BBC又出神级纪录片,霍金带你生动有趣地了解奇妙黑洞

  • 日期:07-09
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BBC又出神级纪录片,霍金带你生动有趣地了解奇妙黑洞

  三年前,科学家捕捉到黑洞合并,产生的引力波。

  那是人类第一次“听”到黑洞。

  前天晚上九点,人类首次拍摄到的黑洞照片亮相。

  结果……全网懵逼:

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  △ EHT Collaboration

  想象中的震撼图片没出现。

  黑洞的造型和颜色,倒是激发了网友的想象力。

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  Sir觉得,这种全球热点,跟着恶搞没意思。

  逼格高的人,会怎么做?

  首先,不能傻嗨。

  要看懂这张照片背后的意义和原理。

  懂了还不够。

  还要能用三言两语,在朋友圈中写下沉稳的文案。

  黑洞很深奥吗?

  不一定。

  Sir今天选了一部纪录片,它的干货,正好能满足日常装X需求。

  《夜晚观星:霍金与黑洞》

  The Sky at Night:Stephen Hawking on Black Holes

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  选这部片,因为它足够新。

  言谈之间不经意说出来,绝不会被“哦我N年前也看过”之类的招数暗伤。(当然更建议低调行事,毕竟Sir的粉丝不少。)

  不过最重要的,还是黑洞研究的时效性。

  越研究它,它就越神秘。

  进展越大,之前的研究成果被推翻的也越多。

  科学的进步,反映在电影中,就是科幻片的想象力不断突破。

  黑洞长啥样?

  无数电影曾把它具象化。

  1979年,迪士尼拍的科幻电影《黑洞》。

  像个赤红的火山口,“邀请”着盘旋的飞船。

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  2009年,《星际迷航》。

  整个瓦肯星被红物质吞噬这个镜头,第一次让观众感受到黑洞的威力。

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  到了2014年,《星际穿越》。

  “卡冈图雅”黑洞深不见底的黑色中心和明亮立体的金色光圈。

  它又让我们期待,危险中的绚丽。

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  2016年2月11日,引力波首次被发现。

  正式开启了人类探索太空的新纪元。

  这部BBC出品的纪录片,正是在发现引力波后,通过采访霍金,讲述黑洞研究的最新进展。

  深入浅出,解释了几个常被提起的问题

  什么是黑洞?

  黑洞,意味着未知、恐惧与混沌。

  对它稍有了解的人,能说出大概原理

  因巨大的引力,它可以吞噬靠近的一切物质,甚至整个星系。

  可到底什么是黑洞?

  打一个最简单的比方。

  把黑洞比作一个有重量的铁球,宇宙空间是一块平整绷紧的床单。

  当你把球放在床单上,会发生什么?

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  △ 纪录片之家字幕组

  如你所见,床单会扭曲,微微下沉。

  下沉,会让之后的球也向铁球滚去。

  这,便是重力。

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  其它球会以铁球为中心,沿一定的轨迹运动。

  正如行星和飞船,绕大质量物体运行的轨迹。

  可能你要问,有没有球能幸免于难?

  要想从这轨道逃逸,最佳方案就是飞得够快。

  快到足够飞到半径的边缘。

  《流浪地球》中的计划,就是这个原理。

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  以上,是正常情况。

  还有特殊情况。

  比如,当这个球足够重时,事情就有意思了。

  它会在自身重力作用下坍缩。

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  最后形成的无底洞,便被称为

  奇点。

  此时,曲面变成了悬崖峭壁,想要逃脱,难上加难了。

  必须得以超光速运动。

  但。

  光速是300000千米/秒。

  目前还没有物体能运动得这么快。

  这就解释了,为什么没有物体能从黑洞中逃脱,甚至是光。

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  以上,就是黑洞的原理。

  在2019年4月10号之前,它仅存在于科学家的预言,与人类的想象中。

  但这一天之后,想象与现实接轨。

  改变现实的,又是他。

  关爱因斯坦啥事?

  提到这张“黑洞”照片,一个反复被提到的理论是,爱因斯坦的广义相对论。

  而要想知道,相对论是怎么预测黑洞原理的。

  最好先了解爱因斯坦的核心理论

  时空理论。

  他坚信,时间和三维空间并非彼此割裂,它们交织在一起成为“四维时空”。

  《星际穿越》中主角进入黑洞后,发现自己来到了女儿房间的书架背后,便是一个四维空间,能够看到时间。

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  广义相对论指出,时间和空间是相对的,运动物体的时间会变慢;

  在引力场作用下,时空会发生弯曲,时间也会变慢。

  因此,黑洞的存在,被认为直接印证了爱因斯坦的广义相对论。

  这个理论通俗点来讲,借用爱因斯坦本人惯用的公关稿,再合适不过:

  当一个男人坐在一个美女身边时,一小时就感觉像一分钟;而当他坐在火炉边上时,一分钟就感觉像一小时。

  《星际穿越》中,当库珀穿越了时空回到墨菲临终的病榻前。

  正是因为相对论效应,父亲依然年轻,而女儿则已然衰老。

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  可能你又要问了,人能从黑洞中逃脱吗?

  回答这个问题,又将引出一个你熟悉的名字

  霍金。

  关霍金啥事?

  黑洞,顾名思义,纯黑的洞。

  曾经,它被认为是漆黑一团的混沌。

  直到霍金发现,黑洞和热力学之间的联系。

  霍金认为,它也能像高温物体一样发热,并且温度越高,黑洞就越小。

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  那么问题来了。

  连光都逃不掉的黑洞,热量怎么逃出去?

  霍金提出,粒子在进入黑洞时分道扬镳。

  有的落入黑洞,有的则随之掉落,也可能逃逸。

  这一过程,看起来就像黑洞在发出辐射。

  这种新型辐射便是霍金辐射。

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  霍金还相信,黑洞能储存信息。

  掉进黑洞,可以把信息储存在黑洞表面。

  但千万别因此乐观。

  此处划重点:你能留下的是“信息”,却绝不可能完好地出来。

  比“白刀子进红刀子出”更可怕的是……

  有刀子进,没刀子出。

  霍金认为,黑洞的质量在以极慢的速度减少,最后会缩小到完全消失。

  如果掉进一个恒星质量黑洞,会被拉成拉面。

  如果掉进的是超大质量黑洞,恭喜你,中头奖了。

  就算能够穿过入口,也会在奇点处,被压到踪影全无。

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  将一张纸塞入碎纸机中。

  即便纸张被粉碎,它还是可以被复原。

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  但黑洞的恐怖之处在于

  坠入黑洞的物质,无法复原,甚至,不曾存在。

  这不仅意味着毁灭,更是无限趋近于“0”。

  这也是为什么,黑洞总代表着“虚无”。

  爱因斯坦提出相对论,却始终不相信黑洞的存在。

  霍金相信黑洞的存在,并与黑洞一较量,就是40年。

  怎么给黑洞拍照?

  爱因斯坦绝对想不到。

  有一天,人类竟然真的“看到”黑洞了。

  这次科学家的拍摄对象M87,是一个位于室女座的椭圆星系,距离我们大约5400万光年。

  5400万光年什么概念?

  举个例子。

  在地球上拍M87,相当于拍月球上的一个橘子。

  要用一架地球那么大口径的望远镜,才能分辨。

  如何实现?

  借助“事件视界望远镜”。

  说它是个望远镜,不如说它是多架望远镜组成的网络,在全球范围的6个国家,用8个观测点寻找黑洞的“至暗信号”。

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  给黑洞拍照的艰难,用三个字来概括就是

  小、暗、扰。

  细节太小,光线太暗,干扰太多。

  是个苦差,可为什么总有人愿意做?

  刘慈欣的短篇小说《朝闻道》,讲的是地球一批最顶尖的科学家在更高级文明到来之际,为了获得宇宙至真之学而赴死的故事。

  这群人说白了,不为国为民,只为满足自己无法抑制的好奇心。

  “朝闻道,夕死可矣”。

  好奇,是科学种下的一颗最神奇的种子。

  说不好会在哪里发芽,在哪里长成参天大树。

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  电影《超时空接触》中,旁人都说女主原地没动,可她知道,在那短暂的几秒,她穿越了浩瀚的时空。

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  2009版《星际迷航》海报,被网友戏称为“一个拿着卷筒纸冲向厕所的人”。

  而在上映后,这个系列重启后企业号的第一次炸裂亮相,立马堵住所有吐槽的嘴。

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  我们无法用人类常识来解释宇宙,更无法用像素来定义黑洞。

  第一张黑洞照片,无论是电影般恢弘的图景,还是一个模糊的像素点,在目前阶段,并不是最关键的。

  最关键的是,人类一直在努力。

  好奇和想象力从未停止生长。

  那张照片是证据。

  看完这篇文章的你,更是。

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