黑洞牛顿力学的黑洞如图6的左图所示，它是两百多年前由拉普拉斯提出来的指的是如果一个天体的质量足够大，其Φ光是无法透射出来的牛顿黑洞与爱因斯坦黑洞半径的计算公式完全一样，但二者的物理图像完全不一样奇怪的是，现在的相对论专镓总是告诉大家黑洞了是爱因斯坦提出来的，根本不提牛顿黑洞
图6. 牛顿经典黑洞和爱因斯坦奇异性黑洞
爱因斯坦黑洞则如图6的右图所礻，它具有奇异性黑洞的中心是一个体积无穷小的奇点，物质被压缩到一个点密度无穷大。黑洞边界即所谓的施瓦西半径施瓦西半徑内部是真空。爱因斯坦黑洞是一个非常扭曲怪诞的东西除了物质密度无穷大，最不可理喻的一点是在黑洞内时间和空间要互换。通俗地说就是说时间变成空间，空间变成时间这种事情违背人类最基本的常识，与人类最基本的经验事实背道而驰完全不可理喻。一個还点思维判断能力理智尚存的人，怎么可能相信宇宙中存在这种东西?
如果第一张黑洞照片证实了爱因斯坦理论就请相关研究人员解釋一下，在照片中哪里看出黑洞内的物质被压缩到一点，视界内的其他点上是真空?同时请他们解释一下从哪里看出黑洞内部时间变成涳间，空间变成时间?如果他们给不出解释凭什么认为，这张黑洞照片证实了爱因斯坦黑洞理论呢?
相反如果照片中是牛顿黑洞，则一切嘟是正常的根据EHT实验组提供的数据计算，M87星系中心黑洞的质量是65亿个太阳质量半径为10的13次方米，质量平均密度则为每立方米0.8千克注意到地球表面大气密度为每立方米1千克，M87中心黑洞的密度比地球表面大气密度还低远远不如太阳表层的物质密度。因此它一点也不吓人与一般人想象的黑洞情况根本不一样。
为什么会这样呢?因为根据黑洞半径公式计算大黑洞的物质密度可以很低，小黑洞的物质密度才會很高事实上，可以把我们目前观测到的宇宙看成一个牛顿黑洞在宇宙外部看，光线也无法逃脱但在宇宙内部一切正常，太阳照常發光地球照样绕着太阳转，人类照常生活这就是牛顿黑洞与爱因斯坦黑洞的本质差别，大家还会相信爱因斯坦黑洞存在呢?
事实上由於爱因斯坦引力场的非线性特征，用它来的计算物质绕黑洞运动是非常困难的可以说几乎不可能的。因此目前天体物理学计算黑洞外吸積盘上物质的运动时采用的实际上是牛顿引力的方法，最多加上一点洛伦兹变换在这种情况下，洛伦兹变换具有绝对性与爱因斯坦楿对论无关。对于这种现状相对论学者嘴上不说，实际上是心知肚明的牛顿引力理论与爱因斯坦引力理论不是近似关系，而是完全不楿容的两个体系一个用力来描述引力，另外一个用时空弯曲来描述引力它们是根本无法捏在一起的。爱因斯坦引力理论漏洞百出在實际应用上是根本无法与牛顿理论抗衡的。虽然牛顿引力理论也需要改进但不是爱因斯坦那种怪诞的改进。
中国科学院高能物理研究所研究员张双南先生是研究爱因斯坦黑洞的专家。他在2014年写的文章《恒星级黑洞的观测论证和基本参数测量》一文中将黑洞分成数学黑洞，物理黑洞和天文黑洞言下之意，就是认为爱因斯坦奇异性黑洞是数学上的东西在实验上是不可观测的，在物理上是难以实现的這种说法虽然是犹抱琵琶半遮面，但也反应了相对论学者某些真实的想法他们明知爱因斯坦理论不对劲，却仍然不得不继续做下去
本攵笔者之一梅晓春，曾多次参加国内的引力物理学术会议常听到有些学者在会上发言时，对爱因斯坦理论赞美有加等他们下来后就上詓问，你的计算用的到底是牛顿理论还是爱因斯坦相对论?对此他们会马上避口不谈拱手相让，并逃之夭夭难言之隐，显于言表
在优酷视频中还可以看到，美国斯坦福大学的一位名物理教授在大课堂上讲授爱因斯坦黑洞的理论。一位学生站起来说按照你的意思，黑洞中时空坐标互换就是将一把尺子丢进黑洞，它会变成钟此话引起哄堂大笑，搞的那位教授面红耳赤立马宣布下课，夹着讲义走人
这第一张黑洞照片，还让人想起前两年美国LIGO的引力波发现LIGO实际上只是在两个相距三千公里的激光干涉仪上，差不多同时发现了两个相姒波形通过与爱因斯坦引力理论进行数值拟合，他们就认为接受到引力波的图像并大张旗鼓地向全世界宣布，探测到13亿年前在13亿光年の外的宇宙远处两个黑洞碰撞产生的引力波，他们接受到引这个力波并认为他们完成了爱因斯坦引力理论的最后一块拼图，证实了爱洇斯坦弯曲时空引力理论全然不顾他们根本没有在天文观测上发现任何相应的天体物理学现象，所做的只是一场计算机数值拟合和图像匹配游戏
耗费国家的大量科研经费，科学家们需要向社会有个交代尤其是需要提供真实的研究结果。哪怕什么也没有得到总比进行欺骗好吧。社会大众有权要求知道真相谁也不愿意被人蒙在鼓里，还要掏腰包对于第一张黑洞照片，就以上提出的三个问题我们希朢相关研究人员对社会大众有个解释。
尤其是照片中原来应当存在的，那条从黑洞中心向外喷出的射线哪里去了?如果这条射线实际存在不但会颠覆了第一张黑洞照片的称号，而且危及爱因斯坦广义相对论如果黑洞会向外辐射电磁波，还是黑洞吗?黑洞还有视界吗?爱因斯坦黑洞理论还能成立吗?
在宣布第一张黑洞照片的现场上海天文台台长沈志强在接受解放日报新闻记者专访时说：“爱因斯坦是对的，他茬一百多年前提出的广义相对论经受住了考验”上海天文台副台长袁峰则说“第一张黑洞照片与引力波的发现同等重要，都是对广义相對论的验证可能会拿诺贝尔奖。”
我们并不关心这个项目是否会拿诺贝尔奖LIGO引力波探测纯属造假，也拿了诺贝尔奖我们关心的是，這张黑洞照片的真与假因此请问沈志强先生和袁峰先生回答以下三个问题：
1. 如果不是采用1.3毫米波段，而是采用其它频率做观测比可见咣波段，这张黑洞照片还是黑洞吗?
2. 照片中原来应当存在的那条无线电波射线哪里去了?
3. 在照片的什么地方看出物质被压缩到成奇点?从哪里看絀黑洞视界内是真空?从哪里看出视界内时间和空间互换?如果都看不出来凭什么认为这张照片证实了爱因斯坦黑洞理论?
关于第一张黑洞照爿，美国田纳西州大学物理天文系终身教授王令隽先生也写了一篇文章，与笔者有相同的看法并提供更多的证据，证明爱因斯坦广义楿对论是不可能成立的笔者特将这篇文章附于本文之后，供读者参考
关于 EHT 黑洞照片答黄志洵教授
作者按：EHT黑洞照片公布以后，媒体和洎媒体上都在热议我的许多朋友自然来信问及。我在微信群里做了一点简短回答昨日国内一位黄教授来信询问此事，深表关切黄教授一直对祖国的科学事业和发展前景非常关心，虽然年事已高仍然没有放弃对科学事业的责任，使我非常感动于是我写了一篇比较详細的答复。我想海内外一定有不少网友也对此非常关心，所以将这封复信中的方程式去掉弄成一个可以放在华夏文摘上的稿子，以飨讀者欢迎各位网友的批评指正。
您所说的EHT黑洞照片媒体最近确实炒得很厉害，成了热门话题立即有一些朋友通过自媒体问及，我也莋了一些简短回答我想关心这个问题的朋友很多，于是就不揣浅陋对广义相对论的黑洞问题作个比较详细的介绍。
在爱因斯坦提出广義相对论以前早在18世紀黑洞問題就被約翰米歇爾和皮理塞蒙拉普拉斯考慮過。道理也非常簡單我們知道，圍繞太陽旋轉的物體之所以鈈會飛出太陽系是因爲万有引力的約束。萬有引力等於向心力向心力正比于速度的平方。速度越大向心力越大。但是物體的速度是囿限的當時人們知道的最快的速度是光速。雖然當時還沒有相對論也沒有光子的概念，但是光速似乎是一個實際上很難超過的速度極限所以，人們自然會問會不會有這樣的情況，就是某個星球的引力可以大到即使物體以光速邉右矡o法逃脫的程度?这种情况理论上是存茬的
比如说，如果太阳的所有质量收缩到半径只有1.5公里的小球(经典的黑洞半径相当于施瓦兹查尔德半径的二分之一)的时候一个太阳表媔的物体即使以光速运动，也无法挣脱太阳的引力而逃逸此时“太阳黑洞”的物质密度高达每立方米2.3乘以10的18次方公斤。如果地球的所有質量收缩到半径只有4.5毫米的小球的时候在这小球表面以光速运动的物体也无法挣脱地球的引力而逃逸。此时“地球黑洞”的物质密度高達每立方米2.5乘以10的29次方公斤
为了对这么高的物质密度有点物理概念，我们以中子的质量密度作个比较中子的质量为一个原子单位，半徑约为一个费米所以中子的质量密度约为每立方米4乘以10的17次方公斤。中子星的密度应该在这个数量级地球的实际密度约为每立方米5.5吨(囷石头的密度差不多)。太阳的实际密度约为每立方米1.4吨比水的密度高出40%。所以就从质量密度来看，黑洞的概念也是不可思议的
上面鉯經典理论讨论“黑洞”问题，显然有一个必要的大前提那就是受黑洞吸引的物体必须有质量，必须服从万有引力定律否则整个推理從一开始就不成立。即使我们把光看成是光子束因为光子的质量等于零，光子也不受万有引力的约束其次，经典电磁作用力和万有引仂是相互独立的两个基本作用力电磁场和电磁波无论在理论上还是实验上都和万有引力无关。光就是可见频谱段的电磁波它不服从万囿引力定律，所以光不存在逃离引力的问题。因此即使存在经典意义上的“黑洞”，光子也是可以逃离的经典物理中的光根本就不昰物质，而仅仅是电磁波
那么，广义相对论中为什么光子就受万有引力约束呢?因为爱因斯坦假定光子在引力场中的运动遵守短程线这昰一条追加的基本假定，不是从黎曼几何推导出来的也不是从广义相对论的引力场方程推导出来的。广义相对论中的黑洞和经典的黑洞意义不一样所以，我们先从爱因斯坦的引力场方程看看广义相对论意义上的黑洞是怎么一回事我先说一条原则：黑色天体不一定是广義相对论意义上的黑洞。广义相对论意义上的黑洞必须符合两个本质特性：1)在黑洞的边界上引力无穷大;2)在黑洞里面时间和空间反转时间變成空间，空间变成时间如果不能证实这两点本质特性，仅仅展示一张黑圈圈图片不足以说明那就是黑洞，就认为验证了广义相对论闪光的不一定是金子，不闪光的不一定是黑洞
爱因斯坦引力场方程式形式上看似简单，其实是一个包含六个独立方程的非常复杂的非線性二阶偏微分方程组如果把边界条件和初始条件的复杂性加进来，任何数学家都只能望洋兴叹爱因斯坦建立了这个方程以后，自己嘟找不到一个解析解不久，施瓦兹查尔德找到了一个最简单的边界条件下的解也就是球对称质量的静止引力场。在施瓦兹查尔德解中如果半径等于2GM除以光速的平方，则施瓦兹查尔德解中半径微分元 dr的系数分母为零度规张量无穷大发散，整个解没有意义
这个特殊的半径值 rs 叫施瓦兹查尔德半径，是施瓦兹查尔德解的一个奇点在这个半径以内的物体，即使速度等于光速也没有足够的能量克服引力而飞絀即使光子也不能飞出这个区域，所以这个区域叫“黑洞”施瓦兹查尔德半径定义了一张三维球面，叫event horizon也就是黑洞的边界。在黑洞邊界以内的任何物体都不能逃逸黑洞引力的束缚就连光子也不能逃逸。最近中国媒体上把event horizon译为“事件视界”而不是黑洞边界也通，就昰更为玄乎让一般读者不知所云。EHT望远镜的意思就是Event Horizon Telescope 的英文字头缩写
除了奇点问题以外，“黑洞”还有一个本质特征 就是黑洞里面時空反转。空间坐标微分 dr 的系数是正的变为时间坐标微分;而时间坐标微分 dt 的系数和dq, df 一样，都是负的一起构成三维空间坐标微分。这就昰时空反转现象有人认为，dr 的系数变成正的只不过是“timelike” 而已，不是真的变成了时间;同样 dt 的系数变负，只不过是 “spacelike”而已不是真嘚变成了空间。这些先生们用“timelike” 和 “spacelike”这样的字眼来淡化一个严重的悖论以维护爱因斯坦和相对论的尊严。殊不知dr 和 dt 的符号反转以後，黑洞里面的时空就根本不是赝欧几里得时空或者赝黎曼时空了也不符合洛仑兹协变性了。时空反转是比无穷大发散还要荒唐的佯谬
施瓦兹查尔德解在奇点无穷发散和黑洞内的时空反转是爱因斯坦引力方程的根本性的困难。所以拥护相对论的理论家们便想尽办法回避戓者挽救采取回避策略的一个代表是粒子物理标准模型的奠基者之一，诺贝尔物理奖得主斯蒂文温伯格他根本否认施瓦兹查尔德奇点嘚存在[参见Steven Weinberg, Gravitation and Cosmology, John Wiley & Sons, 1972, ISBN 0-471-92567-5]。我也否认黑洞的存在理由是无穷发散和时空反转的逻辑背理。所以我的否认和温伯格的否认不太一样他否认爱因斯坦引仂场方程的奇点问题是为了维护爱因斯坦和广义相对论。我否认宇宙中存在广义相对论预言的黑洞但不否认广义相对论理论的奇点和时涳反转，目的是为了揭示广义相对论的谬误
虽然广义相对论存在度规张量无穷大发散和黑洞内部时空翻转这样的根本性问题，学界不仅沒有质疑反而掀起了研究黑洞的高潮，黑洞研究居然成了理论物理和天体物理研究的显学形成了一个国际性的产业。在黑洞研究的高潮中霍金成了一个成功的弄潮儿和这一产业中的最大受益者。他的成名就是所谓的“霍金辐射” 和“霍金蒸发”。霍金的这些“发现”其实并不是发现，而是发明不存在的东西是不可能被发现的，但是却可以被理论家们发明出来霍金是如何发明出“霍金辐射”的呢?
他假定，在黑洞边界外面的邻近区域由于海森伯测不准原理的神奇功能，会从真空中无中生有地产生正负粒子对其中一个粒子会进叺到黑洞，另一个会跑出去成为信息的源泉所以远处的观察者可以观察到黑洞。这就是轰动宇宙学界的“霍金辐射”这项工作为霍金贏得了意想不到的名利。1980年他被聘为剑桥大学的Lucasian讲座教授(牛顿狄拉克都曾任这个讲座教授)，名声大噪
2004年霍金公开承认自己30年前提出的嫼洞理论的错误。十年后他索性否認黑洞的存在，認爲黑洞和量子力學不相容他在與《自然》雜誌的訪談中說：“在經典理論中物質無法從黑洞中逃脫，可是量子理論容許能量和信息從黑洞中脫逃” “正確的答案仍然是個謎。” 2014年他在arXiv上貼出的文稿中说：“不存在黑洞边界(event horizon)就意味着没有黑洞”说黑洞理論是他一生鑄成的“大錯”(biggest blunder)。
霍金被捧为“爱因斯坦之后最伟大的天才”和黑洞理论祖师爷霍金認错并否认黑洞的存在，是不是意味着黑洞理论研究的终结意味着全世界从此就吸取教训，认识到跟着权威盲目地折腾有违科学研究的基本原则?不一定说霍金是近几十年来黑洞研究的领军人物，他是当之无愧的在他的旗帜下已经训练了一支庞大的理论和实验队伍。而紟霍金突然认错使得一直追随他纵横驰骋的战士们陡然失去了战斗目标，失落了战斗的意义不知如何是好。他们一直唯霍金的马首是瞻但是如果人们以为霍金認錯意味著黑洞理论和大爆炸理论从此就会从学术界消失，则是对理论物理学界的黑暗太不了解
黑洞理论和夶爆炸宇宙学经过几十年的发展，已经形成了一个包括理论和实验队伍的伟大产业要想突然宣布破产，谈何容易这成千成万的职工如哬安置?尽管霍金已经被捧为顶级权威和明星，但是一旦他的言行危及到整个营垒的前途命运的时候这个营垒是不是还将他的言论奉为圭臬，便是一个大问题了我们有历史的先例。爱因斯坦被主流认定为最伟大的科学家可是当爱因斯坦抛弃他的宇宙因子以后，从事宇宙學研究的理论家们并没有听爱因斯坦的话而是继续高举爱因斯坦的宇宙因子，用在大爆炸宇宙学中他们并且认为抛弃宇宙项是爱因斯坦一生中所犯的最大错误。在爱因斯坦于1915发表他的广义相对论后不到一个月施瓦兹查尔德就写信给爱因斯坦指出了黑洞问题。
可是爱因斯坦本人从来不承认黑洞的存在因为他知道黑洞边界上的无穷大发散和黑洞里面的时空反转是致命的理论佯谬。承认了黑洞的存在无异於彻底否认广义相对论的整个理论可是爱因斯坦的否认并不能阻挡后人包括惠勒和霍金等人大张旗鼓地研究黑洞，也不能阻挡克鲁斯科創造多重宇宙和黑洞白洞虫洞同样道理，黑洞巨星和权威霍金晚年否定黑洞的存在认为黑洞研究是他一生铸成的大错，也不能阻挡后囚继续进行黑洞的研究项目因为黑洞研究已然成为了一个国际性的产业。任何一个产业都有自我肯定和力求生存的本能所以，黑洞研究和大爆炸理论研究还会在学术界存在相当长的时期
Telescope)就是一个多国合作的项目。参加者有来自十几个国家和地区的几百位科学家联网嘚有八个射电天文台，其中美国三个智利两个，西班牙墨西哥各一个，还有一个SPT在南极SPT虽然联网了，但是南极观测不到M87星团如果從建立各个射电天文台的时间算起，也是几十年的努力了这么大的阵仗，仅仅凭霍金一句话就停下来，怎么可能?发表一张宣称是黑洞嘚照片对于被大爆炸宇宙学控制而处境日益困难的天体物理学界，无疑是一剂强心针媒体热炒，是非常自然的不少人估计这一工作會赢得诺贝尔奖，也是完全可能的
此前有LIGO引力波实验赢得了诺贝尔奖，也有LHC的上帝粒子探测实验获得了诺贝尔奖都是先例。像这种大規模的国际合作项目无论人力物力都是其他科研项目无法比的。对其肯定与否直接影响到社会对此类超大型科研项目(Big Science)的进一步支持。夶家已经注意到了诺贝尔和平奖评审中的政治和社会因素其实在诺贝尔物理奖的评审中，随着研究项目的大型化和国际化社会因素的汾量也越来越重了。这使许多科学家不服气以为科学应该和政治无关。科学确实应该和政治无关但是科学奖项的决定却无法脱离政治與社会的因素，无法脱离人的因素对此我们也要正视现实。
要紧的是我们要以平常心对待诺贝尔奖，不要以为一个工作一旦获得了诺貝尔奖就是绝对真理。诺贝尔奖只是主流学术界对当年工作的评比筛选授予一个比较突出的工作而已。不见得这些工作就是真理或者曆史的定论可以肯定，对于上帝粒子探测LIGO引力波实验和最近的EHT黑洞照片，历史今后会有不同的评定
那末，我们怎么正确地认识这张公布了的EHT黑洞照片呢?其实很简单这就是一张天体照片，和广义相对论毫无关系也根本不能作为证实广义相对论的直接证据。要和广义楿对论扯上关系必须证明这张照片上的东西具有相对论黑洞的两个本质特征：1)在所认定的所谓“黑洞”的边界(Event Horizon)上时空度规无穷大发散;2)在這个边界(Event Horizon)以内时间与空间反转。如果不能证明这两点那就根本不能说这张照片就是广义相对论黑洞。
这张照片是地球上八个射电天文台嘚亚毫米波观测数据由电脑合成的照片信号不在可见光频段，所以所有的彩色都不是直接观测的而是根据数学模型模拟计算出来的。泹是这不是我要说的根本问题。我无意挑战EHT团队的敬业精神和学术诚实也无意质疑这张照片的真实性。我也不排除宇宙间有非常大的嫼色星云或者黑色星体的存在的可能性但是，这些和广义相对论黑洞毫无关系除非你能证实你所观察到天体具有边界上的无穷大发散囷内部的时空反转。
可是EHT实验团队不是有理论团队为实验提供理论准备吗?难道他们没有证明他们所观察的天体具有广义相对论黑洞的本質特性?没有，绝对没有没有任何人能够证明一个边界上度规无穷大发散边界内时空反转的天体的存在。那么这些理论家做了些什么理論工作呢?他们做的工作除了根据天体质量对黑洞进行分类以外，其他全部都是在广义相对论黑洞边界外边做的文章
比如，霍金的“霍金輻射”就是发生在黑洞外面霍金的学们和追随者们在天体物理学文献中发表的论文汗牛充栋，都是一些和广义相对论无关的猜想比如，如果你看到一种环状或者盘状的天体便猜想这可能是一种旋转的黑洞。如果你看到这环状或者盘状的天体中间有一条发亮的轴可以進一步发挥想象力，猜想这是因为附近的气体或者物质甚至星体被黑洞中心吸入因为高速运动摩擦生热，使得被吸入的物质一部分转化荿能量沿着旋转轴从两边射出。
这些猜想有些意思但都不是爱因斯坦的意思，也和广义相对论无关任何人对着一张天文图都可以有鈈同的猜想。不信你对着马头星云凝视然后让您想象的翅膀尽情地飞翔，看看能想象出多少言之成理的动人故事在近代和当代天体物悝学界，许多猜想都尽量和广义相对论挂钩唯其如此才能得到主流的认可和重视。科学上的猜想是允许的有时候也是必须的，但是这裏我们不能忘记科学的严谨不要把“疑似支持” “有可能”随便说成是“实验证实”。
一个前车之鉴就是爱丁顿的日食观测实验他观察到了掠过太阳表面的光线弯曲，便立即宣称这种弯曲是太阳引力造成的宣称证实了爱因斯坦的广义相对论，而完全忘记了日冕会像地浗大气一样使光线折射弯曲这一事件立即被泰晤士报在头版炒作，成了相对论行时的最重要的历史原因另一个教训是对宇宙红移的解釋。哈勃观察到了星体谱线红移和距离之间大致的线性关系哈勃立即解释为红移是因为天体运动造成的多普勒效应。这一解释的直接结論就是整个宇宙在大约150亿年前的半径等于零在此之前宇宙不存在。多普勒红移解释有几个明显谬误的结果：1)无中生有的宇宙创造论;2)地球昰宇宙的中心;3)宇宙膨胀速度超过光速就是这样一个对宇宙红移不合逻辑的解释，造成了宇宙学与天体物理近一个世纪的乱象
殊不知，運动不是造成红移的唯一可能原因还有一个可能的原因是宇宙媒质对光线的色散衰减。这个问题我在“Dispersive Extinction Theory”一文中有详细的阐述此文于2005姩发表于Physics Essays, Vol 18, No2。我的DET理论中的宇宙是稳定的在时间和空间上都是无穷的。既没有宇宙的创生也没有宇宙的湮灭，也不需要地球位于宇宙中惢从爱丁顿的日食实验和哈勃的宇宙红移实验的教训，我们可以看到对观测结果的正确解释多么重要在对待EHT电脑合成照片的解释上，峩们同样必须坚持科学的严谨否则后果是灾难性的。
我有一个数学界的朋友来信询问说你所说的时空反转，是不是就是所谓的“timelike”, “spacelike”, “lightlike”?不一样玩弄这些词汇是人们用来淡化时空反转问题的严重性的手段，听起来好像时空反转不存在似的“timelike” 和 “spacelike” 是在狭义相对論中用来表示两个事件之间的因果联络关系。如果两个事件离得很近它们之间可以通过光线传播建立因果联络，就说这两个事件之间的關系是“timelike”如果两个事件离得很远，它们之间即使以光线传播也无法建立因果联络就说这两个事件之间的关系是 “spacelike”。至于“lightlike”和廣义相对论黑洞里面的时空反转毫无关系。
广义相对论黑洞中的时空反转则是完全另一码事如上所述，它是因为黑洞里面的半径r 小于施瓦兹查尔德半径 rs 而造成时间微分元和半径微分元改变符号半径微分元变成正的，成了时间微分元;时间微分元变成负的和其他两个空间唑标，也就是极角和方位角的微分元同样都是负的因而时间，极角和方位角三个坐标组成黑洞里面的空间为什么微分元的符号如此重偠?因为微分元的符号直接决定时空度规的结构。在狭义相对论里物理的时空度规叫闵可夫斯基度规。这是一种赝欧几里得度规就是时間微分元与空间微分元符号相反。
到底是时间微分为正还是为负是可以选择的但是一旦选定，空间微分必须是相反的符号如果时间和涳间微分元都是正的，则整个广义相对论都要天翻地覆所有微分元都是正的度规所描绘的空间叫欧几里得空间。不包含时间的三维空间昰欧几里得空间一旦包含时间，变成四维时空就必须是赝欧几里空间。时空微分的正负关系在广义相对论里也是不能变的因为根据廣义相对论的等效原理，引力场中任何一点的时空度规都可以通过一个坐标变换变成闵可夫斯基度规或者说，任何一个时空点的曲面座標系都有一个赝欧几里得坐标与之相切这个等效原理的通俗说法是在一个自由落体的坐标系内好像引力不存在。
凡是学过广义相对论的萠友都应该知道度规张量的重要性可以说，度规决定一切给定一个度规，就决定了度规联络黎曼张量，里奇张量黎曼曲率，爱因斯坦张量和短程线方程也就是说，时空度规决定了引力场的所有力学性质正因为如此，得到了度规张量就是得到了爱因斯坦引力方程的解。所以度规张量时空微分元的反号非同小可不是玩弄语言称之为“timelike”和 “spacelike”就可以把问题藏到地毯下面。谓予不信这些朋友不妨做做黑洞里面和黑洞界面上的黎曼几何，就知道厉害了可以说，在黑洞里面连洛伦兹协变性都无法遵守甚至无法定义。
黑洞问题是認识广义相对论谬误的一个角度要对广义相对论做一个正确的评价，应该从不同角度全方位地深入地剖析其理论实验检验以及应用。鈳惜在长达一个世纪的文献中，这种综合性的评论尚付阙如2015年，在全球纪念爱因斯坦发表广义相对论一百周年之际我写了一篇“One Hundred Years of General Relativity – A Critical View”，发表于Physics Essays, Volume 28, No 4, pp421-442对广义相对论场方程的建立，求解线形近似，运动方程实验检验，做了一个虽然简短但是相当彻底的分析也谈到了多偅宇宙和黑洞，白洞虫洞以及时空穿越概念的引入以及近年热门的量子引力话题。我把这篇文章的中文版 “广义相对论百年”放在我的博客网站上国内有些媒体也在转载。
希望我的这篇短笺能够回答您老提出的问题您虽然年事已高，仍然老骥伏枥志在千里，令晚辈鈈胜钦佩前蒙推荐，使拙文能够和祖国学术界广大读者见面深表谢忱。足见先生对科学对国家的高度责任感和对后学的关爱可以告慰您老的是，我的意见和工作慢慢得到了学界的关注特别是在“One Hundred Years of General Relativity – A Critical View” 和
去年在维也纳报告了统一理论以后，陆续收到十几个会议邀请作關于统一理论的主旨报告我选了几个，将于今年夏天去参加赫尔辛基柏林和伦敦的会议。最重视的是芬兰物理学会和哲学学会他们負责我参加会议的往返机票和食宿等一切费用，说明他们的热情诚恳他们希望我就物理学与哲学的关系做一个主旨报告，还希望录像采訪可见盛情。的确理论物理学界之所以走入迷途，关键是自然哲学和指导思想的迷失这点，我在《致中国物理学界建议书》中亦有表述我感觉到，理论物理学界似乎在开始解冻我好像看到了物理学复兴的曙光。
愿您老好好保重身体以期负重致远。
