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第九周 从黑洞照片谈科学 李启汉
发布时间: 2019/4/15 15:38:36 阅读次数:

从黑洞照片谈科学

李启汉

2019年4月10日,或许是人类历史上一个重要的日子,人类利用横跨地球直径的8台望远镜组成的“视界面望远镜”,获得了关于黑洞的第一张照片,这可以说是黑洞存在的直接证据。

我想大部分同学都听说过黑洞。100多年前,爱因斯坦提出了广义相对论,认为质量产生的引力可以使时空弯曲,这一理论做出了很多重要的预言,引力波、引力透镜都出自于这些预言。1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个解,这个解表明,当一个物体的质量不断坍缩,当其半径低于一个与其质量相对应的值时,就能在其周围形成一个事件视界,在这个界面内,引力场强到即便是光也无法逃出。1967 年,惠勒第一次提出“黑洞”一词,用以指称这种只在理论上存在的,极端致密、令时空无限弯曲的天体。但是当时人们并不认为自然界存在那么致密的天体。

随着爱因斯坦广义相对论中的论证和推测逐渐被科学界证实,越来越多科学家也相信黑洞是存在的。由于黑洞的特殊性,不会让任何物质逃脱,光线无法从黑洞中反射出来,无法直接拍照。但是,被黑洞吸引的物质在绕黑洞旋转落入其中的过程中,由于高速运动被加热至数十亿度的高温,因此会发出强烈的辐射。观测辐射的影像,可以获得黑洞视界的剪影。本次事件视界望远镜利用全球各地的射电望远镜组成网络,收集了据称超过7000TB关于黑洞的数据并存在硬盘中,再将硬盘统一运输到分析地点,再由大型计算机对数据时间进行合并和分析。这一就像“洗照片”的过程,无论是运输硬盘还是大型计算的分析处理,都极其耗费时间和人力。经过两年的时间,终于在4月10日公布了2017年观测结果汇总数据所形成的照片。

黑洞照片公布,除了帮助我们直接确认了黑洞的存在,同时也通过模拟观测数据对爱因斯坦的广义相对论做出了验证。其次,黑洞的照片让科学家可以通过黑洞阴影的尺寸限制中心黑洞的质量,为科学家变以往复杂的间接测量方法为直接测量方法提供了途径。在不少天文学家看来,黑洞的顺利成像是黑洞研究的新开端而非终点。未来随着更多望远镜的加入,黑洞照片会呈现更高的分辨率和更多细节。这些细节将有助科学家理解黑洞如何“吞噬”物质,重新构建这一物理过程,还有利于理解黑洞的一些相关天文现象,如吸积或喷流的形成等。

很多同学也许会觉得,距离地球5500万光年, 室女座M87星系的中心的黑洞与我们的生活遥不可及。然而人类对宇宙、对高层次的科学研究应该有年轻人的积极参与。我们历届毕业的学长学姐,有不少已经奋战在科研的第一线了。例如05届的钟森城学长在中国工程物理研究院流体物理研究所从事太赫兹光谱与成像技术的研究;09届李涛学长在国防科工局核技术支持中心担任工程师;还有更多的学长学姐在国内外知名的高校攻读硕博士学位,他们的研究也处于国家甚至国际的前沿热点,如09届梅叶峰学长在香港科技大学研究量子物理,14届张闳一学长前往美国研究宇宙学等。也许有一天他们的发现和发明,也会如黑洞照片的公布一样,轰动科学界。张闳一在南京大学时就参加过暗物质等课题的研究。他在大四总结中写道:“我觉得更重要的一点是培养世界情怀和持久的责任感使命感。美好社会的建立需要你我一起承担。于是在临近毕业的这一个月里,我联系小伙伴们组织了一次粒子和天体物理毕业论文讲座活动,目的只是想为知识共享、为凝聚态学院热爱粒子和天体物理的同学创造一次讨论机会。这些“软实力”在一些人看来可能微不足道非常简单,但现在的我无比珍视这些经历和品质。哪怕有一天我失去了求生的饭碗,强大充实的内心也让我无所畏惧,用更多的方式实现自己的价值和意义。

同学们,对于处于基础阶段的我们,在高考中考入理想的大学是我们投身科学探索的重要一步,为未来做好知识储备是我们当前最有效的途径。衷心希望在不久的将来有更多同学积极投身于自己喜爱的科学研究。

今天是佛山二模开考的日子,作为高三高考预演之一,祝愿高三学生考出自己的水平,来日在高考金榜题名。

 

Keep a positive attitude

高三4班曹雅雪

Good morning,

   My dear teacher and excellent schoolmates, I feel great honored to stand hear and give you a speech. Today my topic is ”to keep a positive attitude”.

As a high school student, it is normal that we find a lot of difficulties hide in every corner of our life, such as failure in examinations, quarrel with friends, being criticized by the teacher and so on. But whatever we have undergone in our life, we shouldn't complain about it. We may get a lot or lose so much in our life journey, but keeping a positive attitude should always be together with us. Nothing can defeat us if we are confident and diligent. Just as a saying goes, God is equal to everyone. As he closes the door, he will also open a window for us.

A person's attitude towards life is very important, it determines your life, which path you are taking and how your life will become. if you are a person with very strong positive outlook, no matter what difficulties you encounter, you will always look at the bright side of life and never give up easily.

The most frequent example you see are those patients or people that are disabled or suffering from some type of illness like cancer. They do not give up any glimpse of hope and continue fighting until their last breath. They are worthy models for us to follow.

All in all, it is our attitudes that can affect everything in our life and help us to pull through our hardships. So we should strive to develop a positive attitude toward life and the world. It is convinced that only when we are equipped with optimism and confidence can we achieve success in the future.

At last, I want to end my speech with some proverbs.

To forget the mistakes of the past and press on the greater achievements of the future. To give so much time to improving yourself that you have no time to criticize others. To be too large for worry, too noble for anger, too strong for fear, and too happy to permit the presence of trouble.

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