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震惊!你看那前方黑洞洞,定是那广义相对论起作用。。。

 数学博士贼叉 2020-12-15

昨天,人类拍摄到了第一张黑洞的照片。

用其貌不扬来形容黑洞的尊容实在是太贴切都没有了。从效果上来说,这个照片拍的大概也就是我的水平。

但是就这么一张不起眼的照片,却是全世界(也就几个主要国家)科学家集体智慧的结晶。

拍摄了两年,洗了两年,每天拍摄窗口就那么几分钟,每天的数据量高达350T,相当于普通家用电脑40多台的存储量。

就拍出了这么个玩意儿?

对,就拍出了这么个玩意儿。

很多人会大失所望,因为他们想象中的黑洞应该是这样的:

或者是这样的:

但是这看起来真的是平平无奇,不是古天乐的那种平平无奇啊!

不过,这个比古天乐的平平无奇要平平无奇的多哦!

在大家热烈讨论的时候,我们不妨先了解一下什么是黑洞。爱因斯坦说了,如果一个东西足够小又重——比如把地球压缩到一个火柴盒大小就能被一堵无形的墙给挡住,这堵墙就是事件视界。火柴盒大小的地球因为又小又重,引力就很大,大到光都被限制在里面跑不出去,这就是黑洞。黑洞里的东西是无法观测的,而事件视界就是黑洞和外界的界限。

这次拍摄的是位于室女座星系团中超大质量星系Messier 87中心的黑洞。该黑洞距离地球5500万光年,质量为太阳的65亿倍。

这么个大家伙,为什么拍出来就这么点呢?

因为太远了。月球够大的吧?你从地球上观测区区38万千米之外的月球,也不过就一个盘子嘛,这个黑洞距离我们有5500万光年之遥,所以虽然黑洞也不小,但是和这距离一比就微不足道了。而且关键问题是:宇宙本来就黑的很,你看那前方黑洞洞,你知道那里到底是空的还是真的有黑洞啊。

那为什么要拍那么多然后模拟呢?

我们看到的这张黑洞的照片可不是一次成像的,并不像生活中摄影师一顿快门然后挑张好的,而是通过观测得到一堆数据,然后用可视化的技术拼出来的,这个数据量有多大?前面说了,每天350T,两年,你可以自己估计一下。

这里又不得不提爱因斯坦的工作了。早在将近一百年前,爱因斯坦就利用广义相对论对黑洞进行了一系列的预测,首先预测的就是黑洞是存在的。

你说这不是扯的么?黑洞都拍了那么多年了,可不是存在的么?

要注意,黑洞以前都是理论上存在,是爱因斯坦计算的结果,后来是科学家根据大量的天文现象从侧面印证了黑洞存在,但是并没有“看到”。黑洞是目前人类智慧的最终结果。一切的物理定律到了黑洞就戛然而止,里面是啥样谁都不知道,所以你怎么猜都是对的。

在之前大热的科幻电影《星际穿越》中,男主人公跌入了黑洞,然后依然把信息传给了地球上的女儿,最后还能平安回来。按照我的理解,当我们这种碳基生物跌入黑洞,大概就是一秒不到就被撕裂了,但是由于电影的顾问Kip Thorne拿过诺贝尔奖,估计物理应该比我好一点,所以也不和他争了。反正大家都可能是对的吧~

现在有点明白了吧?也就是说,黑洞一开始就是爱因斯坦用黎曼几何和他的物理直觉算出来的,甚至连黑洞的基本指标也都是计算结果,他连事件视界的直径都算出来了——据说上一个这么干的叫高斯,根据异样的数据算了个海王星出来。然后科学家们通过大量的观测,证明这东西是一种客观存在但是我们看不到,直到今天我们终于一睹其容颜——所以我们耗费了这么多的人力物力,就是为了说一句:

爱因斯坦,你又对了。

微博的@科普君xueshu雪树提供了一组图片,根据广义相对论模拟出了黑洞的照片(图二),然后把像素调低(图三),发现和拍摄到的黑洞的照片几乎分毫不差。

作为普通人,如何更好地参与到黑洞这个话题呢?其实很简单,你只要说一句:

卧槽,爱因斯坦真牛逼就可以了。

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