“我们是何其幸运,成为这宇宙中第一批亲眼看到黑洞的碳基生物。”在“冲洗”了两年之久后,人类历史上第一张黑洞照片终于问世,这个宇宙中最神秘的天体,连光都无法从其掌中逃脱的“魔兽”终于站在了人类的面前。浩瀚的星空、无垠的宇宙,人类对于未知世界的探索从未间断,从“嫦娥奔月”到《星球大战》,从阿波罗登月到如今的重型猎鹰火箭发射,速度虽慢,但人类迈向太空的每一步都是耀眼星河里无法忽略的闪光点。
星际穿越黑洞面世
北京时间10日21时,全世界都在守着一个重磅新闻的发布。漆黑的背景中,一个半明半暗的橘黄色光环异常显眼,而光环中间的黑色部分就是黑洞本身——光线无法逃离之处。当天在万众瞩目中,中国科学院上海天文台天文大厦三楼同步发布了人类首张黑洞照片。
一百多年后,人们用科技再一次证实了爱因斯坦的天才所在。中国科学院上海天文台研究员袁峰在现场提到,现在看到的亮环就是光线扭曲以后得到的结构,如果不扭曲的话,是看不到这样的图像的。“这是人类获得关于黑洞的第一个直接视觉证据,证实了爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。”此前参与国际合作的中方科学家、中国科学院上海天文台台长沈志强说。据了解,这张照片呈现的是位于M87星系的黑洞,该黑洞的质量相当于60亿个太阳。
深不见底的黑色中心与明亮立体的气体圆环,这是相对论物理学家基普·索恩为《星际穿越》设计的黑洞形象,也是人类尽最大能力想象出的黑洞全貌,如今梦想正在加速与现实重合。为了这张照片,全球200多位科研人员,六个国家和地区的八台射电望远镜做出了两年的努力。2017年4月,EHT项目启动,通过在美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极设立的八台望远镜,构建了一个口径等同于地球直径的“虚拟”望远镜——事件视界望远镜,向选定的目标撒出一张大网,捞回海量数据,从而勾勒出黑洞的模样。
“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”,一直以来,黑洞就以这种吞噬万物而不见其形的状态隐匿在浩渺的星河中。而事件视界就是黑洞超强引力的势力范围,界面之外是恒久运转的宇宙,界面之内是所有的光锥都已经变形朝向黑洞中心。事件视界也正是人类观察黑洞的关键所在,它为黑洞的拍摄提供了关键的依据。
爱因斯坦VS霍金
“爱因斯坦错了——他说‘上帝不会掷骰子’,但对黑洞的研究表明,上帝不光会掷骰子,甚至有时候他会把我们弄糊涂,因为他把它们丢到了看不见的地方。”多年以前,谈到黑洞,霍金曾如此调侃爱因斯坦道。这两个在黑洞领域建树卓越的人正在跨越时间展开一场辩论。如今随着黑洞样貌的浮现,爱因斯坦与霍金或许也到了决一胜负的时候。
1915年,爱因斯坦发表广义相对论,宛如一颗惊雷炸响在天体物理学的广袤大地上,这一描写物质间引力相互作用的理论直接推导出了黑洞的存在——某些大质量恒星会终结为一个黑洞,时空中的某些区域发生极度的扭曲以至于连光都无法逸出。经过许多科学家的验证,黑洞最关键的问题就在于,它是一种可以将物质通过无穷引力碾碎并吞噬的可怕天体,宛如一只貔貅只进不出。
直到霍金的出现,爱因斯坦的黑洞理论开始受到挑战。在霍金著名的“霍金辐射”中,黑洞仿佛只是一个普通的天体,有生有死,也会定时将吞没的物质转换成能量进行释放。去年10月,霍金生前的最后一篇论文发表,这篇名为《黑洞熵与软毛发》的论文的核心观点就是黑洞有着人类可以观测的独特温度,会在漫长的时间里喷射出一些很久之前吸收的物质,虽然只是很小的一部分。而在20世纪初,爱因斯坦提出的“无毛发理论”则提到,黑洞本身没有任何特征,被它吞噬的任何物体也无法留下任何痕迹。理论是伟大的,但眼见为实,幸运的是,现在终于到了眼见的时候。
永不停歇的太空探索
“据说事实有时候比小说更奇怪,黑洞最能真实地体现这一点,它比科幻作家梦想的任何东西都更奇怪。”霍金在他最后一本著作《十问》中曾如此写道。就是这样一个奇怪的东西,却为人类的宇宙探索提供了无穷的动力。而在黑洞背后,藏着的又何尝不是人类在太空展开的一场摸索与竞争。
按照原计划,钢铁侠马斯克旗下的SpaceX猎鹰重型火箭本应在9日成功完成发射,而这也是该火箭的首次商业发射。但由于佛罗里达州恶劣的天气,这场发射被推迟到了10日。据了解,此次猎鹰重型火箭将会把沙特重6000公斤的卫星Arabsat-6A送入轨道,后者将为中东、欧洲和非洲提供电信服务。
亚马逊也已经展开了与SpaceX的商业太空争夺战。当地时间7日,据报道称,SpaceX前副总裁拉杰夫·巴达亚尔已经正式加盟亚马逊的“柯伊伯”卫星项目,而亚马逊对待这一项目的目标就是要发射3236颗卫星,并将这些卫星送入近地轨道,为全球用户提供宽带网络。
太空太神秘,这给了人类无限的想象空间,而近地卫星已经无法满足人们的欲望。本月初,在美国总统特朗普的催促下,美国国家航空航天局(NASA)明确地提到,希望在2033年实现载人火星着陆。
为了这一计划,特朗普提交的2020财年预算案中,为NASA准备的210亿美元资金异常夺目。而在SpaceX的“火星编年史”中,2025年登上火星、2028年完成火星基地的建造、本世纪30年代建造第一座火星城市的计划也已经出炉。
“记得要仰望星空,不要只看脚下”。好在我们没有辜负霍金,无论是今天的卫星发射、黑洞照片还是未来的火星移民。