相對論：觀測者的指南 _黑洞

【相對論：觀測者的指南】黑洞的物理學通常是用廣義相對論的語言來描寫的，所以值得花點時間做些了解。根據愛因斯坦的理論，兩個擁有各自獨立的參考系的觀測者，當相對加速（或減速）時，它們的時標無法保持一致。換句話說，我覺得經過了10秒鐘，而如果你正在加速離開我，那么會感到只過去了6秒鐘。
人們首先會想到“哪個人是正確的”，然后去檢查時鐘是不是被動了手腳。然而相對論明白無誤地告訴您，兩者都是對的，這里面沒有人施展詭計。不同觀測者的時間確實在以不同的速度流逝。不過一些常識性的原則被保留下來。例如兩人觀察到的事件發生的順序是一致的。故而盡管可能其中一人看到A在B之前一分鐘發生，而另一人看到A和B同時發生，任何人不可能看到B先于A發生。所以因果關系保持不變。但許多其他我們認為是理所當然的常識都不再成立了。
為什么在日常生活中從未經歷過這種類似悖論的事情？為什么我們從未見過時鐘在以不同的速率走動？答案是，我們很幸運沒有生活在黑洞附近。在沒有極端的加速度，或接近光速的高速，或非常巨大的質量聚集在一起的條件下，這些改變微乎其微，牛頓的運動定律可以很好地得到符合。愛因斯坦并沒有去證明牛頓錯了，而是擴展了牛頓的思想，使之在更為極端的情況下依舊準確。
黑洞除了對時間的流逝有如此作用外，相對論還告訴我們巨大的質量是如何影響周圍的空間的。相對論難于理解的原因之一是其數學框架是四維形式的：三個我們所熟悉的空間維度加上一個時間維度，空間和時間不再獨立存在。為相對論提供了大部分數學架構的閔可夫斯基曾這樣說道：單獨的空間和單獨的時間消失得無影無蹤，而這兩者的復合體開始大放異彩。
如何去想象一個四維的球體？我們都不能。但可以通過只考慮兩個維度來對它的特性有所認識。把時空想象成一條四角拉緊的平展的床單。現在在中間放上一只圓球或其他重物，床單就會變形。就像理論告訴我們質量使得時空扭曲一樣。穿越這個畸變時空的光線，其路徑也會被扭曲。在一個大質量黑洞附近，這種效應會強大到使一個觀測者在某個合適角度能同時看到周圍星盤的正面和反面。

《大爆炸：宇宙通史》