台美日科學家　今晚將公開史上首張黑洞照

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加入日期: Oct 2018

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台美日科學家　今晚將公開史上首張黑洞照

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人類對宇宙黑洞的探索今天將邁出開創歷史的一大步。來自美國、智利、比利時、丹麥、日本、上海和台北的科學家約定在台灣時間今晚（周三）9時同時召開一場多種語言記者會，發布一項「開創性成果」，輿論普遍認為屆時將公開人類有史以來第一張黑洞照片。

雖然自愛因斯坦在1915年發表廣義相對論後，科學家已推測出黑洞的存在，但由於黑洞範圍連光線都無法逃逸，因此過去人類一直無法直接觀測，僅能以物體被吸入黑洞前，因高熱而釋出的紫外線和X射線，去發現和了解黑洞。而美國航太總署（NASA）或科學界過往發表的黑洞「圖片」，僅是以觀測得到的數據繪製而成的「想像圖」，而非實際黑洞的「照片」。

根據天文物理學家的理解，當質量龐大的恒星殆盡後，重力塌縮至無限小的「奇點」（singularity）便會成為黑洞，愛因斯坦提出的廣義相對論認為，它的重力場極為強大，足以令任何物質、輻射和光線都無法逃逸。當黑洞形成，其周圍便會形成一個介面，這個介面被稱作「事件視界」（event horizon），簡單來說，它便是黑洞邊界，任何物質一旦越過邊界都將被黑洞捕獲，也就是此次望遠鏡的名字。

理論上，任何數據物質只要墜進「事件視界」內，便會徹底湮滅，但這概念卻與量子力學衝突，因為根據量子力學定律，任何轉化過程均可逆轉，理論上應有能量或資訊可從黑洞逃逸。因此，近年科學界對「事件視界」提出了不少新觀點。

美國物理學家波欽斯基（Joseph Polchinski）在2012年提出了「黑洞火牆悖論」，指出如根據量子力學定律，「事件視界」必須為高能量的「火牆」，將物質燃燒殆盡才墜進黑洞。但如果「火牆」真的存在，便違反廣義相對論中的「等效原理」。因為在「等效原理」之下，引力質量和慣性質量等效，「火牆」便不應該出現，所以「火牆」存在與否，變相成為了量子力學與廣義相對論的一場較量。

為解決「黑洞火牆悖論」，英國著名物理學家霍金（Stephen Hawking）在2014年便提出「灰洞」理論，認為黑洞周圍根本沒有「事件視界」，因為黑洞周圍的量子效應令時空變化太劇烈，因此分界並不清晰，並提出以「表觀視界」（apparent horizon）為真正的黑洞邊界，取代「事件視界」。霍金相信，「表觀視界」可將企圖逃逸的物質和能量暫存，然後再將物質釋放。但霍金認為，雖然資訊可以從黑洞逃逸，但它們會變得面目全非。

基於黑洞的物理學特質，因此所謂為黑洞「拍照」，其實是攝下黑洞的「陰影」。這次觀測的兩個特大質量的黑洞，分別是距離地球2.6萬光年的「人馬座A*」和距離地球5,400萬光年的「M87」。根據天文學家2000年首次模擬黑洞「人馬座A*」的結果，天空平面（與視線方向垂直的面）會被黑洞「表觀視界」的圓環一分為二。一邊是在「表觀視界」圓環以內的光子，只要在「表觀視界」以外就能逃離黑洞，但受到很強的引力作用，亮度較低；一邊是在「表觀視界」圓環以外的光子，能繞著黑洞繞轉多圈，積累的亮度足夠高，因此兩邊的亮度便會出現差異，令科學家可以拍下黑洞的「真像」。

黑洞不知是不是球型的.....

2019-04-10, 12:25 PM #1