《星際穿越》中的黑洞看起來驚人地真實

《連線》雜誌有一篇有趣的文章,講述了物理學家和黑洞專家基普·索恩在11月7日上映的電影《星際穿越》中的工作。我們早就知道這部電影的前提:地球是一場災難,人類正處於滅絕的邊緣,人類必須找到新的家園。

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《連線》(Wired)雜誌有一篇有趣的文章,講述了物理學家和黑洞專家基普·索恩(Kip Thorne)在11月7日上映的電影《星際穿越》(Interstellar中的工作。我們早就知道這部電影的前提:地球是一場災難,人類正處於滅絕的邊緣,人類必須找到新的家園。唉,太空太大了。要前往我們最近的可能的第二個家園,需要太多人類的生命。到達那裡的唯一方法是透過蟲洞——一個連線宇宙中兩個遙遠區域的時空隧道。

蟲洞,也稱為愛因斯坦-羅森橋,與黑洞不同。在正常情況下,如果你掉進黑洞,它會把你碾碎,讓你徹底消失,而不是把你拋到宇宙的遙遠角落。但是,以各種方式表現的黑洞,在理論上可以開啟蟲洞。在索恩的指導下,顯然諾蘭決定一個以接近光速旋轉的巨大黑洞(稱為加甘圖亞)就足夠了。

有趣的是,《星際穿越》中的黑洞看起來與事件視界望遠鏡(EHT)的科學家們為研究銀河系中心的黑洞人馬座 A*而生成的模型非常相似。(EHT是一個國際天文學家小組,他們正在連線一個全球範圍的射電望遠鏡陣列,以在事件視界尺度上觀察黑洞。更多資訊請點選這裡。)換句話說,《星際穿越》中的黑洞確實是科學家們期望現實生活中天體物理黑洞的樣子。將《連線》雜誌上的影像與滑鐵盧大學和周界研究所的理論家艾弗裡·布羅德里克(Avery Broderick)的模擬進行比較,他從一開始就參與了 EHT 合作。


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克里斯托弗·諾蘭的黑洞具有更高的製作質量,但兩張影像都顯示了相同的東西:一個圍繞黑洞發光的吸積盤;引力透鏡引起的“陰影”特徵;一條細環標誌著最後的 photon 軌道,光線在逃逸或落入黑洞之前會繞著黑洞多次旋轉。EHT 天文學家使用他們的模型來預測他們的儀器一旦達到全力,可能會看到什麼——從地球上透過全球毫米波射電望遠鏡陣列觀看時,人馬座 A* 應該是什麼樣子。(據推測,如果你即將落入人馬座 A*,你會看到更像電影中的東西。)

所以,當你看《星際穿越》時,請記住:馬修·麥康納飛過的那黑洞?科學家們認為我們銀河系中心的黑洞可能看起來很像那樣。在未來幾年內,射電天文學家或許能夠拍攝到它的照片。

Seth Fletcher is chief features editor at 大眾科學. His book Einstein's Shadow (Ecco, 2018), on the Event Horizon Telescope and the quest to take the first picture of a black hole, was excerpted in the New York Times Magazine and named a New York Times Book Review Editor's Choice. His book Bottled Lightning (2011) was the first definitive account of the invention of the lithium-ion battery and the 21st century rebirth of the electric car. His writing has appeared in the New York Times Magazine, the New York Times op-ed page, Popular Science, Fortune, Men's Journal, Outside and other publications. His television and radio appearances have included CBS's Face the Nation, NPR's Fresh Air, the BBC World Service, and NPR's Morning Edition, Science Friday, Marketplace and The Takeaway. He has a master's degree from the Missouri School of Journalism and bachelor's degrees in English and philosophy from the University of Missouri.

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