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黑洞,让我们生于凡尘,归于星辰

  2019年4月10日这一天注定会成为人类文明进程的一个重要日子。

  这一天,人类第一次真正意义上“看”到了传说中的“黑洞”。虽然公布的照片看上去仍带着一股迷幻的“混沌”,但这次窥探注定是人类史上一块耀眼的丰碑,或者说探索宇宙空间奥秘里程碑式的时间点。

  普通人之所以为一张照片心潮澎湃,或许还是因为对宇宙心存敬畏。

  更重要的是,这张黑洞的照片就像一壶暖过的烧酒,浇醒了我们胃肠里隐隐发作的想念——城市明亮的夜晚,物理地割断我们与夜晚的部分联系,我们常常忘记,那个一抬头就是满天星斗的日子,不过才过了一百多年。

  我们为什么要关心太空?如果用1968年的科幻神作《2001:太空漫游》里的话来解释,那就是:“征服可能会受挫,但好奇从未停息。”如今,随着所有好奇不断被实践验证,“生于凡尘,归于星辰”,或许将不再只是想象中的美好结局。


兴奋到模糊


黑洞,让我们生于凡尘,归于星辰


  北京时间4月10日21时左右,人类成功拍摄到的首张黑洞照片,在上海和台北、华盛顿、布鲁塞尔、圣地亚哥、东京六地同时发布。

  早在两百多年前,就有科研人员设想宇宙中存在一种质量巨大、引力强到连光也无法逃脱的天体。爱因斯坦在一百多年前提出的广义相对论,可用于计算出这种天体的若干性质。而“黑洞”作为一个科学术语,直到20世纪60年代才由美国天体物理学家约翰·惠勒提出。

  长久以来,黑洞只不过是广义相对论的预言、爱因斯坦的方程、模拟电脑图像、引力波等项目的间接证据,或者科幻小说的想象。

  正因为没有人知道它的真正模样,第一张黑洞照片才备受期待。当“事件视界望远镜(EHT)”项目主任谢泼德·多尔曼在中国上海向全球宣布“我们捕获到了黑洞的首张照片”,当黑洞的“芳容”出现在各个平台直播中的那一刻,各种屏幕前守候的人,为之激动。

  科学界说,这一张照片是“非凡的科研成果”,是天文学上的“重要里程碑”“具有历史性意义”。

  公开资料显示,这项研究是由“事件视界望远镜”(EHT)项目实施的,该项目始于2012年,旨在利用一个全球地面望远镜网络直接观测黑洞的周围环境。照片显示的是位于星系M87中心的黑洞。它的质量是太阳的65亿倍,与我们的距离达到5500万光年。

  要拍摄这么远的对象,科学家模拟出口径像地球一样大的望远镜,即“事件视界望远镜”,它集合了分布在全球各地的多个射电望远镜——从智利阿塔卡马沙漠到南极冰原,从西班牙的高山到夏威夷的海岛,8个射电望远镜通过“甚长基线干涉测量技术”联合起来。

  按科学家的说法,给黑洞拍照的难度就差不多等于“给月球表面的一个苹果拍照”。而项目协作委员会主席、德国马克斯·普朗克射电天文研究所所长安东·岑苏斯则打了这样一个比方:“如果地球是平的,那使用这一技术可以从波恩看清纽约街头报纸上的字。”

  不止“拍”照难,“洗”照更难。面对记录的庞大数据量,进行复杂的数据后期处理和分析,研究人员花了两年多的时间获取最终的黑洞图像。

  除了再次证明爱因斯坦广义相对论的正确性外,黑洞照片的问世,最直接的意义就在于人类第一次直接确认了黑洞的存在。中科院天文学教授苟利军此前在接受媒体采访时解释说:“此前有很多间接证据证明黑洞的存在,但不排除还有一丝是其他星体的可能性,这次的发现就能直接说明黑洞的存在。”

  这一照片令学界兴奋的另一个原因还在于,它将使我们对宇宙的看法从想象转向理性和真实,或许还将重新定义宇宙。

  项目科学委员会主席、荷兰奈梅亨大学教授海诺·法尔克告诉新华社记者,黑洞涉及人类对宇宙的根本了解,“我们的宇宙中有两大理论,爱因斯坦的相对论描述了宏观,量子力学描述了微观,但是在黑洞的边缘,相对论与量子力学无法协调,在那里可能会发现新的东西”。

  美国亚利桑那大学天文学副教授丹尼尔·马罗内认为,黑洞之所以重要,是因为它在长时间尺度上会影响宇宙演化。但人们并没有完全了解黑洞如何吞噬物质,然后又将其中一部分以接近光速向外喷射,影响其所在星系。黑洞照片不仅将为广义相对论提供新信息,也有助于了解黑洞喷流的形成过程。

  正如霍金在最后一本著作《十问:霍金沉思录》写道:“事实有时候比小说更奇怪,黑洞最能真实体现这一点,它比科幻作家梦想的任何东西都更奇怪。”

  黑洞之所以能让霍金如此着迷,是因为探索它的存在与否,可以间接推论宇宙是何时产生又是如何产生的,由此也能了解宇宙出现之后的地球如何产生。有了地球,才有了生物和人类。而孤独地生活在地球上的人类也许能有机会解决这个“我从哪里来”的终极哲学问题。

  同样具有现实意义的是,了解黑洞也可以知道宇宙大爆炸、星系演化以及黑洞存在是否会影响到地球上的生物多样性等一系列物质问题。

  科学家信心满满,接下来,更多的谜团一定会被揭开。

  然而,在外行看热闹的网友们眼中,第一反应往往是“原来黑洞,不是一个黑色的洞”,它看起来“最像甜甜圈”,也有人说“像肚脐眼”……

  在一条“关于黑洞你知道多少呢”的新闻下,短短1小时,就已经收到了1971条评论。网友还自发开始了“首届黑洞P图大赛”,灵魂段子手纷纷登场。有人以黑洞的口吻发了朋友圈,表示“兴奋到模糊”。


人类科学共同体


黑洞,让我们生于凡尘,归于星辰


  这场研究也让我们欣喜地发现,《流浪地球》里的设定——在地球生死存亡之际,人类放下了偏见和分歧,为拯救家园的共同目标团结一心——不再只属于电影里,人类也可以因为一个共同的关注而携手。

  正如项目科学委员会主席法尔克说的:“不同文化、不同机构、不同国家和大洲的科研人员走到一起合作并不容易,但如果有共同愿景的驱动,有首次看到黑洞的共同梦想,合作就变得可能。”

  据了解,“事件视界望远镜”的建设和如今宣布的观测结果源于数十年观测、技术和理论工作的坚持和积累。为了这张黑洞照片,科学家们可谓同心协力,它是全球团队合作的典范。

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