從猜想到看見,黑洞是不是你想象的樣子 | 長(zhǎng)江評(píng)論
2019-04-10 20:23:00 來源: 長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)
  黑洞在宇宙中廣泛存在,直到2019年4月10日之后,人類得睹黑洞的“芳容”。


  長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)評(píng)論員 楊于澤
  誠(chéng)如《詩(shī)經(jīng)·蒹葭》所詠:“所謂伊人,在水一方?!痹诳匆娭?,人們知道或意識(shí)到這個(gè)人的存在。黑洞在宇宙中廣泛存在,直到2019年4月10日之后,人類得睹黑洞的“芳容”。
  從預(yù)言黑洞到拍到黑洞照片,很典型地遵循著科學(xué)發(fā)現(xiàn)的某種規(guī)律:先預(yù)言,再在科學(xué)預(yù)言的基礎(chǔ)上通過科學(xué)觀測(cè),證明科學(xué)預(yù)言的科學(xué)性。
  天文學(xué)上一個(gè)最典型的例子,是“日心說”戰(zhàn)勝“地心說”。古羅馬時(shí)期天文學(xué)家托勒密是“地心說”集大成者,這種學(xué)說與宗教結(jié)合,成為中世紀(jì)西方世界的官方學(xué)說。十六世紀(jì)初,哥白尼提出“日心說”,之后200年間,以伽利略為代表的一批天文學(xué)家的天文觀測(cè)證實(shí)了“日心說”的相對(duì)合理性,并以牛頓萬(wàn)有引力完成理論解釋。
  而基于萬(wàn)有引力,人們預(yù)言了海王星、冥王星等太陽(yáng)系天體的存在,并最終觀察到這些天體。
  人類對(duì)黑洞的預(yù)言,其實(shí)已經(jīng)有兩百多年了。18世紀(jì),英國(guó)地理學(xué)家約翰·米歇爾便已經(jīng)預(yù)見到,宇宙中有一種致密天體,密度大到連光都完全無法逃逸。1905年愛因斯坦發(fā)表狹義相對(duì)論,并于10年后發(fā)表著名的引力場(chǎng)論,由此得出一系列理論預(yù)言。1916年,德國(guó)天文學(xué)家卡爾·史瓦西通過計(jì)算得到愛因斯坦引力場(chǎng)方程的一個(gè)真空解,這個(gè)解從理論上預(yù)言了黑洞的存在。
  黑洞預(yù)言的悖論在于,黑洞恰恰是看不見的,但難題很容易就得到了解決:當(dāng)黑洞會(huì)存在于一個(gè)恒星周圍,會(huì)將恒星的氣體撕扯到它自己身邊,產(chǎn)生一個(gè)圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的氣體盤,即吸積盤;而且一部分氣體在掉入黑洞之前,會(huì)在磁場(chǎng)的作用下被沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向拋射出去,形成噴流。
  在過去10多年里,全球8個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡組成“事件視界望遠(yuǎn)鏡”項(xiàng)目,包括中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)在內(nèi)的一些國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)也參與進(jìn)來,同時(shí)對(duì)黑洞展開觀測(cè)。8個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡聯(lián)網(wǎng)后,理論上相當(dāng)一個(gè)地球球面大小的天文望遠(yuǎn)鏡,長(zhǎng)期盯住銀河系中心黑洞SgrA*和星系M87黑洞,收集了大量數(shù)據(jù)信息,然后是復(fù)雜的計(jì)算分析。
  中國(guó)人都懂的一個(gè)道理是,理論指導(dǎo)實(shí)踐。而用英國(guó)哲學(xué)家卡爾·波普爾的分析框架,人類發(fā)現(xiàn)真正的過程就是先提出猜想、理論預(yù)言,然后進(jìn)行證實(shí)與證偽。愛因斯坦相對(duì)論從預(yù)言上預(yù)言了黑洞,天文學(xué)家、物理學(xué)家觀察到了黑洞的存在,現(xiàn)在全球天文臺(tái)合作,揭開了“新娘的蓋頭”。
  【編輯:金鑫】
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