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《不成不服的引力》

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电影《星际穿越》中，黑洞“卡冈图雅”可能是许多东谈主牵挂里最震荡的一幕。

这部电影狠恶漠视在大荧幕上不雅看，当“卡冈图雅”出面前，你会看到巨大的黑洞占据银幕中央，周围亮堂的环带快速旋转，跟着主角的飞船越来越纠合，仿佛要落入天地中一个看不见底的平川。

天然电影进行了艺术化呈现，但黑洞“卡冈图雅”并非全皆脱离物理基础。它的视觉效力也源于真实的光泽跟踪筹画，是广义相对论的一个直不雅演示。

电影中“卡冈图雅”所带来的震荡感，归根结底其实来自一些更广宽的问题：

● 推行寰宇中到底有莫得黑洞？

● 淌若有，它又是什么样的？

● 在莫得光的前提下，咱们又凭什么信服它存在呢？

这些问题，是连气儿黑洞科学的进口，亦然《不成不服的引力》（The Irresistible Attraction of Gravity）这本书里所讲到的内容。

[意] 卢西亚诺·雷佐拉 著

李歌星 译

湖南科学期间出书社·原力 出书

书的作家是著名天体物理学家卢西亚诺·雷佐拉讲授，他自己是盘问细巧天体的内行。

在书中他用日常形状讲授了黑洞的中枢结构：事件视界、吸积盘、强引力效应下周折的光泽。

让读者连气儿：黑洞的“外貌”其实来自物理历程，而不是艺术念念象。

01

黑洞“真实”存在吗？

今天咱们谈起黑洞，持续会把它手脚天地里本就应该存在的天体。

但在科学史上，它的存在其实阅历了漫长的怀疑期，因为黑洞的见地率先不是来自不雅测，而是来自数学。

1915年，爱因斯坦开拓了广义相对论，描写引力不是“拉力”，内容是时空周折。

一年后，史瓦西给出了第一个“黑洞解”，但其时险些莫得东谈主以为这种解对应真实的天体。即即是爱因斯坦本东谈主也不信服黑洞会在天地中酿成。

直到20世纪中世之后，广宽的不雅测迟缓蕴蓄了一些“转折凭据”，才让科学家不得不从头凝视黑洞存在的可能性：

比如超新星后的恒星坍缩无法被正常压力扶持；某些双星系统弘扬出狠恶的X射线放射，却看不到发光天体；星系中心存在质地特地巨大的“暗物体”，对周围恒星产生强引力不停；以及2015岁首度探伤到引力波……

等等这些踪影迟缓指向了黑洞是一个真实存在的天体。但仍有一个关节问题：黑洞不发光，东谈主类无法平直看到它。

02

若何给黑洞“拍照”？

2019年，首张超大质地黑洞相片横空出世，这既是天体裁史上的秀气性时刻，也提供了黑洞存在的平直“视觉”凭据。

不外需要细心的是，这张“相片”并非平直用相机拍出来的，而是来自不同千里镜的“不雅测终端图像”。

那么拍出这张相片有多难呢？

起先要知谈，黑洞自身不发光，咱们拍的其实是“被周折的光”。

因为黑洞里面全皆阴郁，是以图片上咱们看到的亮环其实来自吸积盘中的高温物资发出的射电放射。

同期黑洞产生的强引力效应会使光泽周折，此时周围会酿成一圈又一圈的光路，而在光路中间的“暗影”区域，也就是图像中央的“暗洞”。

因此，黑洞图像并不是“黑洞长这么”，而是“在强引力场隔邻可不雅测到的光散布长这么”。

其次，由于地球莫得敷裕大的千里镜，是以只可造一个“造谣千里镜”去不雅测黑洞。

而要分辨一个险些在星河外的轻微暗影，至少需要极端于“地球大小”的千里镜。东谈主类无法制造这么巨大的实体设备，于是就有了EHT（事件视界千里镜）技俩。

EHT的主义相配微妙，它应用了甚长基线插手（VLBI）期间，也就是把全球不同场所的射电千里镜同步起来，让它们像一个超大千里镜相通使命。

这么一来，就能取得海量的不雅测数据，然后就是庞杂的数据处置使命，为幸免东谈主为偏差，EHT把数据交给多个团队分歧处置，相互之间不换取，中间不允许看到对方的终端，确保取得的图像是跨团队一致、可重迭的终端。

最终呈现的黑洞相片天然“暧昧”，但它包含了许多灵验信息：

● 黑洞的质地不错推算；

● 分歧称性不错定出黑洞的自旋标的；

● 事件视界“暗影”的大小安妥广义相对论沟通。

值得一提的是，卢西亚诺·雷佐拉讲授亦然EHT筹谋教诲者之一，他在《不成不服的引力》书里为咱们揭开了首张黑洞相片的幕后故事。

他要点强调：黑洞影像不仅是期间成立，亦然对广义相对论在强引力场区域的一次抨击考证，更是一个科学意旨浩大于视觉意旨的成立。

03

引力为何仍眩惑咱们？

回到更基础的问题：为什么黑洞影像如斯抨击？

雷佐拉讲授在书中给出的回应其实很浅薄：黑洞把引力推到极限，而引力是连气儿天地结构的基础。

书中反复强调一个关节点：引力不是传统意旨上的“力”，而是时空的几何属性。

举个例子，咱们知谈行星围绕太阳旋转，但其实并不是“被拉着转”，而是行星在周折的时空里走最省力的旅途。

这亦然广义相对论从头界说“引力”的关节：它告诉咱们，唯有存在质地，时空就会周折，而物体仅仅顺着这张被拉伸、压缩、扭转的时空膜天然前行。

而黑洞的意旨就在于：它把时空周折放大到极点，让咱们不祥测试表面的界限。

对此雷佐拉讲授在书里追念了畴前百年来的引力盘问与历史配景，其中黑洞是不成或缺的抨击章节，读完这本书，你会更连气儿二者之间的干系。

作为一册了解引力、黑洞、引力波等见地的初学书，雷佐拉讲授并莫得在书里放过多的公式，他的写稿秉性是“把复杂历程拆解，但也保证准确性”。

因此相配得当那些对天地问题有兴味、但未受过专科进修的读者。

首张黑洞影像并不是绝顶，而是一个起初。

跟着仪器升级、算法校阅、更多千里镜加入EHT，咱们可能会看到更明晰的黑洞图像，也可能发现新的物理惬心。