Question

爱因斯坦又说对了，八亿光年外，科学家们看到了黑洞背后的光

Answer 1

斯坦福大学天体物理学家丹·威尔金斯在观察8亿光年之外星系中心的超大质量黑洞向宇宙发射的x射线时，注意到一个有趣的模式。他观察到一系列明亮的x射线耀斑。这一前所未有的发现，令人兴奋不已。他用望远镜记录了一些意想不到的事情，更多的x射线闪光，比明亮的耀斑更小，而且“颜色”不同。 根据理论，这些发光的回声与黑洞背后反射的x射线是一致的。然而，基于我们对黑洞的了解，这些光应该来自一个奇怪的地方。 威尔金斯表示，“任何进入黑洞的光都不会反射出来，所以我们不应该看到黑洞后面的任何东西，然而，这是黑洞的另一个奇怪的特征，使这种观测成为可能”。威尔金斯解释说:“我们之所以能看到这种现象，是因为黑洞正在扭曲空间，弯曲光线，扭曲自身周围的磁场。” 7月28日发表在《自然》杂志上的一篇论文详细介绍了这一奇怪的发现，它是第一次直接观测到黑洞背后的光。爱因斯坦的广义相对论曾预测过这种情况，但直到现在才得到证实。 50年前，当天体物理学家开始推测磁场在接近黑洞时的行为时，他们不知道有一天我们可能会有直接观察这一现象的技术，并看到爱因斯坦广义相对论的实际作用。 如何看到黑洞 这项研究的最初动机是为了更多地了解某些黑洞的神秘特征，即日冕。坠入超大质量黑洞的物质为宇宙中最亮的连续光源提供了能量，并在黑洞周围形成了日冕。这种光可以被分析来描绘黑洞。 关于什么是日冕的主要理论始于气体滑入黑洞，并过热至数百万度。在这个温度下，电子从原子中分离出来，形成磁化的等离子体。在黑洞的强力旋转中，磁场在黑洞上方形成了很高的弧线，并围绕自身剧烈旋转，最终完全断裂，这种情况让人想起太阳周围发生的事情，因此它借用了“日冕”的名字。 威尔金斯说:“这个磁场绑在一起，然后突然靠近黑洞，加热它周围的一切，并产生这些高能电子，这些电子接着产生x射线。”当威尔金斯仔细观察耀斑的起源时，他看到了一系列较小的闪光。研究人员确定，这些都是同样的x射线耀斑，但从圆盘的背面反射回来，这是对黑洞远端的首次一瞥。 威尔金斯还说:“几年来，我一直在从理论上预测这些回声对我们的影响。我已经在我的理论中看到了它们，所以一旦我在望远镜观测中看到它们，我就能找出它们之间的联系。” 未来的观测 描述和理解日冕的任务仍在继续，需要更多的观察。未来的一部分将是欧洲航天局的x射线天文台，雅典娜(高能天体物理学高级望远镜)。斯坦福大学物理学教授史蒂夫·艾伦和天体物理学教授威尔金斯正在帮助雅典娜研制部分宽场成像仪探测器。 威尔金斯说:“它比我们以前用x射线望远镜更加清晰，它将让我们在更短的观测时间内获得更高的分辨率。所以，有了这些新的天文台，我们现在从数据中得到的图像将变得更加清晰。”

Answer 2

黑洞是宇宙中最为神秘、最为特殊的天体之一，因为黑洞的引力极其强大，落入黑洞表面（事件视界）的东西都不能逃脱出来，就连光都会被束缚住，所以黑洞的本体是绝对黑色，我们无法通过光学或者其他电磁波手段来直接观测到黑洞本身。

然而，根据发表于《自然》（Nature）杂志的一项新研究[1]，斯坦福大学的天文学家有了重大发现，他们第一次观测到了来自黑洞背后的光，而这也是爱因斯坦广义相对论的预言之一，如今首次被观测事实直接证明。

根据广义相对论，一个足够致密的天体将会在自身重力作用下坍缩成无穷小的奇点。集中了所有质量的奇点会把周围一定范围的空间弯曲成封闭的状态，使得包括光在内的任何东西都无法从中逃离，这就是黑洞。也就是说，黑洞本身是无实体的，只有极度弯曲的封闭空间和位于中心的奇点。

虽然早已有很多间接证据表明黑洞是存在的，但由于黑洞是绝对黑暗的，要想直接看到黑洞本身被认为是不可能的。直到口径达到地球大小的事件视界望远镜（EHT）的出现，观测黑洞才成为了可能。

星系中心大都潜伏着一个超大质量黑洞，其质量至少是太阳的几十万倍，最大的甚至可以超过太阳100亿倍。超大质量黑洞会不断吞噬周围的物质，其强大的引力让落入黑洞的物质发生剧烈摩擦，温度急剧升高，发出了宇宙中最为强烈的亮光之一，形成了围绕在黑洞周围的发光吸积盘。

5350万光年外的M87星系中心有一个超大质量黑洞，事件视界望远镜观测到了该黑洞周围的吸积盘，它衬托出了中间的一个暗影，这就是超大质量黑洞，这是人类第一次直接证明了黑洞的存在。

在这项新研究中，天文学家把研究目标转向了I兹威基1（I Zwicky 1）星系，它距离地球大约8亿光年，在其中心有一个活跃的超大质量黑洞，正在大量吞噬物质。

天文学家本来要研究超大质量黑洞的冕区，这是黑洞周围充满高能粒子的区域，位于吸积盘的内边缘。物质在落入黑洞时，可以被热至数百万度。在这种超高温度下，电子脱离原子，形成磁化的等离子体，以及旋转的磁场。高能电子会被强大的磁场加速，由此发射出强烈的X射线。

当天文学家观测黑洞冕区的X射线耀斑时，他们注意到了一些较弱的闪光。这些是同样的X射线，但从黑洞后面反射回来，这就是所谓的光回波，天文学家第一次看到了黑洞的另一侧。

爱因斯坦的广义相对论早就预言了这种奇特的现象，但此前并没有观测到。直到现在，天文学家首次看到了黑洞的背后。这要得益于黑洞极端的引力弯曲了空间，扭曲了磁场，迫使光又绕了回来。

Answer 3

如果要问人类 历史 上最伟大的科学家有谁？相信很多人一定会说牛顿和爱因斯坦，的确这两位科学家对人类的影响太大了，牛顿的出现给人类打开了宇宙的大门，让人类知道了宇宙的基本定律，而爱因斯坦的出现给人类 探索 宇宙指明了方向，现在人类 探索 宇宙基本上都是按照爱因斯坦的理论去进行的，爱因斯坦最出名的理论就是《相对论》，一直以来，人类都认为时间流逝是不变的，但是爱因斯坦认为，时间的流逝会随着引力和速度的变化而变化，如果按照爱因斯坦的说法，那么对于同一个物体来说，只要它的速度越快，那么它所用的时间就越少。

这种现象被爱因斯坦称为是时间膨胀，这个理论最开始提出的时候，很多科学家都不敢相信，因为这个理论直接颠覆了人类的传统认知，在侠义相对论中，爱因斯坦主要阐述了速度和时间的关系，爱因斯坦认为时间、空间、物质都是相对的，相对论中给出引力时间膨胀公式为： t'=t* (1-2GM/rc)，在这个公式中，t'是重力时间膨胀效应的值，t是观测者在低重力惯性系统中的时间流逝值，G是万有引力常数，取值是6.67x10^-11N·m/kg；M为天体质量；r为天体半径；c为光速。

在我们的传统认知中。光速就代表了时间，光速是人类在宇宙中发现的最快飞行速度，光速大约是每秒30万千米，相当于光速一秒钟能够绕地球七圈半，对于人类来说光速非常快，根据爱因斯坦的时间膨胀效应公式我们能够得出，当一个物体的运动速度达到光速一半时，时间膨胀会就达到1.15倍，也就是比我们平时所用的时间慢了百分之15，假如说我们乘坐这样的飞船在宇宙中飞行，我们飞行一年的时间，其实在地球上已经过去了1.15年，在很多科幻电影中我们能够看到。

男主角乘坐光速飞行在宇宙中旅行很多年，等到他再次回到地球时，地球上曾经和他同龄的人都已经老了，根据爱因斯坦的时间膨胀效应公式，我们能够知道，当飞船的飞行速度达到0.9倍时，时间膨胀效应会慢2.29倍，当飞船速度达到光速的0.99倍时，时间膨胀的效应会慢7倍，当飞船速度达到光速的0.9999倍时，时间膨胀的效应会慢70倍，当飞船速度达到光速的0.倍时，时间膨胀的效应会慢707万倍，如果说人类的飞行速度能够达到光速最大值，那么人类的寿命就可以大大的增加。

看到这里可能很多人会产生一个疑问，就是为什么人类的飞行速度无法超越光速，只能够无限接近光速，因为根据爱因斯坦的理论，当一个物体的飞行速度达到光速时，它的质量就会变得无限大，在现在的物理学上，根本不存在无限大的物质，所以人类的飞行速度最快只能够无限接近光速，根本无法达到光速，更不可能超越光速，在理论上，如果人类的飞行速度能够超越光速，那么我们就能够回到过去。不过即使我们能够回到过去，但是我们也只能够看到过去发生的事情，但是无法改变事实。

通过爱因斯坦的理论，我们能够知道，时间并不是恒定不变的，时间会根据引力和速度而改变，为了证明爱因斯坦的理论是对的，科学家们还专门做了实现，在1971年的时候，科学家首次进行了原子钟飞行实验，在实验中他们让两架装有原子钟的飞行分别从东、西两个方向飞行，在飞行一段时间后，将两架飞机上的原子钟和地面上的原子钟时间进行对比，结果发现和爱因斯坦的理论完全吻合。

后来科学家为了获得更加精准的数据，科学家在1980年的时候，将氢原子钟发射到10000公里的高空中，这个实验的结果也和理论值完美吻合，误差只有百分之0.007，通过多次实验，科学家们最终证实了爱因斯坦的理论是对的，我们很难想象在100多年前，爱因斯坦利用公式就已经计算出这个结果来了，爱因斯坦之所以伟大，不仅仅是因为他当时做出的贡献很大，他对人类的影响一直流传到现在，在爱因斯坦的相对论中，有很多预言都是证实了，比如说黑洞、引力波等等。

在100多年前的时候，爱因斯坦就利用公式计算出了黑洞的存在，但是由于当时人类的 科技 不够发达，所以当时科学家并没有在宇宙中找到黑洞，但是在2019年的时候，科学家拍到了宇宙中黑洞的照片，这也证实了爱因斯坦的猜想是对的，黑洞确实存在宇宙中，目前人类对黑洞的了解还比较肤浅，现在我们知道，黑洞能够吞噬宇宙中的一切物质，包括光，任何物质只要进入黑洞的视界范围，就会被黑洞的引力所吞噬，除此之外，引力波也被科学家证实了。

在2016年2月11日，美国科学家宣布他们探测到了引力波的存在，在100多年前，爱因斯坦预言：只要是有质量的物体，就能够导致时空弯曲，而这种弯曲能够形成一个向外无限延伸的场，所有物体包括光都只能够在这个弯曲的时空中沿着短程线运动，而这个时候时空弯曲的效果就会以引力的方式表现出来，其实对于普通物体来说，它们发出的引力波非常小，我们根本无法感觉到，也很难被检测到，科学家检测到引力波是通过两颗中子星轨道变化才发现的。不过这一发现也对人类 探索 宇宙提供了很大的帮助。

在爱因斯坦的相对论中，提到很多神秘的天体，除了这些之外还有虫洞，爱因斯坦认为宇宙中应该存在一种能够穿越时空的隧道，而这个隧道就是虫洞，有不少人认为，黑洞可能就是虫洞的入口，在黑洞的另一端还存在一种神秘的天体白洞，黑洞和白洞连接在一起就形成了虫洞，不过到目前为止，虫洞还没有被科学家发现，不过人类的 科技 在不断的进步，未来随着人类 科技 的不断提升，说不定我们能够找到虫洞，如果虫洞能够被证实，那么爱因斯坦的成就可能会超过牛顿，对此大家有什么看法吗？

Answer 4

人类的发展，它离不开许多优秀的科学家，许多科学家具有前瞻性的思想成为引领人类发展的灯塔。今天，人们仍在研究和验证这些思想，以判断它们是否正确。

例如，爱因斯坦在他去世前说，因为相对论的观点是如此先进，在一开始，国际公认的相对论并不然。而在爱因斯坦去世后的几十年里，人类在 探索 宇宙的过程中一步一步地验证爱因斯坦的许多想法，并证明爱因斯坦没有错。

在广阔的宇宙中，最神秘的天体是一个黑洞。直到今天，科学家仍在对被动是如何形成的感到疑惑。当然，毕竟一个黑洞不能有光，我们只能试着去观察它的活动。太多类型的黑洞导致人类在研究它的过程中总是在寻找新的问题。

100多年前，爱因斯坦曾经说过，一个黑洞有很强的引力，黑洞是一个最大的，宇宙中现有的重力和密度最大。任何对象进入黑洞不能走，包括光，也会被一个黑洞当光线接近一个黑洞。光也会受到黑洞周围引力弯曲的影响。同时，因为黑洞不发光，所以不可能看到黑洞内部，特别是黑洞后面。没人知道他看起来像什么，因为我们不知道黑洞后面是什么，我们看不到。那么爱因斯坦是对的吗？科学家们最近发现了一个离地球8亿光年的超大质量黑洞，并揭开了它背后的秘密。总之，科学家们已经在黑洞周围发现了一些光。这些光来自黑洞的黑暗一面，被黑洞的引力反射出来，使科学家们能够看到他。

而这一次，爱因斯坦的猜想又正确了。那么黑洞的背面是什么样子呢？通常情况下，我们无法看到黑洞的背面，但来自黑洞背面的光的反射让科学家们首次以X射线的形式看到了黑洞背面的光。这是不可思议的事。根据发表在国际期刊自然上的一项研究。美国斯坦福大学的研究人员首次探测到一个距离地球8亿光年的黑洞的发光背面。虽然一般情况下黑洞可以卷入一切，甚至光进入黑洞后从其内部无法逃脱也是我们看不见黑洞内部和背面的黑洞，但是在这个过程中，黑洞的活动通过力的作用会导致扭曲周围的空间光磁场，我们可以看到黑洞后面发生了什么。研究人员认为，通过研究来自黑洞背面的光，他们可能能够了解黑洞正在做什么，他周围发生了什么。

这是非常令人兴奋的。黑洞的另一边是什么地方？这个问题实际上很难回答，因为我们直接看到的是黑洞的黑暗面，甚至我们这次看到的光也只是在黑洞周围反射出来的。然而关于这一点有很多猜测，例如在爱因斯坦的相对论中。爱因斯坦曾经推测，在一个黑洞的背面是一个虫洞和一个白洞，通过它我们可以在宇宙中实现时间旅行。也有人认为，黑洞后面可能还有另一个世界。