目錄

第1章愛因斯坦與相對論/ 1
第1節狹義相對論的提出/ 2
第二節廣義相對論的提出/ 4
第三節相對論的實驗檢驗/ 7
第四節幾點啟示/ 8
本章參考文獻/ 9
第二章恆星演化與致密星的形成/ 10
第1節恆星演化與赫羅圖/ 10
第二節白矮星、中子星與黑洞/ 13
第三節白矮星的發現/ 15
第四節中子星的發現/ 16
第五節黑洞概念的提出/ 20
第六節幾點啟示/ 24
本章參考文獻/ 24
第三章黑洞的基本特征/ 26
第1節黑洞的結構/ 26
第二節黑洞的分類/ 27
第三節黑洞的霍金輻射/ 28
第四節白洞、蟲洞和人造黑洞/ 33
第五節大統一理論與量子引力論初探/ 36
第六節幾點啟示/ 38
本章參考文獻/ 40
第四章吸積的物理圖像/ 41
第1節電磁波譜/ 41
第二節吸積過程概述/ 42
第三節雙星繫統的演化/ 44
第四節洛希瓣/ 44
第五節吸積盤的形成/ 48
第六節吸積理論的發展/ 51
第七節幾點啟示/ 53
本章參考文獻/ 55
第五章天體物理中的噴流/ 56
第1節天體物理噴流概述/ 56
第二節彭羅斯過程/ 61
第三節BZ過程/ 63
第四節BP過程/ 65
第五節活動星繫核/ 67
第六節伽馬射線暴/ 69
第七節黑洞吸積與潮汐瓦解事件/ 72
第八節幾點啟示/ 74
本章參考文獻/ 75
第六章引力波的預言與探測/ 77
第1節引力波的預言及早期探測/ 77
第二節雙中子星和引力波輻射/ 80
第三節引力波探測：首次突破/ 82
第四節引力波探測：擴大戰果/ 86
第五節中國的引力波探測計劃/ 89
第六節幾點啟示/ 95
本章參考文獻/ 96
第七章黑洞照片及射電天文學/ 97
第1節射電天文學的發展/ 97
第二節甚長基線干涉測量(VLBI)/ 99
第三節第1張黑洞照片的產生及意義/ 102
第四節中國的射電天文學/ 107
第五節幾點啟示/ 111
本章參考文獻/ 113
第八章我們的征途是星辰大海/ 114
第1節宇宙學的發展/ 116
第二節暗物質和暗能量/ 120
第三節快速射電暴/ 124
第四節多信使天文學/ 126
第五節探索地外生命/ 132
第六節幾點啟示/ 138
本章參考文獻/ 139

前言
天文學這幾年火起來了，不僅因為諾貝爾物理學獎接連頒發給天文學領域（2017年，引力波探測；2019年，宇宙學和繫外行星），而且因為我國天文學在黑洞、暗物質和射電天文學領域捷報頻傳，不斷取得國際高水平成果。因此，大大地激發了社會公眾對天文學的強烈興趣和好奇心，人們對天文學的關注度越來越高。應華中科技大學出版社之邀，我接受了撰寫《黑洞發現啟思錄》的任務，目的是用通俗的語言和圖片向公眾介紹人類探索黑洞的歷程及對我們的啟示，以滿足社會公眾特別是青少年對天文學知識的渴求。
長期以來，我在華中科技大學物理學院從事黑洞天體物理的教學和科研工作。2018年，科學出版社出版了我和同事的學術專著《黑洞繫統的吸積與噴流》。科普讀物與學術專著很不相同，學術專著的對像是本專業的研究生和學術界同行，可以借助於有關數學工具和圖表說明問題；而科普讀物的對像是社會公眾，因此要盡可能少地用數學和專業詞彙。作者感到為難的是，雖然盡可能少用數學，但由於闡述原理的需要，有些地方還是不得不用一些簡單的公式。
作為一本天文學的科普讀物，本書的主題是黑洞及相關內容，包括廣義相對論的基本概念、恆星演化和黑洞的形成、黑洞的吸積與噴流過程、對引力波的探測，以及第1張黑洞照片等現代天文學的新進展。此外，在各章末尾附有若干啟示供讀者參考，本書可作為大、中學生和社會公眾的科普讀物。在寫作過程中作者參考了一些互聯網資料，並得到華中科技大學徐輝碧教授的支持與鼓勵，在此一並致謝。由於作者纔疏學淺，錯漏與不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。

作者
2019年12月16日於華中科技大學喻園小區