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关于黑洞,你见或不见,它就在那里

关于黑洞,你见或不见,它就在那里

本文来自微信公众号:,作者:造就Talk的编辑们。


查南托高原上的ALMA(图片来源:Motherboard)


智利北部的阿塔卡马沙漠,欧洲南方天文台(ESO)的望远镜和观测台就建在沙漠里一个偏远而干燥的山顶上。这里远离城市灯光,海拔高达5100米,一年有超过350个晴天,是地面天文研究的理想地点。


一个世纪之前,爱因斯坦的广义相对论首次预言了黑洞的存在,激发了人们的想象,很多科学概念也是在他的理论基础上衍生的。此后,科学家在宇宙各处都探测到了黑洞,但实际上,没有哪位天文学家真的见过黑洞。


2017年春,位于此地的ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列)与地球上另外八个望远镜一起,组成全球首个虚拟超级望远镜网络——事件视界望远镜(EHT),瞄准距地球约2.5万光年的银河系中心,试图捕获有史以来的第一张黑洞照片。


就在好几个小时前,经过长达两年的“冲洗”,人类终于首次看到了黑洞的真面目。此前,人们从媒体上见过的那些扭曲时空的黑洞照片,其实全是艺术演绎图。


黑洞首张照片


“银河系中心的黑洞与人类起源,以及我们已知的一切生命起源密切相关。”与EHT合作的ALMA天文学家维奥莉特·因佩雷泽里(Violette Impellizzeri)说。


作为天文物理史上最重要的谜题之一,通过种种想象、观测和计算,人类从未停止过尝试接近它的真面目。


犹太神秘学中,关于黑洞的诗意解读



来自加州大学圣巴巴拉分校的宗教研究教授、卡巴拉学者艾略特·沃尔夫森(Elliot Wolfson),在犹太人的神秘学卡巴拉思想中找到宇宙学和神秘主义之间“耐人寻味的相似性”。


沃尔夫森明白科学与灵性的差别。但他认为,两者没有必要一刀两断——考虑到神秘学对相互联系的注重,这也许并不出人意料。他认为,神秘主义的世界观跟当代科学高度相关,这里的当代科学不仅仅是宇宙学,还包括生态学等。 


爱因斯坦也曾怀疑人生



黑洞照片的面世,是爱因斯坦的广义相对论在极端条件下的又一次成功验证。截至目前为止,所有关于宇宙膨胀、引力波以及黑洞的概念都花费了科学家很长时间来发展完善,因为它们都深藏在相对论的景观当中。


然而最初,爱因斯坦自己也花了很长时间来接受宇宙膨胀和引力波的概念,甚至不愿相信黑洞的存在,他把论证其存在的观点斥之为“缺乏说服力”,并认为自然过程不会允许黑洞的形成。


很多作家,其中包括著名物理学家乔治·伽莫夫(George Gamow),把爱因斯坦对这些概念的抗拒说成是“失误”,是他伟大的头脑误入歧途。


霍金毕生想要解决的问题:物体落入黑洞之后,它包含的所有信息去哪儿了?



当今基础理论物理学中,最让人费解的,也许要数黑洞信息悖论了。由于热的物体会向太空散热,黑洞的最终命运将是逐渐蒸发,不复存在。但这产生了一个问题。按照量子世界的法则,信息是永不消失的。那么,一个物体落入黑洞后,该物体包含的所有信息去哪儿了?


斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)毕生致力于解决这个问题,在他去世半年后,这位已故宇宙学家的最后一篇科学论文《黑洞熵与软毛发》由同事整理出版。


在这论文中,霍金和同事们论证了至少部分信息或许可以被保存下来的方法。论文的合著者,剑桥大学理论物理学教授马尔科姆·佩里称,这并非信息悖论的最终解答,但它提供了重大解题思路。


为什么黑洞的内部永远在增长?78岁的物理学家提出了一个可能的量子解释



作为一种神秘、不可见的球体,黑洞尽管从外部看保持着恒定的大小,但内部体积却基本上是在永远保持增长,这怎么可能呢?


78岁的斯坦福大学教授、弦理论和全息原理的先驱伦纳德·萨斯坎德(Leonard Susskind)和他的研究合作者利用简化模型,将黑洞以全息图形式呈现,提出黑洞体积增长是因为它们的复杂性在稳步增长。


假如复杂性确实是黑洞内部空间体积的基础,萨斯坎德预见,这将对我们对宇宙学的理解产生影响。


远离亲人,在世界尽头做科研的科学家,他们孤独吗?



2010年2月27日凌晨3点34分,智利中部发生8.8级地震,导致该国面积达93%的地区供电中断,525人死亡。但在智利阿塔卡马沙漠ALMA的控制室内,天文学家保罗·C. 科尔特斯(Paulo C. Cortes)和其他50名左右的工作人员竟浑然不觉。直到发现所有的通信线路都中断了,就连附近小村圣佩德罗的电话也打不通了,才知道出事了。


在“世界尽头”的超凡美景中钻研当今物理学界一些最大的难题,对一些科学家来说这样的机会实在难难得。但代价也是高昂的,很多人都饱受孤独的煎熬,婚姻关系紧张,错过孩子的成长,但他们不能一走了之。


于是,他们在社会交往与潜心钻研这两种互斥的生活形式之间,频繁地来回切换,满足着两者的不同需求,交替体验着喜悦与挫败。


ALMA观测点壮美的落日(图片来源: theatlantic)


“我喜欢望远镜。” EHT项目负责人、美国哈佛史密森天体物理学中心资深天文学家杜尔曼说,他经常前往世界各地的EHT站点,其中很多都位于极端环境中,比如安第斯山脉和内格拉火山。


“我们不知道会看到什么。有时候,自然是很残酷的。你看到的也许毫无亮点。但我们并没有寄情于一个结果——我们要看的是自然的本来面目。”

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