|
人類(lèi)發(fā)布首張黑洞照片 “We have seen what we thought was unseeable.” 我們看到了原以為無(wú)法看見(jiàn)的景象。 這無(wú)疑是一次科學(xué)的里程碑，也是一次對(duì)公眾的巨大震撼。 但更重要的是，它讓我們意識(shí)到—— 原來(lái)，即使身處黑暗，我們依然可以看見(jiàn)科學(xué)的詩(shī)意。 “看見(jiàn)”黑洞的意義 來(lái)自看理想 00:00 27:34 講述 | 梁文道 來(lái)源 | 看理想《八分》 （文字經(jīng)編輯整理） 這幾天你可能已經(jīng)看過(guò)無(wú)數(shù)次那張黑洞的照片了，許多朋友很興奮地說(shuō)：總算看到黑洞的樣子了；也有人說(shuō)：總算看到黑洞的照片了。 不知你是否注意到，這兩句話實(shí)際上是完全不同的意思。 首先需要澄清的一點(diǎn)：嚴(yán)格意義上說(shuō)，黑洞是無(wú)法被看見(jiàn)的。 1. 吞噬光的黑洞，是如何被“拍攝”出來(lái)的？ 如果你仔細(xì)觀察這次“沖洗”出黑洞照片的整個(gè)跨國(guó)性項(xiàng)目，它的完整名稱(chēng)叫做—— the Event Horizon Telescope（事件視界望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目），這里的“視界”翻譯自horizon，也就是我們平常所說(shuō)的“地平線”。 要知道，我們?nèi)祟?lèi)平常在這個(gè)世界上觀看任何事物其實(shí)都需要horizon（視界或者地平線）的，也就是需要有一條遙遠(yuǎn)的模糊的邊界。這條邊界比我們想象得更重要，如果沒(méi)有這樣一個(gè)基本的定位、定向的框架，我們其實(shí)是無(wú)法觀看或者理解我們眼前所呈現(xiàn)的圖像的。 所以很多學(xué)者，尤其是從事哲學(xué)研究的人都會(huì)說(shuō)，horizon是我們看待事情的一個(gè)基本條件和前提。 而黑洞的事件視界，指的就是圍繞黑洞的時(shí)空邊界，任何物質(zhì)，包括光線，一旦到達(dá)黑洞，都會(huì)到達(dá)一個(gè)臨界點(diǎn)，越過(guò)之后就將吞噬不見(jiàn)，再也無(wú)法返回。當(dāng)然理論上黑洞還會(huì)放射出所謂的霍金輻射，但這是另一個(gè)問(wèn)題了，暫時(shí)不在這里作更多科普。 如果根據(jù)這種講法，可以理解，連光都無(wú)法逃離黑洞，而失去光線，我們?nèi)祟?lèi)是無(wú)法觀測(cè)任何事物的，所以理論上黑洞是不可能被“看見(jiàn)”的。 可是，拍攝照片同樣也是需要光線的，如果黑洞會(huì)吞噬光，那我們又是如何拍到黑洞照片的呢？ 準(zhǔn)確地說(shuō)，這次拍攝到的并不是黑洞本身，而是利用黑洞邊界上的物質(zhì)所發(fā)出的輻射，勾勒出的黑洞的輪廓。 仔細(xì)看這張照片，我們看到的是一個(gè)很符合我們想象中的黑洞的樣子，一個(gè)黑色的圓環(huán)狀物體或者一個(gè)暗影位于中部，圍繞著它的是一圈橙色的光圈。 而我們其實(shí)也是透過(guò)光圈看到了中間的暗影，用一個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋扔鳎?strong>我們看到的不是直接的物體，而是這個(gè)物體的投影。 實(shí)際上，那些光源只不過(guò)是被黑洞吸入的星際物質(zhì)，甚至有可能是被黑洞無(wú)比強(qiáng)大的重力拉扯而產(chǎn)生的恒星碎片，這些碎片加速到了極高的速度，掉進(jìn)黑洞之中，構(gòu)成了一個(gè)溫度非常高的圍繞著黑洞的“盤(pán)”，這個(gè)盤(pán)狀結(jié)構(gòu)就是學(xué)者們所說(shuō)的“吸積盤(pán)”。 它在落入黑洞之前釋放出了大量的輻射，我們所看到的光圈其實(shí)就是這些輻射。可問(wèn)題在于，其實(shí)人類(lèi)肉眼的可見(jiàn)光范圍也無(wú)法觀測(cè)到這些輻射，它們處于微波范圍內(nèi)。 所以，黑洞照片上呈現(xiàn)的光圈，其實(shí)也是科學(xué)家為了讓我們能夠更清晰地理解和觀看，通過(guò)計(jì)算機(jī)復(fù)雜的處理過(guò)程，修制出來(lái)的。 而且橙色部分也是科學(xué)家們?nèi)旧系?，因?yàn)檫@些光由于無(wú)法看見(jiàn)，也就基本沒(méi)有顏色可言，但是橙色很接近于我們直觀的印象，那一圈光是溫度極高的吸積盤(pán)，用橙色更能夠體現(xiàn)這種感覺(jué)。 2. 黑洞照片，用直觀證據(jù)讓科學(xué)更具有說(shuō)服力 你現(xiàn)在可以理解了，這張照片是經(jīng)過(guò)修飾的，而且是用了長(zhǎng)達(dá)兩年的時(shí)間通過(guò)極其復(fù)雜的計(jì)算和處理而“沖洗”出來(lái)的。 盡管這張“照片”和我們通常理解的照片有不小的出入，但這一次拍攝在科學(xué)史上依然非常具有意義，比如很多人說(shuō)這張照片再一次驗(yàn)證了廣義相對(duì)論，更精確地說(shuō)，它是再次驗(yàn)證了廣義相對(duì)論關(guān)于黑洞的說(shuō)法。 也有很多人認(rèn)為它證明了黑洞的存在，但是這個(gè)講法依然不夠精準(zhǔn)，實(shí)際上我們先前就已經(jīng)用多種方式多次證明了黑洞的存在，讓它不再是一個(gè)理論上的概念。 在我看來(lái)，這張照片最有意義的部分，其實(shí)是對(duì)于我們公眾而言的，或者說(shuō)對(duì)于我這種科學(xué)的外行人——就如許多研究者所說(shuō)，它向我們提供了一個(gè)直觀證據(jù)。 所謂“直觀證據(jù)”，英文即Direct visual evidence，這種影像的直觀對(duì)于我們平常人理解黑洞，其實(shí)是帶有一定的說(shuō)服功能的。 也就是說(shuō)，通常我們?nèi)匀挥幸粋€(gè)根深蒂固的信條，那就是“眼見(jiàn)為實(shí)，眼見(jiàn)為憑”，即便我們都知道“黑洞”這個(gè)詞，但由于我們根本無(wú)法肉眼看見(jiàn)，所以常常會(huì)認(rèn)為它依然是遙遠(yuǎn)的、有距離的，甚至是帶著可疑的。但一旦讓普通人看到了一張明確的照片，就變得更具說(shuō)服力了。 美劇《生活大爆炸》 其實(shí)，人類(lèi)自古以來(lái)很多科學(xué)觀測(cè)，都不是直接的，也不是由肉眼直接觀測(cè)的。比如古人觀測(cè)日食現(xiàn)象，也要透過(guò)水的倒影來(lái)觀看，因?yàn)橹苯用鎸?duì)太陽(yáng)會(huì)刺激而且傷害我們的眼睛。 在科學(xué)觀測(cè)上，我們往往是間接地通過(guò)別的方法來(lái)進(jìn)行，這就不免要說(shuō)到伽利略與望遠(yuǎn)鏡的關(guān)系。 伽利略做的非常重要的一件事，就是使用望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀測(cè)月亮以及天體，他其實(shí)并不是第一個(gè)這樣做的人，但只有從他開(kāi)始，望遠(yuǎn)鏡才真正變成一種全面觀測(cè)星空，（并且更重要的是）證實(shí)了哥白尼學(xué)說(shuō)的一種工具和儀器。 望遠(yuǎn)鏡本身，成為了一個(gè)人的肉眼的延伸，通過(guò)它所看到的圖像，在當(dāng)時(shí)極具爆炸性，這正是因?yàn)樗泻軓?qiáng)的說(shuō)服力。它也是提供了一種直觀證據(jù)，由此證明了哥白尼的《天體運(yùn)行論》——這部在1543年出版的不朽的科學(xué)著作。 伽利略之所以后來(lái)被人認(rèn)為是“近代科學(xué)之父”，就是因?yàn)?strong>他是利用了一種實(shí)際觀測(cè)的方法來(lái)進(jìn)行科學(xué)研究，這被視作是整個(gè)近代科學(xué)的基礎(chǔ)。 3. 視覺(jué)圖像，是科學(xué)產(chǎn)生說(shuō)服力的一種重要修辭 需要特別強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，科學(xué)在這里包含兩個(gè)層面：第一，觀測(cè)及視覺(jué)上的元素，是我們用來(lái)進(jìn)行科學(xué)研究、發(fā)現(xiàn)科學(xué)成果必不可少的一個(gè)工作，沒(méi)有實(shí)證的觀測(cè)就不稱(chēng)其為科學(xué)，這是近代對(duì)科學(xué)的理解。 而另一方面，它是科學(xué)在傳布以及向公眾產(chǎn)生說(shuō)服力的一種重要的修辭要素。 伽利略所處的年代，開(kāi)始注重觀測(cè)，并把觀測(cè)的結(jié)果通過(guò)繪圖的方法表達(dá)出來(lái)，接受公眾的觀看。這樣的做法在那個(gè)時(shí)代，是否有讓你覺(jué)得跟另一件事好像很巧合？ 沒(méi)錯(cuò)，正是文藝復(fù)興晚期，“透視法”已經(jīng)全面推展開(kāi)來(lái)。 所有繪畫(huà)都會(huì)用上透視法，而透視法被認(rèn)為是一種十分科學(xué)的觀看方法，以及藝術(shù)上的一個(gè)必要的金科玉律。 文藝復(fù)興時(shí)期的繪畫(huà)透視法 其實(shí)后來(lái)很多科學(xué)史家及藝術(shù)史家在探討這段過(guò)程的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，文藝復(fù)興時(shí)期采用的大量藝術(shù)上的透視法技巧，對(duì)于那個(gè)年代開(kāi)始出現(xiàn)的近代科學(xué)精神，其實(shí)是有直接影響的，或者說(shuō)這兩者是有相互作用、相互影響的。 相信觀測(cè)應(yīng)該是客觀的，應(yīng)該是越寫(xiě)實(shí)越好，而觀測(cè)的結(jié)果是極端重要的——這樣一種概念，無(wú)論在藝術(shù)表現(xiàn)上，還是在科學(xué)研究上，實(shí)際是雙軌并進(jìn)的一種想法。 為什么科學(xué)還要利用視覺(jué)元素去提高它對(duì)公眾的說(shuō)服力？這其實(shí)是非常自然的，很多現(xiàn)代的科學(xué)史家及科學(xué)研究者極力想說(shuō)明這一點(diǎn)，就是這些科學(xué)圖像是科學(xué)家交流和爭(zhēng)論的基礎(chǔ)，視覺(jué)圖像有非常強(qiáng)大的說(shuō)服和修辭的力量，能夠使得科學(xué)家在種種論辯之中，獲得一種更具優(yōu)勢(shì)的地位。 這也正是因?yàn)槲覀兇蟛糠秩耍廊贿€是會(huì)很直觀地相信自己眼睛所看到的東西，哪怕那些看得到的圖像，其實(shí)也是經(jīng)過(guò)觀測(cè)的儀器、經(jīng)過(guò)人手繪畫(huà)，乃至于經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理制作出來(lái)的。 而很多原來(lái)我們無(wú)法看到的東西，通過(guò)種種儀器和處理方式，讓我們“看到”了，但那已經(jīng)再也不是傳統(tǒng)意義上的“看到”了。比如去醫(yī)院照MRI，用雷達(dá)觀測(cè)一架飛機(jī)，用聲吶探測(cè)一艘潛艇，這里種種所謂“看到”都不再是傳統(tǒng)上的含義，而是利用不同儀器間接創(chuàng)作出的一些圖像，讓我們掌握真實(shí)。 有一個(gè)很經(jīng)典的例子，那就是科學(xué)史家史蒂芬·謝平（Steven Shapin）和賽門(mén)·夏佛（Simon J. Schaffer）合著過(guò)一本極具影響力的作品：《利維坦與空氣泵浦：霍布斯、波以耳與實(shí)驗(yàn)生活》，他們就重新談到當(dāng)年霍布斯和波以耳關(guān)于真空泵浦的爭(zhēng)論，那場(chǎng)爭(zhēng)論最后的獲勝者都被認(rèn)為是波以耳，為什么？ 他們就認(rèn)為，主要由于波以耳盡可能栩栩如生地，非常真實(shí)地把他的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程描繪了出來(lái)，用寫(xiě)實(shí)版畫(huà)的方法提供視覺(jué)輔助，讓每一位讀者和說(shuō)明對(duì)象，都仿佛親身見(jiàn)證了他的實(shí)驗(yàn)是多么清晰，非常直觀的感受。 這就是所謂用圖像來(lái)說(shuō)服人的一種做法，所有這些圖像，對(duì)公眾而言就具有了這樣一種證明和說(shuō)服的魅力。 就像我們?cè)跊](méi)有看到黑洞的這張照片之前，公眾對(duì)于黑洞的理解依然是非常疏遠(yuǎn)的、陌生的，但是現(xiàn)在加上了著色的黑洞照片，好像人人都知道黑洞是怎么一回事了。 4. 科學(xué)圖像，多多少少都具有了美學(xué)的成分 有些比較激進(jìn)的學(xué)者認(rèn)為，所有科學(xué)圖像其實(shí)都包含了一種矛盾，這個(gè)矛盾就是：一方面，我們必須借由這些圖像來(lái)認(rèn)識(shí)世界；但另一方面，我們又不一定能察覺(jué)到，這些圖像其實(shí)已經(jīng)是研究者為了符合使用者的心理預(yù)期，比如這張黑洞照片，進(jìn)行了修改和再創(chuàng)作的。 因此，從這個(gè)意義上講，所有的科學(xué)圖像，好像都多少具有了美學(xué)的成分。這不禁引發(fā)一個(gè)問(wèn)題：這是否會(huì)減少科學(xué)的客觀性呢？ 如果我從一個(gè)大眾的角度，從一個(gè)完全科學(xué)研究外行的角度來(lái)看，我會(huì)認(rèn)為，科學(xué)的詩(shī)意用這種方式來(lái)表達(dá)，其實(shí)也沒(méi)什么不好。 這讓我想起來(lái)一位香港詩(shī)人，莎拉·候（Sarah Howe）。她其實(shí)是一位在香港出生長(zhǎng)大的英國(guó)人（父親是英國(guó)人、母親是廣東人），在劍橋念完博士之后，目前繼續(xù)從事文學(xué)研究。她寫(xiě)詩(shī)寫(xiě)得非常好，曾獲得英國(guó)詩(shī)壇最重要的大獎(jiǎng)之一，艾略特獎(jiǎng)。 她從小就很崇拜霍金，還專(zhuān)門(mén)寫(xiě)了一首詩(shī)獻(xiàn)給霍金。 Stephen Hawking 霍金收到這首詩(shī)后非常喜歡，還特地和莎拉·候會(huì)面，霍金甚至親自朗讀過(guò)這首詩(shī)。而這首詩(shī)跟我們今天談?wù)摰摹翱匆?jiàn)和看不見(jiàn)”，以及這種“看見(jiàn)和看不見(jiàn)的關(guān)系”與科學(xué)之間到底有什么關(guān)聯(lián)，都具一定相關(guān)——這首詩(shī)的名字叫作：《相對(duì)》，中文譯本如下：
這首詩(shī)寫(xiě)得相當(dāng)漂亮，尤其最后一句： If we can think this far, might not our eyes adjust to the dark? 這真的是很美很美的一句話。 如果你對(duì)科學(xué)稍有一定認(rèn)知，或許可以察覺(jué)到，這首詩(shī)里其實(shí)包含了相當(dāng)多科學(xué)史上各種各樣的著名理論，比如光的波粒二重性。但為什么我會(huì)覺(jué)得最后那句話最美呢？ 因?yàn)樗孟裨诟嬖V我們，如果我們能夠借助科學(xué)的想象力，即使身處黑暗之中，還是能夠利用我們的心眼看得很遠(yuǎn)，看到一些其實(shí)我們無(wú)法肉眼看到，甚至無(wú)法用肉身感官去感受到的一些東西。 以我自己為例，我記得我還在讀小學(xué)的時(shí)候，第一次聽(tīng)說(shuō)原來(lái)地球是一個(gè)球，它會(huì)自轉(zhuǎn)，還會(huì)公轉(zhuǎn)，這對(duì)當(dāng)時(shí)的我簡(jiǎn)直是太震撼的一件事。 我相信無(wú)論你我，我們都無(wú)法看到地球究竟是怎么轉(zhuǎn)動(dòng)的，也無(wú)法感受到我們是站在一個(gè)球體上，而不是一個(gè)平面上，也感受不到這種球體的轉(zhuǎn)動(dòng)，但是你可以試著去想象、去感受。 當(dāng)我知道地球在不停轉(zhuǎn)動(dòng)這件事之后，我還記得那時(shí)的我只是一個(gè)小學(xué)二年級(jí)的學(xué)生，結(jié)果那天晚上我失眠了。 我近乎整晚都在想著這件事，我一直在感受——床底下這顆地球，正在浩大地自轉(zhuǎn)。 電影《萬(wàn)物理論》 本期八分問(wèn)答 （問(wèn)答答案均在每期音頻末尾） [本期提問(wèn)者 | 草原上不死之青蛇 ] ：道長(zhǎng)好～最近關(guān)注了最強(qiáng)大腦引發(fā)的爭(zhēng)議，我發(fā)現(xiàn)那些擁有人類(lèi)最強(qiáng)的大腦的選手們的思考方式似乎也與我們普通人差不多。我同時(shí)聯(lián)想到我身邊的博士生、博士、博導(dǎo)們，他們有如此高的受教育水平，但是感覺(jué)他們的行為模式、思考方式似乎也不那么高端，甚至在道德品質(zhì)和性格上都還是有比較大的瑕疵。我沒(méi)感覺(jué)到這類(lèi)群體里的“好人”“壞人”的比例比其他群體有不同。我也明白知識(shí)不等于智慧，但是知識(shí)量的增加是否會(huì)提高人的所謂水平呢？二者的相關(guān)性到底有多高呢？ *如果你也有想問(wèn)的問(wèn)題，歡迎到看理想App《八分》欄目下留言提問(wèn)。你們?cè)贏pp里的提問(wèn)和留言，道長(zhǎng)都會(huì)看到的喲！ |
|
|
