解析了一张照片
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解析了一张照片
从噪声到图像
来自太空的图像并不是简单地从天而降。相反，每个天文学家都知道拍摄一张宇宙照片需要多大的努力和耐心——特别是当光波被储存在硬盘上时。原则上，一旦数据被记录下来，我们必须在计算机中组装一个跨越世界的望远镜，并重现一个巨大望远镜的天线或镜片对真实波的作用。
镜片在聚焦来自空间的光线时进行的数学运算被称为傅里叶变换。这种变换是以法国数学家让-巴蒂斯特·约瑟夫·傅里叶（Jean-Baptiste Joseph Fourier）的姓氏命名的，他在1822年提出了这种变换，现在它被用于我们日常生活中的各种领域。任何保存压缩JPEG图像或MP3音乐文件的人都会使用这些傅里叶变换的属性。我们的听觉也将振动转换为声音。我们的耳朵是数学天才，因为它们可以自动进行这种复杂的数学运算——在我们睡觉的时候——每个在晚上被设置错误的数字闹钟的嘟嘟声吓到的人都有这样的经历。在计算机中，我们首先要自己费力地对这些转换进行编程，也就是说，要一步一步地教计算机这种转换。
能够省略信息而不损失图片或音乐的整体印象是傅里叶变换的一个特殊功能。电子压缩方法每天都在利用这一优势。人们从图片或音乐作品中进行傅里叶变换，删除数据中不重要的部分，存储剩余的数据，并可以随时从这些数据中变换回图片或声音文件。差异几乎看不到或听不到，但数据量已变得相当小，这意味着，例如，存储卡上可以存储更多的图像。
当我们用有划痕的反射式望远镜看星空时，或者相机镜头上有灰尘时，也会发生同样的情况。我们因此失去了信息，而望远镜片只能不完全地进行傅里叶变换。尽管如此，我们并没有得到一个孔洞或穿孔的图像，其中洞中的星像不见了。每颗星看起来只是有点模糊。由于信息缺失而产生的干扰会不知不觉地扩散到整个图像上。镜面上的任何误差都会对图像中的所有星产生同样的影响。然而，可以使用计算机算法来消除这些错误中的大部分，并对图像进行抛光。
由于这个原因，全球射电干涉仪由许多小型望远镜连接在一起，而不是一个大型反射镜组成。镜面不需要完全填充。即使不是全世界都有望远镜，它也能发挥作用。这就相当于一面有许多划痕和孔的镜片，而不是一整块。只要有一点技巧和宝贵的数学知识，仍然可以重建一个准确的图像。这可以节省大量的天线，甚至更多的钱。用射电望远镜覆盖地球表面将是一种多余的行为。
图像的傅里叶变换可以很好地与交响乐相比。你看到的图像与你听到的音乐相对应。然后，图像的傅里叶变换就是交响乐的乐谱，而射电干涉仪则对应于记录音乐并将其再次分解为乐谱的音符的测量装置。
在我们的VLBI网络中，两台望远镜的每个组合在任何时候都正好测量一个图像音符，这是由相关器计算的。望远镜之间的距离是基线，你可以把它们想象成竖琴的琴弦，有不同的长度，它们负责不同的音符。只是这里又是反过来的：琴弦并不产生音调，而是倾听音调，时间越长，它们收到的图像音就越高。应用到交响乐中，短基线就会主要听到管弦乐队的定音鼓和低音提琴，而长基线只听到短笛和三角铁。
例如，在头部图像的傅里叶变换中，“低频”的图像色调将只捕捉到头部的形状，而不是面部的细节。另一方面，“高频”的图像色调显示了嘴和鼻子的突出轮廓，但没有显示头部。这里重要的是在射电源看到的望远镜之间的琴弦有多长。如果你从侧面看向琴弦，它将比你从上面看的时候显得更短。地球的自转改变了弦的投射长度和方向，必须在一个晚上的许多小时的观测过程中不断调整望远镜。
然而，为了从VLBI网络中获得良好的图像，必须首先将各个望远镜的测量灵敏度准确地对照起来，并对所有望远镜之间的相对延迟进行校正。这相当于对由许多部分组成的镜子进行调整和均匀抛光，或对钢琴进行精确调音。这项任务由我们的校准小组[188]在2018年春季执行，它确保正确的混合，调整有许多乐器的大型乐曲的音量，并在我们的音乐会开始之前进行声音检查。只有这样，数据的嘈杂声才会变成黑洞图像的和谐交响曲。
2018年5月中旬，我像往常一样离开办公室，这时萨拉·伊萨恩走过来：“你看到我们对Sgr A*和M87的第一个校准图了吗——你可能感兴趣？”她说，异常平静。萨拉的心情总是很好，但这次她的眼睛特别顽皮地闪闪发光。我很好奇，看了一眼她的屏幕。然后我又看了看，不解地问：“你相信你所看到的吗？”——“嗯，这是第一个数据，我们必须更仔细地检查它，当然……”她回答说。
校准小组所呈现的是一条由暗弱的点组成的曲线。它是M87的“音阶”，显示了该物体所有测量到的图像音调的响度，按频率排序。响度向高图像音调稳步下降，最终归于零。如果黑洞的图像是一幅肖像画，我们现在就可以确切地知道头部有多大。高音越少，头越大。但随后曲线又突然上升。我们还测量了很多响亮的高音。这个头颅也有一张脸，我们捕捉到了它！我们在最后几分钟测量了最高和最具决定性的音调，正是在西班牙和夏威夷团队同时进行观测的时候——真的非常令人吃惊！
我松了一口气，紧张地呼出了一口气。“这太好了，不可能是真的！”“我们都从射电天文学教科书中知道这条曲线的形状[189]。我不想大声说出来，但这与环形物的傅里叶变换几乎是一致的。如果这是真的，那么M87真的像一些人所说的那样大，我们可以看到影子。”我说，几乎是带着敬畏之心。“是的，60到70亿个太阳质量。”萨拉笑着补充道。
“好吧，我们静观其变。”我以一种尖锐的方式回答，试图装出我的扑克脸。尽管如此，我一整天都在办公室里踱步，处于兴奋状态。仿佛一位非常特别的客人宣布了自己的到来，一位等待了几十年的客人，这就是我对这种情况的感觉。很快，我们就能第一次看到这次访问。一个感谢的祷告充满了这个原本清醒的房间。
大惊喜
我们没有用VLBI测量所有的图像细节，这意味着理论上有许多图像会与我们的测量结果相符。如果你不知道一部交响乐的所有音符，原则上你可以用口哨吹出很多曲子来配合它，尽管其中大多数可能听起来非常奇怪。
我关心的是，我们如何能够确保不欺骗自己。我们必须成为自己最严厉的批评者。幸运的是，团队中的每个人似乎都清楚地意识到了这种危险，我们至少用两种独立的方法进行每一步的分析。
校准团队在数据准备方面工作得非常辛苦。来自哈佛大学的此类任务的专家林迪·布莱克本编写了一条数据管道，米夏埃尔·扬森和一个团队一起编写了第二条管道。米夏埃尔称他的管道为rPICARD[190]。我们所要做的就是像我最喜欢的电影《星际迷航》（Star Trek）中的船长那样说：“让它变成这样！”而且数据处理是完全自动的。两个管道都给出了兼容的结果，现在仪器已经调好了，我们可以发布数据并从中制作图像。一个大型的、非常活跃的成像小组[191]在合作中，现在正在处理这个问题。
在我们拥有一个科学上无缺陷的图像之前，还有很长的路要走。来自世界各地的几十位EHT的同事参与了成像组的许多步骤。有相当多的方法来生成一个图像，这就是凯蒂·布曼的作用。她是电子图像处理方面的专家，在高中时就开始热衷于这个主题。布曼毕业后首先在麻省理工学院工作，然后转到哈佛大学。她知道图像处理的模糊性，以及如何安全驾驭这个过程中的最大陷阱。她定期组织比赛，测试VLBI专家和算法。为此，专家们从她那里得到了模拟的数据。有些看起来就像你想象中的黑洞，有些则显示出喷流，还有一些则像一个戴着帽子、围巾和胡萝卜鼻子的雪人。这些团队不知道数据背后是什么，必须提交他们重建的图像——实际上是一个小小的选美比赛。同事们的作品甚至由陪审团评判，我曾经是其中的一员。通过这种方式，我们不断让自己接受一种纯粹的数据分析的诘问，团队选择了一些既定的算法来进一步发展。
到目前为止，成像团队只用模拟图像数据或我们的校准器数据来工作。但现在事情变得严肃多了，因为M87和Sgr A*的测量、调整后的图像分数被公布了。所有人都无比兴奋——我们的黑洞会是什么样子？我们觉得自己就像离圣诞礼物很近的孩子。圣诞树下有一些巨大的礼物，现在我们要拆开它们。但是这样的礼物只能拆开一次，只会有一个第一次。在科学上，解开包装也是一种实验，而且会影响分析，因为它是由人完成的。
我和我的研究生萨拉、米夏埃尔和弗里克·鲁洛夫斯在第二小组，该小组横跨三大洲，由萨拉和我们的日本同事秋山和德领导[192]。
为了确保每个小组真正得出独立的结论，各个小组之间的所有交流都被阻止。当然，也不允许任何人向EHT以外的人展示在他们小组中创建的图像。我们要绝对确保没有任何东西泄露出去。我必须承认，对于我的妻子，我无论如何都不能瞒着她。
成像组的工作时间安排得相当精确。2018年6月6日晚，M87和Sgr A*的读数被公布给四个小组。我们都很兴奋。博士生们立即开始分析数据。每个人都先在自己的图上下功夫。此时，我再次参加在丹佛举行的美国天文学会会议，并发表关于我们的月球射电天线的演讲。我尽量不让自己的激动之情表露出来，偷偷地与弗里克和其他人保持电子联系。当晚，在世界各地，出现了第一批黑洞的图像。没有人知道谁是第一，这也并不重要。在机器运转的同时，我在前往德国的飞机上。在从丹佛返回的旅途中，我的紧张情绪几乎是无法忍受的。在机上节目中，我发现了凯蒂·布曼的TEDx演讲。“当我们着陆时，它已经过时了。”我想，在心里笑了笑。当我的飞机终于静静地停在法兰克福的停机坪上时，我从口袋里掏出我的智能手机，看看我的小组的照片。期待已久的访问将于今天抵达。
我的情绪状态相当于19世纪浪漫爱情小说中的俗气情形。这幅画就像我等待了几十年的远方情人，迄今只通过我们生动的书信接近我。在我的脑海中，我对她的长相有一个确切的概念，尽管我从未见过她本人。她是特别嘉宾，现在是第一次过来。看到第一张照片的时候，就像马车终于停了下来，车门打开，我第一次得以直视我的渴望。在这种期待中，夹杂着我的忧虑和恐惧。我的想象力欺骗了我吗？这一切都在我的想象中吗？现实是否更残酷、更丑陋？如果她并没有打动我呢？马车在一定距离内停下，车门打开。
我哆嗦了一下，打开了弗里克发给我的文件。它以天文学中常用的特殊文件格式存储[193]。现在我已经坐在火车上，我的笔记本电脑就在我面前。我小心翼翼地环顾四周。其他乘客没有注意到我。然后终于打开了窗口——可以看到一些灰色的、模糊的东西。我放大图像，调整对比度，选择我心爱的火彩比例，然后我看到了：不是一个封闭的环？一个马蹄铁？不，它更像是一个四分之三的戒指。这不是很美吗？！
我无法摆脱它，无法满足于这种景象。这是令人着迷的新事物，但不知为何又很熟悉，仿佛我们已经认识对方很长时间了。有一个小时，我在地面上来回踱步，直到怀疑主义再次出现。这仅仅是一瞥！明天会是什么样子？而如果明天第一印象得到确认，那么最终就会迎来建立关系的艰辛历程。它能持续吗？到婚礼还有很长的路要走。
此后不久，秋山和德发来了一封邮件。他计划在第二天与我们的团队举行一次远程会议。他希望第二小组的每个人都能比较他们的图像。他告诉我们，在将图像数据发送给他之前，一定要对其进行密码保护。他也非常兴奋。“呜呼！”他写道，“我今晚睡不着。”我很想直接去奈梅亨与我的学生们交谈。但我现在必须亲自去参加亚琛大学的TEDx演讲。在排练之前，我偷偷地溜进一个储藏室。在食品供应和椅子之间，我看着其他人的黑洞。解脱了！在他们的照片中还可以看到一个戒指。所以这终究不是我的想象。讲座期间我一句话都不能透露。我做演讲的时候其内容已经过时了，但我还是非常生动地讲完了[194]。
6月底，在波士顿的哈佛大学举行了决定性的成像研讨会[195]。这使来自合作各方的50多位同事聚集一堂，展示他们的图像：首先是校准源，然后是M87。会议是在暑假期间举行的。我需要和我的妻子在波罗的海度假。晚上，我仍然在我的手机上查看结果。我不能完全断网，还不行。事实上，其他三组的照片也有确定的环，这并没有让我感到惊讶，但还是让我非常放心。这个如此熟悉而又神秘的青梅竹马终于来到了这个家庭，甚至立即就被接纳了。
因此，我们正在EHT的科学委员会中讨论如何进一步分析和公布我们的图片。在夏天，我们已经意识到，处理和利用人马座A*的观测数据要复杂得多。所以现在，我们只想分析来自M87星系的数据。我的好同事、科学委员会副主席杰夫·鲍尔说：“让我们先做容易的事吧。”
M87中的大质量怪物对我们的图片来说是完美的，因为在它附近，发出辐射的等离子体几乎以光速在黑洞周围流动，但它巨大的体积意味着气体需要几天甚至几周的时间才能转好一圈。如果我们用我们的环球望远镜拍一张照片，大约8个小时间，M87的黑洞就像一只冬眠的胖熊一样静止不动。另一方面，人马座A*的中心只有M87的千分之一，热气体因此在同样的时间内旋转和变化的频率就大了1000倍。它在我们的图像中摇摆不定，就像一个在儿童生日会上的两岁小孩一样亢奋。任何长时间的曝光拍摄都会相当模糊，我们从测量数据中生成清晰明确的图像会有很大的困难。
在哈佛大学的研讨会结束后，为盲测成像建立的小组解散了。整个团队再一次聚在一起，重新开始计算图像。我们现在大致知道M87中的射电物体是什么样子的，现在我们希望计算机能够计算出最佳图像[196]。为此，一个团队再次模拟了类似被VLBI观测到产生的数据。产生这些数据的源图像与真实的东西有欺骗性的相似，但仍然是不同的。模拟图像有些是环状的，有些是片状的，有些只是两块布。算法自动地处理模拟数据，之后，成像团队再反算出成千上万的图像。最后，他们选择了最为适配的参数，使所有的模拟图像都呈现得一样好——甚至是中间没有阴影的图像。一个只对戒指进行良好重建的算法将是自欺欺人的。
只有这样，研究小组才会将这三种带有参数的算法应用于我们来自M87的真实测量数据，而我们得到了三种差异虽小但明显不同的图像。我从未想过图像会这么好。它们显示了一个红色的发光环，中间有一个黑点。这个颜色不是偶然的，而是受到我们的旧的阴影文章中的理论预测的启发。亚利桑那州的一位同事[197]对色阶进行了一定程度的调整和改进。虽然人眼看不到射电波束，但公众的看法很快将是黑洞发出红色的光。甚至美国航天局也会做出反应，将其黑洞的电脑动画染成红色[198]。后来，当我向现代基督教歌曲作曲家洛塔尔·科塞（Lothar Kosse）讲述红色射电波的故事时，他着迷地说：“我看到了我不知道的颜色。”我认为这句话很好地总结了这一点。
有了这些照片，我们就可以公开了。这就像秘密订婚的日子——婚礼的准备工作从此开始了。
分析小组之前已经开始为检查结果做准备。现在他们正在全速前进。理论小组[199]正在无休止地加班工作。在超级计算机上，他们正在制作一个巨大的模拟黑洞库，以便与数据进行比较。黑洞以前从未被如此广泛和详细地模拟过。
另一个团队[200]正在准备计算黑洞测量的结果。它有多大？我们能推断出质量吗？喷流的方向呢？
那里在短时间内诞生的东西令人叹为观止。许多大大小小的英雄故事留名青史。每个人都开足马力全速前进，但肾上腺素和许多不眠之夜也让他们付出了代价。有些人达到或超过了自己的极限，有些人被甩在后面，也有些人经受极大的压力。团队中的英雄成员的全天候行动主义也暴露出咄咄逼人的一面，因为它引发了一个危险的漩涡，使英雄和战友们都身心俱疲。除了热切的全球合作，人们偶尔也会发现古老的原始部落行为，一个部落以一种排外的方式对付另一个部落，因为另一伙人的想法或方法不是“来自这里”。管理团队的关系恶化了，董事会和我们的科学委员会为了保持整个团队的团结而手忙脚乱。有些人是在火上浇油，有些人则是想把火扑灭，但在整个EHT中，每个人都仍然有动力去实现共同的目标，并尽可能地把工作做到最好。
迪米特里奥斯·普萨尔蒂斯作为项目科学家，试图将这场创意风暴引导到正道上，制订了出版计划。我们是否应该迅速在某一主要科学期刊上发表一篇短文——也许是在《自然》杂志上发表这幅图像？这将是不恰当的。这个黑洞形象是如此震撼人心，如此具有突破性，我们决不能让自己暴露在旋转的怀疑中。毕竟，EHT已经创造了这么多的成果，都应该被记录下来！经过与协作组的多次讨论，普萨尔蒂斯提交了一份六篇技术论文的计划，并由科学委员会签署。我们希望系统性地描绘出EHT所需的整个科学过程。VLBI技术、数据的校准、图像的形成、模拟，以及图像的测量，每个主题都有单独的文章。还有一篇评论文章对所有主题进行总结和分类。最终的结果将是204页——几乎是一整本书，只是关于一个单一的图像。
2018年11月，EHT团队在奈梅亨举行大型合作会议——120名科学家聚集在拉德堡德大学[201]，在这里，EHT的所有议题都将被讨论。这是自观测和合作协议于2017年生效以来的第一次联席会议。我当时的助手卡塔琳娜·柯尼希施坦因（Katharina Königstein）以极大的爱心和精力为这个星期做了准备。会议将在伯尔各满学堂（Berchmanianum）举行，这是一座古老的耶稣会修道院，拉德堡德大学最近接管并翻新了它。在这里，在老礼拜堂里圣徒们严厉的目光下，讨论了EHT的主旨和我们的六篇文章。
周一早上，我在修院门外等待来自该地区酒店的同事们首次抵达的巴士。当大门打开时，看到其中有那么多熟悉的面孔，我的心都暖了。气氛是欢快的，轻松的。“我在屏幕上见过你”是一句经常听到的话。许多同事只在视频会议中见过对方——尽管他们在虚拟世界中度过了无数个小时，但他们从未见过面。
一年半后，新型冠状病毒危机爆发，使许多人被隔离，并完全改变了许多公司的工作文化。日夜视频会议对当时的EHT来说已经完全正常；我们的自我隔离在2018年的合作会议上被打破，一起度过了紧张的一周。这一经验对EHT的动态发展极为重要。它向我们展示了所有的情感和社会因素，当人们只通过屏幕、摄像机和麦克风进行互动时，这些因素就会丢失。奈梅亨的聚会就像周年纪念日的同学聚会，再次见到那些似乎非常熟悉但彼此之间有些疏离的人。
空闲时间，人们像蜂巢一样嗡嗡作响——到处都是自发形成的小组，到处都是讨论。这样令人愉快的好天气让我们想起观测期间的完美日子。但在荷兰每年的这个时候，实际上大多是灰色和潮湿。按照VLBI的老传统，我坚持进行一场小小的足球比赛——我甚至进了球，只是第二天爬楼梯时有些步履艰难。作为一个亮点，卡塔琳娜·柯尼希施坦因在奈梅亨的圣司提反大教堂组织了会议晚宴。起初我觉得这很奇怪，但在世俗化的荷兰，社会团体活动支付的费用是教堂维护的重要收入，而且这也可以带来一种情感上的共同体体验。当一个歌剧演员突然在观众席上随着管风琴音乐唱歌时，人们拿出手机拍照，拿出手帕擦眼泪。
在全体会议上，文章协调人提出各种出版物的计划。我被要求协调主要的摘要文章，我问合作者：“我们要讲的故事是什么？我们敢于做出什么样的声明？”
在任何情况下，我们都会看到一个阴影——就像你对黑洞的期望一样。普萨尔蒂斯强调说，我们永远无法证明黑洞。我们只能说，我们的结果与广义相对论的预测相吻合——但它们的表现令人印象深刻。如果你看一下理论组的图像，数量惊人的模拟符合我们的图景——特别是如果我们用计算机重新对模型进行一对一的人工VLBI观测。这既是一种诅咒，也是一种祝福。正如预测的那样，这个阴影是黑洞的一个非常强大和非常明显的标志。但是我们无法真正判断，例如，我们的黑洞是否在旋转，如果是的话，旋转的程度如何。
毕竟，只要你能穿透闪闪发光的射电星云，你就能看到黑点，而且它的大小与它的质量完全正相关。这个环是光从四面八方绕着黑洞弯曲的。它在底部更亮，就像你所期望的那样，当气体以接近光速的速度围绕黑洞旋转并向我们移动时，根据相对论，这种光速运动在前进方向上集中并放大了其光束。因为喷流，也就是等离子体的旋转轴，在右上方指向我们，而气体的下部因此向我们移动，所以环状体必须顺时针旋转。(https://www.daowen.com)
但是我们的主要发现是环的大小：用天文术语来说，它的直径是42微角秒。谁能想到，经过这么多年的工作，在超级计算机中处理了几十亿个数字，我们问题的答案竟然是42[202]！所有东西都缩到这一个数字。
从地球上看，黑洞对我们来说确实很小，整个图像就像从奈梅亨看纽约的一粒穿孔的芥子，或者在350千米的距离上看一根头发。由于M87大约在5500万光年之外，这相当于1000亿千米的直径。通过与我们的模拟进行比较，我们可以确定这个野兽的超大质量——它实际上是65亿个太阳质量。应用于我们的太阳系，这样一个黑洞的事件视界将是海王星轨道大小的4倍左右。
然而，在那时，仍然不清楚哪一个图像应该并将成为主图像。我们最终得到了来自四个不同日子的图像，每个日子有三种不同的算法，所以有12张图像。它们看起来都令人困惑地相似，但它们并不完全相同。成像工作组中爆发了一场严肃的辩论。杰夫·鲍尔和我试图主持工作。最后，该小组选择了2017年4月的一个最佳测量日，并决定将三种不同的方法得到的图像简单地平均到一张图片上。其他日子的平均图像和单个图像也被显示出来，但没有那么显眼。做出这样的选择需要所罗门王的智慧。大团队中的每个人现在都可以理直气壮地宣称他们的工作也在这一张图片中得到了体现。
最后一个大问题是：我们何时公布结果？谢普·多尔曼正计划2月份的时候，在华盛顿的美国科学促进会（AAAS）的大型新闻发布会公布。这是世界上最大的科学会议。对我来说，这太残酷了；丹·马罗内和我正在争论一个春季甚至夏季的最后期限。好的科学和好的出版物也需要时间，而一天中只有24小时。早期的日期很快就被证明是站不住脚的，我们把日期定在了4月——在计划的、后来取消的观测活动之后。多尔曼的感叹，即时间表是积极的，也是可以实现的，成为内部人士的口头禅，因为这个4月的时间也将是我们所有人的准绳。咄咄逼人是一种轻描淡写的说法。
艰难诞生
但是，在图像最终能够看到光明之前，还有一个阶段的紧张工作要做。对于我们的六项研究，《天体物理学报》已答应为我们出版一期特刊。每条都有一组协调员——通常是相应工作组的协调员——还有一些分协调员，负责监督各个部分。写作是在一个网络平台上与多个作者同时进行的。
多尔曼、提拉努斯和菲什协调关于仪器的文章。杰夫·鲍尔、迪米特里奥斯·普萨尔蒂斯、卢恰诺·雷佐拉和我协调并撰写评论文章。我们是唯一没有单独工作组的团队，因为我们必须总结一切——往往在其他成果完全完成之前。我们不断制作新的版本，并将其交给合作方进一步评论。每一个句子，每一个参考文献都被质疑，有时还被相互矛盾地讨论。所有的出版团队都要经历一个艰苦的、耗费精力的过程。一个出版委员会[203]负责监督这一过程，在将每篇文章送交期刊之前，首先由内部审查员把关。
在我们的文章中，我们不仅总结了所有其他文章，而且还讨论了我们的结果的弱点和优势。会不会这个环只是因为喷流偶然出现的——就像喷气式飞机在空气中留下的烟圈，很快就会被吹散？可能不会，因为在成千上万次对黑洞周围喷流的VLBI观测中，从来没有看到过这样的情况，而且我们的结构似乎很稳定。会不会是那里有一个几乎看起来像黑洞的东西，但实际上完全是别的东西？也许是一个巨大的、尚不为人知的基本粒子的集合体——一个玻色子星？理论物理学家已经提出了许多这样有创意但几乎没有证据的想法，我们也通过实例模拟了这种替代理论[204]。它不能被完全排除，因为在事件视界周围的黄昏地带可能隐藏着一个更加未知和复杂的物理学。然而，黑洞是目前最简单和最合理的解释，可以解释宇宙中的各种天体物理现象。
我们真正的突破是，我们第一次尽可能地接近了一个超大质量黑洞。据我们所知，我们现在可以说，星系中心那个黑暗的大质量怪物确实是黑洞。
类星体先驱们在近50年前所怀疑的东西，我们现在用自己的眼睛看到了——而且很快就会让整个世界都看到。一个新的阶段正在开始。经过几十年对黑洞的搜寻，我们现在开始对它们进行测量。现在的问题不再是它们是否存在，而是我们是否正确理解它们。已经很清楚了：如果黑洞与我们所想的不同，偏差也会相当小，否则我们得到的黑洞图像就会看起来不同。
事件视界不再像爱因斯坦和史瓦西时代那样是一个抽象的数学概念。它已经成为我们进行科学调查的具体场所。在此过程中，通过引力波、脉冲星和事件视界望远镜，我们现在已经收集了一套丰富的工具，可以在空间的极远处和各种尺度上仔细观察相对论。例如，广义相对论从根本上预测，事件视界及其阴影的大小与黑洞的质量成正比。2016年探测到的引力波原则上也是来自这个阴影区，只不过来自小型恒星黑洞，其大小因此可以估计。
我们的黑洞比这些小个头的恒星级黑洞重一亿倍，但也比这些小黑洞大一亿倍——完全符合预期。爱因斯坦理论最基本的预测，即所谓的尺度不变性，因此被证实到小数点后近8位。
在我们写文章的时候，我也注意到我们对M87星系中的黑洞的命名问题。我们对这一引力奇迹根本没有术语。在此之前，天文学家们从未想过该如何称呼它。要么我们就得给它起个名字，要么就总是尴尬地谈论“M87中心的黑洞”。M87毕竟是整个星系的名字，而不是黑洞的名字。
因此，经过与合作方的广泛讨论，我们只是在名称上加了一个星号，就像人马座A*那样。对于天文学家来说，这是一个高效而合理的决定；这个原则可以很容易地扩展到其他星系。但后来的科学记者们对此一点也不满意。人类需要为他们有感情的东西起描述性的名字，而M87*不是一个可爱的宠物名字。作为一个玩笑，我们也曾考虑将黑洞称为卡尔或阿尔伯特——作为对史瓦西或爱因斯坦的小小致敬。但这真的会被大多数人接受吗？
在我们发表文章后不久，夏威夷大学发布了一份新闻稿，宣布一位语言学教授将黑洞命名为“Pōwehi”[205]。这是一个来自夏威夷神话的词，大致意思是“黑暗的无尽创造之源”——夏威夷人有理由为这个美妙的名字感到自豪，使其成为他们文化的一部分。但是，这个图像是用全世界的望远镜创造的，属于所有民族和所有语言。也许每个国家都应该想出自己的名字——或者说是M87*的一个绰号。
当我们的研究完成后，论文由9页连续文本组成——但我们需要几乎同样多的页数来列出所有参与的同事、机构、大学、赞助商和射电望远镜。348位作者按字母顺序排列。第一个人是秋山和德，最后一个人是来自亚利桑那州的教授露西·齐乌里斯（Lucy Ziurys），她曾建造和维护过SMT。
2月初，我们正式向《天体物理学报》提交论文。现在剩下的就是同行评审，也就是由独立专家评审我们的结果的过程。通常情况下，这可能需要几周或几个月的时间。但这次，审稿人即裁判员已经被选中，早就在等待了。这是最后一块主要的绊脚石。如果裁判员拒绝我们的文章或发现我们遗漏的错误，会发生什么？有些审稿人的回应是充满敌意的，会让你感觉如堕地狱。几天后，我们收到匿名评论的反馈。我兴奋地浏览了一下文本，然后如释重负地倒在椅子上。反应非常积极——所有的努力和我们的自我批评最终都得到了回报。我们只需要改变一些小东西。其他意见也是相对较轻的。
现在离我们4月初的新闻发布会只剩下几周时间了。在美国，谢普·多尔曼正紧紧握住缰绳。他想和国家科学基金会一起在华盛顿组织一次大型新闻活动。在欧洲，我们与所有主要合作伙伴定期举行视频会议，以安排我们自己在布鲁塞尔的新闻发布会。在东京、上海、台北和智利圣地亚哥举办更多活动的计划迅速浮现。在罗马、马德里、莫斯科、奈梅亨和其他许多城市，来自布鲁塞尔的新闻发布会将被直播，并由当地专家陪同。这将使每个国家都能听到由自己语言播报的结果。
这在欧洲是一件新鲜事，因为这样的新闻发布会通常是在主要的研究机构举行，如位于加兴的欧洲空间局或位于日内瓦的欧洲核子研究中心。科学还没有在欧洲的政治中心登过场。但这张黑洞照片也是欧洲合作和资助的成果。那时正是关于英国脱欧的激烈讨论的时节，通过这个图像，我们也可以发出一个信号，表明这个多样化的大陆上的公民的联系。人们通过提供资金和关注，为这一成功发挥了自己的作用。这对我来说很重要。
2019年3月20日，最后一篇论文被接受。我们早就组织好了新闻发布会。现在最主要的是不要向公众泄露任何东西。对于这样一个有这么多同事的大型项目，这是很困难的。长期以来，一直有传言说4月10日将宣布一些大事。
当一位科学记者听说有六场新闻发布会在世界各地同时举行时，他的警钟开始响起。几天来，我收到无数的询问。《纽约时报》的一位著名记者给我的博士生萨拉·伊萨恩打电话，试图从她嘴里撬出几分消息，但她保持沉默。他的信息毕竟是从美国获得的。大多数记者坚定地期望，我们将呈现一张来自银河系中心的照片。新闻发布会后，有些人将不得不疯狂地改变他们已经写好的文章。
在新闻发布会的前一天，我与卢恰诺·雷佐拉、莫妮卡·莫希齐布罗兹卡、安东·岑苏斯和他的同事爱德华多·罗斯（Eduardo Ros）一起前往布鲁塞尔，展示图像。我们的杂牌军代表五个不同的国家，至少有六种语言。
在美国，谢普·多尔曼和3位美国同事正在赶来，包括我在阿姆斯特丹的同事塞拉·马尔科夫。东京、台北和圣地亚哥的准备工作也在开始。这又是一种全球远征——只是这一次我们将被密切关注。在许多大学里，同事和学生将观看我们的活动现场，就像宣布发现引力波时那样。对于天文学家来说，这有点像足球世界杯之于球迷，只是少了啤酒。
在前一天的下午，我们在一个媒体专家的帮助下准备新闻发布会——在同一间新闻编辑室里，我们曾经不得不在欧洲研究委员会的专家面前为我们的资金申请进行辩护。百叶窗紧紧遮着，我练习着开场白，并兴奋地第一次向欧盟工作人员展示屏幕上的图片。之后，我看着那双闪亮的眼睛，有几秒钟，甚至在那些坚韧不拔的专业人员中也出现了一种几乎令人敬畏的沉默。我对这幅画的情感力量有了初步的了解。
晚上，我回到酒店房间，再次思考我的话，并在镜子前练习。我想用四种语言说出“这是第一张黑洞的图像”这句话。萨拉·伊萨恩为我翻译成法语。在这之间，我儿子尼克也短暂地来看过我。尽管他年纪小，但作为电影作曲家和音乐家，他已经有了不错的开始。在欧南台的网站上，他为我们的黑洞放大视频配上了音乐[206]，他将把这一天的拍摄场景纳入他的第一个音乐视频中[207]。
然后，在午夜时分，公共关系团队遇到了一些麻烦。一位科学记者[208]也是我们的老朋友在一个不安全的网站上发现了带有图片的最高机密新闻稿。有了这个链接，他可能会成为一个网络红人，但幸运的是他通知了我们。一些同事正在度过一个不眠之夜，试图堵塞这个漏洞。还有谁发现了它？他是唯一的人吗？我们紧张地等待着第二天和新闻发布会的开始，但每个人都保持沉默，这一天成了科学的庆典。
当诺贝尔奖得主乔治·斯穆特（George Smoot）在1992年提出第一张射电图像，显示我们年轻的宇宙在大爆炸后仅38万年时的模样时，他庄重地说：“我们在这里看到的是上帝的脸。”我想用一些东西来反驳。如果大爆炸是空间和时间的开始，那么黑洞就意味着类似它们的结束。所以我在演讲的最后说：“感觉我们就像在看通往地狱的大门。”而整个世界都在和我们一起看着。
[188]校准小组的成员有哈佛大学的林迪·布莱克本和Maciek Wielgus、亚利桑那的陈志均（Chi-kwan Chan）、我自己的博士生萨拉·伊萨恩和米夏埃尔·扬森，以及德文格洛台的伊尔莎·范贝梅尔（Ilse van Bemmel）。
[189]如：A. R. Thompson, J. M. Moran, and G. W. Swenson, Interferometry and Synthesis in Radio Astronomy, 3rd Edition, (Springer Verlag, 2017)。
[190]即拉德堡德高角分辨率数据校准管道（Radboud Pipeline for the Calibration of High Angular Resolution Data）的缩写。见：M. Janßen, et al., “rPICARD: A CASA-Based Calibration Pipeline for VLBI Data. Calibration and Imaging of 7mm VLBA Observations of the AGN Jet in M 87,” Astronomy and Astrophysics 626 (2019): A75, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019A&A…626A..75J。Mark Kettenis和伊尔莎·范贝梅尔领导的JIVE团队，以及来自博洛尼亚的Kazi Rygl和Elisabetta Liuzzo也参与了此项目。
[191]迈克尔·约翰逊（Michael Johnson）、凯蒂·布曼以及秋山和德（Kazunori Akiyama）领导的年轻团队负责成像小组，团队中还有哈佛大学的博士生Andrew Chael。在欧洲方面，托马斯·克里希鲍姆和来自西班牙的何塞·路易斯·戈麦斯（José Luis Gómez）发挥了强有力的作用。总体而言，共有超过50名科学家参与项目，萨拉·伊萨恩也是其中之一，甚至理论工作者莫妮卡·莫希齐布罗兹卡也贡献了几分力量。
[192]哈佛大学的布曼和约翰逊是一组，我自己和我的博士生弗里克·鲁洛夫斯、米夏埃尔·扬森、萨拉·伊萨恩在第二小组。托马斯·克里希鲍姆和来自西班牙的何塞·路易斯·戈麦斯以及他们的同事组成了第三小组，专门研究CLEAN算法。我们年轻的亚洲同事们在浅田圭一（Keiichi Asada）的带领下组成了第四小组。
[193]即FITS格式，代表“普适图像传输系统”（Flexible Image Transport System）。
[194]讲座链接见：H. Falcke, “How to Make the Invisible Visible” (lecture, TEDxRWTH Aachen, 2018), https://www.youtube.com/watch?v=ZHeBi4e9xoM。
[195]2017年在哈佛举行的EHT成像研讨会得到的图像见：https://eventhorizontelescope.org/galleries/eht-imaging-workshop-october-2017。
[196]分别是两种正则化最大似然（regularized maximum likelihood）方法“eht-imaging”和“SMILI”，以及CLEAN算法。
[197]陈志均带领的小组确定了色阶。
[198]参见：Francis Reddy, “NASA Visualization Shows a Black Hole’s Warped World,” nasa.gov, September 25, 2019, https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/nasa-visualization-shows-a-black-hole-s-warped-world。
[199]以伊利诺伊的查尔斯·甘米、哈佛的拉梅什·纳拉扬、法兰克福的卢恰诺·雷佐拉和奈梅亨的莫妮卡·莫希齐布罗兹卡4人为核心，形成了EHT的理论团队。
[200]由亚利桑那州的Feryal Özel、日本的浅田圭一、德国加兴的Jason Dexter和加拿大圆周理论物理研究所的Avery Broderick带领。同时，法兰克福BlackHoleCam团队的Christian Fromm开发了一种新的遗传算法（genetic algorithm），以便通过比较图像和模拟结果来估计黑洞的参数。
[201]2018年11月在奈梅亨举行的合作会议的照片和视频可见：https://www.ru.nl/astrophysics/black-hole/event-horizon-telescope-collaboration-0/eht-collaboration-meeting-2018。
[202]小说《银河系漫游指南》中提到，“生命、宇宙及一切的答案是42”。——译者注
[203]EHT出版委员会由墨西哥的Laurent Loinard和我的荷兰同事Huib Jan van Langevelde，以及美国的拉梅什·纳拉扬和John Wardle领导。
[204]参见论文：Yosuke Mizuno, et al., “The Current Ability to Test Theories of Gravity with Black Hole Shadows,” Nature Astronomy 2 (2018): 585–90, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2018NatAs…2..585M。
[205]新闻稿见：“UH Hilo Professor Names Black Hole Capturing World’s Attention,” press release, University of Hawai’i, April 10, 2019, https://www.hawaii.edu/news/2019/04/10/uh-hilo-professor-names-black-hole。
[206]黑洞的放大视频在：https://www.eso.org/public/germany/videos/eso1907c。
[207]尼克的音乐视频、他在新闻发布会拍的手机视频和黑洞图像可参见：[Nik], “Wahrscheinlich” (music video), https:/www.youtube.com/watch?v=oaUBCDpsFCw。
[208]这位警觉的天文博主是Daniel Fischer，他的网站地址：https://skyweek.lima-city.de ——感谢！另外，《每日镜报》（Der Tagesspiegel）的Ralf Nestler也通知了我们。
