管理咨询培训：科学家如何给没有光的黑洞拍摄照片

4月10日晚间，天文学家公布了人类史上首张黑洞照片。这颗黑洞就是M87星系中心的超大质量黑洞，它的质量是太阳的65亿倍，距离地球5500万光年。这张照片对物理学和天文学都有重大意义，图像的许多特征和爱因斯坦广义相对论的预言完全一致，在强引力的极端环境下进一步验证了广义相对论。

早在3月的美国“西南偏南”创新大会上，天文学家谢泼德·杜勒曼就为这张照片的发布做了预告。他是美国哈佛-史密森尼天体物理学中心的资深天文学家，也是超级黑洞照片项目“事件视界望远镜”计划的负责人，这个计划的英文简称是EHT。

“事件视界”这个词，是一个天文学术语。简单来说，“事件视界”这个词指的就是我们通常理解的“黑洞”的“范围”。我们知道黑洞的引力非常强大，就连光也逃不出来。但这个逃不出来，是有范围的，只是在一定范围之内逃不出来，出了这个范围就没事儿。“事件视界”，说的就是这个“光也逃不出来”的范围。换句话说，如果我们能看见这个范围，就可以说，我们看见了黑洞本身。

可是，为什么人类在此之前，从来没有看见过这个范围呢？

其实很好理解。我们看见什么东西，本质上是这个东西发射或者反射的光进入了我们的眼睛，被我们辨认出来，或者我们用某种光学仪器把它辨认了出来，这就是“看见”。然而，从黑洞中没有光线能跑出来。因此，在这个意义上，我们无法看见黑洞。而且，如果你对宇宙空间有所了解，就知道宇宙中绝大部分都是真空，也就是一片漆黑。要看见黑洞，就是要在一片漆黑中看见最黑暗的黑。之前，人类的天文技术没有达到这个高度，所以直到2019年，人类都还没有拍摄到一张黑洞真身的照片。

而现在，EHT计划让人类能够直接看到黑洞本身了，这是由于EHT计划在两个方面实现了技术进步。

第一个方面是“看”的能力。具体来说，就是天文观测达到了更高的分辨率，并且能够收集到更多的光。如果要制造一个能看见黑洞的传统望远镜，这个望远镜的口径，最小也得有一整个地球那么大。人类现在不可能造出这样的望远镜，于是天文学家采取了一种合作的策略，用分布在全球各个大洲上的望远镜组成了一个网络。然后在某一段时间内，全部望远镜同时看向离地球最近的那个大黑洞，再把收集到的所有信息结合起来，就能得到分辨率足够高、能够显示出黑洞本身的图像。

第二个方面是“计算”的能力。要得到黑洞的照片，除了要收集到足够多、足够细节的信息之外，还要能够从这些信息中把属于黑洞的信息分辨出来。如果说望远镜网络让我们能够“看到”黑洞，计算就是让我们能够“认出”黑洞。这件事，一方面需要有足够的计算能力，另一方面要开发出合适的算法。这就是天文学家之前一直努力攻克的难题。

当这些计算、测试和验证工作完成后，我们就得到了人类历史上第一张黑洞真身的照片。

以上，就是人类历史上第一张黑洞照片诞生背后的科学认知。以前科学家都是通过间接证据去了解黑洞；现在，由于望远镜观测能力的提升和计算能力的提升，人类第一次直接看到了黑洞本身，这是物理学和天文学领域的一项重大进展。

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