黑洞之旅_天文地球

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扉页

果麦文化出品

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彩插

图1：黑洞M87*的图像—这个光环的直径为1000亿千米，距离我们5500万光年。© EHT（事件视界望远镜）图2：银河系中心在射电波段的辐射（南非MeerK

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前言

2019年4月，科学家公布了第一张来自遥远星系中心巨大黑洞的照片。毫无悬念地，刚一问世它就吸引了无数人的关注和兴趣。产生这张图像的大致历程是这样的：首先，有一群

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序语：我们真的看到它们了

突然间，欧盟委员会布鲁塞尔总部的大型新闻发布厅里一片漆黑，而我们期盼已久的那一刻终于到来。我们为这一刻殚精竭虑，辛苦了多少年！此刻，2019年4月10日星期三下

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关于本书

这本书是一封邀请读者与我一起进行私人旅行、一起游历宇宙的信函。在第一部分，旅行的起点是地球。我们会飞越标记每日、四季和周年变化的太阳和月球，经过太阳系的行星，并

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第一部分穿越时空的旅行

简单谈谈太阳系和天文学的早期历史

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1 人类、地球与月球

我们这就从地球出发，一起踏上激动人心的时空旅行。一枚火箭矗立在一片绿水青山之间，这般美景令人心生敬畏。懵懂的飞鸟在这工程杰作的周围拍着翅膀。对于发射场，这一刻是

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2 太阳系和不断发展的宇宙模型

自月球出发，下一站是太阳。从地球飞到太阳，要走过1.5亿千米。通过这样的距离，光需要8分钟。也就是说，我们与太阳的距离是8光分。我们所看到的太阳，实际上是它8分

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第二部分宇宙的奥秘

穿越目前已知的宇宙，回顾现代天文学和射电天文学的历史：相对论革命、恒星诞生和黑洞、类星体的秘密、宇宙的膨胀和大爆炸理论的发现历程。

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3 爱因斯坦最快乐的想法

太阳是天空中最亮的光源，而太阳系的大小是天文学中衡量宇宙的基本标尺。在太阳系中，我们利用光来测量距离。到月球的距离以光秒为单位，到太阳是光分，到外行星是光时。但

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4 银河系及其恒星

对我们人类来说，星空看起来总是一个样。但不要被外表骗了。星空并非一成不变。恒星在非常长的时间内发生变化。恒星有自己的生活，几乎可以说每颗恒星都可以单独写一本传记

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5 死亡的恒星和黑洞

恒星的诞生和死亡为新的生命创造了空间，但也为随恒星死亡而产生的黑洞创造了空间。一切都在空间中简单地联系在一起。地外空间中的死亡让人恐惧又着迷。几年前，我在美国

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6 星系、类星体和大爆炸

在每学期的导论性课程中，我总会安排一些体操活动。我要求五个人肩并肩挨着站成一排，与墙成直角。最后一个人左臂弯曲撑在墙上。所有其他人将左手放在他们旁边人的右肩上。

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第三部分为黑洞拍照

通往事件视界望远镜获得第一张黑洞照片的旅途中的个人经历。

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7 银河系中心

我的童年是在科隆的南城区（Südstadt）附近度过的。这个地方只要走十分钟就能到科隆大学的物理研究所，现在到处都是学生。长大后，我会在这个研究所里选修我人生中

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8 可以拍到黑洞

20世纪90年代中期，包围猎物的网正在慢慢收紧，但仍有一些窟窿。用法律的术语说，要想声称是黑洞在星系的中心造成了破坏，我们还只有旁证。而正如科学研究中经常遇到的

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9 建造全球性望远镜

没有望远镜的天文学就像没有乐器的交响乐团。要用全球干涉仪拍一张简单的照片，至少需要五架望远镜，分布在不同的位置。十架会更好。但问题是，怎样才可以搞到它们？在21

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10 踏上征程

现在，我们的伟大实验开始倒计时。种子已经种下，小植物已经成长为一棵庄严的植物。现在，收获的时候到了。整个EHT都在热切地期待着2017年4月的到来。经过多年的

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11 解析了一张照片

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

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第四部分超越极限

对未来的展望：物理学中尚未解决的大问题、人类在宇宙中的地位——以及上帝之问。

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12 超越想象力的极限

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

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13 超越爱因斯坦？

小时候，我和父母住在一栋大公寓里。在后院，有一个沙坑和几块草坪。后院被一堵不可逾越的墙所包围，我一直想知道墙后面是什么。所以在某个时候，我开始用钉子和棍子在接头

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14 无所不知与有所不知

哈勃空间望远镜最令人惊叹的图像之一是在1995年的圣诞节期间拍摄的。在10天的时间里，该望远镜对准北斗七星前缘上方的一块不起眼的、几乎是随机选择的天空，拍摄了3

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附录

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鸣谢

在2019年4月的黑洞图片发布后，我在与新闻杂志《明镜周刊》（Der Spiegel）的科学编辑约尔格·罗梅尔（Jörg Römer）交谈时，萌生了写下这本书的

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EHT作者列表

Kazunori Akiyama, Antxon Alberdi, Walter Alef, Keiichi Asada, Rebecca Azulay, An

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词汇表

AAS（美国天文学会）：发行两本重要的天文学期刊的专业组织。吸积盘：围绕着大质量物体的旋转气体盘。它像漩涡一样将磁场和物质（等离子体、气体或尘埃）输送到中心。

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《黑洞之旅》简介