美华裔天文学家讲述拍摄首张黑洞照片背后的故事(图)

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据美国侨报网报道,当地时间10日,被认为迈向人类天文学史里程碑的黑洞照片揭晓,引起全球各地民众的关注。美国一位华人科学家参加了为黑洞拍照的“事件视界望远镜”(EHT)计划,他就是来自亚利桑那大学的助理天文学家陈志均(Chi-Kwan Chan),也是“事件视界望远镜”(EHT)的软件及数据小组召集人。



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  对于看到黑洞的第一个感觉,陈志均指出,他已看过几乎所有不同黑洞可能性的模拟影像,这张图片的结果,和他们计算的结果几乎一致,证实了爱因斯坦的相对论在极强引力下的预测。爱因斯坦的广义相对论在100年前已预测出黑洞,科学家通过超级电脑计算了大量模型,这些模型和天文学家们看到的东西是一样的,这是十分神奇的事。

  之后,德国天文学家卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)通过计算,证实了如果将大量物质集中于一个点,其周围就会产生奇异的现象。当时,连爱因斯坦本人也没有想到宇宙中真的存在黑洞。但随着过去几十年的天文观测,天文学家有间接的证据证明黑洞的存在,但从来没有人正式见到真正的黑洞。

  之前,没有足够技术拍摄黑洞

  黑洞有不同的尺度,此次,科学家拍摄的M87,是一个“超大型黑洞”。

  陈志均表示,黑洞吸入物体时有发生,但现在才有照片公开的原因为,科学家之前虽可以拍摄黑洞,但没有足够的解析度,所以,黑洞在照片中只有一个像素大小。但EHT的厉害之处,在于有足够解析度去看到黑洞本身。

  陈志均透露,该张黑洞照片源于2017年的数据。虽然当天文学家增加拍摄黑洞的望远镜数量,就可以拍摄更多细节,但因为地球大小所限,解析度无法再增加太多,除非把其中一个望远镜放在太空,才可以得到更清晰的影像。

  2017年,EHT拍摄了不少黑洞,其中,只有两个黑洞足够大,能被EHT拍摄出来。其中一个是M87,另一个是银河系中心的黑洞。但由于有一些星际物质阻隔,科学家比较难看到银河系中心的黑洞成像。

  陈志均表示,将来,还有很多黑洞的研究可以做,其中的一个,就是改造影像重建算法,以拍出更佳的黑洞照。科学家还可利用偏振性,来分析黑洞附近磁场的结构。



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  亚利桑那大学(University of Arizona)助理天文学家陈志均(Chi-Kwan Chan)



  陈志均从小有兴趣当科学家

  陈志均出身于香港草根阶层,父母学历不高,所以,他小时候不知天文,也不清楚物理,但他自小对科学感兴趣,有兴趣做科学家。

  陈志均成为科学家之路颇为曲折。在香港完成中五的课程(相等于美国的11年级)后,陈志均曾在得州逗留过2年,再到亚利桑那大学完成物理和数学本科学位,再在该校就读物理博士学位,专注于天文学。毕业后,他曾到哈佛大学、瑞典的北欧理论物理研究中心,后来回到亚利桑那大学,成为助理天文学家。

  “事件视界望远镜”(EHT)计划,已经实行了10至20多年。在研究生时期,陈志均已经开始用超级电脑模拟黑洞。大约在2年前,他正式加入“事件视界望远镜”计划,开始做一些数据分析、影像成像等工作。

  此次拍摄黑洞的团队有200多人,每个人的分工也不一样。有些人负责望远镜的部分,有些人负责数据分析。现在,作为软件和数据小组的召集人,陈志均主要设计和维持EHT的云计算设施。当有项目出现的时候,陈志均就要安排好工作,找人处理事项。陈志均说:“如果没有人做的时候,就要自己做。”

  虽然陈志均不是数据分析和影像成像方面的召集人,但也是核心成员。他会和团队的科学家一起分析,也帮忙写出分析数据和影像成像的软件。

  据报道,此次为黑洞照相,是全球性的项目,在2017年,共有8个望远镜参与。亚利桑利大学提供了2个望远镜,并有36人参加,参与教授级人物有8位,陈志均是其中一个。还有8名研究生,13名本科生,和7位望远镜职员参加。据陈志均所知,在美国,该项目只有他一位华人科学家和两名华人学生参与。


八戒. 发表评论于
不是谁的理论正确,而是谁的理论能忽悠。
媚眼凤姐 发表评论于
都是想象中的理论。凭什么你的理论就一定正确?
祖国万万岁 发表评论于
华人洗脚盆的黑洞
XM25 发表评论于
当年最好的学生都去学物理。结果发现工作并不好找。当教授的是少数, 转电子, 搞软件, 还有跳天桥的。当然也有改行当无毛的。像八戒。
八戒. 发表评论于
用了这个因子,你就发现,光速度变成无限慢,时间停滞啦,因为一个和原平面垂直的速度,跑再快它的投影速度都是零啊。长度也缩为零,因为无限深的漏斗宽度也是零。
八戒. 发表评论于
其实啊,爱因斯坦把相对论忽悠得云里雾里,让人们没有几个人可以理解,而事实上,这是他完全的忽悠,真正理解,只需要小学水平就够啦,哈哈。

看看广义相对论的公式里面都有一个因子,sqrt(1-(v2/c2)),对不对?这是什么?小盆友都知道勾股定理吧,哈哈,没错,就是它。也就是说,对于一个观察者看高速运动的物体,它实际上是看到的她进入那个漏斗的速度的在原来平面上的投影速度分量。速度越快,那个漏斗就越深,那个角度就越接近90度啦,其原平面上的分量就越小,当运动速度达到光速,这个漏斗就无限深,角度就成为90度,那么它在原平面上的投影速度就是零。
八戒. 发表评论于
冻爷 发表评论于 2019-04-12 17:51:07 一直让人感到惊奇的是,八戒讨论科学问题时立场客观公正,思路条理清晰,论述逻辑严整。但碰到政治问题就完全是主观和缺乏逻辑。
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如果你站在正确的观察点观察政治,你就得出正确的结论,否则,你就认为别人不符合逻辑啊,哈哈哈哈,这也是相对论。

政治的正确与否要看现实,而不是虚拟。“民主”口号很动听,可惜,实践上却是一塌糊涂啊。很简单,对比一下中国和苏联就明白啦。哈哈哈哈
八戒. 发表评论于
paladindancer 发表评论于 2019-04-12 17:30:50
你这么讲是从外面进到里面很形象 但黑洞之所以黑 是因为自身发出的光线被周围空间扭曲所以无法被看见 这个从里到外如何解释?
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因为那个漏斗有无限深,所以光线进去的路要走无限长时间,还没到底呢,怎么出来?

当然,这个无限深的黑洞是从外界这个观察者看,从光线的角度(也就是小蚂蚁的角度),这个平面就是无限大,它从来没认为自己进入了陷阱,这就是相对论。
红米2015 发表评论于
带头大哥 发表评论于 2019-04-12 15:05:00
照片里的黑色中心不是黑洞本身,而是event horizon。

其实也不是event horizon,比event horizon还要大几倍。
paladindancer 发表评论于
八戒. 发表评论于 2019-04-12 16:46:47
就相当于一个小蚂蚁,在严重弯曲的空间里要走无限长的时间才能“穿出”这个“陷阱”。
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无限长的是你的时间 不是人家小蚂蚁的 也许小蚂蚁只是爬了一秒就进到另一个世界了呢 星际穿越cooper也只是在米勒星球呆了一个小时 外面已经过了7年 时间是相对的
paladindancer 发表评论于
这张照片伟大之处是可以看见”视界“ 这个词有着无比神奇的含义 代表时空和空间的阻断 没有任何东西进去后可以出来
如何你有幸驾驶一架极其坚固的飞船靠近视界 时间会变得无比缓慢 等你跨入视界的那一秒外面的宇宙已经过了一千亿亿亿年了 回头望去一秒间宇宙已经诞生毁灭了千万次 而前面的世界则是另一个次元空间 是什么样子的 谁都不知道 也许是一个天堂 也许是一个地狱 一个小小的黑点点 可以给人无限遐想 再次感叹一下宇宙的神奇吧~~~
冻爷 发表评论于
一直让人感到惊奇的是,八戒讨论科学问题时立场客观公正,思路条理清晰,论述逻辑严整。但碰到政治问题就完全是主观和缺乏逻辑。
paladindancer 发表评论于
你这么讲是从外面进到里面很形象 但黑洞之所以黑 是因为自身发出的光线被周围空间扭曲所以无法被看见 这个从里到外如何解释?
八戒. 发表评论于
奇点是数学上的一个极限问题,奇点本身的值是无限大或者无解,只能说奇点附近的空间极度弯曲,但是这个范围是极小的,可以想象一张非常有韧性的橡皮纸被一根针使劲扎下去,这张纸不会破,它的表面就在针尖附近形成一个极深的漏斗形。这个“变形”是我们站在外面的人看到的现象,但是,对于一只小蚂蚁在它表面爬,它不会感觉到平面弯曲,假如有一只非常小的蚂蚁爬进这个漏斗去,那么它感觉仍然在平面爬,只是要走很久很久都走不到头。光就相当于一个小蚂蚁,在严重弯曲的空间里要走无限长的时间才能“穿出”这个“陷阱”。
paladindancer 发表评论于
空间被弯曲甚至折叠 时间过了视线就会停止 这个好理解? 那你说说黑洞周围的空间大概形状 奇点是啥样的 这些已经超出三维空间+时间线的人类可以理解的事物了
带头大哥 发表评论于
八戒,你觉得好理解的多数人却一头雾水,要不然你天天在文学城启蒙,怎么还有那么多不开窍的喷喷?
八戒. 发表评论于
时空弯曲并不难理解,就是一个数学上的概念,如果有人能够到那里走一遍,看到的,测量到的仍然是直线
八戒. 发表评论于
黑洞本身很小,event horizon也不会很大。
带头大哥 发表评论于
时空弯曲对多数人而言不好理解,所以说成光线被吸住未尝不可,就好比万有引力也是因为时空弯曲,但引力概念还是很通用
带头大哥 发表评论于
照片里的黑色中心不是黑洞本身,而是event horizon。巨型黑洞的 event horizon 就大到足以被这个项目“观测”到了
paladindancer 发表评论于
请不要在说光被弯曲了 这么讲很多人对黑洞有一个非常肤浅错误的理解 以为就是个大洞把东西都吸走了
光在空间中永远按最短直线距离传播 “小孔成像”就是这么来的 黑洞引力弯曲的是周围的空间

爱因斯坦相对论一句话概述 “时空告诉物质如何运动,物质告诉时空如何弯曲”
八戒. 发表评论于
俺高兴啊
骑兵旅 发表评论于
为啥八戒每天都在哈哈哈哈?
八戒. 发表评论于
哈哈,最近围绕黑洞照片突然出现了很多以前的无名氏啊。

这并不是光学望远镜看到的照片,而纯粹是射电望远镜模拟的图像,与以前的模拟像并没有本质区别。应该说,都是按图索骥,脑子里先有一个图像了,然后根据这个设想去拼凑出这么个东西。

这张“照片”的关键是没有给出这个甜甜圈的直径和构成啊,黑洞到底有多大呢?按照理论,黑洞应该是体积接近无限小,密度接近无限大,所以它是个奇点,只有在离这个奇点非常近的地方才会发生光被弯曲的情况,也就是说,这个圈儿的内径应该是很小的,怎么“看到”的?
风行线线 发表评论于
媚眼凤姐 发表评论于 2019-04-12 1此黑洞黑洞中心的颜色应该不同于外空才对。因此得出结论:这张图作假了。—不要总是端着一副什么都懂的架子,找存在感吗?这张照片其实是吸积盘的照片,是假色,天文照片大都是假色用来表示化学成份的不同。
风行线线 发表评论于
mirror1 发表评论于 2019-04-12 12:52:16
这个图像原来还是
算出来的
不是看到的

——射电天文和光学天文不同,不过本质都是电磁波。
媚眼凤姐 发表评论于
图片表明中心与环外的电磁场强度一样。

黑洞中心的电磁场与外空电磁场强度可能一样吗?
退一步,不讨论这个问题,假定是一样的。
那么,此黑洞面对我们的这一方应该也有物质吧? 这些物质也会发射电磁波。黑洞中心的颜色应该不同于外空才对。
因此得出结论:这张图作假了。

既然图片作假,故事再好听也没用。
泰傻 发表评论于
同意,只要别拍成【华人科学家的黑洞】就行
JailHer2016 发表评论于
mirror1 发表评论于 2019-04-12 12:52:16 这个图像原来还是
算出来的
不是看到的
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所有的图像都是算出来的,区别在于是用人脑算,还是电脑算。
JailHer2016 发表评论于
泰傻 发表评论于 2019-04-12 12:50:52
建议央视赶制一集【黑洞照片后的华人科学家】
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你这标题不行。应该是
【黑洞后的华人科学家】
mirror1 发表评论于
这个图像原来还是
算出来的
不是看到的
泰傻 发表评论于
建议央视赶制一集【黑洞照片后的华人科学家】