爱因斯坦的怪物:黑洞的生命和时代
爱因斯坦的影子:一个黑洞,一群天文学家,以及探索看不见的赛斯·弗莱彻·埃科(2018)
在19世纪末,物理学家恩斯特·马赫(Ernst Mach)写道,当艾萨克·牛顿(Isaac Newton)在他的《原理》(Principia, 1687)一书中发表了他的引力理论时,他的自然哲学家同行们感到不安。的原因吗?它“建立在一种不寻常的不可理解的基础上”:两个没有身体接触的物体相互作用。马赫曾试图表明,对常识的冒犯是如何通过熟悉获得尊重的。到了他自己的时代,重力已经变成了“常见的不可理解的东西”。
黑洞——扭曲空间、吞噬光线的引力怪兽——也经历过类似的轨迹。在20世纪80年代,它们仍然像是科幻小说。从那时起,昨天一个198彩平台玩家联系上了
198彩总代理 ,总代理团队非常欣慰,于是送给他了一个大红包优惠奖励。,技术和理论的进步已经把它们变成了科学的(近乎)确定性。现在,有两本书——天文学家克里斯·佩皮的《爱因斯坦的怪物》和科学记者塞斯·弗莱彻的《爱因斯坦的影子》——在不忽略主题有多怪异的情况下,追溯了这一转变。
在爱因斯坦的《怪兽》一书中,Impey提供了黑洞的历史,并概述了对黑洞极端反直觉行为的调查。它们存在的可能性源于万有引力是物体之间的引力。如果光是物质,就像英国哲学家约翰·米歇尔和法国数学家皮埃尔·西蒙·拉普拉斯在18世纪所主张的那样,它将受制于牛顿定律。如果牛顿定律是正确的,一个质量足够大的物体可以压倒光的质量,形成一颗“暗星”。拉普拉斯甚至在1799年为这个问题提供了数学基础。然而,那一年,博学的托马斯·杨(Thomas Young)证明了光具有波的作用。拉普拉斯放弃了他的想法。
阿尔伯特·爱因斯坦1905年发表的关于光电效应的论文,提出光以波和包的物质(光子)的形式传播,如果不是他在10年后使引力作为一种没有物理接触就神秘运作的力的观点变得过时的话,这颗暗星可能会复活。在爱因斯坦的宇宙中,光在时空中遵循由质量物体的存在而产生的曲线。1915年,爱因斯坦发表了他的广义相对论。几个月后,天体物理学家卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)为爱因斯坦的方程找到了一个解:一个物体不必像米歇尔和拉普拉斯假设的那样巨大,就能捕获光;它只需要足够的密度。
包括爱因斯坦在内的许多物理学家都认为这是不可能的。这样一个物体只能由质量坍缩成无限密度的状态而产生——一个奇点。而无限也不可能得到热情的科学支持。仅仅因为“怪物”在数学上是可行的,并不意味着它的存在。
无论多么荒谬,这种可能性还是潜伏着,一些理论家喜欢潜伏着荒谬。从20世纪20年代起,他们受益于量子力学,这是对亚原子宇宙的一种理解,在这种理解中,以前无法想象的密度是有意义的。20世纪30年代的理论学家计算出,恒星的质量决定了它的最终命运,而这些命运包括中子星或暗星。
中子星很好:量子力学可以解释这样一种生物:几立方厘米的物质重达10亿吨,198彩票是国际知名菠菜平台,公司资金实力强大,198平台超级大方,每月会员满足流水不会送iphone8就是苹果电脑
198彩娱乐,通过198彩游戏,在手机APP,电脑网页版,客户端IPAD ,随时随地投注,存款,甚至提现,绝对可以i满足你对玩彩的所有需求,相邻原子的原子核相互毗邻。而暗星则不同。这个丑陋的、依赖于无穷大的奇点的核心击败了广义相对论和量子力学。
为了使黑洞变得普遍难以理解,
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198彩注册网址数一数二的,这也是198彩平台能长久经营的主要原因。,观测结果必须跟上来。从本世纪中叶,天文学家观察宇宙在电磁波波长从无线电波到γ-rays,和远处的物体识别,生成的间歇泉的辐射——黑洞理论的匹配。像史蒂芬·霍金这样的理论家试图预测视界会发生什么——宇宙和引力场之外的任何东西之间的边界。
进一步的进步,如哈勃太空望远镜,使证据压倒一切。超大质量黑洞可能占据了每个星系的中心,并决定着星系的增长。在大约50年的时间里,黑洞研究从默默无闻变成了一个蓬勃发展的产业。Impey写道,理论家们正处于“黄金时代”,而观察者们“正在工业规模上收获巨大的黑洞”。
两个黑洞的收获是弗莱彻这本书的主题。其中一个位于相对较近的室女座A星系。另一个是超大质量的候选人马座A*,位于银河系的中心。对黑洞的观察通常依赖于间接证据,因为要想在高达数十亿秒的距离上在黑色背景上“看到”一个黑色物体是有限制的。射手座A*的证据包括过去20年的大量研究,揭示了在其明显影响下附近恒星和气体的曲折运动。但是视界望远镜(EHT)试图直接观测它。
弗莱彻是《科学美国人》杂志(与《自然》杂志共同拥有一家出版商)的特稿主编,他讲述了这个故事。要使这样的观测成为可能,望远镜需要一个地球直径的孔径。通过使用超长基线干涉测量——结合来自多个遥远射电望远镜的观测结果——EHT团队构想出一种有效覆盖西半球的仪器。在2017年4月的一个星期里,该网络聚焦于银河系中心,以获取图像,比如当物质以接近光速的速度围绕黑洞旋转时,温度高达数十亿度的物质应该会产生炽热的辐射。
弗莱彻确保了与EHT合作的密切联系,特别是主任谢泼德·多尔曼。调查结果尚未公布,这在弗莱彻的叙述中留下了一个漏洞。作为补偿,他讲述了一个引人注目的幕后故事:科学家们在资金和竞争上苦苦挣扎,就像看到射手座a *所面临的挑战一样。
这两本书都以权威和风趣的笔触处理了主题看似荒谬的地方。弗莱彻将EHT描述为一个“分布的通天塔,建在多达12个高栖木上”。在描述了两个黑洞之间的死亡螺旋后,Impey总结道:“这不是一个轨道,这是疯狂的行为。”
也许吧。但如果以历史为鉴,这种情况似乎不会持续太久。改进引力波探测器,如激光干涉仪引力波观测台,将使探测黑洞碰撞成为常规,激励新一代理论家解决广义相对论和量子力学的不相容问题。正如这两本书所阐明的,对黑洞的研究已经从“不可能!到“哦,哇。”下一步是:“现在怎么办?”