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黑洞图像证实了想象的不可思议

发表时间:2019-06-26

作者:易智编译

浏览次数:1205

        黑洞捕捉它们所遇到的一切。从亚原子粒子到恒星、固体、气体、液体,甚至光,一切都不可挽回地落入其中。更确切地说,黑洞吸引了大众的想象力。
        想到太空,就像人类从第一次看到装饰夜空的光点时那样,会激发大脑去想象地球上无法经历的事情。黑洞比天文学所能提供的任何其他奇迹都更能极大地扩展人们的想象力。黑洞是宇宙的真空吸尘器,把星尘吸进无底洞中最真实的地方,是时空的扭曲,具有不可抗拒的引力,是一种虚无,可以抹去一切。它是空间中的一个洞,黑色是因为光线无法逃脱它的吸引力。因此它是无形的。很难想象。
        然而,即使没有人知道黑洞是真实存在的,但实际上黑洞早就存在了。1784年,英国地质学家、牧师(兼业余天文学家)约翰·米歇尔(John Michell)推测,对于一颗足够大、密度足够大的恒星,牛顿引力太大,光线无法逃逸。他相信(和牛顿一样)光是粒子流(那时候人们普遍接受)。米歇尔计算出,光粒子的速度将不足以逃脱像太阳一样密度、但直径是太阳500倍的恒星的引力。“他们的光无法到达我们这里,”他写道。
        大约10年后,法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace)也推测,“看不见的物体”可能存在于太空中。拉普拉斯认为一颗恒星的密度相当于地球,比太阳宽250倍。它的牛顿引力不允许光离开它的表面。他宣称:“宇宙中最大的物体可能因此而因其巨大而不可见。”(你可以在《天文历史与遗产》(Journal of Astronomical History and Heritage)杂志上阅读关于米歇尔和拉普拉斯黑洞论文的详细描述。)
        然而,真正的黑洞并非来自牛顿引力,而是来自爱因斯坦的引力理论——广义相对论。爱因斯坦在他的方程式中隐藏了黑洞(甚至对他自己)。但德国天文学家卡尔史瓦西(Karl Schwarzschild)在第一次世界大战期间从这些方程中提出了这个概念,不久之后他在俄罗斯前线病倒去世。史瓦西无法想象,一颗恒星可以收缩到足够大,超过使其隐形所需的密度。这种想象力的飞跃来自于1939年j·罗伯特·奥本海默(J. Robert Oppenheimer)和哈特兰·斯奈德(Hartland Snyder)(同年爱因斯坦发表了一篇论文,否认黑洞可能存在)。奥本海默和斯奈德计算出,一颗足够大的恒星在自身重力作用下会坍缩。“因此,恒星倾向于将自己与遥远的观察者隔绝;只有它的引力场存在,”他们写道。
        奥本海默很快就接手了曼哈顿原子弹制造计划,直到20世纪60年代,人们才开始关注他的陨落恒星。1963年12月在达拉斯的一次研讨会上讨论了这些问题,几周后在克利夫兰的一次会议上也讨论了这些问题。有人甚至用“黑洞”来指代他们。(1964年1月18日出版的《科学新闻通讯》(Science News Letter)对克利夫兰会议的报道中,首次出现了这个术语在纸媒上的天体物理学应用。)
        但直到1967年约翰·阿奇博尔德·惠勒(John Archibald Wheeler)在一次谈话中使用了“黑洞”这个词,“黑洞”这个名字才流行起来。于是,对黑洞的科学研究开始了。斯蒂芬·霍金对它们进行了研究,发现它们实际上可以发出一种微弱的辐射,这种辐射后来以他的名字命名。天文学家们寻找它们,收集了令人印象深刻的证据,证明它们确实存在,这些证据是基于恒星及其附近其他物质的运动。(事实上,米歇尔正是建议用这种方法来探测一颗看不见的恒星的存在。)2016年引力波提供了两个黑洞相撞的明确迹象。
        所以现在几乎没有人怀疑它们的存在。但是,当米歇尔、奥本海默、惠勒、霍金和其他许多人想象黑洞是什么样子的时候,他们谁也没有见过。
过去的黑洞
4月10日,视界望远镜合作发布了第一张黑洞图片。
EHT合作等
            现在,虽然,视界望远镜的合作提供了一幅图片,黑洞的黑暗被其附近未捕获的光包围。这幅图像证实了我们已经知道的事实,即黑洞不仅仅是想象的虚构,而是最初由充满某种科学精神的头脑所想象出来的真理——相信不用去那里就能在太空中发现东西。
科学的历史记录了在证明他们的发现之前,其他的想象现象的例子。保罗·狄拉克(Paul Dirac)在自然界中发现反物质之前就已经想到了它。亚历山大·弗里德曼(Alexander Friedmann)在此之前就设想了宇宙的膨胀


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