爱因斯坦的广义相对论取代了牛顿的引力理论。现在对黑洞的观测也许会探测爱因斯坦这一杰作的极限。 2016年2月11日，两个科学家团队宣布第一次探测到了引力波，这是爱因斯坦的广义相对论在一个多世纪前所预言的现象。激光干涉引力波天文台和室女座引力波天文台捕捉到了时空自身的涟漪：两个黑洞在10亿光年之外碰撞并合的痕迹。
这是广义相对论的胜利。但对于物理学家而言，这并非终点，而是起点。黑洞——致密得连光也无法逃逸的天体——证明爱因斯坦是对的。现在，科学家要用它们来把广义相对论推向极限，也许甚至还要“打破”它。
这并不意味着，科学家们认为相对论是错的。相反，这一理论只是还不完整。
天文学家和物理学家正在使用射电望远镜和引力波来探测黑洞，追踪黑洞周围恒星和其他物质的运动，来检验它们是否遵从一个世纪前爱因斯坦所写下的定律。赛巴安
到目前为止，广义相对论已经通过了每一个实验检验。它奠定了我们对空间、时间和引力认识的基础；就连全球定位系统和北斗导航系统也要把它考虑在内。它取代了牛顿对引力可以瞬间作用的认识。
虽然广义相对论的数学要远比牛顿引力的更加复杂，但它的基本原理却很简单。广义相对论把引力描述为时空的弯曲。时空就是三维空间坐标（长、宽和高）再加上一维时间坐标。
物体可以弯曲时空结构，在行星、恒星、黑洞——以及任何有质量的东西——所在的地方形成引力势阱。 同时，光线会沿着势阱周围弯曲的路径运动。一个质量足够大的天体可以像一个透镜，放大其后方的东西。当光线跃出引力势阱时会被拉伸，它跃得越高，颜就会变得越红。在引力越强的地方，时间也会变慢，因此黑洞、恒星、甚至地球表面附近的钟会比远离那里的钟走得更慢。
内网审计
[图片说明]：哈勃空间望远镜拍摄到了这幅引力透镜所成的爱因斯坦十字，是引力弯曲光线的绝佳体现。它所展现的是一个遥远的类星体被一个相对较近星系的引力所弯曲放大而成的四个像。这个类星体距离约为80亿光年，而前景星系的距离只有它的二十分之一。
这幅物理图像是完整的吗？
虽然广义相对论漂亮地通过了所有的检验，但几十年来它自身的缺陷也一直在驱使着新的研究。最主要的一个例子是，爱因斯坦的广义相对论无法与量子力学相容，而后者包容了自然界的其他三种基本作用力。这其他三种基本作用力都由粒子来承载：光子承载着电磁力，胶子承载着强核力，W和Z玻子承载着弱核力。虽然现有的理论都认为它应该存在，但迄今还没有观测到承载引力的粒子：引力子。
有一些现象也与爱因斯坦的图景不太相符。宇宙加速膨胀就是其中之一。虽然广义相对论确实预言了星系之间会彼此远离，但驱动宇宙加速膨胀的原因至今仍有争议。这是否有可能是因为我们没有正确的理论来描述引力所致？观测上，科学家们现在挑战这些极限，希望得到一个更加完整的引力理论，毕竟有证据表明目前的广义相对论还不够好。
研究极端环境下的引力可能会是希望所在。黑洞兴许可以为寻广义相对论的突破点提供一条途径。现有许多检验广义相对论的实验，但到目前为止它们中没有任何一个是探测紧邻黑洞边缘强引力场区域的。
hmm事件广义相对论的第一批实验检验都是在太阳周围极弱的引力场中进行的。例如，水星绕太阳的轨道存在距离最近点，被称为近日点，它每个世纪会进动2°。
警用手相对论解释了其中每世纪仅43角秒的微小部分，而这恰恰是牛顿定律所不能的。1919年对日全食的观测发现，光线经过太阳引力场时确会发生微小偏折。之后，引力透镜和引力波的发现帮助证明了广义相对论在解释大自然上的强大威力。爱因斯坦的理论看上去似乎表现良好，但难以摆脱的一个问题是，他的理论在更加极端的环境下是依然成立？还是最终会像牛顿理论那样显现出不足？
然而，即便科学家有共识，认为广义相对论也许不会是最终的理论，但任何新的引力仍需要与此前所有的结果相符。这个门槛正在变得越来越高。无论你想提出什么样的引力理论，它最起码必须要能预言出和已观测到一致的引力波。
[图片说明]：水星距离太阳最近的近日点每世纪会进动近2°。牛顿理论几乎可以解释其全部，但里面有每世纪43角秒的进动除外。这部分需要用广义相对论来解释。
打造黑洞
金瓶梅 (10)要造个黑洞，你必须把大量的物质压缩进一个非常小的空间内。爱因斯坦的理论对质量的多少没有要求，但天文学家认为大自然在恒星死亡时可以制造出恒星质量黑洞。所有恒星其一生中的大多数时间都在其核心把氢聚变成氦。这一过程产生的能量形成了向外的压强，它可以平衡向内的引力。在恒星耗尽了其核心处的氢之后，它会开始把氦聚变成碳。
质量越大的恒星能聚变的燃料越多。最终，硅会聚变成铁和镍。但由于聚变更重的元素会消耗而非释放能量，这一过程就此停止。恒星会无法继续通过聚变所产生的压强支撑自重，由此会发生坍缩。这一暴缩会形成激波，以剧烈超新星爆炸的形式把整颗恒星炸碎。对于起始时质量超过20个太阳质量的恒星来说，所留下的核心会坍缩成一个密度无穷大的奇点。在奇点周围会形成视界，于是就有了黑洞。
视界——有去无回的边界——出奇得小。位于银河系中心的黑洞被称为人马A*，拥有约400万个太阳质量，但它视界的直径仅2 400万千米。把它放到水星轨道内仍有许多空余。一个10倍于太阳质量的黑洞其视界直径为60千米。如果地球被压缩成一个黑洞，它的大小与一个玻璃球相当。视界的半径与黑洞的质量成正比，但不同于电影中所展现的，黑洞并区域收入差距
非是物质吸尘器。如果一个地球质量的黑洞取代了地球，月球的轨道不会发生任何变化。
只有在靠近视界的时候，引力场才会发生剧烈的变化，它的小尺度才会发挥作用。这也使得黑洞成为了检验广义相对论的理想舞台。它的引力势阱非常陡，在距离地球质量黑洞1米的地方，一个人会承受超过40万亿倍于地球表面的重力。在黑洞的边缘，光线弯曲和时间延迟易于发生，与牛顿力学之间的偏差效应可以大到能被容易地测量。如果广义相对论有问题，那很有可能会看见它发生在黑洞附近。
[图片说明]：1919年5月所拍摄的日全食照片显示出了恒星位置（两条短横线之间）的改变与广义相对论对光线掠过太阳表面附近时所发生弯曲的预言相符。作证了广义相对论的正确性。
恒星的高速轨道
为了寻这些广义相对论效应，科学家们正在使用与分析水星轨道相似的方法。人马A*是距离地球最近的超大质量黑洞，天文学家们可以分辨出绕其转动的单颗恒星。其中有一颗特别的恒星，被称为S2，它有着一条扁椭圆轨道，每16年绕转一周。该黑洞的质量是它绕转速度如此之快的原因。2018年年中，在最接近人马A*时，它到该黑洞的距离约为冥王星到太阳的3倍，它的运动速度在光速的1～2%之间。
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