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原来你是这样的黑洞

励志人生网 2019-04-16 05:09 励志人物 183次

专家解读宇宙中最神秘天体——

原来你是这样的黑洞

4月9日,在中国科学院上海天文台,中方团队成员在讨论黑洞照片的成像原理。 新华社记者 金立旺 摄

对话嘉宾

苟利军 中国科学院国家天文台研究员、中国科学院大学天文学教授

朱 进 北京市科学技术研究院科学传播中心首席科学家、北京天文馆馆长

黑洞真的存在吗,它究竟长什么样?这个困扰了人类上百年的问题,在4月10日有了答案——经过10多年准备,世界各地8个观测点组成的如同地球直径大小的事件视界望远镜,在集齐所有观测数据并深度分析后,得到了人类历史上首张黑洞“正面照”。

为什么黑洞如此神秘,这样难被发现?这张照片的公布又意味着什么?4月12日,记者特邀有关专家对此进行解读。

黑洞的存在有图有真相

记者:黑洞被公认为宇宙中最神秘的天体之一。其概念自诞生之日起便争议不断。黑洞究竟是什么,它真的是黑色的吗?

苟利军:黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种密度非常大的特殊天体,它表面的引力大到任何东西都出不来。1915年,爱因斯坦广义相对论诞生。1916年,史瓦西给出了广义相对论的第一个严格解释,他发现所有的星体都存在一个史瓦西半径,如果星体的实际半径比它的史瓦西半径要小,那么它就会变成一个黑洞。比如,太阳的史瓦西半径是3千米。

朱进:黑洞的质量极大、引力极强,连光也无法逃逸出去,它无疑是黑色的,而且直接观测是看不到任何东西的,这也是“黑洞”名字的由来。

记者:连光都被吞噬,人类又是如何研究黑洞的?

苟利军:黑洞自身不发光,体积很小,而且与地球的距离非常遥远。我研究黑洞快20年了,但包括我在内的科学家此前都没有真的看到过黑洞。这种天体以极端的方式影响着周围的环境,对周围的恒星、气体的运动产生巨大影响。科学家可测量这种作用和影响,如吸积盘、喷流现象等,间接观测黑洞。

朱进:在此之前,无论是理论预测,还是观测结果,都间接表明黑洞是存在的,但没有人知道它的真正模样。黑洞的行为、对周围物质的影响、背后的物理学原理,比任何科幻小说都更离奇古怪和令人费解。现在公布的照片,相当于第一次直接确认了黑洞的存在。

黑洞内部奥秘无限

记者:黑洞的神秘体现在哪,这次可以看到黑洞内部的情况吗?

苟利军:这次我们还只能看到黑洞的“外貌”,依然看不到黑洞的内部。这里我要介绍一个概念“视界面”。黑洞的全部质量可以认为几乎都集中在其最中心的奇点,奇点周围会形成一个强大的引力场,在一定范围内,连光线都无法逃脱。这个光线都不能逃脱的临界半径就被称为“视界面”,即视线所能达到的边界。我们这次能看到的,就是这个“视界面”。

我们现在知道的是,几乎所有星系的中心可能都有一个黑洞。黑洞还有一些非常神奇的效应,比如黑洞周围的时间会变得很慢,这是广义相对论当中的自然推论。时间和空间在一定程度上是等效的,所以在空间被扭曲的同时,时间也被拉长,时间被拉长以后就相当于变慢了。

此外,奇点的奇异性令人匪夷所思。理论上,三维时空会被压缩成一维,不管进去的是什么,在奇点处都只能成为体积为零、长度无限长的一根物质流,因此奇点使我们无从下手。惯常使用的广义相对论在奇点失去了光彩,我们对它的了解还很不够。

记者:黑洞的内部到底是什么,一个人要是真的掉进黑洞里会是什么感受?

苟利军:假如说是一个大质量黑洞的话,你真的接近黑洞的时候,离它近的点受到的引力要远远大于离它远的点,这个引力差叫潮汐力,它会把你往两边拉。当这个潮汐力特别大的时候,会把物体直接拉碎。所以我们实际的物体不可能真的进到黑洞里面,刚到那就完全解体了,人也不会有什么感受。

经典的理论认为,掉到黑洞里的物质都会朝着中心的奇点运动,最后聚集在那里。随着聚集的物质越来越多,质量也会变得越来越大,黑洞的半径也会变得越来越大。

朱进:我们在科幻小说里经常会看到类似假设。有人说进入黑洞以后可能会跑到另一个时空里,比如平行宇宙;也有人说黑洞的出口是“白洞”,物质不是只进不出,可能还有一个出口,它对应的那个点是往外出的;还有人认为黑洞可以充当星际空间旅行通道,能快速到达一个非常遥远的地方。当然,这些纯粹是理论推想,从实际观测来看没有任何证据。

记者:都说黑洞能吞噬一切,它会威胁到地球安全吗?

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