超越想象力的极限
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超越想象力的极限
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对黑洞图像的反应是前所未有的[209],它似乎让任何人都着迷。在世界各地,所有主要的日报和周刊都在报道这一科学和人类历史上千载难逢的事件。它成了电视新闻中的热门话题,它也点燃了社交媒体。它是美妙的,同时也是令人恐惧的。它为世界各地带来了共享欢乐的时刻,也引发了与1969年7月登月成功时相似的情绪。我的女儿那时已成为一名在学校实习的年轻牧师。她自豪地给我写信说:“员工室里的每个人的手机上都有你的照片。”
令人惊叹的是,有多少人立即将这张照片化为己用。它被组合成无数的照片传阅,变成了猫的滑稽图和有趣的拼贴画。谷歌将其用于主页当日的谷歌涂鸦(Google Doodle)[210]。在德国主要媒体的编辑部里,它被挂在公告栏里,与当天的政治轶事结合。一张凯蒂·布曼第一次高兴地看着黑洞图像的照片,成为互联网上的热门话题,她在违背自己意愿的情况下成了社交媒体上的明星[211]。
可能从来没有一个单一的科学图像能如此迅速地抓住人们的想象力。然而,归根结底,我们的成功也是他们的成功——没有任何一个科学家,没有任何单个的团队能够独自实现这一目标。项目的成功还依赖于许多协助我们、确保我们完成工作的人们:为我们烘烤面包的面包师、保持我们房间清洁的房间清洁工、厨房团队和望远镜站的技术人员。所有公民,最终以他们缴纳的税金对我们的科学共同体表示了支持,为这个跨越世界的项目做出了贡献。
许多来自世界各地的同事后来详细地告诉我他们如何经历这个独特的日子。他们都不得不向朋友、邻居和媒体解释到底发生了什么。大型新闻发布会后的一周在肾上腺素的涌动中过去。我们被驱使着进行采访、演讲,还有中间无数的电子邮件和短信。我们都用最后的力量坚持到了照片的发布日期,而现在我正在燃烧我最后的储备。这是我有生以来第一次,我的心脏抽痛得很奇怪——几个星期以来,我一直觉得自己像一辆怠速调得太高的汽车,但仍然看不到休息的迹象。
五天内的七场讲座已列入议程。而这是在圣周期间,这对我来说特别重要,但我还没有感觉到任何复活节的气息。棕枝主日,我在拥挤的奈梅亨市博物馆做了一个讲座;濯足星期四,我在剑桥向天文学家们演讲。大厅再一次坐满了人。观众席上坐着马丁·里斯,这位英国皇家天文学家在20世纪70年代首先使黑洞的概念充满希望。现在他亲眼看到了第一幅黑洞的图像,并提出了关键的问题:“我们在图像中实际看到的是什么?事件视界吗?”——“它的影子!”我回答道。在同一时刻,我觉得自己像个影子。我的喉咙发痒,我感到头晕,我觉得我的力量已经耗尽。累了,我拖着疲惫的身躯回家——但庆祝复活节按原计划进行。
第二天,受难日,我和妻子一起去参加科隆基督教青年会的礼拜,就像每年一样。这是我的信仰故事开始的地方。我们听到了耶稣基督的死亡和痛苦的故事:在棕枝主日在众人的欢呼声中被接过来,在濯足星期四与他的朋友们分开,同一天晚上被出卖,在受难日因阴谋而被无辜地嘲弄和钉死。我坐在后排,听着这个故事,想着前几天的欢腾,也想着这一路走来的艰辛。我哭了。我现在需要的是复活节带来的平安和力量。
我需要几天时间才能恢复正常。生命的精神正在回归,但我的心仍然需要几周时间才能真正安定下来。
复活节后,我主动在SPRING,即绍尔兰(Sauerland)的一个大型基督教会议上做了第一个大型公开讲座。通常情况下,科学讲座是在狭小的研讨室里进行的,而这里的组织者在短时间内就订到了大型会议厅。
在座无虚席的大厅里,没有一丝对科学的敌意,而是一种热烈的期待。护士、技术工人、学生、退休人员、教师、雇员和企业家都一动不动地坐在椅子上——听得入神。我的音乐家朋友洛塔尔·科塞生动地说“一切皆有可能,一切皆不可能”,他在他的下一张专辑中暗暗提到了天空和黑洞的内容。黑洞似乎令所有人同样着迷。但这是为什么呢?
黑洞讲述的人类故事
引力怪兽、宇宙吞噬机、地狱之门:任何超级词汇都不足以描述黑洞。黑洞是天体物理学中的恐龙,像霸王龙一样受欢迎。尽管,或许都是因为可怕的名声。我们拍摄的黑洞出现在世界各地的杂志封面上,这已经足够令人兴奋了。但是,人们对它的反应如此情绪化,使得它更加令人感慨。
人们告诉我这个图像如何吸引了他们,在揭幕的前一天晚上,他们兴奋得睡不着觉,或者说当他们看到这个图像时,他们被深深地感动和触动。希格斯粒子和引力波都没有唤起这种情绪。那么,黑洞告诉我们关于人类的什么?
在我看来,它们代表了人类的基本恐惧,与其他科学现象不同。它们是浩瀚太空中的伟大奥秘之一。在天体物理学中,它们标志着最终的结束,是无情的毁灭机器的缩影。人类从直觉上感觉到这一点。在我们的想象中,黑洞象征着最为极致的虚无,事件视界是一条生命和理解力无法逾越的边界——一块通往地狱之口的视野。
黑洞讲述了一个与我们完全不同的世界。光在那里不是直行的,而是绕圈的。当我向前看时,我看到了我的背影。对一个人来说,时间似乎是静止的,而对另一个人来说,时间却在流逝。气体几乎以光速旋转,可以达到末日般的温度,所有物质都被分解成其组成部分。分子和原子核剩下的只是一团炽热发光的质子和电子云——等离子体。我可以掉进黑洞,原则上在那里生存,甚至进行科学测量——但我永远不能告诉别人我在那里看到了什么。没有信息会离开黑洞,甚至连光波也不会。黑洞使我们更接近另一个世界。
“来世”实际上是存在的——甚至在物理学中也是如此。在广义相对论中,来世并没有什么超自然的东西;事实上,这是理论的一个重要部分,它将世界分为两个领域。这个世界是我所连接的空间,我可以从中获得信息,并与我进行交流。然后是另外的世界,从根本上超越我的经验的空间。我对它一无所知,它对我来说是沉默的。这两个球体被我的视界分开。
黑洞顽固地、根本地抵制我们的好奇心和我们的感知能力。消失在事件视界之外的一切都会留在那里,直到永远——至少如果爱因斯坦的理论是终极真理的话。
这种超越黑洞的永恒是现代物理学的最大挑战之一。在理论上,事件视界之外的空间是明确定义的,然而它只存在于我们的想象中。它既是真实的,又是完全不真实的。有了我们的射电望远镜,我们现在可以以惊人的精度来观察太空深处哪里有通往另一个世界的通道。我们可以从物理上描述它,甚至可以看到光是如何作为一个黑点消失在其中并永远不会再出现。
“那里,就在那里,”我们可以说,“在那个地方存在着一个不属于这个世界的空间。”然后才无奈地举起手来,承认我们无法衡量它。黑洞是我们这个世界中间的彼岸世界。(https://www.daowen.com)
对于物理学家来说,这就相当于宣布投降了。在一个存在于我们宇宙中间的空间里,在一个明确定义的地方,但它藐视所有的审查。描述这一空间的是什么样的物理学?这甚至还是科学吗?“是的,当然是物理学,”理论物理学家反驳我,“因为我们可以准确计算出在那个空间里发生的事情!”——“不,这不是物理学!”我反驳道。那是“来世”的物理学,或者只是形而上学。
大多数人在想到来世时,对物理规律漠不关心。但每个人对来世都有一些想法,对这些想法的认识是古老的。来世的想法刺激我们的想象力,挑战我们的想象力,同时又与死亡紧密相连。黑洞只是一长串新符号中的一个。
十多万年前,我们的祖先开始埋葬死者。可能他们已经有了关于死后生活的想法。这种来世的想法可能是什么样子的,没有人知道。但最早的敬拜死者的仪式和对死者的感情,至少证明了一种文化演变,这种演变产生了我们现在高度发达的来世概念。
然而,这些观点虽然跨越文化,但其中有许多是相似的:永生、神圣的审判、天堂和地狱。在古代,人们相信活人生活在地上的世界,死人属于地下的世界,这是我们从众多文化中都可以看到的一个概念。哈得斯是希腊人对这个死人界的王的称呼。在北欧神话中,亡灵女神赫尔(Hel)在她的赫尔王国中进行统治。后来,“地狱”(Hell)一词可能就是由此而来的。另一方面,死去的维京人可以生活在瓦尔哈拉(Valhalla),一个为战士提供的天堂般的地方。罗马人也想象出了一个黑暗、深邃的地方,它被称为俄耳枯斯(Orcus)。玛雅人称冥界为希巴尔巴(Xibalbá),意为恐惧的地方。
随着世界宗教的发展,来世的观念开始确立。基督教和伊斯兰教认为有一个天堂或天国和来世的生活。在犹太教中,有两种意见占主导地位:一个是假设灵魂不死,死后继续生存,回到上帝身边;另一方面,正统派的犹太人相信肉体复活,他们不火葬死者,对他们来说,死者的安息是神圣的。佛教徒和印度教徒相信有数百万次的轮回——甚至可能是作为一种动物或植物,只有在涅槃中结束灵魂的轮回,才能打破和结束这种循环。
黑洞为所有这些来世神话增添了一个新的神话,一个现代的神话。这是一个受科学启发的神话,其中深刻的人类问题与现代物理学的图像相混合。对我们来说,生物死亡意味着跨越一个界限:我们从此时此刻进入一个我们无法知道的世界——甚至不知道它是否存在。是有更多的东西要来,还是纯粹的虚无?任何见证过亲人死亡的人都能感受到临终者在最后几分钟是如何从自己的身体中抽离出来,只留下一个空空如也的容器。我们与这位亲人最后的经历、想法和梦想彻底地隔绝,他真的把它们带到了坟墓和来世。“她要去哪里?”母亲在我眼前死去时,我问着自己。几分钟前,我还握着她的手和她一起祈祷。
死亡震撼了我们的内心。在确定的结局前的颤抖属于我们的原始感受,我们想逃避,但它却几乎如同神迹地一次又一次吸引我们。到目前为止,黑洞一直是抽象的实体,是好莱坞电影中的幻想角色,但现在第一个黑洞已经有了具体的特征。它不能被感觉到,不能被理解,但它可以被看见。我们现在可以实实在在地看着巨怪的眼睛——以同样的方式看着我们最原始的恐惧。克服这种恐惧的第一步是什么?
“看这里,这就是它的样子,地狱的入口,”我听到我的潜意识低声说,“不必惊慌,在这里你在你的办公椅上很安全。”即使我不知道那里到底发生了什么,但至少我亲眼看到了——恐怖不再是弥漫的,而是可以描述和形象化的。
当太阳照进窗户,地球平静地在轴上旋转,我看着这个黑洞的图像,知道它非常遥远。没有哪个黑洞,即使是我们银河系中的许多小黑洞中的一个,可以把我们送入来世。我们所知道的最近的黑洞的质量是太阳的4倍,距离地球大约1000光年[212]。从远处看,它的引力并不比普通恒星的引力大,而且它的事件视界只有康斯坦茨湖那么大[213]。这样一个小黑洞撞上我们的可能性微乎其微。在过去的40亿年里,它没有发生过,而且在不久的将来也不会发生在我们身上。
因此,我们可以继续放松,从远处观测黑洞,陶醉于它们的奇异物理学。但一张快照可以形成象征性的力量。在这方面,我们的照片不仅是科学,也是艺术和神话[214]。纽约的现代艺术博物馆和阿姆斯特丹的荷兰国家博物馆都把它作为印刷品纳入他们的收藏,一些人把它作为摄影作品挂在走廊里。
艺术家们成功地用文字和图像捕捉到了抽象的东西,并从中再次创造出了现实——而现实又进一步通过艺术改变和解释。在这个意义上,科学也是一门艺术。科学的图像从来不是现实本身,它们只是见证了现实,并通过它们的历史创造了一个新的、抽象的现实,激发了完全不同的思想、世界观和新问题。
一幅科学图像如果没有它的故事就没有价值,而我们的图像如果没有它背后的故事也只能是一个黑点。因此,图像的意义也与制作它的人的可信度和他们赋予它的故事息息相关。后者实际上适用于每个研究成果。我们科学家的成果不仅来自事实,而且也来自人们对我们的信任。
因此,该图像汇集的是整个天文学和物理学的发展,以及深厚的情感、神话般的赞美和可理解的沉默、仰望星空、审视世界和宇宙、理解空间和时间、尖端技术、全球合作、人与人的矛盾、对迷失的恐惧以及对全新事物的希望。这张照片在各方面都将我们推向了极限——而且绝不是所有关于黑洞的问题都得到了答案。
EHT继续开展工作。每个人都在急切地等待看到银河系中心的黑洞是什么样子。我们能不能成功地拍下照片?快速湍动的流体会破坏画面吗?人马座A*最终也会向我们展示它的阴影吗?未来几年,M87*会是什么样子?我们能看到包裹着黑洞的磁场吗?我们甚至可能成功地制作一部电影而不只是静态的画面?我们想观测更多的东西,迫切需要更多的望远镜。希望在非洲的那台很快就能建好[215]——我还是很感谢任何支持的。只要我们拥有围绕地球运行的射电天线,就能收到最终的、令人印象深刻的清晰图像[216]。仍然有很多东西要看!
[209]参见论文:L. L. Christensen, et al., “An Unprecedented Global Communications Campaign for the Event Horizon Telescope First Black Hole Image,” Communicating Astronomy with the Public Journal 26 (2019): 11, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019CAPJ…26…11C。
[210]谷歌涂鸦:https://www.google.com/doodles/first-image-of-a-black-hole。
[211]参见文章:Tim Elfrink, “Trolls Hijacked a Scientist’s Image to Attack Katie Bouman. They Picked the Wrong Astrophysicist,” The Washington Post, April 12, 2019, https://www.washingtonpost.com/nation/2019/04/12/trolls-hijacked-scientists-image-attack-katie-bouman-they-picked-wrong-astrophysicist。
[212]参见论文:Th. Rivinius, “A Naked-Eye Triple System with a Nonaccreting Black Hole in the Inner Binary,” Astronomy and Astrophysics 637 (2020): L3, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020A&A…637L…3R。
[213]这颗黑洞的直径约为24千米。
[214]黑洞图像的艺术史是剑桥大学的Emilie Skulberg的博士论文的主题。
[215]参见论文:M. Backes, et al., “The Africa Millimetre Telescope,” Proceedings of the 4th Annual Conference on High Energy Astrophysics in Southern Africa (HEASA 2016): 29, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2016heas.confE..29B。
[216]参见论文:Freek Roelofs, et al., “Simulations of Imaging the Event Horizon of Sagittarius A* from Space,” Astronomy and Astrophysics 625 (2019): A124, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019A&A . . . 625A.124R;以及:Daniel C. M. Palumbo, et al., “Metrics and Motivations for Earth-Space VLBI: Time-Resolving Sgr A* with the Event Horizon Telescope,” The Astrophysical Journal 881 (2019): 62, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019ApJ…881…62P。