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在哈佛大學黑洞計劃的首屆年度會議上,一位哲學家在演講結束時說:“與一些著名的理論物理學家的對話使我得出結論,如果物理學界對一個研究專案達成共識超過十年,那麼它一定是正確的。” 我意識到他的結論一定受到了以權威定調的科學文化的影響。我個人的經驗告訴我並非如此。
到2000年,天文學家已經確定了星系中心黑洞的質量與圍繞它們恆星的橢球體或星系核球的亮度之間的相關性。在我看來,任何這樣的相關性很可能是由於黑洞的質量達到飽和,其強大的能量輸出會排出供給它的氣體儲層,類似於嬰兒變得太興奮時把食物從桌子上扔下來。
因此,黑洞增長的自我限制必然取決於周圍引力勢阱的深度,可以透過測量恆星的速度彌散來衡量。在荷蘭萊頓舉行的一次會議上,我提議繪製黑洞質量與其宿主恆星橢球體的速度彌散之間的相關性圖。這個提議立即被會議上的專家駁回,認為它沒有意義或不切實際。
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回到哈佛大學後,我參加了我們部門助理教授招聘的兩位候選人勞拉·費拉雷斯和卡爾·格布哈特的兩次講座,他們在求職演講中都介紹了與橢球體亮度的標準相關性。在我隨後分別與他們會面時,我建議他們繪製與速度彌散的相關性圖。
兩個月後,我收到了他們每人發來的一條訊息,告知我與速度彌散的相關性很強,並且他們和他們的研究小組即將提交一篇關於這個主題的激動人心的論文。這將成為該領域十多年來最熱門的成果,兩個團隊為了爭奪第一個得出公認的黑洞質量和速度彌散之間的相關性的功勞而激烈競爭。
第二個反例是在兩年後,我在普林斯頓大學休假期間觸發的,當時我意識到,對黑洞高度彎曲時空中最內穩定圓形軌道 (ISCO) 之外的“燈泡”的運動進行成像可以建立對愛因斯坦引力理論的新測試。我推測,這樣的燈泡可以採取吸積盤中“熱點”的形式,透過彼此交叉的磁力線的重聯加熱,類似於發生在太陽表面的耀斑。
當我向普林斯頓的“專家”提出這個簡單的想法時,他們以黑洞附近氣體的湍流動力學為由,駁回了熱點的概念,認為它不現實。他們認為,任何“熱點”都會因湍流而迅速消散,或被差速旋轉的氣體剪下掉。
根據我之前關於黑洞相關性想法的經驗,我決定不放棄,回到哈佛大學後,我向一位剛剛加入我們新成立的理論與計算研究所的出色的博士後研究員艾弗裡·布羅德里克提出了這個想法作為研究專案。在隨後的幾年裡,艾弗裡和我寫了一系列論文,研究圍繞天空中最大的黑洞人馬座 A* 移動的一個簡單“熱點”的可觀測後果(光變曲線、隨時間變化的影像和偏振圖)。這個黑洞位於銀河系的中心,重量是太陽的 400 萬倍。
我們也對天空中第二大的黑洞 M87 進行了預測,它的重量是前者的 1000 到 2000 倍,但距離是前者的 2000 倍。位於室女座星系團中心的 M87 中的巨大黑洞向外噴射出一條高度準直的噴流,其距離達數千光年。
本月,德國加興的馬克斯·普朗克地外物理研究所的一個天文學家團隊,在萊因哈德·根澤爾的領導下,由弗蘭克·艾森豪爾帶頭,宣佈在人馬座 A* 的 ISCO 附近發現三個耀斑在天空中以圓形運動的熱點。他們激動人心的觀測資料是使用智利甚大望遠鏡干涉儀上的GRAVITY儀器獲得的。
正如伽利略在用望遠鏡觀察後所推斷的那樣,“在科學領域,一千個人的權威比不上一個人的謙卑推理。” 我想補充一點,有時大自然比人類更善待創新的想法。