技术帝谈黑洞，看懂的可空降物理高考冲击满分
星期三
陌上美国
转载自【秘苑玫瑰】
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人马座27度是一个你必须知道的黄道位置：朝这个方向望去，就是银河系的中心所在，它距离我们26000光年，天文学名称叫人马座A星（Sgr A*）。这个庞大无比的中心有四百万个太阳的质量，但是人们看不到它，因为它是一个黑黝黝的「黑洞」。
黑洞之所以黑，是因为吸引力实在太强，以至于连光线都无法逃脱它强大的俘获力，所以我们看不到它的存在；稍复杂一点的说法是，黑洞的重力把时空弯曲成了一个封闭的区域，整个四维时空在那里凝聚成一点，前几年的科幻电影《星际穿越（Intestellar）》就让男主角来到了黑洞里面的五维时空，从那里他任意穿越无数种可能的现实世界。
黑洞引起强烈的空间弯曲，因此当一个黑洞从星空飘过的时候，会引起强烈的光线折射效应，使得它背后的星空背景发生透镜般的扭曲变形，好像被戳了一个洞。除了银河系中心的巨无霸，银河系可能还有上千个小型的黑洞，但是它们更加难以观察，因为实在是太小了。不过，当黑洞相遇时，它们会发生剧烈的回旋和融合，时空震荡的涟漪会以「引力波」的形式传遍宇宙。
我们从来没有看到过黑洞，迄今为止所有关于黑洞的图片都是出于想象。黑洞不仅「黑」，而且占据的空间非常狭小，还藏在浓重的星尘之间，用可见光观察方式根本没有可能。需要以无线电频谱拍摄，并且使用比哈勃望远镜还要强大一千倍的解析度，才有可能看到人马座A星周围的场景。
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黑洞根据定义就是看不到的，但是黑洞周围的「事件视界」（Event Horizon）可以看得到——这个名词不妨理解成，就是黑洞边缘的分界线所在，在分界线之内是让光线一旦坠落就无法逃逸的无底洞，分界线之外的话还有救。分界线之内发生的任何事件，外界都一无所知，所以叫做「事件」的分界。
对于一个「坠落」到黑洞的人来说，他自己是看不到自己穿越分界线的，他在不断的坠落中越来越加速，直到以光速行进，化身为无数的光子融入这个神秘的世界。在黑洞周围，有大量这样在「坠落」的物质，围绕着黑洞一边旋转一边最坠落中撕裂，并在这个过程中发出光线，给了我们一个在遥远的地方看到这个区域的可能。
对于一个在地球上观察的人来说，会看到什么呢？很多人以为，这个不幸的人在坠落的过程中，忽然消失在黑暗里。其实不然，真正发生的是，他的身影在视界线附近停止不动，而后逐渐变得黯淡直到最终透明。他并没有一个「掉」进去的过程发生。
上图那种想象有助于理解黑洞的结构，但图像其实并不太现实，科学家用周密的计算模拟得到的最精细模型是下面这样的：圆盘型围绕着黑洞旋转的物质，它们所发出的光，在迎面而来的方向变得密集而明亮，而远离我们而去的另一边则黯淡稀疏。而且，当光线在黑洞背后的时候，因为时空弯曲，它们依然会绕到前面来，形成一个具有透明水珠印象的奇艺图景。
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因为黑洞实在太小，于是人类使用了遍布全球的八台射电望远镜，组成一个同步协调的阵列，就像整个地球一样大的「望远镜」，叫做「事件视界望远镜（EHT）」，观察的就是黑洞的「事件视界」。虽然确切说只是地球望远镜的一些「碎片」，但是随着地球旋转，这些碎片采集的图像逐渐拼凑起来，得到越来越清晰的整个影像。
2019年4月10日，人类在全球多地同时发布了该望远镜首次拍摄的黑洞图像，不过它这次的观察对象不是人马座A星，而是室女座星系团中超大质量星系Messier 87中心的一个更大的黑洞，它距离地球5500万光年，质量为太阳的65亿倍。首次发布的黑洞照片（下图）显示，跟人类的模拟（上图）非常吻合，亮度的不均匀是因为黑洞周围物质旋转的结果。
电脑模拟还给出了我们更美妙的细节（下图），有朝一日或许我们可以通过更强大的望远镜得到直观的验证。星系中心像是一台发动机，不仅凝聚了整个星系，并带领全部成员在宇宙中回旋。
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在神话传说里，不论王母娘娘用簪子划下一道银河，还是古希腊的天后赫拉的乳汁流淌成河，都为银河系赋予了母性的意义。银河不像太阳的光辉那样夺目而自诩，但却在幕后以更加无比的力量维系着一切。
正如「日心说」取代「地心说」，银河系中心使得人们的视野超越了太阳系。人类文化的集体潜意识里，太阳代表着自我、代表权威、代表金贵、代表一切之源，被认为是至高的象征，人们用太阳来比喻君王、比喻父亲、比喻自我人格的核心。在占星学的眼里看来，对于银河中心的觉知，是突破自我的表示，使人谦卑地认识到有比自己的小我更宏伟的缔造力量存在。
但银河系也是更大尺度的结构的一部分，她从属于拉尼亚凯亚超星系团（Laniakea Supercluster），银河系和其他的星系组成无数的队列，以每秒钟数百公里的速度，在更大的力量的推动下朝一个神秘的聚集地「巨引源」飞行。这个超星系团有超过十万个星系，在下面这张图上，每个亮点都是一个星系，我们整个银河系就在右下角红点处。
巨引源影响着数百万个星系，那里是什么呢？是比银河系黑洞更宏伟许多倍的黑洞吗？我们不得而知。拉尼亚凯亚就像一片羽毛，飘荡在无边无际的宇宙当中。而我们的整个星系，在这浩瀚的图景里只如微尘一般，太阳系也不过微尘之微尘，你我也不过微尘之微尘之微尘之微尘。
然而有一天，我在桥墩上看到这幅一画原住民风格的壁画，正是整个临近宇宙的结构图，伟大的拉尼亚凯亚，画上的人物，视线跟这个宇宙结构相联。现代文明在物质高度发达的同时，是否丢掉了人类的初心和与自然的链接呢？当我们以宇宙视野来看待存在，还会像自我的人一样狭隘吗？当我们心怀宇宙视野，也会有全球视野、有社区视野，以超越小我的方式看待宇宙苍生。人的内在世界与外在世界一样广袤无边，向内打开才是向外打开的路。