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#2020诺贝尔奖#【长文解读诺奖物理学奖:黑洞和银河系最黑暗的秘密】
#2020年诺贝尔物理学奖揭晓#:罗杰·彭罗斯(Roger Penrose) 、莱因哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)、安德里亚·格兹(Andrea Ghez)共同获奖!

Roger Penrose发现,广义相对论可以预测黑洞的形成。Reinhard Genzel和Andrea Ghez发现,一个看不见的且极重的物体在银河系的中心控制着恒星的轨道。超大质量黑洞是目前唯一已知的解释。

Roger Penrose发明了巧妙的数学方法,来探索爱因斯坦的广义相对论。他的研究揭示了广义相对论如何预测了黑洞的形成。这些时空和空间的怪物会捕获一切进入其中的东西。没有任何东西,甚至是光,都无法逃离黑洞。

Reinhard Genzel和Andrea Ghez各自带领着一群天文学家,从上世纪九十年代初就开始研究银河系的中心区域。随着精确度的提高,他们成功绘制了离银河系中心最近的最亮恒星的轨道。两组研究人员都发现,有一种看不见但很重的物体,促使这些恒星在周围转圈。

这个看不见的物质大约有400万个太阳质量那么重,但体积却和我们的整个太阳系差不多。是什么使得银河系中心附近的恒星以如此惊人的速度旋转呢?根据当前的引力理论,可能的解释只有一个:那就是超大质量黑洞。
#黑洞是什么#

超越爱因斯坦的突破
广义相对论之父爱因斯坦本人曾经也不认为黑洞会真的存在。但是,在爱因斯坦去世后十年,英国理论学家Roger Penrose证明,黑洞可以形成,并描述了它们的特征。黑洞的中心隐藏着一个奇点,所有已知自然法则在这里都不再适用。

为了证明黑洞的形成是一个稳定的过程,Penrose需要扩展用来研究相对论的方法,即使用新的数学概念来解决这一理论的问题。Penrose的突破性文章发表于1965年1月,至今仍被认为是自爱因斯坦以来,对广义相对论的最重要贡献。

引力牢牢掌控整个宇宙
黑洞大概是广义相对论的最奇怪结果。当爱因斯坦在1915年11月提出他的这个理论时,它颠覆了此前所有的时空概念。该理论为理解引力提供了全新的基础。引力在最大程度上塑造了宇宙。自此之后,广义相对论为所有的宇宙研究提供基础,并且在我们最常用的导航工具——GPS中,也有实际应用。

爱因斯坦的理论描述了引力如何掌控着整个宇宙中的一切。引力让我们站在地球上,引力也控制着行星绕太阳运行的轨道以及太阳绕银河系运行的轨道。引力也促使恒星从星际云中的诞生,而最终恒星又在引力塌缩下死去。大质量物质会弯曲空间并减慢时间;极大质量物质甚至可以切断和包裹空间——形成黑洞。

第一个描述黑洞的理论出现于广义相对论发表后的数周。尽管该理论的数学方程式极其复杂,但德国天体物理学家Karl Schwarzschild仍为爱因斯坦带来一个解决方案,解释大质量物质如何弯曲时空。

后来的研究表明,黑洞一旦形成,它会被事件视界包围,该事件视界如同面纱一般围绕黑洞中心的物质运动。黑洞永远隐藏在其事件视界之内。质量越大,黑洞及其视界就越大。对于相当于太阳质量的物质,事件视界的直径大约为三公里;而相当于地球质量的物质,事件视界的直径则只有九毫米。

超越完美的解
“黑洞”的概念在许多文化表达形式中都找到了新的含义,但对物理学家来说,黑洞是巨型恒星演化的自然终点。20世纪30年代末,物理学家罗伯特·奥本海默(Robert Oppenheimer)首次计算出了一颗大质量恒星的剧烈坍缩。奥本海默后来领导了制造出第一颗原子弹的“曼哈顿计划”(Manhattan Project)。当质量为太阳许多倍的巨型恒星耗尽燃料时,它们首先爆发成为超新星,然后坍缩成密度极高的残骸,其质量之大,以致于引力能将一切都拉进内部,甚至包括光。

早在18世纪末,英国哲学家、数学家约翰·米歇尔(John Michell)和法国著名科学家皮埃尔·西蒙·德·拉普拉斯(Pierre Simon de Laplace)就提出了“暗星”(dark star)的概念。两人都认为,天体的密度可以大到让人看不见,因为光的速度也不足以逃脱它们的引力。

一个多世纪之后,爱因斯坦发表了广义相对论,该理论中一些方程的解描述的正是这样的暗星。直到20世纪60年代,这些解都被认为是纯粹的理论推测,描述了恒星及其黑洞呈完美的圆形和对称的理想状态。但是,宇宙中没有什么是完美的,而Roger Penrose首先成功地为所有坍缩物质找到了一个现实的解。

类星体之谜
1963年,随着宇宙中最亮的物体——类星体(quasar)——的发现,黑洞是否存在的问题再次浮出水面。在近十年的时间里,天文学家一直对来自神秘来源(如室女座的3C273)的无线电射线感到困惑。可见光辐射最终揭示了该类星体的真实位置——3C273距离地球如此之远,以致于这些射线在超过10亿年的时间里都在朝着地球传播。

这些辐射源离我们如此之远,其强度甚至相当于几百个星系发出的光。这些天体被命名为“类星体”。天文学家很快就发现了更加遥远、在宇宙早期就已经发出辐射的类星体。这种令人难以置信的辐射来自哪里?要在类星体有限的体积内获得如此多的能量,只有一种方法——从坠入巨大黑洞的物质中获取。

俘获面
黑洞是否能在现实条件下形成是困扰Roger Penrose的一个问题。他后来回忆道,答案出现在1964年秋天,当时他正和一位同事在伦敦散步。

Penrose当时是伯克贝克学院的数学教授。当他们暂时停下交谈,穿过一条小街时,一个想法突然出现在他的脑海里。那天下午晚些时候,他回忆起了这个想法,也就是被他称为“俘获面”(trapped surface)的概念。这是他一直想要寻找的关键,也是描述黑洞所需要的重要数学工具。

一个俘获面会迫使所有光线指向一个中心,不管表面是向外还是向内弯曲。利用束缚表面,Penrose证明黑洞总是隐藏着一个奇点,即一个时间和空间的边界。奇点的密度无限大,但到目前为止,还没有理论能够解释这一物理学中最奇特的现象。

在Penrose对奇点定理的证明进行完善时,俘获面成为一个中心概念。在如今有关弯曲宇宙的研究中,他所引入的拓扑方法发挥着重要的作用。

通向时间尽头的单行道
一旦物质开始塌缩并形成俘获面,塌缩就再也没有可能停止。正如物理学家兼诺贝尔奖得主Subrahmanyan Chandrasekhar讲述的故事中所言,没有回头路。他的这个故事讲的是蜻蜓和其生活在水面下的幼虫。当幼虫准备好展开翅膀时,它向周围的同伴承诺,会回来向它们讲述水面上的大千世界。但是一旦幼虫真的冲出水面,如蜻蜓一般飞舞后,它就再也回不去了。水中的幼虫永远无法听到水面之外大千世界的故事。

同样地,所有物质也只能沿一个方面穿越黑洞的事件视界。然后,时间取代空间,所有可能的路径都指向内部,时间的流逝将所有事物推向不可避免的终点——奇点。如果你穿过事件视界,掉入一个超大质量黑洞,你不会有任何感觉。但是从黑洞的外边,没有人会看到你跌入其中,而你的旅程会一直继续。在物理学定律范围内,窥视黑洞内部是不可能的;黑洞的一切秘密都隐藏在它们的事件视界之内。https://t.cn/A6btaddm

#情感依梦[超话]#你是否看轻自己的价值?你是否害怕犯错?你是否屈从了“得过且过”的人生观?

人生不应该是这样!与其他人一样,只要掌握了绝对自信的原则,你也可以创造属于你自己的成功故事。成功的商务人士、优秀的运动员、显赫的社会名流等,他们都“自信的程度决定成功的高度”这一真谛。而现在,你自己也能掌握自信的秘密了!

仔细观察周围的人,你会发现一个无法忽略的事实:他们中绝大多数都生活得并不开心,过着没有成就且毫无目标的生活,似乎没有能力应对日常生活中出现的问题和状况。他们任由自己过着平庸的生活,得过且过。

甘于平庸似乎成了一种生活方式。不满的情绪使他们把自己的失败和失望归咎于社会、他人、境遇和周遭。他们认为,自己的生活掌握在别人的手里。这种思想是如此地根深蒂固,以至于他们无法接受完全相反的事实。

杰出的哲学家和心理学家威廉·詹姆斯曾经说过:"我们这个时代最伟大的发现,就是人们可以通过改变自身的思想观念,进而改变自己的生活。"这句简单的话里包含着一个真理,即我们并不是受害者,而是可以创造生活和世界的创造者之一。或如另一位伟人所言:"你并非自己所认为的那种人,但是,只要你想成为怎样的人,你就会成为怎样的人。"

勇敢的反义词不是懦弱,而是顺从。这个道理只有在历经沧桑之后才会明白。即使你花费了宝贵而无可挽回的时间试图去弄明白这个道理,但是太晚了,或许你永远也无法明白。

是什么使我们大家如绵羊一样相互跟随?因为我们都试图融入集体。是时候该挣脱这种绵羊般的顺从思维了,停止自我惩罚吧!因为我们与家人、朋友和其他任何人都不一样。如果我们拒绝顺从,很多苦难都会烟消云散。

认为自己的生活完全受控于其他个人、团体或社会环境的想法,等于是为自己划定了一个精神监牢,使自己沦为自我判决的囚犯。

让思维变成蓝图,将我们潜意识里所有的思想观念都综合起来,无论这些观念是积极的还是消极的。生活就是我们思想的外在呈现。我们几乎将一切构成生活的元素都囊括了进来,包括工作、婚姻、健康或其他私人事务,无论好坏,开心或悲伤,成功或失败。

认真地审视一下你周围的事物、环境和你的生活,以及所有你认为它是内在的而事实上是外在的东西。通过发现自己如何变成现在这样,从而找到实现理想自我的途径。

莎士比亚说:"我们了解自己的现状,但无法预知将来。"

这听起来是不是像在说你呢?你总在意目前遇到的障碍和失败,从没有停下来想一想将来会怎样。这是因为你从小就受到错误思想和观念的影响,认识不到自己的能力和独特之处。

作为生活的创造者,你完全有能力改变自己的生活。"你不能指望别人来解决你的问题"——这是每一个伟大的学者都会得出的结论。正如某些大师常常提醒我们说:"天堂就在你心里。"它不在某个遥远的国度,也不在九霄云外。佛家有云:"自己照亮自己,不要指望他人。"每个人都有自我治疗的能力。在打破消极思想的束缚之后,剩下的便是健康、幸福、富裕和思想上的平和。

除非你认识到自己作为一个人的真正价值,否则是不可能树立起百分之百的自信的。只有在你真正确认自己存在的独特意义之后,你才可以从自我强加的禁锢中解放出来。

是的,就是"自我强加"!不是父母、家人、上司或社会,而是我们自己。我们把自己的生活交给别人,并且甘愿被束缚。

抛开自责的情绪,停止对自己因莫须有的不满而产生的轻视。否则在树立自信和解放自我的道路上,你注定将无功而返。为了成为一个真正自由、富有同情心、热情和内心充满爱的人,你首先要做的就是了解自己、爱自己。一直以来都有人告诉你,"像爱自己一样去爱你的邻居",但如果你连自己是谁、是怎样的人都不了解,那么,这句话就欺骗了你,也欺骗了你的邻居。

树立自信心的必要条件之一,就是首先要满足你自己的需求。表面上看这似乎有点自私,但我们必须明白一点,只有在我们自身的能力得到充分发挥的前提下,我们才能更好地帮助我们的家人、朋友和同事,才能更多地为社会做贡献。

许多人都以"优先服务他人"这个价值观来逃避改变自己生活的责任。他们说应该把丈夫/妻子、男朋友/女朋友、宗教、家庭和社会放在首位。事实上这是在自欺欺人。有这样一个实例,某人倾注满腔热情、全身心地投入到某个值得推荐的项目中,而实际上,他是因为无法面对和解决自己的问题,而借助工作来逃避而已。

你改变不了世界,但你可以改变自己。改变人生的唯一方式,就是掌握自己的命运。 你应该放下一切,全力满足自己的要求。这是获得自由的唯一出路。从现在开始,让一切都开始改变吧,你即将踏上一段可使你终生受益的旅程!


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