康德說,世界上有兩(liang) 件東(dong) 西能震撼人們(men) 的心靈:一件是我們(men) 心中崇高的道德標準;另一件是我們(men) 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(ge) 超重的怪物,會(hui) 捕獲進入其“狩獵範圍”的所有物體(ti) ,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(yi) ,但對於(yu) 物理學家而言,黑洞始終是巨型恒星能量自然耗盡而死亡後的產(chan) 物。
上個(ge) 世紀,愛因斯坦的廣義(yi) 相對論顛覆了所有的有關(guan) 時空的概念;奧本海默計算出了一顆大質量恒星的劇烈坍塌。但這些,一直被認為(wei) 是純粹的理論推測,直到一個(ge) 人,首先成功地找到了一個(ge) 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(yi) 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(wei) 對廣義(yi) 相對論的最重要貢獻。
答案隻有一個(ge) :超大質量黑洞
賴因哈德·根策爾和安德烈婭·蓋茲(zi) 各自領導著一組天文學家,成功繪製了離銀河係中心最近的最亮恒星的軌道,而這兩(liang) 組都發現:有一種看不見、卻非常重的物體(ti) ,使得這些恒星在周圍以驚人的速度旋轉。
這個(ge) 看不見的物體(ti) ,竟然有400萬(wan) 個(ge) 太陽質量那麽(me) 重,這究竟是什麽(me) ?根據引力理論,可能的解釋隻有一個(ge) ——超大質量黑洞。
根策爾和蓋茲(zi) 使用世界上最大的望遠鏡,通過巨型星際氣體(ti) 和塵埃雲(yun) 看到銀河係的中心。他們(men) 擴展了技術極限,完善了新技術,補償(chang) 了地球大氣層造成的扭曲,製造出的獨特儀(yi) 器可被用於(yu) 長期研究。他們(men) 的工作為(wei) 我們(men) 提供了迄今為(wei) 止最令人信服的證據,表明銀河係中心有一個(ge) 超大質量黑洞,同時,也為(wei) 新的理論見解提供了線索。
如果有什麽(me) 是永恒的?那就是未知
彭羅斯的研究告訴我們(men) ,黑洞是廣義(yi) 相對論的直接結果,根策爾和蓋茲(zi) 也對廣義(yi) 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(liang) 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(nei) 部相遇。
“不僅(jin) 是關(guan) 於(yu) 它們(men) 的內(nei) 部結構的問題,而且還有關(guan) 於(yu) 如何在黑洞緊鄰的極端條件下,測試我們(men) 的引力理論的問題。”諾貝爾物理學委員會(hui) 主席戴維·哈維蘭(lan) 德表示。他認為(wei) ,正是今年獲獎者的發現,為(wei) 研究緊湊和超大質量天體(ti) 開辟了新天地,但是這些奇特的物體(ti) 仍然向人類提出許多問題,激發著人們(men) 通過研究給出答案。
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