人們在對黑洞天體的認識經(jīng)常出現(xiàn)的錯誤有哪些？天體物理學家對此持有不聞不問的態(tài)度，對錯誤性認識的糾正有利于傳播正確的科學觀念。第一個常見的錯誤是認為所有的星系繞著星系中心的黑洞轉(zhuǎn)動。人們對太陽系的運動十分熟悉，“成群結隊”的小行星和行星——其中包括被美化的巖石態(tài)冥王星繞著一個中心天體的太陽轉(zhuǎn)動，天文學家將太陽系一類的天體系稱之為遵循開普勒運動定律的開普勒系。

在開普勒天體系中，中心天體完全支配了周圍的轉(zhuǎn)動天體，行星家族中的每一個成員被看成是可以測算的質(zhì)點，它們繞著中心的大質(zhì)量天體轉(zhuǎn)動，在開普勒定律的支配下形成了偏心的橢圓軌道，平均的軌道速率隨著它們與中心天體距離的增加而減少。很多人士不假思索地認為，開普勒天體系的運行法則也適用于星系，星系內(nèi)的恒星和氣體云繞著中心的黑洞轉(zhuǎn)動，事實卻不是如此。星系實際上不是某種開普勒體系，大多數(shù)恒星的軌道速率獨立于它們的軌轉(zhuǎn)半徑。

天文學家測量了一些黑洞的質(zhì)量，其中包括了人馬座A*，它寄居在我們所在的銀河系的中心，天文學家掌握了更多的量化指標，從中定義了星系中心的黑洞的影響范圍，他們發(fā)現(xiàn)黑洞的影響區(qū)域大體上相當于球體的形狀，在以黑洞視界為半徑的球體中，強大的黑洞引力主導了恒星系，斯瓦西半徑給出了黑洞引力的“邊界線”。當人們將人馬座A*的有關數(shù)據(jù)代入引力的計算公式中時，計算出的引力影響范圍相當于半徑為大約3個秒差距的球體，而一個秒差距相當于3.26光年。

天文學家一般較少地使用光年的距離尺度，但他們在媒體發(fā)布會上經(jīng)常使用光年的概念，銀河系的尺度達到了10萬光年，3個秒差距只是很小的一個半徑值，人馬座A*或銀河系黑洞的影響半徑非常之小，天文學家估計，只有100顆或更多一些的恒星處于它的影響半徑之內(nèi)，相比較而言，銀河系包含了大約2千億顆恒星，在燦若星河的銀河系，僅有100顆恒星遁入其中，它們繞著銀心的黑洞轉(zhuǎn)動。

太陽系與銀河系中心的距離大于8000秒差距，地球到銀河系中心的距離相當于從銀河系的邊緣到銀河系中心距離的三分之二。人們可能感覺到人馬座A*施加的引力作用似乎無關緊要，可以比較一下人馬座A*或銀心黑洞的質(zhì)量與整個銀河系質(zhì)量的比值，人馬座A*的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的大約360萬倍，整個銀河系的質(zhì)量相當于恒星、氣體和暗物質(zhì)等的質(zhì)量之和，銀河系的質(zhì)量為太陽質(zhì)量的大約10的12次方倍。

第二個常見的錯誤是認為黑洞會吞噬周圍的一切物質(zhì)，天文學家估算了在黑洞引力影響范圍之外的恒星數(shù)量，這些恒星不是繞著星系中心的黑洞轉(zhuǎn)動，但大約有100顆恒星受到銀河系中心黑洞的束縛，它們在距離人馬座A*僅3個秒差距的半徑范圍以內(nèi)轉(zhuǎn)動，是否有可能變?yōu)橹行暮诙吹摹懊牢都央取?？黑洞引力其實與任何其它天體的引力沒有什么不同，有質(zhì)量的物體都產(chǎn)生了引力。

不是所有的引力都將周圍的物體“收入囊中”，除非天體在中心天體的轉(zhuǎn)動軌道中出現(xiàn)了零值的切線速度，一般而言，大質(zhì)量物體的引力驅(qū)動了周圍物體的繞其轉(zhuǎn)動，我們的太陽系也是如此，地球已在太陽的公轉(zhuǎn)軌道周而復始地轉(zhuǎn)動了45億年，但沒有發(fā)生地球跌入太陽的災難事件。假如太陽變成了一個同等質(zhì)量的黑洞，那么地球仍然在同樣的公轉(zhuǎn)軌道上轉(zhuǎn)動，簡單說來，地球繞太陽軌道的轉(zhuǎn)動遵循物理學的角動量守恒定律，這一定律可以從牛頓定律推導出來。

繞黑洞轉(zhuǎn)動的天體確實存在非牛頓力學概念的進動效應，而廣義相對論預測了這些天體的進動現(xiàn)象，只有在非?？拷诙匆暯鐓^(qū)域的繞轉(zhuǎn)天體才會產(chǎn)生“進動”。假如某個天體靠近了黑洞的視界，那么人們主要不是關心繞轉(zhuǎn)天體的軌道進動，主要是擔心更重要的物理問題，大約有100顆恒星處在距離人馬座A*3個秒差距的范圍，天文學家開始擔心所謂的黑洞“潮汐力效應”，他們有時將黑洞的潮汐效應比喻為意大利面條。

潮汐力的強度遵循引力的基本規(guī)律：引力強度的下降與物體之間距離的平方成正比。當恒星的轉(zhuǎn)動軌道與黑洞靠得太近時，由于朝向黑洞一邊的物體比背向黑洞一邊的物體受到了更大的引力作用，兩邊的引力差達到一定的程度時，那么恒星自身的引力抵御不了潮汐力的作用，恒星在潮汐力的瓦解下將會被撕裂成碎片，黑洞截獲了從瓦解的恒星中釋放的氣體物質(zhì)，好像戰(zhàn)爭的勝利者從戰(zhàn)爭的失敗者截獲了戰(zhàn)利品。

（編譯：2016-7-7）