写在人类首张黑洞照片公布

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2019年04月10日的EHT新闻发布会上,EHT的主任Doeleman向世人公布了,人类有史以来的第一张黑洞照片。这个黑洞位于M87椭球星系的中心,距离我们有5000万光年远。作为M87星系的中心主黑洞,它有65亿个太阳这么重。

这次黑洞照片的发布,未免有些雷声大雨点小的感觉。四十多个国家,几百个单位一起做一件事情,跨越整个地球来做一次成像。在如今动辄4k,VR的视觉体验来说,这张照片的清晰度确实不高。10pb以上级别的数据浓缩到这么小小画幅上,未免有些缩水之感。

EHT成员望远镜的位置

在EHT里有着很多世界上最先进的射电望远镜,它们在各自的独立观测中,做出了很多重要的天文物理成果。现在将它们联合起来,作为一个整体,使得望远镜尺寸几乎等于地球的直径。观测如此遥远的黑洞所需要的分辨率,甚至比在地球上观测月亮上的头发丝还高!同时,因为所获取的数据量及其庞大,EHT组织内有两个分别位于美国和德国的小组,运用数学和物理模型,花了两年多的时间独立进行数据分析,互相比照校验,得到了一致的黑洞图像。

黑洞照片一出,既迎来了网络狂欢

不过正所谓外行看热闹,内行看门道。很多业内人士看上去很高大上的东西,展示出来往往给吃瓜群众一种不过尔尔的感觉。自然界造物主很神奇。很多时候科学家的辛勤努力难以模仿其一。获得的10Pb多的数据不全是光学信息,这张照片的宣传意义显然是大于科学意义的。但更有用的是背后的大量数据,黑洞事实上样貌的成像结果和理论模型的对比,远比一张“经过ps”的照片要有用。战斗天使阿丽塔上映时,就有评论称,中国人往往认为大飞船,大宇宙,大爆炸才是特效,仿真拟人不算。阿丽塔一只眼睛有九百万的像素,他们觉得还不如真人来演。这个观点未免偏颇,但也不无道理。阿凡达不过是一个外太空版的风中奇缘,真人演员穿上蓝皮套未必不能演好。但他所带来的全新的视觉体验,动作捕捉,3D特效等,开创了一个新的电影市场。

Memoirs of the Royal Astronomical Society LXII, Appendix Plate 1

100年前的1919年,爱丁顿远征西非观测日全食,验证了爱因斯坦的预言:质量确实可以令时空弯曲。

52年前的1967年,惠勒第一次提出“黑洞”一词,用以指称一种只在理论上存在的,极端致密、令时空无限弯曲的天体。

40年前的1979年,法国天文学家让-皮埃尔·卢米涅利用一台运算能力只有10年前主流手机(以水果4为例)万分之一的晶体管计算机计算得到光强等高线图之后,按照等高线图的指示,亲自动手、用一个个墨点绘制在一张照相纸上的图像。

这也是人类第一张利用计算机数值模拟得到的黑洞模拟图像

《星际穿越》中的瓦岗图雅令人印象深刻,

在《流浪地球》上映后陷入硬科幻争端时,《星际穿越》躺枪。虽然有2017年诺贝尔奖得主基普·索恩作为科学顾问,但电影导演考虑到观众的理解和接受程度,还是选择了上图的上下对称的画法。不得不说是一个遗憾。

虽然我们的理论和算力已经能够推算出黑洞的样子,但他就在那里,为什么我们不能看一看呢?

幸运的是,在全球科学家的共同努力下,2019年,我们有幸得到了第一张黑洞照片。当年模糊的黑白照片当年也不如油画好看清晰,但那毕竟是一种更为先进的技术,有着更好的发展潜力。如今,尽管是240P投屏在50寸液晶电视的全损画质,但至少和之前比是真实的电磁波信号了。

爱因斯坦叕对了!

虽然相对论的再一次被验证令人兴奋,但也让人对当今理论发展产生了一丝无力之感。相对论和量子力学各自在各自的适用范围成立,但却在领域外存在一些明显冲突。说明这两种理论都只是一种更高级理论的近似。正如牛顿力学是相对论的低速近似和量子力学的宏观近似。然而,我们迄今为止的观测——从日全食验证,水星近动到尽头的黑洞照片,仍未能发现相对论的错误——或者说误差。理论指导实践,实践又反作用于理论。科学研究的错误并不可怕,有时候错误意味着进步的方向。但很遗憾,我们仍未发现下一级理论的突破口。

但令人没想到的是,还未等到黑洞相关知识科普的爆发,大众的目光先被“视觉中国”的知识产权案子吸引了过去,也算是令人哭笑不得的一个题外话吧。

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