「最黑暗」的秘密?不要對黑洞和銀河系說「最」

  康德說,世界上有兩件東西能震撼人們的心靈:一件是我們心中崇高的道德標準;另一件是我們頭頂上的星空。


「最黑暗」的秘密?不要對黑洞和銀河系說「最」
解讀2020年諾貝爾物理學獎

 

康德說,世界上有兩件東西能震撼人們的心靈:一件是我們心中崇高的道德標準;另一件是我們頭頂上的星空。

2020年,三位科學家因發現了宇宙中最奇特的現象之一——黑洞而獲得了今年的諾貝爾物理學獎。

當所有已知規律在其中失效

一個超重的怪物,會捕獲進入其“狩獵範圍”的所有物體,連光也不能逃脫。這就是黑洞。在許多文化形式中,黑洞一詞都有其更深的含義,但對於物理學家而言,黑洞始終是巨型恆星能量自然耗盡而死亡后的產物。

上個世紀,愛因斯坦的廣義相對論顛覆了所有的有關時空的概念;奧本海默計算出了一顆大質量恆星的劇烈坍塌。但這些,一直被認為是純粹的理論推測,直到一個人,首先成功地找到了一個現實的解,他就是羅傑·彭羅斯他利用巧妙的數學方法表明,黑洞是愛因斯坦廣義相對論的直接預測結果,黑洞隱藏著不能被人理解的奇異之處,所有已知的自然規律在其中都停止。在愛因斯坦去世10年後這一文章被發表,被視為對廣義相對論的最重要貢獻。

答案只有一個:超大質量黑洞

賴因哈德·根策爾和安德烈婭·蓋茲各自領導著一組天文學家,成功繪製了離銀河系中心最近的最亮恆星的軌道,而這兩組都發現:有一種看不見、卻非常重的物體,使得這些恆星在周圍以驚人的速度旋轉。

這個看不見的物體,竟然有400萬個太陽質量那麼重,這究竟是什麼?根據引力理論,可能的解釋只有一個——超大質量黑洞。

根策爾和蓋茲使用世界上最大的望遠鏡,通過巨型星際氣體和塵埃雲看到銀河系的中心。他們擴展了技術極限,完善了新技術,補償了地球大氣層造成的扭曲,製造出的獨特儀器可被用於長期研究。他們的工作為我們提供了迄今為止最令人信服的證據,表明銀河系中心有一個超大質量黑洞,同時,也為新的理論見解提供了線索。

如果有什麼是永恆的?那就是未知

彭羅斯的研究告訴我們,黑洞是廣義相對論的直接結果,根策爾和蓋茲也對廣義相對論及其預測進行了精確檢驗。但在無限大的奇異性引力中,該理論不再適用。科學家正在創建新的量子引力理論。這必須將物理學的兩大支柱——相對論和量子力學結合在一起,而這二者,將在黑洞的內部相遇。

“不僅是關於它們的內部結構的問題,而且還有關於如何在黑洞緊鄰的極端條件下,測試我們的引力理論的問題。”諾貝爾物理學委員會主席戴維·哈維蘭德表示。他認為,正是今年獲獎者的發現,為研究緊湊和超大質量天體開闢了新天地,但是這些奇特的物體仍然向人類提出許多問題,激發著人們通過研究給出答案。

 
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