從科普視角看黑洞

摘要：黑洞的照片首次公布，引起各界關(guān)注，科學(xué)家們對(duì)黑洞探索的成就，也應(yīng)讓中學(xué)生們有所了解。本文從黑洞概述，被拍到黑洞的特點(diǎn)以及拍照過程，用通俗易懂的語(yǔ)言介紹黑洞，以提高學(xué)習(xí)興趣和科學(xué)探究精神。

關(guān)鍵詞：科普;黑洞;拍照

黑洞的照片在2019年4月10日首次發(fā)布，拍到黑洞的照片在人類歷史上是一個(gè)重大的突破，第一次幫助我們確認(rèn)了黑洞的存在，1687年牛頓提出了引力的概念，1916年愛因斯坦提出了廣義相對(duì)論，而黑洞是廣義相對(duì)論的一個(gè)著名的預(yù)言。從黑洞概念的提出到人們真正見到黑洞，相隔了100多年。在這100多年里，人們對(duì)黑洞的探索從沒有停止，探索黑洞是近代物理學(xué)的一個(gè)重大課題，黑洞與地理學(xué)也密切相關(guān)，中學(xué)地理雖然沒有把黑洞列為教學(xué)范圍，但是向中學(xué)生介紹科學(xué)前沿的知識(shí)，可以提高學(xué)生對(duì)地理學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)精神。

黑洞一詞學(xué)生聽過，但是僅僅只停留在聽過的層面，對(duì)于黑洞是怎樣形成的，這次拍到的黑洞是什么樣子的都不清楚

黑洞概述

黑洞是由恒星演變而來(lái)的，太陽(yáng)就是一顆離地球最近的恒星，恒星會(huì)發(fā)光，是因?yàn)樗M(jìn)行著氫融合成氦的核聚變反應(yīng)，就相當(dāng)于燃料，如果它的燃料燒完了，中心的燃料沒有力量支撐外殼的重量，恒星就迅速地收縮，收縮為體積趨為零，密度趨向無(wú)限大的點(diǎn)，恒星收縮到一定程度時(shí)，巨大的引力使任何物體甚至光也無(wú)法投射出來(lái)，黑洞就形成了。黑洞的表面叫做視界，一個(gè)物體到達(dá)視界時(shí)，就會(huì)被吸進(jìn)去，再也出不來(lái)了。黑洞的中心叫做奇點(diǎn)，物體到達(dá)奇點(diǎn)處，就會(huì)被擠壓成非常細(xì)碎并具有極高密度的物質(zhì)，直到毀滅。

被拍到的黑洞的特點(diǎn)

這次我們拍到的黑洞，見圖1，位于室女座，也就是大家熟知的處女座，這個(gè)黑洞不在銀河系內(nèi)，距離地球5500萬(wàn)光年，當(dāng)這個(gè)黑洞的光開始向地球發(fā)射時(shí)，地球上的現(xiàn)代哺乳動(dòng)物才剛開始出現(xiàn)，比如始祖象，猿猴還沒有蹤影，而太陽(yáng)光到達(dá)地面只需要8秒多。被拍到的黑洞質(zhì)量為太陽(yáng)的65億倍，拍這個(gè)黑洞的難度，相當(dāng)于在地球上拍太陽(yáng)上的一枚硬幣。黑洞是黑色的，我們拍到的不是黑洞本身，而是由于黑洞產(chǎn)生的效果，一些宇宙物質(zhì)到達(dá)了視界，就會(huì)旋轉(zhuǎn)，被黑洞吸進(jìn)去，根據(jù)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)軌跡，拍出的黑洞。

拍照過程

對(duì)如此難度拍照，僅靠一個(gè)望遠(yuǎn)鏡是看不出來(lái)的，200多名科研人員在全球使用了8臺(tái)頂級(jí)望遠(yuǎn)鏡，組成了一個(gè)口徑跟地球類似的“虛擬”望遠(yuǎn)鏡，然后把搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，拼接，這些數(shù)據(jù)多，處理起來(lái)技術(shù)難，因此花費(fèi)了兩年多的時(shí)間，可以說，這個(gè)黑洞照片不是“照”的，而是“拼”的。

從科普視角看黑洞，不需要用專業(yè)的物理學(xué)或者天文學(xué)知識(shí)講解，用學(xué)生能夠聽懂的語(yǔ)句表述，學(xué)生愿意聽，喜歡聽，同時(shí)對(duì)黑洞的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步加深，提高學(xué)習(xí)興趣和對(duì)科學(xué)的探索熱情。

作者簡(jiǎn)介：

侯華葛（1994.9～），女，湖北襄陽(yáng)，福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，在讀研究生。