一个参加一战的德国炮兵中尉计算出的半径引发了百年的...

一个参加一战的德国炮兵中尉计算出的半径引发了百年的黑洞探索 原创 思听三个爸爸实验室 2019-04-12 10:16:02


1915年，爱因斯坦用他无与伦比的物理直觉，提出了广义相对论，用一种全新的视角重启了人类的宇宙观。广义相对论的最凝练的核心数学表达式被称为爱因斯坦方程，不过当时这个方程只有近似解。


爱因斯坦方程发表20天后，一个参加了第一次世界大战的德国炮兵中尉，在战争前线给爱因斯坦寄了一封信，信中除了一篇论文，这个中尉的名字叫卡尔·史瓦西。
这篇论文给出了爱因斯坦方程的第一个精确解！
随后，战场上的史瓦西又寄出了第二篇论文。
他指出，根据物体的质量可以计算出一个半径，如果把这个物体的所有质量压缩到这个半径以内，这个物质就将无止境的往中心掉落，形成一个时空极端弯曲的奇点。


随后不久，史瓦西患上了战壕中的流行病“天胞疮”，天妒英才，2个月后他病逝于家中，一颗天文学物理学巨星就此陨落。
他第二篇论文计算的这个半径，后来被称为“史瓦西半径”。任何物质，包括光，都无法从史瓦西半径内逃出。
太阳的史瓦西半径约为3千米，地球的史瓦西半径只有约9毫米。如果太阳被压缩到3千米半径大小，那么，光将无法从太阳内部逃出。
现在我们知道了，这种极端天体叫做黑洞，这就是对于黑洞最早的预言。


很难想象，自然界会产生如此致密的天体，这个很难想象，包括当时的大部分天文学家。
广义相对论，从提出开始，就在遭受质疑，因为根据这个理论，给出了很多重要的预言，而这些预言又显得过分光怪陆离，让人不敢相信。
然后，随着时间的发展，这些预言逐渐获得了实验和观测的证实，相对论，也成为了现代物理中与量子力学比肩的两根支柱。


1919年，广义相对论提出4年后，英国天文学家亚瑟·爱丁顿和同事，分别率领一支远征队赶赴巴西和南非。利用日全食的宝贵时机，测量太阳附近恒星的位置一一对比，证实了爱因斯坦对于引力场使光线偏转的预言，而且偏移程度符合相对论预言的幅度。这是第一个被观测证实的爱因斯坦预言。


1939年，美国理论物理学家奥本海默等人指出，当中子星的质量超过某一极限，超重的中子星将必然继续坍塌下去，而且似乎没有什么力量阻止这种坍塌。
随着理论研究的深入，物理学界逐渐的建立了对这种极端天体的共识，并于1967年被惠勒正式命名为“黑洞”。
1972年，美国天文学家使用探空火箭搭载的X射线探测器，发现了位于天鹅座的一个强X射线源，黑洞成为解释这种强X射源形成机制的一把钥匙。


1974年，美国天文学家拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒，使用当时世界上最大的单口径射电望远镜，发现了一颗位于双星中的毫秒脉冲星。
广义相对论预言，两个天体相互绕转时，会由于搅动时空，发出引力波损失轨道能量，最终两两颗星之间的距离衰减，两位天文学家发现，这颗脉冲星的脉冲到达的时间系统性的在逐步偏移，正好符合这一理论。这是对广义相对论大的有一次验证，这两位天文学家也因此获得了诺贝尔物理学奖。
1979年，法国天文学家让-皮埃尔·卢米涅利用一台运算能力只有苹果4万分之一的晶体管计算机计算得到光强等高线图之后，亲自动手，用一个个墨点绘制了第一张计算机模拟得到的黑洞模拟图像。


时间到了广义相对论发表整整一百年后，2015年，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）第一次直接探测到双黑洞合并时间产生的引力波。促成这一发现的几位物理学家几乎立即获得了2017年的诺贝尔物理学奖，人类第一次听到了黑洞发出的涟漪。


但是我们没有亲眼看见，观察黑洞之所以困难，主要原因是太远，比如银河系中心的黑洞，距离我们有25000光年，比在地球上拍一颗月球上的橙子还要难，需要的望远镜的口径非常大。
2017年，经过十几年的协调，8台全球顶尖的毫米波望远镜加入了解析黑洞轮廓的行列，利用分布地球各地的这些望远镜，组成了一个矩阵，其有效口径达到了地球直径大小。
2017年4月的4个观测夜，对银河系和M87中心黑洞进行了观测，经过两年的数据处理，距离爱因斯坦诞辰整整140年，距离广义相对论提出104年后，我们终于等到了第一张直接观测到的黑洞照片。


这次的直接成像，除了确认了黑洞的存在，同时也通过模拟观测数据对爱因斯坦广义相对论做了验证。在视界面望远镜的工作过程和后来的数据分析过程中，科学家发现，观测到的黑洞阴影和相对论所预言的几乎完全一致，爱因斯坦的伟大再一次让世人惊叹，斯人已逝，但他的成果将永远被人类记住。

我知道答案 本帖寻求最佳答案回答被采纳后将获得系统奖励10 天空金币 , 目前已有0人回答