很棒的一部关于黑洞的纪录片,豆瓣上竟然只有一百多人看过,这部绝对值得更多的关注度!
如果想多深入了解一下黑洞,尤其是配合今年的黑洞照片,可以看看这部纪录片。
从检测到引力波开端,引出人类对黑洞的孜孜不倦的研究 —
从理论上推测黑洞的存在,
再到通过测量质量第一次断定一个黑洞的存在,
再到探索银河系中心的秘密...
影片中有不少动画,虽然画风配色有点浮夸,但是很有助于帮助理解艰深的理论概念,形象直观。
想到每个星系的最中心都有一个超大型黑洞,整个宇宙的星星万物就围绕它们旋转,真是太震撼了。
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刚看完非常棒!很新很形象直观!需要一定的理论基础知识,建议先看完霍金的《时间简史》前六章,再结合本片看,里面的好多影视化演绎理论与实践方法非常直观。
看《小欢喜》的时候,乔英子对天文学的爱是如此执念而浓烈,勾起了我对曾经的那个喜爱天文学的自己的回忆与怀念,当时的自己竟然能将大部分零花钱用来购买诸如《科幻世界》、《天文爱好者》、《飞碟探索》之类的杂志,沉迷在对星际旅行、时空维度、宇宙物质相关知识的攫取与幻想中。
又是什么葬送了我自发产生的“仰望星空”的强烈欲望?我觉得和“应试教育”不无关系。在千军万马闯高考的胁迫下,教师放弃了对学科框架的整体认识和引导,在师生之间往往存在有两种声音,一是“这个东西不考,我们跳过”,二是“这个对我的生活无关,我为什么要学这个”。现在我懂了,我在那段令人头疼的时日里从未懂得过学习数学公式、物理定理、化学元素等对于人的真正意义及其内在价值。这是我在本周研读完《时间简史》的最大感触。
按照霍金的“时空旅行”观点,回到过去有两种解,一是“协调历史法”,你只能成为过去的旁观者而无法篡改历史,二是“历史的假想法”,你可以随意更改,但是这个你的历史永远不会同未来的那个你的历史重合,所以说,即便允许时空穿越,世上也没有后悔的药,我要么不是我,或者要么还是现在的我——一个已经对理科毫无任何兴趣也丧失大部分复杂计算能力的我。
好在霍金的《时间简史》是如此的通俗易懂,它对几乎所有普通大众都是亲密的、敞开双手的,书中甚至还可以看见他不时透露出来的小脾气,也可以看见他幽默和他的坦诚。霍金作为一名无神论者,在书中他却多次提及“上帝”“造物主”“创世”等宗教神学的东西,与牛顿、爱因斯坦等宗教信徒开宗明义地声称自己的所有科学研究都是“追随上帝的脚步”不同,霍金实际上是在将自己的宇宙观与宗教神学进行对照思考,我认为这是和西方的教育方式与理念分不开。几天前发生的成都电子科大某教师对中国古代的“四大发明”的学术批判最后的处理结果看见,某种一元方法论、革命论下学术之自由精神势必将万马齐喑。
《时间简史》的第六章来到“黑洞理论”,论述对我来说开始有点“艰深”,或许是冥冥之中的注定,当天正巧发现电影网上新了一部名为《黑洞启示录》(Black Hole Apocalypse,2018)的纪录片,由PBS的“超星”栏目制作。
影片从检测到“引力波”谈起到最后对“黑洞之形”的猜想描绘,有意思的是,在纪录片播出半年后,2019年6月,全世界各大天文研究所同时发布了人类历史上第一次拍摄到的“黑洞”合成图像,图与往昔猜想中的“黑洞”有着惊人相似性!但这部纪录片的真正价值远不在于其预测,而在于它用影像化的制作将《时间简史》中的很多纯理论性的测算形象呈现出来(看完就知道美国的科学发展以及科学纪录片制作水平拉开了中国多少差距),诸如如何去判断一个遥远恒星表层具备哪些化学元素,如何通过“视差原理”去测量天鹅座恒星的距离从而判断其伴星是否有可能为小型“黑洞”,如何通过设计精妙的“陷阱”以捕获难以用望远镜观测到的“引力波”……将这些影像与书中的理论相互对照理解,无不感叹人类智慧的奇妙与创造(我觉得这是那个老师想要的那种“创新”),而很多创新的背后则是有着大量基础几何学原理,甚至是常识为铺垫……当明白了学习这些基础知识可能会对人类世界产生如此巨大的影响的时候,那种热情与使命感或许会把数据计算的枯燥乏味给驱散,而“乔英子”式的高中学生则是多么难能可贵的“宝藏女孩”。
读完《时间简史》对我还有一个重要意义是,现在当我再次仰望星空的时候,可能不会只停留在《夜空中最亮的星》(恒星-天狼星)的旋律或古典的诗词里,而是陷入深邃宇宙的思考与困惑中。
本文总结于科普纪录片《黑洞启示录》,或许部分数据已被更新,或许我有理解偏颇,欢迎讨论与指正。
食用前提示,文中含有大量动图,请WIFI下阅读,土豪随意。
黑洞是一种在科幻小说和科幻电影中经常出现的词汇,人们对于它的好奇远远多于对它的了解。
物理学上这么定义黑洞:一种质量大到可以扭曲时间、空间,并且可以吞噬万物(包括粒子和光乃至电磁辐射)的物质存在。
黑洞的存在一度挑战了物理学家的承受极限。
原因在于黑洞的很多特点违反了当下物理认知。黑洞的推导虽然源自于爱因斯坦的广义相对论,但爱因斯坦本人甚至认为它不可能存在。
第一位通过计算精确推导出黑洞存在于宇宙的科学家是德国的卡尔▪施瓦西 ,他计算出爱因斯坦重力场方程质点和球体质量的解,但爱因斯坦依旧很怀疑黑洞存在的可能性。
现在主流观点认为,恒星具有可预测的生命周期,常规黑洞(区别于超大型黑洞)的形成来自于巨大恒星的坍塌,巨大的定义为至少是太阳质量的十倍左右大小。
当这种恒星由最初的氢原子燃烧,一路融合为最重的铁元素时候,能量不能被释放,恒星失去保持继续膨胀对抗地心引力的能量,恒星发生坍塌,产生超新星。地心引力继续将爆炸的核心击碎,直至爆炸核心缩小为一个无穷小的点,黑洞形成。
简单说就是地心引力撕扯下,恒星密集爆破的巨大能量把物质在无限小的空间内极度压缩会形成黑洞。由此也推论出另一个观点,即大型恒星的最后归宿就是黑洞。
首先确定一点:黑洞不能被直接观测到。
不运动的黑洞对人类来说是隐形的,人类至今无法凭借任何仪器对黑洞进行直接观测。
好在人类可以通过观测运动的黑洞对周围物质和引力的影响,来确定黑洞的存在。这一观点最早由英国牧师John Michell于1793年给Henry Cavendish的信中提出。
基于黑洞吞噬万物的特点,黑洞在吞噬物质特别是恒星的时候,会释放出大量的光和热,也会释放出强大的X射线,还有黑洞周围包裹着的气体尘埃混合物形成的吸积盘,这都有助于人类从侧面去观测黑洞。
第一个被观测到的黑洞
距离地球6000光年远的天鹅座星系,人类在那里观测到Cyg X-1的X射线源,却没有观测到星体,这颗星体似乎是隐形的。
英国天文学家Paul Murdin根据观测星体运动轨迹,断定天鹅座X-1是作为双星存在的,双星亦即一颗恒星因其足够的质量和引力牵引到另一颗恒
星作轨道运动,而那颗发射出X射线的不可见源体,极有可能是一颗黑洞。
1970年Paul Murdin发现了Cyg X-1的伴星,并估算的X-1的质量约为太阳质量的六倍,以3此发表了论文,确认了人类太空观测史上第一次探测到的真实黑洞存在。
补句后话,影片后面介绍的Cyg-1重测质量是太阳的15倍,维百介绍为21.2倍(数据来源于《科学》期刊,2021年2月18日第371卷,第6533期,第1046 - 1049页,DOI:10.1126/science.abb3363)
从时间上看,影片当时的数据后来被更新了。
来自黑洞的正面信号
2015年九月十三日,美国位于Hanford Observatory和Livingston的两处激光干涉引力波天文台LIGO首次接收到来自黑洞的信号,源于十多亿年前两个巨大的黑洞互相吞噬产生的向外扩散的波动───地心引力波。据影片介绍,两个黑洞碰撞产生的能量是整个可视宇宙的50倍,这相当令人震惊。
银河系中心可能存在这一个超级黑洞,这个黑洞的质量可能达到太阳质量的四百万倍,银河系的所有星体都被超级黑洞的引力牵引,围绕着超级黑洞做轨道运动。
根据影片所展示的研究,36个星系研究观测,每个星系几乎都需要有超级黑洞的存在,才可以建立天体运动模型,缺乏大质量黑洞,天体运动的数学模型就无法建设成功。
假如你身处黑洞引力井深处(并且不死的话),从地球看你的时间’变慢了,行动也变慢了(几乎是凝滞不动),当观测的时间线变得足够长,比如几百万年,会看到你行动迟缓的样子。
有趣的是,研究理论告诉我们,身处其中的你却感觉一切正常,不管是时间还是你的行动。那种变慢,只针对黑洞外的观测者而言。
再假如,你身处黑洞引力井深处,也可以观测到地球的话,你会发现地球变快了,就像是快进电影一样,但比那个要更不可思议的加快,也许你可以凭借身处黑洞不长的时间,从而见证地球的自然消亡。
这种时间差究竟是多少,影片没给介绍,我查资料也没见到有明确的结论,比较可以肯定大一点是,会随着你接近视界范围前往深处,时间差会成正比激增(当然了,这点也没形成主流共识)。
黑洞从外观看是有边界的,他的直径甚至不太大,但内部很可能像宇宙一样广袤。
类似于佛说的一花一世界, 须弥纳于芥子吗?亦即物质无限分割理论?
似乎不是这样,如果是这样,那么黑洞的这个特质就可以应用在任何一个星体或者任何物质上。
那么是什么呢,这里我没看懂,猜测可能是黑洞视界内的时间的空间都被同时扭曲改变了,以至于科学家们推导出黑洞内部无限广袤的可能性结论,这是用现今的物理学理论和人类经验性尝试都无法去理解的。
好了,关于黑洞,就写这些吧。虽然它的伟大航程才刚刚起步。
LIGO汉德福天文台:利用光线测量极小空间的膨胀和收缩,从一个地方发射一束光线到另一个地方,然后测量光线到达那儿所用时间(计算月球距离所用方法:将来自地球的激光束反射到阿波罗11号宇航员留下的镜子上,从往返时间长短确定距离)雷维斯设计了一个巧妙仪器——激光干涉仪,它使用激光和镜子来探测引力波引起的空间微弱膨胀和收缩,工作原理是将激光射入分离器,一半的光一直朝着一面镜子,另一半被传送到另一面镜子,远处的镜子将光束反射回来,并在一个光电探测器上重新会合,如果两个光束移动距离完全相同,系统设计使两个光束相互抵消,探测器就什么也看不到,如果引力波通过,它会短暂地改变光线的臂长,光束不再同时回来互相抵消,引力波击中,光出现在探测器上,两条光线臂长之间的长度差异将是难以想象的微小(比原子下降10万倍是原子核,比原子核大小要小100倍),设备一个在华盛顿州一个在路易斯安那州,以确认不是被任何其他因素干扰的错误信号,2015年9月强大引力波同时通过两个设备证明了黑洞存在(两个黑洞合并碰撞引起的)
黑洞这个宇宙界最牛逼哄哄的玩意儿,真是最牛逼的存在!尤其是看了星际穿越之后,俩片完全联系起来了。
宇宙大爆炸,是酱紫,下面抄了一段,
一个致密的极热的能量团,然后它爆炸了!伴随着巨大的辐射,从比原子还小到一个橙子的大小只用了不到万亿分之一秒,可以算是一瞬间,宇宙就这样膨胀起来了,永恒地无时无刻不在伸展,变大,变冷,而随着温度降低,宇宙出现了最初的微粒子,光也第一次穿梭于广阔的宇宙间。随着时间推移,宇宙间逐渐形成了星系,恒星,行星和其他各类星体,直到今天我们人类所见的如此广袤无垠的宇宙!
大爆炸理论这么讲出来,好像是真有人瞅见了一样,跟真的似的,是真的么?没人晓得
大爆炸理论宣称,一种被称作奇点的状态,它表现为无穷小的尺寸、无穷大的密度和温度,它是大爆炸理论所推想的宇宙原始状态。
首先吧,宇宙是什么,还没法定义。我们生活的这个可感知的世界,叫做宇宙,那只是个名称,如何具体描述宇宙,目前恐怕做不到。譬如太阳,各国人民都认识,都有名字,但是想定义太阳有多大多热咋运转的,就不是那么容易。
本片得出来一个让人狠吃惊,狠厉害的结论,那就是,每个星系的核心,都是个巨大的超越想象的黑洞!
有多大呢?比例最吓人,好比太阳变成西瓜那么大,星系核心黑洞就跟地球一样大。
这个结论是通过观测得来,比起靠推算的大爆炸理论要靠谱的多。普通黑洞,太阳那样的,通过烧光之后爆炸得来,巨型黑洞则不必通过恒星这一步,大量物质聚集,直接炸一下,就变出来了,那,,,真是老刺,,,,激了!
正是因为巨型黑洞的诞生法,让大爆炸理论瞬间塌陷。为嘛呢?二者冲突了吖!
大爆炸说,一个点,开始爆炸,那么从爆炸开始的瞬间,便有了时间和空间,没错吧,不论这个时间是多少亿分之一秒,反正,会有一段大量物质聚集在极小空间的时候,既然,万有引力是事实,再加上黑洞瞬间诞生法,那么,大爆炸启动后产生的物质应该会立刻聚变为黑洞,并没有办法像炸弹那样到处喷,那么,大爆炸如何进行下去?哈哈哈哈哈
以前,俺就嚼得大爆炸理论讲的真是太轻松平易了,不像那么回事啊,终于来了证据,嘿嘿
另外,黑洞既然有大小,那就有体积,那也应该是个实体的物质,密度超大,不发光罢了,黑洞吸收物质会变大,就表示把普通物质压缩成了黑洞物质,应该不是个洞洞吧?恐怕还个球球
黑洞到底是如何构成的,目前还都是猜测,没有准确答案。宇宙和黑洞的关系到底谁先谁后?
Fascinating space
m21245:自适应光学技术帮助望远镜排除大气扭曲成像的干扰恢复宇宙成像;几乎所有星系中心都含有黑洞,星系越大,黑洞质量越大;存在超大质量的黑洞;激光干涉仪监测的引力波体现黑洞能合并。
虽然对细节没有很多的解释但特效杠杠的。如果被黑洞吸走了,但想想临死前可以先漂浮在黑洞视界(前提是穿着黑科技宇航服不被撕裂)看宇宙从初始演化到尽头然后穿过视界掉入奇点前伴随着星光失去意识,多么诗意的死亡啊
黑洞的思考、假设、探寻过程,撕裂并吞噬周围恒星的“行为”略恐怖。
Your casual goosebumps is our eternal gravitational waves 🌠
至今看过的关于宇宙最好的纪录片!每一帧画面都非常精美,科学原理讲的浅显易懂。宇宙的奥秘真是令人叹为观止
科学研究讲努力,但重大成果似乎更需要好运气。感觉这些充满创造性的研究方法在中国都很难实现,从人到大环境都是如此……总之天文学爱好者感到开心,这是最好的时代=w=
本片让我对gravity有了全新的认识,无处不在,但却拥有最强大的力量。PS.这世界上还是有很多人在做有意义的事情,而不是仅仅为钱。美国在科研层面真的是很前沿,中国差距还很大。本片Netflix上有,值得一看
值得打十颗星的优秀科普纪录片
Apocalypse Black Hole
mind-boggling
朝闻道夕死足矣
黑洞和眼珠的重合很妙~
第一张黑洞照片公布前,PBS拍了这部纪录片,看完大概就懂黑洞到底是什么了,比看科普书要好很多,也采访到了一些科研中的关键人物,包括拍摄到第一张黑洞的团队,以及他们的初步成果,很有趣的电视节目。
不错的科普片,故事讲得很好。
黑洞简史。从卡尔·史瓦西 Karl Schwarzschild 计算,从理论开端到最新的科研发现:天鹅座X1,大星系中心超大质量黑洞,引力波碰撞。硕果累累,奇妙无比。8.6
黑洞寂灭,新的循环的开始。那时候早不知死哪儿了
奉天承运皇上诏曰:黑洞们在这个不断膨胀了140多亿年的宇宙中到处吞噬大爆炸之后游离的能量及其衍生物(物质或反物质),所有黑洞在这种清理过程中不断融合而形成越来越少的奇点,如果最后只剩下唯一的奇点就再次产生宇宙大爆炸,重复上述操作,除非有唯二的两个奇点达致某种平衡。钦此~
抓取不到一秒的信号 传递的信息和带来的激励令人振奋