?
    最牛資源
    史上最好廣告
    當前位置: 史上最牛 > 世界之最 > 地理 >

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題

    2019-04-15 16:50 來源于:未知
    熱搜標簽:
    史上最牛網導讀: 相關話題事件們: 黑洞里面是什么、 四維空間的生物就是鬼 、宇宙黑洞、 黑洞新聞 、二名宇航員被吸入黑洞、 黑洞吞噬的東西去哪了、 白洞與黑洞誰厲害 、人類在2012已經死了、

    相關話題事件們:

    黑洞里面是什么、 四維空間的生物就是鬼 、宇宙黑洞、 黑洞新聞 、二名宇航員被吸入黑洞、 黑洞吞噬的東西去哪了、 白洞與黑洞誰厲害 、人類在2012已經死了、 黑洞有人進去過嗎?

    這個神秘的黑洞困擾人類已經有一百年了 如今很快就成了最熱門的話題時間。 黑洞圖像揭示了星系團中超大質量的 Messier 87中心的黑洞。黑洞距離地球5500萬光年,質量是太陽的65億倍。

    #什么是黑洞#
    一張科普圖讓你看懂黑洞

    黑洞的英語說法

      black hole

      collapsar

      黑洞的相關短語

      黑洞熱力學 black-hole thermodynamics;

      黑洞物理 (學) black-hole physics;

      黑洞學說 {天} theory of a “black hole”

    (以下科普圖轉自中新網微信公眾號)
    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題

     

    從愛因斯坦、霍金的理論闡述,到《黑洞》《星際穿越》的時空旅行,近一個世紀的追尋,我們終于印證了自己的好奇心,遙不可及的世界突然有了觸手可及之處。
     

    今天我們選摘了霍金在《十問》中闡釋黑洞的一章,它是確鑿的科學事實,卻比科幻小說家的任何幻想更怪異、更離奇。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題

    《十問:霍金沉思錄》

    [英] 史蒂芬·霍金(Stephen Hawking) 著

    吳忠超譯

    湖南科學技術出版社出版

    Q:對于太空旅行者,跌入黑洞是否為壞消息?

    A:“絕對是壞消息。如果它是一個恒星質量的黑洞,你會在到達視界之前被制成意大利面。另一方面,如果它是一個超大質量的黑洞,你將輕松地越過視界,但在奇點處被毀滅。”

    黑洞中是什么?

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題

    ▲ 4 月10 日21 點公布的人類首張黑洞照片

    據說事實有時候比小說更奇怪,而且找不到比黑洞的情況更能真實地體現這一點的了。黑洞比科幻作家夢想的任何東西都更奇怪,但它們是堅實的科學事實。

    1783 年,劍橋人約翰·米歇爾首次討論了黑洞。他的論證如下:如果一個人垂直向上發射一個粒子,諸如一個炮彈,它會由于引力而減速。最終,粒子將停止向上運動,并將回落。然而,如果最初的向上速度大于某個臨界值(稱為逃逸速度),則引力永遠不會強到足以阻止粒子,它就會逃脫。地球的逃逸速度僅稍大于每秒11 千米,而太陽的逃逸速度約為每秒617 千米。兩者都是遠遠高于真正的炮彈的速度。但它們與光速相比又較低,光速是每秒30 萬千米。因此光可以輕而易舉地離開地球或太陽。然而,米歇爾認為可能存在質量比太陽大得多的恒星,其逃逸速度比光速還大。我們將無法看到它們,因為它們發出的任何光都會被引力拖曳回來。因此它們被米歇爾稱為暗星,而我們現在稱之為黑洞。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題

    為了理解它們,我們需要從引力開始。愛因斯坦的廣義相對論描述了引力,這是一個空間和時間的,也是引力的理論??臻g和時間的行為受制于一組稱為愛因斯坦方程的方程,那是愛因斯坦于1915 年提出的。雖然引力是迄今為止已知的自然力中最弱的,但它有兩個比其他力更關鍵的優勢。首先,它的作用是長程的。太陽距離我們9300 萬英里,它將地球保持在軌道上,而太陽被保持在圍繞銀河系中心的軌道上,該中心大約在10000 光年遠。第二個優勢是引力總是吸引的,不像電力,它可以吸引,也可以排斥。這兩個特征意味著,對于一個足夠大的恒星,粒子之間的引力可以支配所有其他的力,并導致引力崩潰。盡管存在這些事實,科學界仍然未能很快地意識到大質量的恒星可能會在自己的引力作用下往自身坍縮,并弄清楚留下的天體會如何行為。阿爾伯特·愛因斯坦在1939 年甚至寫了一篇論文,聲稱恒星在引力作用下不能坍縮,因為物質不能被壓縮超過某種程度。許多科學家分享了愛因斯坦的直覺。美國科學家約翰·惠勒是主要的異見者,他在很多方面都是黑洞故事中的英雄。在他20 世紀50 年代和60 年代的研究中,他強調許多恒星最終會坍縮,并探討了這對理論物理學帶來的問題。他還預見到坍縮恒星變成的天體——黑洞的許多屬性。

    在一顆普通恒星超過數十億年壽命的大部分時間中,它將依賴把氫轉化為氦的核過程產生的熱壓來抵抗其自身的引力。然而,這顆恒星最終將耗盡其核燃料,恒星將收縮。在某些情況下,它可能成為白矮星,那是恒星核心的密集殘余。然而,1930 年,蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡證明白矮星的最大質量約為太陽的1.4 倍。俄羅斯物理學家列夫·蘭道計算出一個類似的最大質量,適用于完全由中子構成的恒星。

    那些質量大于白矮星或中子星最大質量的無數恒星,一旦耗盡了核燃料其命運將會如何?后來因原子彈成名的羅伯特·奧本海默研究了這個問題。1939 年,他在和喬治·沃爾科夫與哈特蘭·斯奈德合作的兩篇論文中,證明了壓力不可能支持這樣的恒星。而如果人們忽視壓力,均勻的球狀對稱的恒星就會收縮到一個無限密度的點。這樣的點被稱為奇點。我們所有的空間理論都是在基于時空是光滑的、幾乎平坦的假設之上而表述的,所以它們在奇點處,即時空曲率無限處崩潰了。事實上,它標志著空間和時間本身的終結。這正是令愛因斯坦非常反感的東西。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題

    然后第二次世界大戰爆發了。包括羅伯特·奧本海默在內的大多數科學家,改為關注核物理,而引力坍縮問題基本上被遺忘了。隨著被稱為類星體的遙遠天體的發現,對這個論題的興趣又復活了。第一個類星體3C273 于1963 年被發現,許多其他類星體也很快相繼被發現了。盡管它們遠離地球,它們仍然很明亮。因為核過程作為純粹的能量只釋放出它們靜止質量的一小部分,所以這無法解釋它們的能量輸出問題。唯一的替代解釋是引力坍縮釋放的引力能量。

    恒星的引力坍縮被重新發現了。當發生這種情況時,物體的引力將其周圍的所有物質向內吸引。很清楚,一個均勻的球狀恒星將收縮到無限密度的一點,即奇點。但如果這顆恒星不是均勻的球狀,將會發生什么呢?這種恒星物質的不對稱分布是否會引起不均勻的坍縮,并避免出現奇點?在1965 年的一篇引人注目的論文中,羅杰·彭羅斯證明,只要根據引力是吸引的這個事實,仍然會存在一個奇點。

    愛因斯坦方程不能在奇點處定義,這意味著在這一具有無限密度的點上,人們無法預測未來。這意味著,只要一顆恒星坍縮就會發生奇怪的事情。如果奇點不是赤裸的,也就是說,它們對外界屏蔽的話,我們就不會受到預測崩潰的影響。彭羅斯提出了宇宙監督猜想:由恒星或其他天體坍縮而形成的所有奇點都隱藏在黑洞內部而不被看到。黑洞是引力太強以至于光線無法逃逸的區域。宇宙監督猜想幾乎肯定是正確的,因為許多證偽它的嘗試都失敗了。

    約翰·惠勒在1967 年提出“黑洞”這個術語,它取代了早先的“凍星”這個名字?;堇盏男略煸~強調,坍縮恒星的殘余本身就很有趣,和它如何形成無關。新名字很快就廣為流行。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題

    ▲ 約翰·阿奇博爾德·惠勒(John Archibald Wheeler,1911 年7 月9 日—2008 年4 月13 日),美國物理學家、物理學思想家和物理學教育家。

    從外面看,你不能知道黑洞里面是什么。無論你投入什么,或者無論它如何形成,黑洞看起來都是一樣的。約翰·惠勒由于以“黑洞無毛”來表達這個原理而聞名于世。

    黑洞有一個被稱為事件視界的邊界。正是在這個地方,引力剛好強到足以將光線拖曳回來并防止它逃脫。因為沒有東西可以旅行得比光快,所以其他一切也都會被拖曳回來。跌入事件視界有點兒像乘獨木舟越過尼亞加拉大瀑布。如果你是在瀑布上方,要是你足夠快速劃槳離開,你可以逃脫落下的命運。但是一旦你越過邊緣就會完蛋,根本無法返回。當你越來越接近瀑布時,水流就變得越來越急。這意味著,拉獨木舟的前部的力比拉后部的力更強大,獨木舟會有被拉斷的危險。黑洞的情形也一樣。如果你的腳首先跌入黑洞,引力拉你的腳比拉你的頭更厲害,因為腳離黑洞更近。結果你的縱向被伸展,而橫向被壓扁。如果黑洞的質量是我們太陽的幾倍大,在到達視界之前,你就會被撕裂,變成意大利面條。然而,如果你陷入了一個大得多的黑洞,其質量超過太陽的100 萬倍,那么作用到你整個身體的引力拉力將是相同的,你就會毫無困難地到達視界。所以,如果你想探索一個黑洞的內部,一定要選擇一個大黑洞。在我們的銀河系中心有一個黑洞,其質量約為太陽的400 萬倍。

     

    盡管當跌入黑洞時,你不會注意到任何特別的東西,但是從遠處看你的人永遠不會看到你越過事件視界。相反的,你似乎會放慢速度并在外面盤旋。你的形象會越來越暗淡,越來越紅,直到你實際上從視線中消失。就外部世界而言,你將永遠逝去。

    北京時間2019年4月10日21點,事件視界望遠鏡(Eenter Horizen Telescope,簡稱EHT)在上海、臺北、布魯塞爾、圣地亞哥、東京和華盛頓,同時召開新聞發布會,公布了人類觀測到的首張黑洞照片——室女座的橢圓星系M87的超大質量黑洞。

    這個黑洞距離地球5500萬光年,中心黑洞的質量是太陽的65億倍。

    這張照片也是人類為黑洞拍的第一張“證件照”。

    在此之前,有關黑洞的照片大多來自于電影或科幻小說,人們想象的也大概是這樣式兒的。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    電影中,對黑洞的想象圖 /《星際穿越》

    當然它也可以走幾何風路線,可自行腦補你曾用過的電腦桌面。

    而公布的照片,讓黑洞——這個一直頗具神秘色彩的天體,終于被揭開面紗。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    人類拍攝的首張黑洞照片 / NASA Image and Video Library

    段子手們紛紛上場,99年的事再也瞞不住。

    認真說起來,這張照片的意義大致有四:

    1、它為黑洞的存在提供了直接性的“視覺”證據。

    2、它又一次證明了愛因斯坦十分牛X,呸,它又一次驗證了廣義相對論的正確性。

    3、它能夠幫助人類理解黑洞是如何“吃”東西和“吐”東西的。視覺信息讓科學家們更好地重構、及深入研究其過程。

    4、它讓我們在一個看起來十分平常的一天,十分幸運地成為了這個宇宙中第一批親眼看到黑洞的碳基生物。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    發布會屏幕上特地打出了“愛因斯坦是正確的” / 中國科學院物理研究事件視界望遠鏡重大成果發布會直播

    1

    實際上,“首張黑洞照片”本沒有人們想像得那么意義重大。

    或者這樣說:它并非一個從0到1的爆炸性消息。

    先強調一個事實:

    黑洞是看不到的。

    具有龐大引力的它,時空曲率大到讓光都無法逃逸。而這也是它被命名的原因。

    所以黑洞不發出輻射,繞著它的一圈亮環是繞著黑洞轉圈的光線,被稱作吸積盤。因此,準確來說這次觀測到的是黑洞附近的物質輻射。

    “人類拍攝的首張黑洞周圍的照片”或許是一個更為精準的表述。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    如果你看向一個黑洞,你看到的其實是視界線 / 《How to Understand the Image of a Black Hole》

    另外,照片上的顏色也不是真的顏色,那是射電波。天文學家們用顏色對它進行描繪,屬于“偽色成像”。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    黑洞照片的合成過程 / Washington Post

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題

    科學家們捕捉圖像的概念模擬圖:視界面望遠鏡由位于四大洲的射電望遠鏡所組成,圖中的黃色線條為連接這些望遠鏡的“基線”,由此構成了一架和地球大小相當的望遠鏡 / European Southern Observatory

    所以,開頭的那句話或許該這么寫:北京時間2019年4月10日21點,事件視界望遠鏡公布了首張黑洞周圍的偽色成像……

    還長得很像“甜甜圈”。當然,這只是個玩笑。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    黑洞vs甜甜圈

    不過這樣一解釋,似乎就沒有那么令人興奮了。

    因為黑洞的存在并不需要照片證實,近幾年雙黑洞合并產生的引力波與數值模擬高度吻合——科學家們通過檢測引力波已經確認了黑洞的存在。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    科學家在引力波研究中又取得了進展 / 中國科學院理論物理研究所

    而說這驗證了愛因斯坦的相對論,則有些言過其實了。這種說法并沒有錯,只是相對論早已被驗證過無數次,愛因斯坦牛X也不是一天兩天的事兒了。

    早在1919年,英國天文學家亞瑟·愛丁頓和他的同事測量太陽附近的恒星位置時,廣義相對論就已被證實。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    愛丁頓通過觀測日全食時太陽附近星體的位置,證實了相對論 / BBC電影《愛因斯坦與愛丁頓》

    不過,這依舊不妨礙人們對這張照片如潮的熱情。

    2

    外行看熱鬧,既然如此我們激動個啥?

    這場研究,很容易讓我們聯想到《流浪地球》里的設定。

    在地球生死存亡之際,人類放下了偏見和分歧,因為拯救家園的共同目標團結一心。

    只不過,電影終究是藝術想象,走出電影院的我們,感動之余對人類眾志成城的信心并沒有增加多少。

    而此刻,我們欣喜地發現,人類也可以因為一個共同的關注而攜手。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    華盛頓召開新聞發布會,展示人類史上首張黑洞照片 / 視覺中國

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    上海,EHT項目和中國科學院共同發布人類史上首張黑洞照片 / 視覺中國

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    比利時召開新聞發布會,展示人類史上首張黑洞照片 / 視覺中國

    這張照片的面世幾乎集結了全球相關領域的科學資源、科研人員、望遠鏡、數據處理中心,光是數據處理就用了2年時間。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    科學家們連接了全球八個望遠鏡,來捕捉黑洞的圖像 / European Southern Observatory

    “時間、空間、生命起源”的概念和24所科研機構的logo共同出現在發布會上,仿佛可見這24所機構中參與項目的百余位科學家,用分布在世界各地的射電望遠鏡,托舉著這些基本卻又難以說透的概念,并在將它們不斷厘清的道路上前行。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    參加本次黑洞圖像捕獲的科研機構 / 中國科學院物理研究事件視界望遠鏡重大成果發布會直播

    而除了成果,它更大的意義在于科學家們傳遞出的,對未知無盡的求索愿望。

    發布會后,他們指著那張光影模糊的照片說:今年三月,我們已經開始尋求獲得更清晰圖像的方式了。

    千百年來的探索和積累,不斷豐富著科學的內涵。

    回首看,量子力學的提出、引力波的發現、黑洞“照片”……科研進入群體力量時代已成大勢,依靠一個天才改變整個科學局面的情況越來越少。

    也許不能復制牛頓、愛因斯坦、霍金等類似的偉大有些遺憾,但科研從靈感火花的偶然閃現逐漸成為一項更專業系統的技術活,卻是我們對未知道路更有把握的開始。

    中國為什么要建“天眼”,就是為了能聽見宇宙的聲音,為解惑增添多點可能。

    如果說,一張黑洞的照片在中年人群中引發的是無限追憶,那它在孩子們的眼中可能就是夢想產生的契機,是將未來、人生、道路這些陌生的詞語與當下生活重疊的奇點。

    而這,或許是這張照片對于科普工作最深遠的影響之一。

    也許,幾十年后,帶領我們走向更廣闊宇宙的那群人,正是被這個黑洞吸引住的點點星火。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    霍金在南加州大學講解黑洞 / 《Stephen Hawking Lecture - How to Escape Out of a Black Hole》

    3

    《生活大爆炸》的歌詞講述了這樣一個受到較多認可的宇宙宿命:

    “It's expanding ever outward but one day.It will cause the stars to go the other way,Collapsing ever inward, we won't be here, it wont be hurt."

    宇宙不斷向外膨脹,直到有這樣一天,它使星球返向運動,從內部開始坍塌,那時我們都已不在,疼痛也無從說起。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    黑洞的誕生 / 《Black Holes Explained – From Birth to Death》

    似乎從純粹物質的角度來說,或者從時間流動的宏觀層面來說,存在與消逝是極度客觀無可逆轉的,仿佛所有的一切都會被無可抗拒地、由不可被肉眼所見的力量推倒、湮滅。

    而我們這樣的心潮澎湃,或許還是因為對宇宙心存敬畏。

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    塵土飛揚的星云 / NASA Image and Video Library

    記得曾看過的話劇這樣表述:“每當人類自大的時候,只需要抬頭看看夜幕降臨后的滿天星斗,只需要抬頭看看高懸頭頂的天。”

    地球不過是宇宙邊緣的銀河系里無數恒星中一顆名為太陽的行星之一。人類只是地球上千萬物種中偶然產生的其中一支。我們自己,包括我們目力所及范圍內的一切都是一些夸克、膠子的合成品。

    所有這些東西都誕生于某顆超新星爆發的最后時刻。

    所以,我們是宇宙的孩子,或者說,我們是星空的孩子。

    孩子面對父母,如何不敬畏?

    黑洞有什么熱門事件?宇宙黑洞誰拍的引起熱門話題
    紅蝴蝶一樣的W40星云 / NASA Image and Video Library

    可是我們眼前的生活往往是如此的龐大,龐大到不再有星空容身的地方。

    經濟、政治、文化、國家、民族、戰爭、法律、新聞、社會、金錢、事業、假期、親情、友情、愛情、天氣、溫度、衣服、饑餓、權力、欲望……

    你愛一個女孩子愛得死去活來,痛苦流涕;你為一次學業或事業的失敗垂頭喪氣,郁郁寡歡;你為死去的人哭,為活著的人笑……

    我們只注意到與自己直接相關的事情。

    但沒注意到,這些都不影響小行星撞擊地球把人類文明毀得一干二凈;不影響地球的磁極倒轉,滅亡百分之六十的物種;不影響太陽燒干,世界陷入永恒的黑暗。

    工業革命的發展、相對論和量子論的提出……經歷了這么多,似乎所有東西都將被人類按部就班地解決,所有問題都將被人類按部就班地回答。我們不再對世上的任何東西存有長久的尊敬。

    燈泡的發明物理地割斷我們與夜晚的部分聯系。我們常常忘記,那個一抬頭就是滿天星斗的日子,不過才過了一百多年。

    可就在這時,就因為這張照片,我們與宇宙那一點說不清道不明的關系一下子又跳了出來。我們仿佛能看到那廣闊神秘的星空像一幅巨幕一樣在面前展開,投射著那些遙遠恒星在億萬年前發出的光芒。

    這張黑洞的照片就像一壺暖過的燒酒,叫我們一下子把那在胃腸里隱隱發作的想念給提了上來。

    那些理想照不進現實的當下,都浪漫地讓人落淚。

    來自:網易公開課

    網友評論
    說點什么好
    • 全部評論(0
      還沒有評論,快來搶沙發吧!
    推薦文章
    ?
    河南快3