應(yīng)琛

2019年4月10日這一天注定會(huì)成為人類文明進(jìn)程的一個(gè)重要日子。

這一天，人類第一次真正意義上“看”到了傳說(shuō)中的“黑洞”。雖然公布的照片看上去仍帶著一股迷幻的“混沌”，但這次窺探注定是人類史上一塊耀眼的豐碑，或者說(shuō)探索宇宙空間奧秘里程碑式的時(shí)間點(diǎn)。

普通人之所以為一張照片心潮澎湃，或許還是因?yàn)閷?duì)宇宙心存敬畏。

更重要的是，這張黑洞的照片就像一壺暖過(guò)的燒酒，澆醒了我們胃腸里隱隱發(fā)作的想念——城市明亮的夜晚，物理地割斷我們與夜晚的部分聯(lián)系，我們常常忘記，那個(gè)一抬頭就是滿天星斗的日子，不過(guò)才過(guò)了一百多年。

我們?yōu)槭裁匆P(guān)心太空？如果用1968年的科幻神作《2001：太空漫游》里的話來(lái)解釋，那就是：“征服可能會(huì)受挫，但好奇從未停息?！比缃瘢S著所有好奇不斷被實(shí)踐驗(yàn)證，“生于凡塵，歸于星辰”，或許將不再只是想象中的美好結(jié)局。

北京時(shí)間4月10日21時(shí)左右，人類成功拍攝到的首張黑洞照片，在上海和臺(tái)北、華盛頓、布魯塞爾、圣地亞哥、東京六地同時(shí)發(fā)布。

早在兩百多年前，就有科研人員設(shè)想宇宙中存在一種質(zhì)量巨大、引力強(qiáng)到連光也無(wú)法逃脫的天體。愛因斯坦在一百多年前提出的廣義相對(duì)論，可用于計(jì)算出這種天體的若干性質(zhì)。而“黑洞”作為一個(gè)科學(xué)術(shù)語(yǔ)，直到20世紀(jì)60年代才由美國(guó)天體物理學(xué)家約翰·惠勒提出。

長(zhǎng)久以來(lái)，黑洞只不過(guò)是廣義相對(duì)論的預(yù)言、愛因斯坦的方程、模擬電腦圖像、引力波等項(xiàng)目的間接證據(jù)，或者科幻小說(shuō)的想象。

正因?yàn)闆]有人知道它的真正模樣，第一張黑洞照片才備受期待。當(dāng)“事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）”項(xiàng)目主任謝潑德·多爾曼在中國(guó)上海向全球宣布“我們捕獲到了黑洞的首張照片”，當(dāng)黑洞的“芳容”出現(xiàn)在各個(gè)平臺(tái)直播中的那一刻，各種屏幕前守候的人，為之激動(dòng)。

科學(xué)界說(shuō)，這一張照片是“非凡的科研成果”，是天文學(xué)上的“重要里程碑”“具有歷史性意義”。

公開資料顯示，這項(xiàng)研究是由“事件視界望遠(yuǎn)鏡”（EHT）項(xiàng)目實(shí)施的，該項(xiàng)目始于2012年，旨在利用一個(gè)全球地面望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)直接觀測(cè)黑洞的周圍環(huán)境。照片顯示的是位于星系M87中心的黑洞。它的質(zhì)量是太陽(yáng)的65億倍，與我們的距離達(dá)到5500萬(wàn)光年。

要拍攝這么遠(yuǎn)的對(duì)象，科學(xué)家模擬出口徑像地球一樣大的望遠(yuǎn)鏡，即“事件視界望遠(yuǎn)鏡”，它集合了分布在全球各地的多個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡——從智利阿塔卡馬沙漠到南極冰原，從西班牙的高山到夏威夷的海島，8個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡通過(guò)“甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量技術(shù)”聯(lián)合起來(lái)。

按科學(xué)家的說(shuō)法，給黑洞拍照的難度就差不多等于“給月球表面的一個(gè)蘋果拍照”。而項(xiàng)目協(xié)作委員會(huì)主席、德國(guó)馬克斯·普朗克射電天文研究所所長(zhǎng)安東·岑蘇斯則打了這樣一個(gè)比方：“如果地球是平的，那使用這一技術(shù)可以從波恩看清紐約街頭報(bào)紙上的字?！?/p>

不止“拍”照難，“洗”照更難。面對(duì)記錄的龐大數(shù)據(jù)量，進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)后期處理和分析，研究人員花了兩年多的時(shí)間獲取最終的黑洞圖像。

除了再次證明愛因斯坦廣義相對(duì)論的正確性外，黑洞照片的問世，最直接的意義就在于人類第一次直接確認(rèn)了黑洞的存在。中科院天文學(xué)教授茍利軍此前在接受媒體采訪時(shí)解釋說(shuō)：“此前有很多間接證據(jù)證明黑洞的存在，但不排除還有一絲是其他星體的可能性，這次的發(fā)現(xiàn)就能直接說(shuō)明黑洞的存在?！?/p>

這一照片令學(xué)界興奮的另一個(gè)原因還在于，它將使我們對(duì)宇宙的看法從想象轉(zhuǎn)向理性和真實(shí)，或許還將重新定義宇宙。

項(xiàng)目科學(xué)委員會(huì)主席、荷蘭奈梅亨大學(xué)教授海諾·法爾克告訴新華社記者，黑洞涉及人類對(duì)宇宙的根本了解，“我們的宇宙中有兩大理論，愛因斯坦的相對(duì)論描述了宏觀，量子力學(xué)描述了微觀，但是在黑洞的邊緣，相對(duì)論與量子力學(xué)無(wú)法協(xié)調(diào)，在那里可能會(huì)發(fā)現(xiàn)新的東西”。

美國(guó)亞利桑那大學(xué)天文學(xué)副教授丹尼爾·馬羅內(nèi)認(rèn)為，黑洞之所以重要，是因?yàn)樗陂L(zhǎng)時(shí)間尺度上會(huì)影響宇宙演化。但人們并沒有完全了解黑洞如何吞噬物質(zhì)，然后又將其中一部分以接近光速向外噴射，影響其所在星系。黑洞照片不僅將為廣義相對(duì)論提供新信息，也有助于了解黑洞噴流的形成過(guò)程。

正如霍金在最后一本著作《十問：霍金沉思錄》寫道：“事實(shí)有時(shí)候比小說(shuō)更奇怪，黑洞最能真實(shí)體現(xiàn)這一點(diǎn)，它比科幻作家夢(mèng)想的任何東西都更奇怪。”

黑洞之所以能讓霍金如此著迷，是因?yàn)樘剿魉拇嬖谂c否，可以間接推論宇宙是何時(shí)產(chǎn)生又是如何產(chǎn)生的，由此也能了解宇宙出現(xiàn)之后的地球如何產(chǎn)生。有了地球，才有了生物和人類。而孤獨(dú)地生活在地球上的人類也許能有機(jī)會(huì)解決這個(gè)“我從哪里來(lái)”的終極哲學(xué)問題。

同樣具有現(xiàn)實(shí)意義的是，了解黑洞也可以知道宇宙大爆炸、星系演化以及黑洞存在是否會(huì)影響到地球上的生物多樣性等一系列物質(zhì)問題。

科學(xué)家信心滿滿，接下來(lái)，更多的謎團(tuán)一定會(huì)被揭開。

然而，在外行看熱鬧的網(wǎng)友們眼中，第一反應(yīng)往往是“原來(lái)黑洞，不是一個(gè)黑色的洞”，它看起來(lái)“最像甜甜圈”，也有人說(shuō)“像肚臍眼”……

在一條“關(guān)于黑洞你知道多少呢”的新聞下，短短1小時(shí)，就已經(jīng)收到了1971條評(píng)論。網(wǎng)友還自發(fā)開始了“首屆黑洞P圖大賽”，靈魂段子手紛紛登場(chǎng)。有人以黑洞的口吻發(fā)了朋友圈，表示“興奮到模糊”。

這場(chǎng)研究也讓我們欣喜地發(fā)現(xiàn)，《流浪地球》里的設(shè)定——在地球生死存亡之際，人類放下了偏見和分歧，為拯救家園的共同目標(biāo)團(tuán)結(jié)一心——不再只屬于電影里，人類也可以因?yàn)橐粋€(gè)共同的關(guān)注而攜手。

正如項(xiàng)目科學(xué)委員會(huì)主席法爾克說(shuō)的：“不同文化、不同機(jī)構(gòu)、不同國(guó)家和大洲的科研人員走到一起合作并不容易，但如果有共同愿景的驅(qū)動(dòng)，有首次看到黑洞的共同夢(mèng)想，合作就變得可能。”

據(jù)了解，“事件視界望遠(yuǎn)鏡”的建設(shè)和如今宣布的觀測(cè)結(jié)果源于數(shù)十年觀測(cè)、技術(shù)和理論工作的堅(jiān)持和積累。為了這張黑洞照片，科學(xué)家們可謂同心協(xié)力，它是全球團(tuán)隊(duì)合作的典范。

數(shù)十個(gè)研究機(jī)構(gòu)共同創(chuàng)建了“事件視界望遠(yuǎn)鏡”，使用了既有的基礎(chǔ)設(shè)施并獲得了各種機(jī)構(gòu)的支持。其主要資金由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）、歐盟歐洲研究理事會(huì)（ERC）和東亞資助機(jī)構(gòu)提供。而此次合作匯集了全球超過(guò)200名研究人員。

同一個(gè)世界，同一個(gè)夢(mèng)想。最終，來(lái)自世界各國(guó)的科學(xué)家，把由世界各地共八個(gè)天文臺(tái)組成的“事件視界望遠(yuǎn)鏡”拍出來(lái)的信息統(tǒng)籌整合成了一張完整的黑洞照片，使我們對(duì)黑洞這種連任何物質(zhì)和光都無(wú)法逃逸的擁有巨大引力場(chǎng)的天體有了進(jìn)一步了解。

在整個(gè)項(xiàng)目中，中國(guó)科學(xué)院天文大科學(xué)研究中心（國(guó)家天文臺(tái)、紫金山天文臺(tái)和上海天文臺(tái)）參與了位于美國(guó)夏威夷的東亞JCMT望遠(yuǎn)鏡對(duì)黑洞的觀測(cè)，多名中國(guó)學(xué)者是此次黑洞照片相關(guān)論文的作者。同時(shí)，為達(dá)到此次拍攝的極高分辨率，包括中國(guó)科學(xué)院下屬的天文臺(tái)機(jī)構(gòu)和高校等全球 13 個(gè)研究機(jī)構(gòu)都參與研究、校準(zhǔn)工作。

不過(guò)，中國(guó)天文學(xué)界清醒地認(rèn)識(shí)到目前的“參與者”角色。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)薛隨建直言這次“算是重在參與”，但為在相關(guān)科研領(lǐng)域“機(jī)制性參與國(guó)際合作組織、逐漸發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，作出了良好的示范”。

太空可能是中國(guó)未來(lái)能發(fā)揮更多作用的地方。法爾克表示，今后要拍攝更好的黑洞照片，就需要比地球還大的望遠(yuǎn)鏡，這就需要走向太空，“中國(guó)在射電干涉測(cè)量技術(shù)和太空探索方面的能力正快速增長(zhǎng)，我期待未來(lái)中國(guó)能成為這個(gè)領(lǐng)域的重要一員”。

2月20日，習(xí)近平總書記在北京人民大會(huì)堂會(huì)見探月工程嫦娥四號(hào)任務(wù)參研參試人員代表時(shí)曾表示，偉大事業(yè)都始于夢(mèng)想，夢(mèng)想是激發(fā)活力的源泉。他還強(qiáng)調(diào)：“太空探索永無(wú)止境?！?/p>

回顧與國(guó)際同行共同拍出人類首張黑洞照片的經(jīng)歷，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)研究員路如森說(shuō)：“作為長(zhǎng)期深度參與‘事件視界望遠(yuǎn)鏡’國(guó)際合作的中國(guó)研究人員，我覺得這張黑洞照片是科學(xué)共同體的努力結(jié)果?？茖W(xué)對(duì)人類發(fā)展至關(guān)重要，人類的科學(xué)共同體也是人類命運(yùn)共同體的重要組成部分。”

從量子力學(xué)的提出、引力波的發(fā)現(xiàn)，到此番黑洞“照片”……不難發(fā)現(xiàn)，科研進(jìn)入群體力量時(shí)代已成大勢(shì)，依靠一個(gè)天才改變整個(gè)科學(xué)局面的情況越來(lái)越少。

事實(shí)上，自詡是宇宙之子的人類，從洪荒時(shí)代起，就從未停止過(guò)對(duì)頭頂神秘星空的眺望。

1968 年 12 月 24 日，阿波羅 8 號(hào)的三位宇航員在月球軌道中向地球進(jìn)行了電視直播。在那場(chǎng)電視直播中，人類拍攝到了第一張 “地出” 照片。

這是人類第一次在太空，看到自己的星球升起。資料顯示，在那場(chǎng)轟動(dòng)世界的電視直播上，被數(shù)次提及到的一個(gè)詞是 “我們”。

而“我們”指的是全體地球人。只有站在地球之外的角度回看時(shí)，“我們”才深刻意識(shí)到——原來(lái)在這個(gè)星球上紛爭(zhēng)不斷的所有人是一個(gè)整體。

當(dāng)年 NASA 太空航行中心的科學(xué)副總監(jiān)斯圖林格博士后來(lái)這樣說(shuō)：“在這幅照片第一次對(duì)外公布之后，號(hào)召人們警惕人類面臨的各種嚴(yán)峻問題和挑戰(zhàn)的呼聲越來(lái)越高，例如污染、饑荒、貧困、城市生活、糧食生產(chǎn)、水資源管理和人口過(guò)度增長(zhǎng)。這不能說(shuō)是沒有關(guān)聯(lián)的?！?/p>

如今，微信啟動(dòng)頁(yè)面上那一張“孤獨(dú)小人面對(duì)巨大地球”的照片，其原圖來(lái)自于 1972 年最后一次的阿波羅登月計(jì)劃。

在此后的很長(zhǎng)一段時(shí)間，人類都沒有飛船再能如此近距離地對(duì)地球進(jìn)行拍照，所有從外太空拍攝的地球 “全身照” 其實(shí)都是拼貼組合之作。究其原因，是20世紀(jì)各國(guó)經(jīng)濟(jì)的動(dòng)蕩以及冷戰(zhàn)落幕，航天大國(guó)紛紛削減了航天資金，人類太空探索的目光已經(jīng)更多由星空轉(zhuǎn)向地面。

但腳步其實(shí)從未停止。

2015 年，與地球相似程度極高的類地行星——“地球大表哥” 開普勒 452B 被觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，一年后人類發(fā)現(xiàn)了另外一個(gè) “地球?qū)\生哥哥” 比鄰星 b。同年，歷時(shí)五載，朱諾號(hào)探測(cè)器終于抵達(dá)木星。之后特斯拉CEO馬斯克公布了詳細(xì)的火星移民方案。

霍金在晚年時(shí)期對(duì)人類的未來(lái)憂心忡忡。他認(rèn)為地球和人類正面臨著嚴(yán)峻的內(nèi)憂外患，除了人工智能和氣候問題將導(dǎo)致人類滅亡地球毀滅，外星人還可能隨時(shí)入侵地球……他曾在 2016 年在劍橋大學(xué)的一次演講中表示：“為了人類的未來(lái)，我們必須進(jìn)入太空。在不離開這個(gè)脆弱的星球的情況下，我不認(rèn)為我們能活過(guò)下一個(gè) 1000 年?！?/p>

今天，黑洞照片的公布無(wú)疑會(huì)是另一個(gè)新的開始，項(xiàng)目的成果讓我們進(jìn)入了一個(gè)展示時(shí)間、空間、光和物質(zhì)深刻本質(zhì)的更加深邃的新視野，讓我們?cè)俅我庾R(shí)到：地球不該是人類歸宿的唯一答案。無(wú)論是星際旅行，還是移居火星。

目前地球資源開始一步步走向枯竭，用環(huán)保和技術(shù)來(lái)延長(zhǎng)地球壽命必不可少。但也許這恰好是個(gè)完美的過(guò)渡時(shí)期，人類借此將更重要的思維和力量投向群星璀璨的太空之中。

（：新民周刊2019年15期）