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黑洞,是21世纪的原子

2019-05-08 18:07:29 暂无 阅读:1293 评论:0

1.

4月10日,全世界都在存眷着一件事:我们成功地捕获到了黑洞的模样,让宇宙中这个最大的捣鬼鬼终于现了底细!这个捣鬼鬼是处于在M87星系中心的超大质量黑洞。我们知道,黑洞能够易如反掌地吞噬掉数百万、甚至数十亿颗恒星,但我们从未真正见过它。所以,即使只是捕捉到了这个宇宙“超等恶棍”的恍惚特写,也是件喜大普奔的事。

这个黑洞被定名为Powehi(意思是“带来无尽缔造力的瑰丽的黑色源泉”),距离地球5500万光年。这就意味着,我们看到的其实是恐龙灭尽后不久后发出的光所生成的照片。

黑洞,是21世纪的原子

○ M87中心的超大质量黑洞。| 图片起原:EHT

这是汗青性的时刻,而在曩昔十年间,我们还履历过两次如许的时刻:2012年,大型强子对撞机公布发现了在上世纪60年月就预言了的希格斯粒子;2016年,激光过问引力波天文台公布首次直接探测到了早在100年前就预言存在的引力波。这些伟大的时刻离不开几十年来的手艺立异以及来自全球科学家的协作。固然这些发现听起来似乎与我们的平常生活相距甚远,但你永远也无法想象将来它们将会带来如何的惊喜。

现在,物理学家依旧陶醉于研究希格斯粒子的各种性质,他们甚至进展建造下一代对撞机来索求希格斯粒子以及其他或者存在的粒子(好比超对称粒子或暗物质粒子)。四月初起头,引力波探测也进入了新时代,到如今为止,已经探测到六例引力波事件,个中一例很或者来自黑洞吞噬中子星,这是空前未有的探测究竟。而黑洞的首张照片也仅仅只是个起头,我们很快就将看见银河系中心的超大质量黑洞。将来,跟着更多射电千里镜的到场,也将使我们看到越来越清楚的黑洞照片。

2.

近几十年来,黑洞的存在激发了公家和科学家的无限联想。近年来,科学家一向致力于研究黑洞,使它们从理论教科书和科幻片子中,改变成了现代天文学中的焦点脚色。这几乎使科学家忘怀他们其实从未见过黑洞。

而此次的成就使我们能够终于能够确定地说:黑洞的确存在!并且,图片中的黑洞剪影的巨细和外形与理论预期的相符它——这再次验证了爱因斯坦的广义相对论(描述引力的理论)。巧合的是,此次的发现正好发生在广义相对论第一次被实验验证的一百年后。那是在1919年5月29日,天文学家爱丁顿行使日食测量了遥远星光在经由太阳四周时发生的偏折效应,这一发现使得爱因斯坦成为家喻户晓的名字。

将来,跟着我们获得越来越多的数据,我们不光将一步步揭开黑洞四周的吸积盘和喷流的物理,也将对黑洞的形成及其在宇宙汗青中的感化有更多的懂得。非常主要的一点是,黑洞的存在提醒着我们,现代物理学所面临的最大挑战,是若何协调现代物理学的两大基石——广义相对论和量子理论之间的矛盾。

3.

宇宙将它最深、最不为人所知的机要隐藏在黑洞之中。在这里,时间住手了,物质被压缩成一个点,也就是有名的奇点。这是非常难以置信的,就如同“所有物质都发源于宇宙大爆炸”和“时间肇端于宇宙大爆炸”一般。物理学家约翰·惠勒在一次讲座中提到了黑洞,此后这个名词便普及开来。惠勒阐述道:“时空奇点的存在,代表着充裕的因果关系这一原则的终结,对于经由科学获得的可展望性也是如斯。物理学怎么会通向与它自身相违反的究竟呢——也就是通向没有物理学?”

黑洞,是21世纪的原子

○ 在《悖论照亮奇异世界》一文中,我们充裕地商量了黑洞所带来的悖论。

是以,黑洞所饰演的脚色与一百多年前的原子相似。凭据其时已知的天然纪律,原子基本弗成能存在,它们会自我破坏。但实验敷陈我们,大天然找到认识决法子。这个悖论的解决最终导致了量子理论的显现,并彻底打破了我们对实际(包罗概率在物理过程中的根基感化)的懂得。

黑洞恰是如许一个悖论,它就像是21世纪的原子。从引力的角度看来,黑洞是我们所知道的最简洁的物体。而从量子理论的角度来看,黑洞又是最复杂的物体,是保留物质和信息的最简练的体式。黑洞的存在,终将引领我们找到一个可以统一引力和量子理论的加倍深刻的理论,这将再次对我们关于空间和时间的观点发生深远影响。

是以,这幅标记性的黑洞图像之所以如斯令人兴奋,是因为它敷陈我们,我们所面临的难题有一个解决方案。大天然已经找到了让黑洞存在的一种体式。如今,我们需要更起劲的去索求那些大天然知道,而我们还不知道的机要。

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