2020年的诺贝尔奖终于颁给了黑洞，这是天文学家期盼了十几年的奖项，可以说是众望所归。

但是今年这个奖项有些特殊，不光横贯了数学界、物理界和天文界，还对广义相对论的创造者爱因斯坦造成了冲击。

我前面写了一篇《图解2020诺贝尔物理学奖：令爱因斯坦哭笑不得的奖项》，为了给大家更好地梳理这个奖项由来，从牛顿的万有引力开始，到量子力学结束，导致很多人留言看不懂，在这里给大家说声抱歉，现在以白话文的形式重新写一篇诺奖科普，需要深度了解的可以去翻看我的上一篇文章。

为什么说黑洞理论即证明了广义相对论，又推翻了广义相对论呢，现在给大家梳理一下。

爱因斯坦会爬出来吗？

众所周知，诺贝奖从来都是颁给那些有重大突出贡献的科学家，而黑洞这一虚无缥缈、看不见摸不着的东西也有这么重要吗？

当然重要，重要的不是黑洞本身可以对人类做出多大贡献，而是黑洞理论可以作为宇宙学研究的基石，指引人类未来的方向。

• 黑洞理论彻底摈弃了牛顿的万有引力，取而代之的是爱因斯坦的广义相对论

自从牛顿发现万有引力以来，可以说在地球上大多数时候还是适用的，但它无法解释一些更深层次和地外的现象，更无法套用这个理论去探索宇宙。

爱因斯坦的广义相对论是获得科学界广泛认可的一种宇宙法则，但未经证实，相对论的核心思想就是大质量的物质可以引起“引力场”中时间和空间的弯曲，从而形成牛顿所描述的“万有引力”。

广义相对论用“引力场”代替了万有引力

而这套理论的极致就是最大密度的天体可以把物质和光全部吸收，从而导致看不见摸不着，也就是我们今天所说的“黑洞”。

所以，黑洞的存在，也就是间接证明了广义相对论的正确，为我们未来用这套理论探索宇宙奠定了基础。

(备注：牛顿的万有引力并非错误，只是适用范围有限，广义相对论是从广义上扩展了万有引力的适用范围以及用引力场代替了引力，更准确，所以大家不要因此推翻牛顿的学说，他对经典物理学的贡献是非常巨大的。)

• 黑洞理论证明了，宇宙是可以通过数学方式计算出来的

这次获奖的三个人里，有一个人直接分了一半奖金，他就是英国的罗杰·彭罗斯，但这个人，并非天文学家，而是个数学家。

是他首先用数学的方式，计算出了黑洞的稳定存在，第一个为广义相对论正名，那时候广义相对论还在争论中，他是继爱因斯坦后对广义相对论贡献最大的人。

正是因为他计算出的黑洞存在，让越来越多的人接受了广义相对论。

• 黑洞的存在，为未来探索更多的未知打下了基础

既然黑洞这种看不见摸不着的东西都证明了存在，那霍金提出的“白洞”呢？爱因斯坦提出的“虫洞”和“时间效应”呢，是否也是真实存在？

黑洞证实了，那白洞和虫洞呢？

如果那些未经证实的理论也能像黑洞一样真实存在，那我们是不是可以做跨星际旅行、时间旅行？

而黑洞的证实，只是这一切的开始。

本来利用黑洞这种广义相对论里极致的情况，证明了相对论的正确性，对爱因斯坦来说是好事，但事实是他如果在世，肯定会很尴尬。

• 爱因斯坦本人并不相信黑洞这种“怪物”的存在

虽然通过广义相对论可以推导出黑洞的存在，但在爱因斯坦看来，那是一群“杠精”做的事。

那些“杠精”利用他的学说，推导出相对论最极致的情况，就是质量大到不可思议的程度，就会出现连光都无法逃逸的黑洞。

在爱因斯坦看来，这不是抬杠吗？他不觉得这种超质量的“怪物”会存在。

好在罗杰·彭罗斯是在他去世的10年后才通过数学方式证明了黑洞的稳定存在，否则爱因斯坦肯定会很尴尬。

2020诺贝尔物理奖获得者

• 黑洞理论的尽头，反而广义相对论又不适用了

罗杰·彭罗斯不光证明了黑洞的存在，他还和霍金一起证明了黑洞内奇点的存在。

奇点是一个无限密度、无限能量、体积无限小甚至没有体积的存在，这个理论如果用今天流行的“量子力学”或可以解释，但经典物理学和广义相对论都无法解释。

这就尴尬了——黑洞理论证明了广义相对论的正确性，但广义相对论的极致，当黑洞无限小的时候，广义相对论又不适用了。

这本是广义相对论推理出来的，可如果真的存在，又推翻了相对论，天老爷啊。

爱因斯坦：你们这是要我从棺材里爬出来么？

黑洞里面是什么，结构又是怎样的，时间和空间在黑洞里是怎么样的形态，这些都还是未解之谜。

彭罗斯指出黑洞是广义相对论的直接结果，但在奇点的无限强引力下，这个理论就不再适用了。未来，理论物理学领域必须把物理学的两大支柱——相对论和量子力学结合在一起，而这两者正好在黑洞的极深处交汇。

相对论和量子力学可以在黑洞深处交汇吗？抑或有一个是错的？未来不可知。