开讲啦苟利军演讲稿:带你看见黑洞

黑洞究竟是什么?

大家好,首先非常荣幸能有这样的机会。既然是《开讲啦》,我们还是要追逐热点,那就从我们最近的这一幅照片开始讲起。尽管大家在生活当中已经听到了很多有关黑洞的这个名词,但是我们依旧想去了解一下,黑洞真正看起来是什么模样?看到这幅照片的时候,很多网友觉得非常熟悉,比如说既像蜂窝煤,又像小太阳,或者像甜甜圈。

没想到非常神秘的这个黑洞,原来距离我们的生活是如此地靠近。为什么神秘?首先它不发光,不发光的原理就是因为它几乎把所有的物质都吸引到了它的内部。所以说黑洞它是一个非常强的引力的集合体。就这幅照片,它是距离我们5500万光年之外的M87,那在这幅照片当中,我们看到有一个亮亮的圆环,我们称之为气体环,就是说黑洞它在不断地吸汲气体,这个气体会发出非常明亮的光,从而可以衬托出中间的黑洞。

人类首张黑洞照片诞生,有何意义?

在我们的这个宇宙当中,或者说在我们的银河系当中,有多少个黑洞?在我们的银河系当中预估计,应该存在着上亿个恒星量级的黑洞,也就是说它的质量比我们的太阳大不了太多。如果要举一个最简单最直接的对比的话,它比我们地球上的所有沙砾的数目还要多。那说到黑洞的时候,我们必然是要讲到爱因斯坦。自从爱因斯坦提出广义相对论之后,在这100年当中,对于黑洞有了非常多的认识。一直等到了六七十年代的时候,美国和苏联发射了好多的火箭,所以在这些发射火箭的同时,探测到了真正的一些有趣的天体,这其中就是包含了我们现在所知道的第一颗黑洞候选体,就是天鹅座X-1,那是在1964年。正是因为理论和观测的这种同时的促进,迎来了黑洞研究的一个黄金时期。这时候有一位大师,约翰·惠勒。我们现在所知道的黑洞的这个名词,就是他在1968年提出来的。据说他是在一次洗澡的时候,突发灵感,所以就有了一个通俗的名字——黑洞。

我们时常会听到我们又发现了一颗黑洞,但是很遗憾的是真正确认的黑洞呢仅仅只有20多个。因为我们知道黑洞的话,它是黑色的,它并不会发出任何的光,或者说即使它会,周围会有微弱的这种辐射,我们现在探测的这种技术,还探测不到它们,但是这些黑洞都是通过间接的方式。而4月10日的这一次发布,真正地让我们相信,黑洞就在那里。当我看到这幅照片的时候,我是像其他的网友一样,其实也是放心了。为什么呢?因为这幅照片尽管它的清晰度没有那么高,但是跟我们之前的电脑所模拟出来的黑洞的样子,还是非常相似的。当然了,对黑洞拍照,仅仅是我们科学家其中的一个目的,通过这个拍照,其实我们还可以知道有关于黑洞的其他的信息。就像我们了解一个人,我们需要知道比如说他多重,或者有什么样的特点等等。只有知道了黑洞的最基本性质之后,才有可能帮助我们去了解黑洞内部,或者黑洞其他用途的一个最基本的条件。

第一次对天鹅座X-1的黑洞进行了完整的描述。

我自己就是做的黑洞性质的基本测量的工作,我们在测量的时候,想选最出名的一个天鹅座X-1,但是当我们初步地看了一下,结果发现它的难度是非常地大。当我查看了在过去10多年的卫星的观测数据之后,结果发现并不能够完全地满足我们的要求。大家或许会想,观测数据是不是非常容易,其实并不然,因为对于一个天体,它的状态不是一成不变的。其实天体在某些时候,它也有点非常类似于我们一个人,有时候非常高兴了,会显得非常亮一点,有时候非常的低落,这个天体也就会低一点。我们每隔3个月,对这个射电源进行观测,所以整个的周期至少是持续了1年的时间,我们拍摄只有5个晚上,但是处理数据我们花费了几年的时间。最终,在2011年年底的时候,我们发布了这样的结果,第一次对天鹅座X-1的黑洞进行了完整的描述。我们非常高兴,为什么呢?因为通过我们的努力,让我们看到了距离我们差不多6800光年之外一个黑洞转动,它的质量,一个活生生的天体就展现在我们的眼前。我作为其中的一个负责人,还是非常欣慰的。

其实在我们开始这个项目之前,我已经有了很多的压力,为什么呢?因为另外一个团组,他也在做着类似的这种项目。但是他的那个结果非常粗糙,只是知道它的质量在3倍的太阳质量到20倍太阳质量之间,就比如说我们说一个人的重量在30斤到200斤之间。而我们这一次却精确地测量出来了黑洞的质量,它的质量是在14个太阳质量到16个太阳质量之间。我们的结果出来成为很多科研的一种标杆。我们追求科学的这种目的,不是为了追求所谓的这种轰动,更多的是想追求事物的一个本质。我和我的合作者,还在继续地做这方面的努力。因为我们发现可以更好地确定它的距离,从而可以对它的性质做出更为精确的测量。这也是科学无止境的目标。

研究黑洞的目的是什么?

在我高考的时候,我就选择了南京大学天文系。当然进入南大天文系之后,跟我的想象其实差别挺大的。我之前以为是不是整天看看星星,或者研究星座,结果发现我们不仅仅要了解非常多的天文学的最新知识,而且要学习很多的数学、物理这方面的知识,可以说是挺枯燥的。我记得在我大学刚入学的时候,有差不多15位同学,但是等到毕业的时候,只有包括我在内的3位同学攻读天文学方面的这种研究。很多时候大家会问,我研究黑洞最基本性质的这种目的是什么呢?对于我们的生活,对于我们的社会,有什么样的意义?这一点其实我自己也是非常困惑,暂时我也是没有寻求到答案。因为我们知道,我们要讲一个事物的意义的时候,只有当你站到一个更高的时间点,或许你才会发现原来好像没有任何用处的一个东西,会产生一个非常重要的意义。

互联网改变了我们的这个社会,可谁知道它的出现呢,也是当年欧洲核子研究中心为了分享它的这个数据而建立的一个内部的协议。霍金在七十年代发现了霍金辐射,那在此之后就有一批的科学家想试图探测霍金辐射,最后都失败了,但是他利用射电望远镜观察霍金辐射当中所使用的这个算法,最后被发表成了论文,记录了下来。再后来无线网络出现了,这时候这些科研人员再去搜索,把有用的信号跟无用的信号怎么分离开来,他们就找到了当年搜索霍金辐射所使用的这个方法。所以我们会看到科学当中的某一些偶然的这种发现,在后来的很多时间会影响到我们整个社会的变革。所以再回到谈论意义的时候,我们只有不断地努力,最终我们会发现黑洞性质的测量,就像金子一样是闪闪发光的。

好的,我就分享到这里,谢谢大家。

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