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【黑洞】黑洞存在吗?——关于“是否存在黑洞”的一点思考 精选

已有 11287 次阅读 2015-8-21 10:23 |个人分类:科普文章|系统分类:科普集锦| 科普, 黑洞, 好奇

曾经,我写了一篇小文章——《来自'星星'的约2亿年前的信》。

我想,可能有一位很好奇的小朋友,在新浪网上搜索“黑洞”,然后就神奇地被引导到我的那篇文章。看了以后,他更加对黑洞感兴趣了,比如他问我:“为什么黑洞吃饱了呢?”当然这个问题的提出,就已经基于承认了黑洞是存在的。我以为我回答了他/她的问题,也为自己的这篇小文章所起到的一点点一点点小作用而开心。

可是今天,我看到了小朋友的留言,着实让我失望--难受--吃惊--反思。留言是这样的:“姐姐,我们的自然老师今天批评我了,他说黑洞是科幻的东西,不存在。555”。


这提出好几个问题。

第一个问题:前沿的科学研究,和大众的普遍认识理解,差的有点多。

第二个问题:在目前所谓物欲横流的社会,有多少人真的对科学研究前沿的知识感兴趣?你感兴趣吗?

第三个问题:如果你感兴趣,那么除了天文馆的科普宣传外,你有接触过其他的分享吗?如果有其他的有意思关于科普的分享,你会喜欢吗?如果你不感兴趣,你的原因是什么呢?

你也许会问,基础科学的研究对我们日常生活水平的提高有直接的帮助吗?

如果没有,那我为什么还要关注基础科学的研究呢?如果没有,国家逐年扩招研究生,让更多的人参与基础科学研究,便是个错误的决定?

对此,我的浅显回答是(纯属个人意见,请批判性地温和接受):基础科学研究很重要。工业上新型材料的提出,很大程度上取决于实验室里的研究人员一步一步从原理出发,提出可能的试验方案,然后实验人员再一次又一次的变换原料种类和调整配比,失败很多次后才得到的结果。这样的例子还有很多,涉及到能源机制的变化;越来越小巧化的电子设备等等。

基础科学研究,也许不能短时间内产生很大的直接收益。但从一个世界的发展来看,是需要有一帮有毅力、聪明的人,静下心来,排除外界各种物质干扰,团队合作,提出问题并解决问题。想想,如果所有人都不做基础科学研究,我们会不会到现在还不知道,宇宙是加速膨胀的,我们的遗传信息是通过DNA来储存的,太阳为什么会发光,原来我们的地球只是宇宙中众多星系群中的一个星系群中的一个星系'银河系'中的一个恒星系统'太阳系统'的一个行星。我们夜晚在天空中看到的一闪一闪亮晶晶的星星,其实本质上和太阳是一样的,都是可以自己发光的恒星。

第四个问题:如果你还是不感兴趣,没关系。你可以跳过以下对'黑洞是否存在'这个问题的回答?继续重复:个人意见。

1. 先来看段 来自欧南台的视频资料,它展示了我们的银河系母亲中心黑洞,周围的恒星运动状况。反过来,从这些恒星的运动状况,我们可以分析出银河系中心黑洞的存在。一定要看这个视频哦!

http://www.eso.org/public/videos/eso0846e/ 


来自http://www.eso.org/public/news/eso0846/

前10秒中,显示的是由欧南台的甚大望远镜(VLT)拍摄的银河系中心的图像。

你们看到的彩色,并非银河系中心就是这样彩色的呈现,而是由天文学家将多张来自于不同频率的图像叠加而成。所谓不同频率,大家可以联想到收音机的那个FM***,你调节到不同的FM值,就会听到不同的广播台。叠加起来以后,天文学家会给一个相同频率的图像一个相同的颜色基底,比如蓝色。然后因为一个星系在不同地方,可能都会发出这个相同频率的光,但是强度不一样。所以你会看到的蓝色也不是一个程度的蓝,在强度输出的大的地方可能是深蓝,而在强度输出小的地方就是浅蓝。试想想看,一个星系,脾气有好几种,也就是会发出不同频率的光--对应你看到的图像中不同的颜色(比如红色、蓝色和绿色);即使是一种脾气,在不同地方程度也不一样--对应的你看到的图像中即使是红色,还分深红、浅红等。下一次,当有人拿出一张很漂亮的星系照片,告诉你说,看,星系多么漂亮,五彩缤纷的。你要记得回复他,如果你坐上飞船去太空看这个星系,是不会看到这五彩的颜色的。这五彩的颜色,是天文工作者根据其审美观点和真实的发光状况来展现出来的。

从第56秒开始,展现了从大视角观测的星系图像,到恒星围绕星系中心运动的真实图像。

从1分30秒开始,从真实的观测数据,过渡到计算机模拟的恒星运动。

要知道,这些观测数据,是历经科学家们16年的长期监测银河系中心的恒星运动才获得的。你看到的从56秒到1分30秒中,那些恒星的运动,其实是由16年中每次观测,类似于远程拍照得到的一个个点,连接而成为的动态结果。就好像,我们在纪录片中看到一朵花的绽放,貌似只经历了几秒钟,实际上一朵花的美丽绽放需要很长时间。

2. 第一点,是一个比较直接明了的证据。另外,我们也可以回归到上篇小文章里提到的类星体。类星体可以在很小的范围内,产生巨大的能量。如果我们用太阳发光的能量机制--核合成理论去解释,量级上就差了太多。但是如果用黑洞的存在就可以了。简单来说就是,黑洞因为自己质量很大,就产生了一个巨大的引力势阱。而周围的气体物质就会有往中心运动的趋势。又因为气体之间相互摩擦,互相有牵制作用,即所谓的黏滞效应。气体会形成一个盘,气体将转动的角能量往外传,而气体质量本身往里掉。从而就形成了黑洞的吃东西过程。被吃的食物损失的引力能,转化为光和热。这些能量不是全部都能辐射出来,即被我们看见,可能只有10%能被我们观测到。这种机制能比较好的解释,类星体为什么能在如此小的范围内产生如此巨大的能量。

3.4. 5, 还有一些其他的证据说明黑洞的存在。

也许有一天,真的有人找到另外一种理论,去解释目前仍需要用黑洞存在的理论才能说得清楚的现象。没有关系,我们都在朝着解释问题的方向前进呢,不可能因为害怕错误而止步不前。

 

最后我想分享这个。研究生面试的时候,老师问,为什么喜欢天文。很多人回答说,从小我就热爱仰望星空,我想知道关于宇宙的知识,特别是什么关于黑洞的,关于暗物质的,关于暗能量的等等。等到你真的进入研究生阶段,你并不是什么都可以做。如果你是个主攻观测的学生,你做的更多的事情,选择一个小的切入口,写申请和众多人pk,然后庆幸获取望远镜时间,得到数据。接着苦学各种软件和编程,处理数据。如果你的数据质量还不错,你还可以从处理结果中获取你的有效分析;如果不是,你就会很痛苦的寻找,我能根据目前的证据说些什么话呢?如果你是一个主攻理论研究的学生,你不再是象很多老一代理论工作者那样从第一原理推导,得到新的理论,而是技术上要精通编程,要能写出巨大的逻辑清楚、性能优化的程序,要熟悉各种物理和天文知识,了解如何和得到望远镜数据的观测天文工作者交流,等等。这和所有其他的行业都有其共通之处。带着大大的梦想进去,每天处理着锁碎的小问题,但是随着积累和计划性的创造工作,我们也在不断实现着那个大大的梦想。要知道,自怜是最可悲的。

所以,我不敢说自己上述给出的解释多么有说服力。我自己现在仍然有很多关于黑洞的问题,这也是促使我不断提出问题和想解决问题的动力。

让我们就允许自己继续有疑问,继续感到好奇。做一个好奇的人!

 

[该文写于2013年4月15日]




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