BBC又出神級紀錄片,霍金帶你生動有趣地了解奇妙黑洞

2021-01-18 毒舌電影

三年前,科學家捕捉到黑洞合併,產生的引力波。

那是人類第一次「聽」到黑洞。

前天晚上九點,人類首次拍攝到的黑洞照片亮相。

結果……全網懵逼:

△ 圖片來源:EHT Collaboration

想像中的震撼圖片沒出現。

黑洞的造型和顏色,倒是激發了網友的想像力。

Sir覺得,這種全球熱點,跟著惡搞沒意思。

逼格高的人,會怎麼做?

首先,不能傻嗨。

要看懂這張照片背後的意義和原理。

懂了還不夠。

還要能用三言兩語,在朋友圈中寫下沉穩的文案。

黑洞很深奧嗎?

不一定。

Sir今天選了一部紀錄片,它的乾貨,正好能滿足日常裝X需求。

《夜晚觀星:霍金與黑洞》

The Sky at Night:Stephen Hawking on Black Holes

選這部片,因為它足夠新。

言談之間不經意說出來,絕不會被「哦我N年前也看過」之類的招數暗傷。(當然更建議低調行事,畢竟Sir的粉絲不少。)

不過最重要的,還是黑洞研究的時效性。

越研究它,它就越神秘。

進展越大,之前的研究成果被推翻的也越多。

科學的進步,反映在電影中,就是科幻片的想像力不斷突破。

黑洞長啥樣?

無數電影曾把它具象化。

1979年,迪士尼拍的科幻電影《黑洞》。

像個赤紅的火山口,「邀請」著盤旋的飛船。

2009年,《星際迷航》。

整個瓦肯星被紅物質吞噬這個鏡頭,第一次讓觀眾感受到黑洞的威力。

到了2014年,《星際穿越》。

「卡岡圖雅」黑洞深不見底的黑色中心和明亮立體的金色光圈。

它又讓我們期待,危險中的絢麗。

2016年2月11日,引力波首次被發現。

正式開啟了人類探索太空的新紀元。

這部BBC出品的紀錄片,正是在發現引力波後,通過採訪霍金,講述黑洞研究的最新進展。

深入淺出,解釋了幾個常被提起的問題——

什麼是黑洞?

黑洞,意味著未知、恐懼與混沌。

對它稍有了解的人,能說出大概原理——

因巨大的引力,它可以吞噬靠近的一切物質,甚至整個星系。

可到底什麼是黑洞?

打一個最簡單的比方。

把黑洞比作一個有重量的鐵球,宇宙空間是一塊平整繃緊的床單。

當你把球放在床單上,會發生什麼?

△ 字幕來源:紀錄片之家字幕組

如你所見,床單會扭曲,微微下沉。

下沉,會讓之後的球也向鐵球滾去。

這,便是重力。

其它球會以鐵球為中心,沿一定的軌跡運動。

正如行星和飛船,繞大質量物體運行的軌跡。

可能你要問,有沒有球能倖免於難?

要想從這軌道逃逸,最佳方案就是飛得夠快。

快到足夠飛到半徑的邊緣。

《流浪地球》中的計劃,就是這個原理。

以上,是正常情況。

還有特殊情況。

比如,當這個球足夠重時,事情就有意思了。

它會在自身重力作用下坍縮。

最後形成的無底洞,便被稱為——

奇點。

此時,曲面變成了懸崖峭壁,想要逃脫,難上加難了。

必須得以超光速運動。

但。

光速是300000千米/秒。

目前還沒有物體能運動得這麼快。

這就解釋了,為什麼沒有物體能從黑洞中逃脫,甚至是光。

以上,就是黑洞的原理。

在2019年4月10號之前,它僅存在於科學家的預言,與人類的想像中。

但這一天之後,想像與現實接軌。

改變現實的,又是他。

關愛因斯坦啥事?

提到這張「黑洞」照片,一個反覆被提到的理論是,愛因斯坦的廣義相對論。

而要想知道,相對論是怎麼預測黑洞原理的。

最好先了解愛因斯坦的核心理論——

時空理論。

他堅信,時間和三維空間並非彼此割裂,它們交織在一起成為「四維時空」。

《星際穿越》中主角進入黑洞後,發現自己來到了女兒房間的書架背後,便是一個四維空間,能夠看到時間。

廣義相對論指出,時間和空間是相對的,運動物體的時間會變慢;

在引力場作用下,時空會發生彎曲,時間也會變慢。

因此,黑洞的存在,被認為直接印證了愛因斯坦的廣義相對論。

這個理論通俗點來講,借用愛因斯坦本人慣用的公關稿,再合適不過:

當一個男人坐在一個美女身邊時,一小時就感覺像一分鐘;而當他坐在火爐邊上時,一分鐘就感覺像一小時。

《星際穿越》中,當庫珀穿越了時空回到墨菲臨終的病榻前。

正是因為相對論效應,父親依然年輕,而女兒則已然衰老。

可能你又要問了,人能從黑洞中逃脫嗎?

回答這個問題,又將引出一個你熟悉的名字——

霍金。

關霍金啥事?

黑洞,顧名思義,純黑的洞。

曾經,它被認為是漆黑一團的混沌。

直到霍金髮現,黑洞和熱力學之間的聯繫。

霍金認為,它也能像高溫物體一樣發熱,並且溫度越高,黑洞就越小。

那麼問題來了。

連光都逃不掉的黑洞,熱量怎麼逃出去?

霍金提出,粒子在進入黑洞時分道揚鑣。

有的落入黑洞,有的則隨之掉落,也可能逃逸。

這一過程,看起來就像黑洞在發出輻射。

這種新型輻射便是霍金輻射。

霍金還相信,黑洞能儲存信息。

掉進黑洞,可以把信息儲存在黑洞表面。

但千萬別因此樂觀。

此處劃重點:你能留下的是「信息」,卻絕不可能完好地出來。

比「白刀子進紅刀子出」更可怕的是……

有刀子進,沒刀子出。

霍金認為,黑洞的質量在以極慢的速度減少,最後會縮小到完全消失。

如果掉進一個恆星質量黑洞,會被拉成拉麵。

如果掉進的是超大質量黑洞,恭喜你,中頭獎了。

就算能夠穿過入口,也會在奇點處,被壓到蹤影全無。

將一張紙塞入碎紙機中。

即便紙張被粉碎,它還是可以被復原。

但黑洞的恐怖之處在於——

墜入黑洞的物質,無法復原,甚至,不曾存在。

這不僅意味著毀滅,更是無限趨近於「0」。

這也是為什麼,黑洞總代表著「虛無」。

愛因斯坦提出相對論,卻始終不相信黑洞的存在。

霍金相信黑洞的存在,並與黑洞一較量,就是40年。

怎麼給黑洞拍照?

愛因斯坦絕對想不到。

有一天,人類竟然真的「看到」黑洞了。

這次科學家的拍攝對象M87,是一個位於室女座的橢圓星系,距離我們大約5400萬光年。

5400萬光年什麼概念?

舉個例子。

在地球上拍M87,相當於拍月球上的一個橘子。

要用一架地球那麼大口徑的望遠鏡,才能分辨。

如何實現?

藉助「事件視界望遠鏡」。

說它是個望遠鏡,不如說它是多架望遠鏡組成的網絡,在全球範圍的6個國家,用8個觀測點尋找黑洞的「至暗信號」。

給黑洞拍照的艱難,用三個字來概括就是——

小、暗、擾。

細節太小,光線太暗,幹擾太多。

是個苦差,可為什麼總有人願意做?

劉慈欣的短篇小說《朝聞道》,講的是地球一批最頂尖的科學家在更高級文明到來之際,為了獲得宇宙至真之學而赴死的故事。

這群人說白了,不為國為民,只為滿足自己無法抑制的好奇心。

「朝聞道,夕死可矣」。

好奇,是科學種下的一顆最神奇的種子。

說不好會在哪裡發芽,在哪裡長成參天大樹。

電影《超時空接觸》中,旁人都說女主原地沒動,可她知道,在那短暫的幾秒,她穿越了浩瀚的時空。

2009版《星際迷航》海報,被網友戲稱為「一個拿著捲筒紙衝向廁所的人」。

而在上映後,這個系列重啟後企業號的第一次炸裂亮相,立馬堵住所有吐槽的嘴。

我們無法用人類常識來解釋宇宙,更無法用像素來定義黑洞。

第一張黑洞照片,無論是電影般恢弘的圖景,還是一個模糊的像素點,在目前階段,並不是最關鍵的。

最關鍵的是,人類一直在努力。

好奇和想像力從未停止生長。

那張照片是證據。

看完這篇文章的你,更是。

本文圖片來自網絡

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