三年前,科學(xué)家捕捉到黑洞合并,產(chǎn)生的引力波。
那是人類第一次“聽”到黑洞。
前天晚上九點,人類首次拍攝到的黑洞照片亮相。
結(jié)果……全網(wǎng)懵逼:
△ 圖片來源:EHT Collaboration
想象中的震撼圖片沒出現(xiàn)。
黑洞的造型和顏色,倒是激發(fā)了網(wǎng)友的想象力。
Sir覺得,這種全球熱點,跟著惡搞沒意思。
逼格高的人,會怎么做?
首先,不能傻嗨。
要看懂這張照片背后的意義和原理。
懂了還不夠。
還要能用三言兩語,在朋友圈中寫下沉穩(wěn)的文案。
黑洞很深奧嗎?
不一定。
Sir今天選了一部紀(jì)錄片,它的干貨,正好能滿足日常裝X需求。
《夜晚觀星:霍金與黑洞》
The Sky at Night:Stephen Hawking on Black Holes
選這部片,因為它足夠新。
言談之間不經(jīng)意說出來,絕不會被“哦我N年前也看過”之類的招數(shù)暗傷。(當(dāng)然更建議低調(diào)行事,畢竟Sir的粉絲不少。
不過最重要的,還是黑洞研究的時效性。
越研究它,它就越神秘。
進(jìn)展越大,之前的研究成果被推翻的也越多。
科學(xué)的進(jìn)步,反映在電影中,就是科幻片的想象力不斷突破。
黑洞長啥樣?
無數(shù)電影曾把它具象化。
1979年,迪士尼拍的科幻電影《黑洞》。
像個赤紅的火山口,“邀請”著盤旋的飛船。
2009年,《星際迷航》。
整個瓦肯星被紅物質(zhì)吞噬這個鏡頭,第一次讓觀眾感受到黑洞的威力。
到了2014年,《星際穿越》。
“卡岡圖雅”黑洞深不見底的黑色中心和明亮立體的金色光圈。
它又讓我們期待,危險中的絢麗。
2016年2月11日,引力波首次被發(fā)現(xiàn)。
正式開啟了人類探索太空的新紀(jì)元。
這部BBC出品的紀(jì)錄片,正是在發(fā)現(xiàn)引力波后,通過采訪霍金,講述黑洞研究的最新進(jìn)展。
深入淺出,解釋了幾個常被提起的問題——
什么是黑洞?
黑洞,意味著未知、恐懼與混沌。
對它稍有了解的人,能說出大概原理——
因巨大的引力,它可以吞噬靠近的一切物質(zhì),甚至整個星系。
可到底什么是黑洞?
打一個最簡單的比方。
把黑洞比作一個有重量的鐵球,宇宙空間是一塊平整繃緊的床單。
當(dāng)你把球放在床單上,會發(fā)生什么?
△ 字幕來源:紀(jì)錄片之家字幕組
如你所見,床單會扭曲,微微下沉。
下沉,會讓之后的球也向鐵球滾去。
這,便是重力。
其它球會以鐵球為中心,沿一定的軌跡運動。
正如行星和飛船,繞大質(zhì)量物體運行的軌跡。
可能你要問,有沒有球能幸免于難?
要想從這軌道逃逸,最佳方案就是飛得夠快。
快到足夠飛到半徑的邊緣。
《流浪地球》中的計劃,就是這個原理。
以上,是正常情況。
還有特殊情況。
比如,當(dāng)這個球足夠重時,事情就有意思了。
它會在自身重力作用下坍縮。
最后形成的無底洞,便被稱為——
奇點。
此時,曲面變成了懸崖峭壁,想要逃脫,難上加難了。
必須得以超光速運動。
但。
光速是300000千米/秒。
目前還沒有物體能運動得這么快。
這就解釋了,為什么沒有物體能從黑洞中逃脫,甚至是光。
以上,就是黑洞的原理。
在2019年4月10號之前,它僅存在于科學(xué)家的預(yù)言,與人類的想象中。
但這一天之后,想象與現(xiàn)實接軌。
改變現(xiàn)實的,又是他。
關(guān)愛因斯坦啥事?
提到這張“黑洞”照片,一個反復(fù)被提到的理論是,愛因斯坦的廣義相對論。
而要想知道,相對論是怎么預(yù)測黑洞原理的。
最好先了解愛因斯坦的核心理論——
時空理論。
他堅信,時間和三維空間并非彼此割裂,它們交織在一起成為“四維時空”。
《星際穿越》中主角進(jìn)入黑洞后,發(fā)現(xiàn)自己來到了女兒房間的書架背后,便是一個四維空間,能夠看到時間。
廣義相對論指出,時間和空間是相對的,運動物體的時間會變慢;
在引力場作用下,時空會發(fā)生彎曲,時間也會變慢。
因此,黑洞的存在,被認(rèn)為直接印證了愛因斯坦的廣義相對論。
這個理論通俗點來講,借用愛因斯坦本人慣用的公關(guān)稿,再合適不過:
當(dāng)一個男人坐在一個美女身邊時,一小時就感覺像一分鐘;而當(dāng)他坐在火爐邊上時,一分鐘就感覺像一小時。
《星際穿越》中,當(dāng)庫珀穿越了時空回到墨菲臨終的病榻前。
正是因為相對論效應(yīng),父親依然年輕,而女兒則已然衰老。
可能你又要問了,人能從黑洞中逃脫嗎?
回答這個問題,又將引出一個你熟悉的名字——
霍金。
關(guān)霍金啥事?
黑洞,顧名思義,純黑的洞。
曾經(jīng),它被認(rèn)為是漆黑一團(tuán)的混沌。
直到霍金發(fā)現(xiàn),黑洞和熱力學(xué)之間的聯(lián)系。
霍金認(rèn)為,它也能像高溫物體一樣發(fā)熱,并且溫度越高,黑洞就越小。
那么問題來了。
連光都逃不掉的黑洞,熱量怎么逃出去?
霍金提出,粒子在進(jìn)入黑洞時分道揚鑣。
有的落入黑洞,有的則隨之掉落,也可能逃逸。
這一過程,看起來就像黑洞在發(fā)出輻射。
這種新型輻射便是霍金輻射。
霍金還相信,黑洞能儲存信息。
掉進(jìn)黑洞,可以把信息儲存在黑洞表面。
但千萬別因此樂觀。
此處劃重點:你能留下的是“信息”,卻絕不可能完好地出來。
比“白刀子進(jìn)紅刀子出”更可怕的是……
有刀子進(jìn),沒刀子出。
霍金認(rèn)為,黑洞的質(zhì)量在以極慢的速度減少,最后會縮小到完全消失。
如果掉進(jìn)一個恒星質(zhì)量黑洞,會被拉成拉面。
如果掉進(jìn)的是超大質(zhì)量黑洞,恭喜你,中頭獎了。
就算能夠穿過入口,也會在奇點處,被壓到蹤影全無。
將一張紙塞入碎紙機(jī)中。
即便紙張被粉碎,它還是可以被復(fù)原。
但黑洞的恐怖之處在于——
墜入黑洞的物質(zhì),無法復(fù)原,甚至,不曾存在。
這不僅意味著毀滅,更是無限趨近于“0”。
這也是為什么,黑洞總代表著“虛無”。
愛因斯坦提出相對論,卻始終不相信黑洞的存在。
霍金相信黑洞的存在,并與黑洞一較量,就是40年。
怎么給黑洞拍照?
愛因斯坦絕對想不到。
有一天,人類竟然真的“看到”黑洞了。
這次科學(xué)家的拍攝對象M87,是一個位于室女座的橢圓星系,距離我們大約5400萬光年。
5400萬光年什么概念?
舉個例子。
在地球上拍M87,相當(dāng)于拍月球上的一個橘子。
要用一架地球那么大口徑的望遠(yuǎn)鏡,才能分辨。
如何實現(xiàn)?
借助“事件視界望遠(yuǎn)鏡”。
說它是個望遠(yuǎn)鏡,不如說它是多架望遠(yuǎn)鏡組成的網(wǎng)絡(luò),在全球范圍的6個國家,用8個觀測點尋找黑洞的“至暗信號”。
給黑洞拍照的艱難,用三個字來概括就是——
小、暗、擾。
細(xì)節(jié)太小,光線太暗,干擾太多。
是個苦差,可為什么總有人愿意做?
劉慈欣的短篇小說《朝聞道》,講的是地球一批最頂尖的科學(xué)家在更高級文明到來之際,為了獲得宇宙至真之學(xué)而赴死的故事。
這群人說白了,不為國為民,只為滿足自己無法抑制的好奇心。
“朝聞道,夕死可矣”。
好奇,是科學(xué)種下的一顆最神奇的種子。
說不好會在哪里發(fā)芽,在哪里長成參天大樹。
電影《超時空接觸》中,旁人都說女主原地沒動,可她知道,在那短暫的幾秒,她穿越了浩瀚的時空。
2009版《星際迷航》海報,被網(wǎng)友戲稱為“一個拿著卷筒紙沖向廁所的人”。
而在上映后,這個系列重啟后企業(yè)號的第一次炸裂亮相,立馬堵住所有吐槽的嘴。
我們無法用人類常識來解釋宇宙,更無法用像素來定義黑洞。
第一張黑洞照片,無論是電影般恢弘的圖景,還是一個模糊的像素點,在目前階段,并不是最關(guān)鍵的。
最關(guān)鍵的是,人類一直在努力。
好奇和想象力從未停止生長。
那張照片是證據(jù)。
看完這篇文章的你,更是。