北京大學教授吳學兵

1. 北大天文系都有哪些知名教授，院士，長江學者，以及他們的主要理論

詳情可以去天文系的網站看：http://vega.bac.pku.e.cn/astro/astro.htm
天文學系的研究領域包括天體物理學和天文技術及應用兩方面。天體物理學是當前天文學中發展最快和最富有成果的學科，它一直是北京大學天文學系的主要學科方向。北大天文學系教師的研究成果多次獲得國家和教育部自然科學獎。天文學系的研究主要集中在以下五個領域：

宇宙學與星系物理

利用宇宙大尺度結構研究暗物質與暗能量的本質，包括：宇宙結構形成及相關問題的數值模擬；利用星系團的形成與演化限制宇宙學模型及暗物質的性質；利用弱引力透鏡尋找星系團可能存在的問題及對與宇宙學研究的影響；利用宇宙大尺度結構限制暗能量本質的可能性；宇宙第一代結構形成的觀測與理論研究。

指導老師：陳建生院士，范祖輝教授，李立新教授，景益鵬研究員，武向平研究員，周旭研究員

活動星系核與高能天體物理

研究類星體與活動星系核的多波段觀測和理論模型以及黑洞與吸積盤的各種物理過程。近年來的研究成果包括：提出多種估計活動星系核黑洞質量的方法並研究了黑洞質量與射電輻射、寄主星系和寬發射線區的物理聯系；提出雙黑洞模型並利用其和吸積盤的相互作用成功解釋了一些活動星系核的光變特徵及噴流形態；研究黑洞吸積盤內的輻射過程並用其解釋了Seyfert星系中多波段光變的復雜相關性。

指導老師：周又元院士，吳學兵教授，劉富坤教授，李立新教授，於清娟教授，閆慧榮研究員

星際介質物理、恆星與行星系統

恆星與行星如何由星際介質形成、恆星如何演化和死亡、恆星對星際介質的反饋效應（輻射、星風、核合成）和對下一代恆星形成的影響，是天體物理學的重大前沿課題，是連接宏觀（宇宙大尺度結構、星系的形成和演化）、介觀（有機分子、生命的起源和本質）和微觀（核合成、元素的起源）現象的橋梁。認識行星系統的形成對理解人類自身的起源具有重要的意義。人們第一次能夠科學地來回答也許是人類文明史上意義最深遠的問題，即「人類賴以生存的太陽繫到底是特殊（罕見）還是平常（普遍）的？」

指導老師：林潮教授，劉曉為教授，彭逸西研究員，Martin Smith研究員，M.B.N. Kowenhoven研究員，張華偉副教授，趙剛研究員，鄧李才研究員，楊戟研究員，高昱研究員

粒子天體物理

對脈沖星、誇剋星、伽瑪射線暴、高能宇宙線等方面研究具有長期積累。提出了「射電脈沖星是裸奇異誇剋星」概念，進而研究了奇異星的形成、磁場、吸積等一系列天體物理問題，並給出誇剋星存在的若干天體物理後果及可能的觀測證據。在此研究基礎上，提出了低溫高密誇克物質成固相的猜想。指出逆Compton散射過程在脈沖星磁層中的重要性，並建立了ICS輻射模型。

指導老師：徐仁新教授，李立新教授，韓金林研究員，黎卓研究員

天體技術及應用

參加高空間頻譜日像儀的研製。該設備採用綜合孔徑方法，實現對太陽的高空間分辯頻譜觀測。目前已經完成太陽射電輻射的干涉試驗，成功獲取了干涉條紋。工作涉及的主要技術方法，包括模擬射頻接收，數字式相關接收，大規模FPGA應用，計算機應用以及圖像後處理等。

指導老師：南仁東研究員，張堅副教授

2. 宇宙空間裡面真的有黑洞存在嗎

宇宙中的黑洞是存在的。這不僅源於理論，也驗證在實際對宇宙的觀測中。

黑洞是現代廣義相對論中，宇宙空間內存在的一種天體。黑洞的引力很大，使得視界內的逃逸速度大於光速。1916年，德國天文學家卡爾.史瓦西推導出一個計算出質點周圍的逃逸距離的公式，即在質點的周圍形成了一個界面，被稱之為視界。

黑洞無法直接觀測，人們只能通過其間接方式得到其存在的質量，並觀測它對周圍物質的影響加以確認。比如觀測物體被吸入之前所釋放出來的射線，或觀測恆星或星雲繞行軌道的位置及質量等。

然而，有一些著名的天文學家並不承認黑洞的存在。他們認為，恆星坍縮時不可能達到形成黑洞所必須的質量密度。當然，想要推翻一個既有的理論並不那麼容易，這需要更多有說服力的證據加以證明。

以目前人類對於黑洞的認知，黑洞確實是存在的。失去黑洞，很多天文問題將無法解釋。

3. 為什麼只選擇這4種語言而不是其他地方和其他語言4月10日發布黑洞照片

觀察者網https://www.guancha.cn/instry-science/2019_04_10_497134.shtml

本文專家:吳學兵，北京大學天文學系系主任，教授

先平復一下激動的心情，北京時間今天晚上21:00，首張黑洞照片即將面世！

是的，是首張，此前人類基本都是間接「看到」黑洞，這次則直接「拍」了下來！

這事到底有多大？

這么說吧，今晚全球六地同時召開新聞發布會（比利時布魯塞爾、智利聖地亞哥、中國上海和台北、日本東京以及美國華盛頓），同步發布！這有可能是今年最重要的科學發現之一。

在上海，EHT項目和中國科學院將發布這一重大成果。

據媒體報道，全球一共60多個研究機構參與了研究，其中包括中國科學院下屬的上海天文台、雲南天文台等機構，以及華中科技大學、南京大學、中山大學、北京大學、中國科學院大學、台灣大學等高校。這也是中國上海和台北兩地聯合舉辦新聞發布會的原因。

時間

北京時間2019年4月10日21點整

地點

中國科學院上海天文台

黑洞是什麼？宇宙中真的有黑洞嗎？黑洞的照片會是什麼樣子？下面我們一一揭曉。

黑洞是什麼？

自上世紀中期開始，人們對黑洞的探秘就從未停止過。

200多年前，英國的米歇爾和法國的拉普拉斯就曾提出: 一個質量足夠大但體積足夠小的恆星會產生強大的引力，以致連光線都不能從其表面逃走，因此這顆星是完全「黑」的，但這一推論隨後被人遺忘。

1915年愛因斯坦發表廣義相對論不久，德國數學家史瓦西得到了靜態球對稱情況下愛因斯坦場方程的一個解，解在一個特殊半徑（後稱史瓦西半徑）處存在奇異性。

事件視界望遠鏡(EHT)團隊模擬的黑洞附近照片及其測量和重構過程 | 圖片來源：https://eventhorizontelescope.org/science

因此，盡管我們對事件視界望遠鏡拍攝的首張黑洞照片非常期待，但如果最終看到公布的照片不那麼美觀和清晰（比如像上圖右邊的樣子），也請大家不必感到意外。

萬事開頭難！今後大家看到的黑洞照片肯定會比現在更精彩。

4. 美國發現另外一個地球人類可以到達么

以目前科技還無法到達。相信以後的某一天，當科技足夠發。星際旅行會像現在異國旅行一樣快捷安全。

5. 吳學兵的工作經歷

1989－1993年 武漢華中師范大學物理系助教、講師1996－1998年 中科院理論物理研究所博士後1998－2000年 中科院北京天文台副研究員2000－2001年 北京大學天文學系副教授2001年至現在 北京大學天文學系教授
留學訪問：1995年9月－1996年1月 香港大學物理系研究助理1997年4月－1997年8月 德國Max-Planck學會地外物理所、天體物理所訪問學者1999年1月－1999年7月 美國Alabama大學Huntsville分校物理系訪問學者1999年8月－2000年12月 德國Max-Planck學會天體物理所訪問學者2005年5月－2005年6月 美國Pure大學物理系訪問學者2011年2月－2011年5月美國Arizona大學天文系/Steward天文台高級訪問學者

6. 吳學兵的介紹

吳學兵，男，北京大學天文學系教授、博士生導師、科維理天文與天體物理研究所副所長1。21986年和1989年在華中師范大學物理系分別獲學士和碩士學位，1996年在中國科學院北京天文台（現為國家天文台）獲天體物理專業博士學位，2003年獲教育部自然科學二等獎（第一完成人），2004年入選教育部新世紀優秀人才支持計劃，2005年獲國家傑出青年科學基金。曾任中國天文學會常務理事，中國天文學會空間天文和高能天體物理專業委員會主任， 中國科學院粒子天體物理重點實驗室學術委員會委員。現任北京天文學會副理事長，《天文學報》和《天文愛好者》雜志編委， 我國重大科學工程郭守敬望遠鏡(LAMOST)科學委員會委員和用戶委員會主任， 下一代加拿大-法國-夏威夷望遠鏡(ngCFHT)類星體與活動星系核科學工作組成員，國際天文學聯合會(IAU)會員。2015年3月3日上午，中國天文學家吳學兵為主的科研團隊宣布發現了一顆距離地球128億光年、430萬億倍太陽光度、中心黑洞質量約為120億個太陽質量的超亮類星體。研究論文在2015年2月26日的《自然》（Nature）雜志發表。研究成果入選2015年中國科學十大進展、2015年中國高等學校十大科技進展。

7. 類星體的尖端成果

我國用小望遠鏡發現宇宙早期的超級黑洞和最亮類星體
北京大學日前宣布，該校物理學院天文學系教授吳學兵領導的團隊發現了一顆距離人類128億光年的超亮類星體。它的發光強度是太陽的430萬億倍、中心黑洞質量約為120億太陽質量，是宇宙中目前已知最亮、中心黑洞質量最大的類星體。這一宇宙早期的超級「怪物」是中國學者利用雲南麗江的2.4米望遠鏡首先發現的，它也是世界上唯一用2米級別的望遠鏡發現的紅移6以上的宇宙早期類星體。所發現的紅移6.3類星體SDSS J0100+2802是所有高紅移類星體中光度和黑洞質量最大的。
這一最新研究成果發表在2015年2月26日最新一期的國際科學期刊《自然》上。
著名天文學家、中國科學院院士陳建生評價這一發現時稱：「中國天文學家能夠用國內2米級小望遠鏡發現國際上通常需要10米級望遠鏡才能發現的天體，說明我國天文學家富有創新思想。」
《自然》雜志還特地為此文作了題為《井噴式快速成長的年輕黑洞》（Young black hole had monstrous growth spurt）的新聞發布，並邀請德國馬普天文研究所的布拉姆·維尼曼博士（Bram Venemans）在同期雜志的「新聞與評述」欄目中專門撰寫題為《年輕宇宙里的巨獸》（A giant in the young Universe）的文章，評述了這一發現。
短短幾天，國外新聞媒體，包括有線新聞網（CNN）、路透社、華盛頓郵報、時代周刊、美國全國廣播公司（NBC）、美國國家地理、發現頻道、科學美國人等，以及國內新聞媒體，如中央電視台、新華社、人民日報、光明日報、中國日報、中國科學報等，紛紛將這一發現作為重要新聞進行了報道。北京大學還為此專門召開了新聞專題發布會，有20多家國內主要媒體的記者參加。

8. 超級黑洞是怎麼發現的

以中國天文學家為主的國際團隊發現宇宙早期超級黑洞的科研成果2月26日在國際知名學術期刊《自然》發布後，迅速被國內外媒體包括本報作為重大新聞進行了報道。3月3日，該團隊在北京大學舉行新聞發布會，介紹了他們是如何發現這一人類目前觀測到的遙遠宇宙中發光最亮、中心黑洞質量最大的類星體，以及這一發現的意義。
萬千星斗，「紅移6.3」是怎麼找到的？
《自然》雜志發表這一成果時的標題為《一個紅移6.3的有120億太陽質量黑洞的超亮類星體》。據該團隊領導人，也是論文第一作者和通訊作者的北京大學教授吳學兵介紹，天體距離越遠，光的紅移越大，紅移0.1指天體距離地球13億光年。目前，在天文學家已發現的20多萬顆類星體中，紅移大於6的類星體只有40個左右，而之所以發現較少，是因為它們距離地球太過遙遠，即便自身能量巨大，也因為在地球上看起來不亮而難以被發現。但是，因為高紅移星體對追溯早期宇宙的結構和演化非常有意義，它們一直是天文學家在萬千星斗中追逐的對象。
那麼，吳學兵團隊是怎麼發現紅移6.3的類星體的？其實，近年來，該團隊一直在觀測紅移大於5的類星體，並發展了一套基於光學和紅外波段天文測光數據選取紅移大於5的類星體候選體的有效方法。「我們最初的研究目的是發現紅移5以上的類星體，選源中一個偏紅的候選體引起我們的注意，波長由短到長，很像是距離很遠的類星體，於是我們決定進行拍攝，我們利用國內最大的通用型光學望遠鏡雲南麗江2.4米望遠鏡，在2013年12月29日拍攝到它的第一個光學波段光譜，初步判定是一顆紅移高於6.2的類星體。這是世界上唯一，也是第一顆用2.4米光學望遠鏡發現的紅移6以上的遙遠類星體。」
為了精確發現成果，他們找到美國的兩位研究員江林華和樊曉暉，利用美國多鏡面望遠鏡（MMT，6.5米）、美國大雙筒望遠鏡（LBT，8.4米）進行拍攝，確定該類星體紅移6.3，即距離地球128億光年，並且該星體比以前所發現的最亮的紅移6.42類星體亮4倍，比最遠的紅移7類星體（距離地球130億光年）亮7倍，是目前發現的最亮類星體。
「6歲大胖子」，對天文研究提出挑戰
與類星體發現相伴的是黑洞研究。類星體是1963年被發現的銀河系外能量巨大的遙遠天體，其中心是猛烈吞噬周圍物質的質量在千萬太陽質量以上的超大質量黑洞，黑洞本身不發光，但由於其強大的引力，周圍物質在快速落向黑洞的過程中以類似「摩擦生熱」的方式釋放出巨大能量，使類星體成為宇宙中最耀眼的天體。
「估計黑洞有多大，必須用紅外望遠鏡進行紅外光譜觀測，但目前國內還沒有，於是我們在國際上尋求幫助，沒想到一波三折。2014年1月2日，用美國大雙筒望遠鏡紅外觀測，因噪音干擾大沒有成功，8月6日，用美國雙子座望遠鏡也不理想，10月2日、3日，用智利麥哲倫望遠鏡，因為多雲和大風，無法觀測，直到10月7日我們才終於觀測成功。利用譜線寬度和發光強度，我們算出了這顆類星體的發光和質量。」吳學兵說。
這顆名為SDSSJ0100+2802類星體，發光強度為430萬億倍太陽光度、中心黑洞質量為120億倍太陽質量。「紅移6.3是128億光年，宇宙年齡是137億年，這意味著這個超級黑洞是在宇宙年齡小於9億年時形成的。我們感到無比興奮和驕傲，因為我們發現了宇宙早期的、黑洞質量最大的、也是最亮的類星體。」吳學兵說，他形象地將這一類星體比作「6歲大胖子」，「如果宇宙是壽命100歲的人，這顆類星體也就6歲，它的質量如此之大，就像很難想像一個初生的嬰兒有100斤，我們也很難想像如何在宇宙年齡小於9億年時形成這么大質量的超級黑洞。可以說，這顆類星體的發現，將挑戰宇宙早期黑洞形成與演化理論。之前我們認為種子黑洞誕生於第一代恆星形成之後，也就是宇宙年齡4億年時，那麼這個『6歲的大胖子』是怎麼形成的？太小的種子黑洞是無法在5億年時間里就長到120億太陽質量的，但如果是一個很大的種子黑洞，究竟有多大？如果是一個超過10萬太陽質量的種子黑洞，它又是如何形成的呢？」
無疑，「6歲大胖子」也為宇宙研究帶來幫助，「它的亮度像是一個燈塔照亮了第一代星系形成時的極早期宇宙，它的光譜中吸收譜線是沿途宇宙物質留給我們的腳印，利用它的光譜，我們已了解從紅移6.2到2.3的物質分布情況。這些，顯然發現它之前無法做到。」吳學兵說。這是我從網路上查的，希望對你有幫助。

9. 如何評價科幻小說《三體》英文版（The Three

作者：張芸瀟
鏈接：https://www.hu.com/question/21048317/answer/42774985
來源：知乎
著作權歸作者所有，轉載請聯系作者獲得授權。

毫無疑問地，《三體》已經成為中國文化軟實力輸出的象徵。繼聯合國和央視發出關注《三體》的消息之後，三體社區前線又發捷報，最近，美國《紐約客》網路版刊登了該雜志編輯兼撰稿人喬舒亞·羅斯曼對中國科幻作家劉慈欣的推薦文章，文章給予了劉慈欣先生極高的評價，將他稱為「中國的阿瑟·克拉克爵士」。這一評價對於劉慈欣和整個中國科幻界應該說都有著重大的意義，它表明著外國對於中國科幻第一次以極高的審美眼光做出關注和贊揚。以下就是這篇文章的全文內容。

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圖：科幻電影《星際穿越》中的黑洞模型，被科學界稱為「有史以來最精準的黑洞模型」。

2015年3月4日，北京大學的天文學家團隊宣布發現一個「超級黑洞」，質量相當於120億個太陽。這個黑洞形成於宇宙洪荒之初，與目前估計的宇宙大爆炸的時間僅相距9億年。盡管這一黑洞距地球足足120億光年，但它周圍的類星體（銀河系外能量巨大的遙遠天體，其中心是猛烈吞噬周圍物質的超大黑洞）的發光強度是太陽的420兆倍，可通過地球天文望遠鏡進行觀測。
「為何當宇宙還那麼年輕的時候，就能形成如此巨大的黑洞呢？」北京大學的帶隊天文學家吳學兵教授在《自然》上發表文章稱，「目前尚無令人滿意的理論來解釋這一現象。」

這些科學進步讓我想起了劉慈欣——中國最受歡迎的科幻小說家。劉先生今年51歲，迄今已出版13本小說集。這位作家不久前還是山西一家水電站的軟體工程師，劉慈欣在中國的知名程度好比威廉·吉布森（美國-加拿大籍科幻小說家）；其影響力常常被拿來與阿瑟·查爾斯·克拉克相提並論（阿瑟·克拉克，美國的頂級科幻小說作家，曾寫作《2001：太空漫遊》系列等作品），劉慈欣也將克拉克爵士列為最影響自己的科幻作家之一。
劉慈欣最受歡迎的小說《三體》已經由同為科幻小說家的美籍華人劉宇昆譯為英文，在中國《三體》還將被改編拍攝成一系列電影（如果你谷歌一下的話，你會發現過程是如此曲折）。劉慈欣的筆下既喚醒了探索之振奮，也表達空間之壯美。在劉宇昆的引薦下，我和劉慈欣通過電郵對話，「諸如『光年距離』、『宇宙直徑』這樣的抽象概念，在他的想像中成為具體可感的圖像」，讓我肅然生敬。他的小說里，這樣一個質量堪比120億太陽的黑洞，很像中國工程師會搭建出來的東西；沒准十億年後，當中國的太空飛船遍布宇宙的時候，他們就會開始動手了
作者：張芸瀟
鏈接：https://www.hu.com/question/21048317/answer/42774985
來源：知乎
著作權歸作者所有，轉載請聯系作者獲得授權。

美國的科幻小說與美國文化息息相關，這一點不言而喻——獨立戰爭、開拓西部、黑色電影、1960年代風行的迷幻劑——於是想像中人類的未來通常酷似美國的過去。作為一個美國讀者，閱讀劉慈欣的樂趣之一在於他的故事汲取完全不同的源頭。《三體》中一大部分故事的時代背景是「文化大革命」。再比如《贍養人類》中的天外來客，要求重新分配地球資源，並解釋說失控的資本主義幾乎要毀掉他們的文明。在《贍養上帝》中，幾十億年前，高度進化的外星人在地球上創造了生命，如今他們拖著長長的花白鬍須、拄著拐杖走下了太空飛船。「希望你們盡到對自己的創造者的義務，收留我們，」他們說。我懷疑沒有哪個西方科幻小說家以如此透徹的方式闡釋「孝」這個主題。
劉慈欣的獨特之處，並不僅僅在於文化差異的特色。他的故事是一則則關乎人類進步的神話——想像具體，但構局抽象，近似寓言。比如中篇小說《中國太陽》，主人公水娃來自一個乾旱貧瘠的村莊；前三章中，水娃從農村來到礦上找工作。他又到了一座城市，並在那裡學會了擦皮鞋，最後他來到北京，找到一份為摩天大樓擦窗戶的工作，故事由此發生轉折。我們發現原來故事設定在未來，中國在太空建造了一個巨大的鏡子用於改變氣候，並命名為「中國太陽」。
水娃受聘清潔中國太陽的反射鏡面。而史蒂芬·霍金也生活在太空軌道中，這里的低重力環境有助於他的療養。霍金和水娃成為朋友，一同在鏡面上漫步。（「也許是有了操縱電動輪椅的經驗，他操縱太空服上的微型發動機與正常人一樣靈活，」劉慈欣在小說中這樣解釋。）這位物理學家向水娃教授物理規律、宇宙的遼闊，水娃不禁開始思考人類的命運：我們是會探索別的星球，還是在地球上生老病死呢？不久之後，他告別父母，踏上沒有返程的星際空間探索之旅。在故事的結尾，水娃的進步代表了人類的進步。他跨越了巨大的社會、物質鴻溝，但這與他將要踏上的旅程相比，也終將黯然失色。
劉慈欣的故事並不總是這樣溫暖；他對人類未來的設想，將甜蜜的浪漫與殘酷的現實結合在了一起。《流浪地球》中的科學家們發現太陽將膨脹為一顆紅巨星，於是他們建造能將地球發射到其他星球的巨大引擎——這一回的「出埃及記」（原指《聖經》中摩西帶領以色列人離開埃及的典故）將持續上百代，期間地球表面上的一切將毀滅殆盡。當看見黯淡的太陽漸漸退去，混入群星當中時，主人公情不自禁地嘆息，「地球，我的流浪地球啊！」故事還指出，這種令人咂舌的計劃，正是為保證人類長遠生存所必需的。
「在遙遠的未來，如果人類文明想要存活繁衍並在宇宙中傳播，那麼人類必須超大尺度地創造科技奇跡」，劉慈欣在信中這么寫道。
我相信科學技術能為我們帶來一個光明的未來，但是實現這種未來的旅程將充滿困難，我們也將為此付出代價。其中某些阻礙和代價將會相當可怕，但我們最終能夠抵達千陽普照的對岸。在此不妨引用中國上世紀初的詩人徐志摩從蘇聯返華後說的一句話：「他們相信天堂是有的，可以實現的，但在現世界與那天堂的中間隔著一座海，一座血污海。人類泅得過這血海，才能登彼岸，他們決定先實現那血海。」
然而去向何方呢？人類不可能永存；《三體》三部曲的最後一卷的部分故事設定在宇宙熱寂時期。劉慈欣的故事從兩個方面審視生命——它既是求生的一次奮力拚搏，也是在局限中束手束腳的行為。在我最愛的故事《山》（收錄於英文版短篇小說集《流浪地球》）中，劉慈欣以登山來比喻這一矛盾。「登山是智慧生物的一個本性，」跨維度的外星探險者如是解釋。但是宇宙充滿了未知，「我們都還在山腳下」，永遠無法抵達頂峰。另一篇小說《吞食者》中的一個人物說，「文明是什麼？文明就是吞食，不停地吃啊吃，不停地擴張和膨脹」。但是你無法永遠擴張下去，另一個人物認為，或許建立一個「自給自足的、內省的……文明」會更好。一言以蔽之，劉慈欣的理性內核是對極限問題的哲學思考。我們應該如何面對生命內質的局限？我們應當開拓，還是認命？
劉慈欣在郵件中寫道，「萬事皆有終點，描述無可避免之事不應當被視為一種悲觀主義。就拿愛情故事來說： 戀人們從此幸福快樂地生活在一起。 我們認為這當然是一個樂觀的故事。但如果你再加一句—— 一百年後，他們兩個都死了。 ——這樣故事便是悲觀的嗎？只有科幻小說能在宇宙這個層面上講述百年之後的故事。」

10. 是誰發現了黑洞

黑洞發現者：卡爾·史瓦西(Karl Schwarzschild)，他是德國物理學家、天文學家，天文學家馬丁·史瓦西的父親。

卡爾·史瓦西1873年出生於德國弗蘭克福。十六歲時就發表了一篇關於行星軌道的論文。他在斯特拉斯堡與慕尼黑大學求學，1896年獲得了博士學位，研究方向是在儒勒·昂利·龐加萊所提的理論方面。

1897年起，他在維也納的Kuffner天文台擔任助理。在那裡他發展一個公式，用來計算攝影材料的性質，其中牽涉到一項指數，稱作史瓦西指數 。

(10)北京大學教授吳學兵擴展閱讀：

黑洞無法直接觀測，但可以藉由間接方式得知其存在與質量，並且觀測到它對其他事物的影響。藉由物體被吸入之前的因高熱而放出和γ射線的「邊緣訊息」，可以獲取黑洞存在的訊息。推測出黑洞的存在也可藉由間接觀測恆星或星際雲氣團繞行軌跡取得位置以及質量。

黑洞就是中心的一個密度無限大、時空曲率無限高、體積無限小，熱量無限大的奇點和周圍一部分空空如也的天區，這個天區范圍之內不可見。依據阿爾伯特-愛因斯坦的相對論，當一顆垂死恆星崩潰，它將聚集成一點，這里將成為黑洞，吞噬鄰近宇宙區域的所有光線和任何物質。

黑洞的產生過程類似於中子星的產生過程：某一個恆星在准備滅亡，核心在自身重力的作用下迅速地收縮，塌陷，發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星體，同時也壓縮了內部的空間和時間。

但在黑洞情況下，由於恆星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去，連中子間的排斥力也無法阻擋。中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想像的物質。由於高質量而產生的引力，使得任何靠近它的物體都會被它吸進去。