今天晚上21:00，首張黑洞照片即將面世！

北京時(shí)間4月10日，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間星期三下午1點(diǎn)（北京時(shí)間星期三晚上9點(diǎn)），中國(guó)、美國(guó)、比利時(shí)、丹麥、智利、日本和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)科學(xué)家將同時(shí)舉行新聞發(fā)布會(huì)，以展示期待已久的事件視界望遠(yuǎn)鏡的觀察結(jié)果。

人們期望事件視界望遠(yuǎn)鏡能為黑洞拍下第一張照片。

事件視界望遠(yuǎn)鏡是由分布在四大洲的10個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡組成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，它們協(xié)同運(yùn)行，作為一臺(tái)儀器對(duì)位于銀河系中心的一個(gè)黑洞進(jìn)行觀察。

科學(xué)家聲稱，事件視界望遠(yuǎn)鏡對(duì)深空天體的觀察能力，相當(dāng)于在紐約能數(shù)清洛杉磯的一個(gè)高爾夫球表面的凹痕。

為黑洞拍照將意味著天體物理學(xué)的一次重大突破，標(biāo)志著一個(gè)世紀(jì)以來(lái)人類對(duì)黑洞理論的研究和觀測(cè)工作達(dá)到一個(gè)高潮。

甚至在一、兩代人之前，科學(xué)家也不完全確定黑洞的存在，因?yàn)殡m然從數(shù)學(xué)上說(shuō)它似乎是存在的，但人類從未直接觀測(cè)到過(guò)它。

很少有人比幫助確立黑洞存在的這個(gè)人更討厭黑洞：他就是阿爾伯特·愛因斯坦。

他在1915年發(fā)表的廣義相對(duì)論，闡述了物質(zhì)是如何引起空間和時(shí)間（時(shí)空）彎曲的——就像把一個(gè)保齡球放在彈簧墊上、彈簧墊表面會(huì)向下凹陷那樣。引力是宇宙幾何形狀變形產(chǎn)生的效應(yīng)。

物理學(xué)家這樣表述廣義相對(duì)論：“物質(zhì)引起時(shí)間和空間彎曲，空間和時(shí)間引起物質(zhì)運(yùn)動(dòng)。”

就在愛因斯坦廣義相對(duì)論方程發(fā)表數(shù)個(gè)月后，德國(guó)科學(xué)家卡爾?施瓦茲希爾德（Karl Schwarzschild）修訂了愛因斯坦的方程，并得出了一個(gè)令人不安的結(jié)論。

他發(fā)現(xiàn)，如果一個(gè)物體密度足夠大，它最終將在時(shí)空中形成一個(gè)被稱作奇點(diǎn)的“無(wú)底洞”。

到1960年代，奇點(diǎn)被稱作黑洞，是非常強(qiáng)大的引力陷阱，任何物體一旦進(jìn)入，就再也無(wú)法返回了。黑洞的引力場(chǎng)非常強(qiáng)大，即使是光也不能逃離事件視界（是一種時(shí)空曲隔界線，可以理解為是黑洞的邊界）。

愛因斯坦認(rèn)為奇點(diǎn)的概念很荒謬，專門進(jìn)行研究來(lái)批駁這一概念，但隨著時(shí)間推移，越來(lái)越多的研究人員發(fā)現(xiàn)了更多線索：施瓦茲希爾德古怪的想法可能是符合實(shí)際的。

專門研究恒星演化的天體物理學(xué)家蘇布拉馬尼揚(yáng)·錢德拉塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar)解釋說(shuō)，一些恒星在“壽命結(jié)束”后會(huì)坍塌。

之后，物理學(xué)家羅伯特·奧本海默（J. Robert Oppenheimer）和哈特蘭?斯奈德（Hartland Snyder）闡述了恒星坍塌的持續(xù)過(guò)程，最后會(huì)形成施瓦茲希爾德所說(shuō)的奇點(diǎn)。

但是，由坍塌的恒星形成的恒星質(zhì)量黑洞并不是宇宙中唯一的黑洞類型。

在1960年代和1970年代，科學(xué)家們提出，他們稱之為類星體的一些神秘的明亮天體，實(shí)際上可能是由過(guò)熱旋流物質(zhì)組成的云，它們分布在質(zhì)量是太陽(yáng)數(shù)十萬(wàn)倍的黑洞周圍。

隨著這些超大質(zhì)量黑洞吸收氣體和星塵，根據(jù)黑洞理論，事件視界之外的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)會(huì)加速，其中一部分被拋回到星系中。

除這些超熱氣體流外，這一過(guò)程還會(huì)輻射X射線和無(wú)線電波。所有這些活動(dòng)都使黑洞成為宇宙中最明亮的天體，掩蓋了它們中心區(qū)域的黑暗。

1974年，位于美國(guó)西弗吉尼亞州的格林班克射電望遠(yuǎn)鏡的研究人員，捕獲了來(lái)自銀河系中心強(qiáng)大的無(wú)線電信號(hào)。這是人馬座A *黑洞存在的第一個(gè)觀測(cè)證據(jù)。整個(gè)銀河系都圍繞這一黑洞旋轉(zhuǎn)。

目前，天體物理學(xué)家認(rèn)為，所有大星系的中心都“潛伏”著超大質(zhì)量黑洞。有關(guān)這一理論的一個(gè)最大的未解之謎是“先有雞還是先有蛋”：先有黑洞還是先有星系？

黑洞并不是人類應(yīng)該擔(dān)心的諸多天體之一。它們不會(huì)伺機(jī)吞噬美麗的行星，更不是宇宙真空吸塵器。不過(guò)，我還是不想跨過(guò)事件視界，那樣我就完了。

麻省理工學(xué)院退休物理學(xué)教授雷納·韋斯（Rainer Weiss）因探測(cè)黑洞碰撞產(chǎn)生的引力波而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。他解釋說(shuō)：“最終，黑洞會(huì)撕裂人體；再往黑洞中心運(yùn)動(dòng)，它會(huì)摧毀每一個(gè)分子；到更靠近黑洞中心的區(qū)域，它會(huì)摧毀所有的原子核?！?/strong>

最終“人體”會(huì)達(dá)到奇點(diǎn)。根據(jù)物理方程的描述，奇點(diǎn)的時(shí)空曲率變得無(wú)限大，所有已知的物理定律都不再適用。

韋斯說(shuō)：“當(dāng)時(shí)，沒有人知道該如何解釋奇點(diǎn)。”

他指出，要理解奇點(diǎn)，“人們需要掌握量子引力理論，而我們尚未建立起成熟的量子引力理論”。

科普作家經(jīng)常將黑洞描述為怪異的天體，但實(shí)際上它們并不怪。事實(shí)上，進(jìn)入黑洞的物質(zhì)都被剝奪了除質(zhì)量、電荷和旋轉(zhuǎn)之外的所有特性。隨著接近黑洞中心的“奇點(diǎn)”，質(zhì)子、中子、電子、大金屬原子，進(jìn)入的一切物質(zhì)都變得沒有什么差別。

物理學(xué)家約翰·惠勒（John Wheeler）宣稱黑洞“沒有頭發(fā)”，這里指的是黑洞沒有發(fā)型，沒有任何個(gè)性化和引人注目的特性。

物理學(xué)家布萊恩·格林（Brian Greene）在他的《優(yōu)雅的宇宙》一書中指出，黑洞的這一特性使它與亞原子粒子不可思議地相似，這催生了“奇怪的猜測(cè)，即黑洞可能是巨大的基本粒子”。

至于什么是奇點(diǎn)，沒有人真正知道。我們可能無(wú)法用空間坐標(biāo)來(lái)描述它，而且奇點(diǎn)也不存在時(shí)間。從某種意義上說(shuō)，奇點(diǎn)什么也沒有，沒有任何活動(dòng)發(fā)生。

紐約Flatiron研究所計(jì)算天體物理中心的天體物理學(xué)家奇亞拉·曼加萊利（Chiara Mingarelli）表示：“什么是黑洞？這是當(dāng)下科學(xué)界的重大未解之謎之一。什么是奇點(diǎn)？在數(shù)學(xué)上我們把它定義為時(shí)空的無(wú)限曲率。但這不可能是真的?！?/strong>

她的意思是，數(shù)學(xué)可能與奇點(diǎn)的實(shí)際情況不符，“從數(shù)學(xué)上說(shuō)，這是我們能給出的最好的解釋，但如果我們能看到黑洞的中心——奇點(diǎn)，它可能會(huì)是某種物質(zhì)”。

著名的LIGO實(shí)驗(yàn)，已成功地捕獲黑洞融合的信號(hào)。在第一次探測(cè)到引力波時(shí)，估計(jì)兩個(gè)黑洞的質(zhì)量各約相當(dāng)于30個(gè)太陽(yáng)。當(dāng)它們?nèi)诤蠒r(shí)，大約相當(dāng)于三個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的能量以引力波的形式輻射到整個(gè)宇宙中。

事件地平線望遠(yuǎn)鏡觀察了兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞：人馬座A *和M87。M87是室女座星系團(tuán)中一個(gè)巨大的橢圓星系。雖然銀河系的中心黑洞質(zhì)量相當(dāng)于430萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)，但M87中的黑洞的質(zhì)量可能相當(dāng)于高達(dá)60億個(gè)太陽(yáng)。M87以噴射在星際空間中綿延大約5000光年的粒子流而聞名。

因此，星期三科學(xué)家可能公布銀河系或M87，或同時(shí)公布兩者中的超大質(zhì)量黑洞照片。照片可能顯示黑洞的輪廓或陰影。

天體物理學(xué)家期望黑洞照片能提供有關(guān)愛因斯坦廣義相對(duì)論的信息。照片可以顯示黑洞如何扭曲它周圍的空間，其中包括引力透鏡效應(yīng)。

耶魯大學(xué)天體物理學(xué)家普里亞姆瓦達(dá)?那塔拉?。≒riyamvada Natarajan）說(shuō)：“形象地說(shuō)明引力透鏡效應(yīng)，就是人能夠看到頭后邊的物體。我們建立了有關(guān)黑洞，特別是事件視界的模型和理論，并進(jìn)行了一些模擬，以對(duì)黑洞進(jìn)行觀察，拍下黑洞照片將是令人難以置信的，這是對(duì)我們科學(xué)研究的一種證明?！?/p>

換句話說(shuō)：理論是偉大的，但眼見為實(shí)。

參考資料：

https:///a-brief-history-of-black-holes-while-we-await-the-great-revelation-of-the-horizon-event-telescope/