“黑洞很黑，我想去点亮”

科学家从数学语言上找到了“窥视”黑洞内部结构的一种方法，陶森大学和约翰·霍普金斯大学的科学家开展了联合研究，他们发现了“黑洞太神秘，我想去看看”的视觉手法。黑洞视界或黑洞的引力边界筑起了一道“高墙大院”，人们似乎永无可能看到黑洞内部的图景。联合团队开发了一套“数字技术”，重新改写了有关旋转黑洞内部结构的常规概念。目前采用了特别坐标系统的方法，黑洞结构得到了相当简单的呈现，但依赖于观察者选择的坐标数量，以获得扭曲时空的实际图景。陶森大学的基兰·威尔康博在全美第228届年度天文学大会上报告了联合团队数值算法的科研成果。

创新的方法仅着眼于不变量的数值计算，不变量在任何选定的坐标下都保持不变的数值，以数量表述揭示了黑洞的内部结构，这比通常使用的方法更能揭示黑洞的精妙和复杂结构，从一个位置到另一个位置的黑洞时空出现了曲率的大幅度变化。为什么联合团队的发现成果十分及时，陶森大学的基兰·威尔康博士解释了其中的两个原因，一是2016年正直广义相对论发表100周年，以广义相对论为推理的前提，物理学家第一次预言了黑洞的存在，黑洞物理学的基础是广义相对论，二是黑洞天体的存在已不是理论的假设，而是基于天文观测的大量事实。2015年年9月，引力波地面观测台（LIGO）的天文学家捕获了第一个时空“涟漪”的信号，第一次发现了在遥远的星系中由两个黑洞碰撞与合并所产生的引力波。

人们已知了黑洞存在的真实性，但人们几乎不可能看到黑洞的内部构造，联合团队的成员、陶森大学的詹姆斯·欧瓦杜英解释说，没有任何信息从黑洞视界的范围“逃逸”出去，从理论的概念上讲，似乎只有使用数学的工具才能探测到黑洞的内部世界，数学计算和模拟的方法显示了独特的重要性。研究人员通常是首先使用天文观测的方法，在观测的基础上采用理论计算的手法，最后对观测的结果进行整理和归类，这种常用的方法在黑洞的情形中却失效了，似乎采用相反的方法才能有效。科学家积累了很多令人满意的理论方法，他们仍然在摸索更好的理论模型，以采用最好的视觉手法展示黑洞的内部结构。

联合团队的研究成果证实，在一个旋转黑洞内部的奇点附近出现了大幅度的曲率值波动，甚至在某些时空区域产生了曲率负值，而曲率负值与所谓的“引力磁场”或以引力模拟的普通磁场存在物理的关联，旋转的能量为引力磁场提供了动力机制，这种机制被认为是产生巨大黑洞喷流的动力之源，天文学家发现，星系中心存在超大质量的黑洞，从黑洞旋转轴的两端发出了巨大的喷流。一旦获得了黑洞视界内时空曲率分布的清晰图谱，天文学家就能更好地解释黑洞物理学的一些问题，诸如：在一些星系中存在黑洞的喷发，在另一些星系中则不存在黑洞的喷发，我们的银河系似乎停止了巨大的喷发。

（评述：科学研究遵循了两种基本的方法：归纳法和演绎法，归纳法从个别到一般，从现象到本质，从中找出事物的共性和规律性；演绎法从一般到个别，从本质到现象，从一般性前提推导个别的结论。归纳法和演绎法存在相互补充、融合和渗透的通道，两者在一定的条件下发生相互转化。从一般到个别的演绎思维和从个别到一般的归纳思维仅存在形式上的逻辑矛盾，科学研究或者采用归纳法，或者采用演绎法，更多地采用两者相结合的综合方法。

陶森大学的联合团队应用数学方法模拟黑洞的内部构造，他们使用了归纳和演绎相结合的综合方法。人们看不到黑洞的内部构造，任何信息似乎都湮灭在黑洞的内部。天文学家通过观测获得了个别、特殊的证据，。物理学家以观测数据作为已知的条件，以物理数学的手段模拟黑洞的内部结构，已知黑洞的引力、质量和自旋的参数，以广义相对论为理论基础，以数学计算为工具，他们计算出黑洞视界内曲率的大小，通过数字技术的整合方法得到了黑洞内部结构的视觉图像，从中解释了黑洞巨大喷发的形成机理。）

（编译：2016-7-6）