黑洞深处 —— 一张里程碑式的照片【TED演讲】
为什么你应该听
谢珀德·多尔曼（Sheperd Doeleman）是事件视界望远镜的项目总监，也是哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家。他的研究重点是需要超高分辨能力的天体物理学问题。他的工作采用了超长基线干涉测量（VLBI）技术，将地理上遥远的射电天线同步到地球大小的虚拟望远镜中。除了在哈佛-史密森天体物理中心和视界望远镜的工作外，多尔曼还是哈佛大学的高级研究员和哈佛大学黑洞计划的项目联合负责人。
创造历史空白影像
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谢普·多勒曼|
TED2019
• 2019 年 4 月
在5500万光年之外的银河系中央有一个超级大质量的黑洞，达到了七十亿个太阳质量。这是第一次，我们能看到它了。天体物理学家谢普·多勒曼是事相面伸缩合作案的领导者，他与 TED 的克里斯·安德森畅谈了这张之前未见的独特的黑洞影像，还捕捉到了这张影像的背后涉及多少全世界的努力。
关于演讲者
谢泼德·杜尔曼
天体物理学家
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谢泼德·多尔曼 (Sheperd Doeleman) 领导的事件视界望远镜 (Event Horizon Telescope) 背后的全球团队捕捉到了历史性的首张黑洞图像。
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事件视界望远镜
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这篇演讲是在官方 TED 会议上发表的。TED 的编辑选择为您介绍它。
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谢泼德·多尔曼 (Sheperd Doeleman) 领导的事件视界望远镜 (Event Horizon Telescope) 背后的全球团队捕捉到了历史性的首张黑洞图像。
为什么你应该听
谢珀德·多尔曼（Sheperd Doeleman）是事件视界望远镜的项目总监，也是哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家。他的研究重点是需要超高分辨能力的天体物理学问题。他的工作采用了超长基线干涉测量（VLBI）技术，将地理上遥远的射电天线同步到地球大小的虚拟望远镜中。除了在哈佛-史密森天体物理中心和视界望远镜的工作外，多尔曼还是哈佛大学的高级研究员和哈佛大学黑洞计划的项目联合负责人。
多尔曼的研究包括在南极洲罗斯冰架麦克默多站的工作以及麻省理工学院海斯塔克天文台的助理台长。他是古根海姆研究员，并获得了 DAAD 德国学术交流资助，用于在马克斯普朗克射电天文学研究所进行研究。他领导和共同领导的研究项目得到了美国国家科学基金会、国家射电天文台 ALMA-NA 发展基金、史密森天体物理天文台、麻省理工学院国际科学技术计划 (MISTI)、戈登和贝蒂摩尔基金会以及约翰·邓普顿基金会。多尔曼在里德学院获得学士学位，并在麻省理工学院获得天体物理学博士学位。
谢泼德·多尔曼 (Sheperd Doeleman) 的 TED 演讲
11:29
谢泼德·杜尔曼
创造历史的黑洞内部图像
发布于 2019 年 4 月
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邱莉莲, 译
洪艳艳， 审稿人
00:01
克里斯安德森：谢普，非常感谢你来访。 你的飞机应该是两小时前才在温哥华降落的吧。 你能来真的很棒。 跟我们说说你是如何从爱因斯坦的方程式走出来的到黑洞的？
00:15
谢普多勒曼：至少一百年前， 爱因斯坦提出了这个关于重力的几何理论， 它会让空间－时间变形。 物质会让空间－时间变形， 连接换成空间－时间告诉物质要如何在它周围移动。 当你把足够的物质放入一个足够小的区域中时， 它会打穿空间－时间， 即使光也无法逃脱， 重力光会留在里面。
00:37
克：所以，在那之前，地球绕太阳行的原因， 并不是我们所想的那样，太阳拉着地球， 而是它改变了空间的形状， 所以我们只是水平地掉到了太阳的周围。
00:47
谢谢：没错，空间－时间的几何学 告诉地球要如何在太阳周围移动。 你几乎用一个黑洞打穿了空间－时间， 当非常深入的时候， 会到达一个点，在这个点上，光会绕着黑洞移动运转。
01:00
克：所以，我猜，画面上的情况就是这样。 这不是影像， 而是把我们过去的想法用电脑模拟出来， 吸空周围的事相面（事件视界）。
01:09
谢谢：直到上周，我们还不知道有什么圆环看起来期待着的。 用超级电脑这类模拟，已经是我们能做到最好的了， 但是，即使在这里，也可以看到这个光环， 这是光子的轨道。 光子绕着真空移动的位置， 周围的皮因为被吸向真空的热气， 所以是热的，是磨擦的。 所有这些气体都尝试着挤进极小体积中，温度变化会上升。
01:32
克：几年前，你开始了这个任务， 试着真的把黑洞画出来。 我想你把—— 你把焦点放在这个银河系上。 跟我们谈谈这个银河。
01:44
谢谢：这个银河系—— 我们要放大看的是M87银河系，它位于5500万光年之外。
01:50
克：5500万。
01:51
谢谢：非常的远。 在它的心脏地带， 有一个空洞，质量为65亿太阳质量。 我们很难摸到，对吧？ 65亿太阳质量压缩到一个点中。 它会影响到这个银河系中心的一些能量学。
02:09
克：但是，虽然它很大，但因为实在太远了， 无法想像要如何获取它的图像， 那太困难了。 需要的解析度会非常高。
02:19
谢谢：就我们而言，黑洞是宇宙中最小的物体。 但它们对于整个银河有特别大的影响。 但如果要看到黑洞， 你得造一个和地球一样大的黑洞。 因为看到我们的这个这个真空，会释放出大量无线电波。 它随时都在释放。
02:34
克：那是你做的。
02:35
谢谢：没错。大家在这里看到的， 就是我们借用全世界的望远镜， 用原子钟将它们做到完美的同步， 让它们接收来自这个吸孔的光波， 我们再把所有的资料缝起来，做出一个张影像。
02:48
克：要做到这件事， 那些地点全部同时要有好的天气， 才能有清晰的视野。
02:56
谢谢：在很多方面我们都需要很好的运气。 有时候，功力高不如运气好。 在这种情况下，我倾向于认为我们两者兼备。 但光一定是来自黑洞的。 它一定要通过银河间的空间， 通过地球的大气，大气中的水汽可能会吸收它， 而一切都顺利完成， 地球的尺寸，搭配那样的光波波长， 一毫米的波长， 正好是对的组合，可以解析5500万光宇宙 在告诉我们该怎么做。
03:28
克：所以你开始捕捉极大量的数据。 这应该只是一个望远镜收集到一半的数据吧。
03:34
谢谢：是的，这位是我们的团队成员林迪·布莱克本， 他身边的数据是大型毫米波伸缩 装置记录下来的一半数据， 这台伸缩装置位于墨西哥一万五千英英尺的高山上。 的资料量大约是五百兆位元（500 000 000 000 000位元）。 用大家能懂的用语来说， 大概是五千个人三天的预算量。
03:55
（笑声）
03:57
克：好大的数据量。 所以这要用传送的，不能透过网路来传输。 所有这些数据被传送到一个地方， 然后用电脑花很大的力气来试图分析这些数据。 而且你当时并不知道 你会从这些资料中看到什么。
04:11
感谢：我们采用的这种技术的运作方式—— 就像把一个光学反射镜打断， 把所有的碎片放在不同的位置。 正常的反射镜的运作方式是：光线在镜面完美地折射， 所有光线同时聚焦在同一个点上。 我们取得所有这些记录， 再加上原子时钟的精度， 后续便能在超级电脑上把数据完美地对应起来。 我们便重新创建了生长的地球尺寸的镜头。 唯一行得通的方法就是用飞机把资料带回来。 装满硬碟的 747 是最大的频宽。
04:42
（笑声）
04:43
克：我猜想是在几周或几个月前的某个时刻， 在某个地方的电脑萤幕上， 这样的图像开始出现。 这个。
04:52
谢谢：花了很长的时间。
04:54
克：我是指，看看它。 这就是它。 第一张图片。
05:00
（掌声）
05:06
告诉我们，我们在看的是什么。
05:08
谢谢：我仍然很喜欢它。
05:10
（笑声）
05:13
大家看到的，是光子最后的轨道。 大家看到赤裸裸的爱因斯坦几何学。 打穿空间－时间的这个洞非常深， 结果于光绕着它移动，轨道， 我想我们很快就能看到在空洞后面的光 一边移动一边朝我们行进， 且正是沿着那条轨道上的平行线。 结果发现那条轨道是27号开根号， 乘以少数几个基本号。 如果大约的话我想，这是很不可思议的。
05:42
克：当…… 一开始，我在想象中想像真空时， 我在想的是，那是一个相面， 那是很多物质和光，以这样的形状绕着转。 但其实是更复杂的。 带我们了解动画，因为拍摄到周围的光。
06:00
谢谢：你们在这里看到的，是它背后的光被拍摄到的， 还有一些光是以绕圈的方式绕着整个黑洞在转。 但如果有足够的光， 来自绕着黑洞打转的热气， 那么你就能够看到这些光线 显示出来，在萤幕上出来， 就是你我所在的视角。 会看到这个环的形状开始形成。 至少一百年前，爱因斯坦就已经预测到了。
06:28
克：是的，那很不起眼。 多跟我们说一些，我们看到的是什么。 首先，为什么有些部分比其他部分明亮？
06:38
谢谢：这里发生的状况是在旋转中的吸气。 结果就是，底部的一些气体会导致我们移动， 上面的气体在我们远离。 就像火车在靠近你的时候汽笛声的声音相对较高， 相对的，气体朝我们到来时的能量会比远离我们时更高。 下面看上去比较亮， 是因为光被视为我们的方向推进。
07:00
克：它实体上有多大？
07:02
感谢：我们的整个太阳系可以塞进 那黑色区域。 可以让我说一句吗， 黑色区域其实就是事相面的特征。 我们看到不到那个区域的光， 是因为那个区域朝我们过来的光 都被事相面消灭了。 所以，就这样。
07:22
克：想到吸气时， 会想到这些大型射线从吸气喷出， 直接指向我们的方向。 为什么我们看不到？
07:30
感谢：这是一个非常强大的黑洞。 不符合通用标准，它仍然非常强大， 我们认为喷流来自 这个北极和南极。 我们太接近了，无法看到整个喷流的结构， 但，发光空间－时间的，就是这些喷射流的基部。 而它在黑洞的附近会被弯曲。
07:51
克：如果我们在太空船中，以某种方式绕行那东西， 要花多长时间才能绕过它？
07:57
谢谢：首先，我不会计算那台太空船的代价。
08:00
（笑声）
08:02
我要报名。 有样东西叫——让我重新中心一下—— 最内层的稳定圆形轨道是最内层的轨道， 物质在被旋进黑洞之前可以在这个轨道上绕着黑洞移动 。这个黑洞说，可能要三天到一个月的时间。
08:20
克：它太强大了，在一个层面上，它很快就奇怪了。 我是指，如果你在那里， 你甚至不会注意到你正在落入事相面。
08:30
谢谢：你可能听过「面条化」， 当你在落入黑洞的时候， 你的脚所承受的重力场比你的头要强太多， 所以你被扯断了。 这个黑洞里的人物了， 你不会变成义大利面条。 你会直接漂过事相面。
08:48
克：所以，它就像是巨型的龙卷风。 桃乐丝被龙卷风扫走，最后到了奥兹国。 如果你掉进黑洞，最后会到哪里？
08:56
（笑声）
08:57
谢谢：温哥华。
08:59
（笑声）
09:01
克：喔，我的天。
09:02
（掌声）
09:04
这就是那个红色的愿望，好吓人。 不，是说真的。
09:09
感谢：黑洞真的是我们这个时代的重要谜题， 因为那是量子世界和重力世界交集的地方。 黑洞里面有一个奇异点。 所有的力量都在那里统一， 因为重力终于强到了足以和其他力量竞争。 但我们看不见， 宇宙用隐形斗篷把它盖住了。 所以我们不知道那里发生了什么事。
09:33
克：在我们自己的银河系中，有一个比较小的黑洞。 我们不能回到我们自己美丽的银河系吗？ 这个银河系是我们的家园。 这之间的某个地方还有另一个黑洞，你也试着找到它。
09:43
感谢：我们已经知道它在那里，我们已经取得了它的资料。 我们正在处理那些资料。 我们希望不久的将来能够取得成果，我不敢说什么时候。
09:53
克：差不多很多，但也很少， 也许大小和我们刚看到的差不多？
09:57
谢谢：对。结果发现，M87的那个黑洞， 我们刚看到的那个，质量是65亿太阳。 但是它太远了，所以看起来是某种大小。 我们的银河系中间的黑洞，在质量上小了一千倍， 但也近了一千倍。 所以在天空中看起来的角度大小是一样的。
10:17
克：最后，我想向这群不起眼的人致敬。 这些人是谁？
10:21
感谢：他们是团队中的人。 这张图片产生的一些回声让我们惊叹不已。 如果你告诉我，它会出现在所有这些报纸上， 我不确定我会相信你，但确实发生了。 因为这是个伟大的谜题， 它给了我们，我希望它也能启发所有者。 但是，更重要的是，这些人只是团队的一小部分。 我们启发了两百个成员，六十个机构 和二十个国家及地区。 如果你要建造一个全球伸缩装置，你就需要一个全球团队。我们把 世界各地的伸缩装置连接起来，所用的技术 毫不费力地忽略了会分裂我们的一些珊瑚。 身为科学家，我们很自然就会联手一起做像这样的事。
11:05
克：哇，天，这对我们本周的整个团队都有启发作用。 谢谢普，谢谢你所做的一切，也谢谢你的来访。
11:12
谢谢：谢谢你。
11:13
（掌声）
