2019年 黑洞图片 热点素材高考考点分析
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庆威约你学物理高中物理研究见证坚持的力量2019高考物理考前第五题:万有引力河南省信阳高级中学陈庆威2019.05.171.2019年4月10日21时,人类首张黑洞照片在全球六地的视界面望远镜发布会上同步发布。
该黑洞半径为R,质量M和半径R的关系满足:MR =c22G(其中c为光速,G为引力常量)。
若天文学家观测到距黑洞中心距离为r的天体以速度v绕该黑洞做匀速圆周运动,则A.该黑洞质量为v2r2G B.该黑洞质量为2v2rGC.该黑洞的半径为2v2rc2D.该黑洞的半径为v2r2c2【答案】C【解析】AB.天体受到黑体的万有引力提供天体圆周运动所需向心力,则:G Mmr2=m v2r,即有M=v2rG,故A B错误;CD.设黑洞的半径为R,质量M和半径R的关系满足:MR =c22G,即有R=2v 2rc2,该黑洞的半径为2v2rc2,故C正确,D错误;2.北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统,它由空间段、地面段和用户段三部分组成。
第三代北斗导航卫星计划由35颗卫星组成,如图所示。
其中有5颗地球静止轨道卫星(运行在地球同步轨道,离地高度约3.6×104km)、27颗中地球轨道卫星(运行在3个互成120°的轨道面上,离地高度约2.15×104km)、3颗倾斜同步轨道卫星(其轨道平面与赤道平面有一定的夹角,周期与地球自转周期相同)。
假设所有北斗卫星均绕地球做匀速圆周运动,下列说法正确的是A.中地球轨道卫星的线速度最小B.倾斜同步轨道卫星能定点在北京上空C.中地球轨道卫星的运行周期小于地球同步卫星的运行周期D.倾斜同步轨道卫星的轨道半径大于地球静止轨道卫星的轨道半径【答案】C【解析】A、在所有北斗卫星中,中地球轨道的轨道半径最小,根据GMmR2=m v2R得:v=√GMR,故中地球轨道卫星线速度最大,故A错误;B、倾斜轨道卫星的周期是24小时,可以在每天的同一时刻经过北京上空,但不能定点在北京上空,故B错误;C、根据GMmR2=m(2πT)2R得:T=√4π2R3GM,半径越大,周期越大,故中地球轨道卫星的运行周期小于地球同步卫星的运行周期,故C正确;D、由于倾斜同步轨道卫星周期与地球自转周期相同,则轨道半径相同,故D错误。
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“人类首次拍摄黑洞照片”试题设计
作者:唐美松
来源:《中学政史地·初中》2019年第11期
【试题设计】
材料一:北京时间2019年4月10日21点整,天文学家召开全球新闻发布会,宣布人类动用了分布在全球的8个毫米/亚毫米波射电望远镜,首次直接“拍摄”到黑洞的照片。
材料二:参与“拍摄”的8个毫米/亚毫米波射电望远镜分别为:位于西班牙内华达山脉的30米毫米波望远镜(IRAM 30m);位于美国亚利桑那州的海因里希·赫兹亚毫米波望远镜(SMT);位于墨西哥一座死火山顶部的大型毫米波望远镜(LMT);位于夏威夷的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜(JCMT);位于夏威夷的亚毫米波阵(SMA);位于智利沙漠的阿塔卡马大型毫米波阵(ALMA);位于智利沙漠的阿塔卡马探路者实验望远镜(APEX);位于南极阿蒙森·斯科特观测站的南极望远镜(SPT)。
材料三:阿塔卡马大型毫米波阵(ALMA)位于智利北部的阿塔卡马沙漠中,海拔达5000米,那里终年干旱,为观测创造了良好的条件。
材料四:参与“拍摄”的8个射电望远镜分布示意图。
24rπGT3A.黑洞“照片”明亮部分是地球上的观测者捕捉到的黑洞自身所发出的光A.月球潮汐的影响使地球自转的角速度变大A.潮汐现象主要由月球引力产生,D为高潮点A.月潮力就是地球对海水的引力B.月潮力就是月球对海水的引力A.地球球心和月球球心到C点的距离之比为81:1A.“鹊桥号”的发射速度大于A.两黑洞质量之间的关系为M MA.“鹊桥”质量B.月球质量A.“鹊桥”的线速度大于月球的线速度为ω。
若水的质量为m,水到O点的距离为R,在最高点时水对杯底有压力。
重力加速度为g。
(1)请画出在最高点水的受力示意图,并求出水流星经过最高点的瞬间水对杯底的压力大小及方向。
(2)为了研究R对本实验的影响,小明做了新的尝试。
他在角速度ω不变的情况下,调整R,做了多次R不同的竖直面内水流星实验,观测现象。
请你定性画出水对杯底压力大小N与R的函数图像,并结合图像,说明小明可能会看到的实验现象。
(3)a.小明从上述实验联想到了地月系统。
地月系统其实是双星系统:地球和月球共同绕着地月系统的质心转动,已知地球质量约为月球质量的81倍,地心到月心的距离约为384400km。
求地心到质心的距离。
(结果保留两位有效数字)b.同学们知道,地球表面大部分被海洋覆盖。
月球的吸引和离心现象对海平面的高低会有影响。
理论表明:由于地月绕共同质心的圆周运动,使得地球各处离心加速度都相同,且在地心处离心加速度与月球产生的引力加速度大小相等(有时为了研究方便引入离心力,物体做匀速圆周运动的离心力等于向心力,由离心力产生的加速度可称为离心加速度)。
在下列甲乙丙丁四幅图中,地球表面灰色部分表示地月系统中海水的大致形状。
根据以上信息,你认为哪个图可能是对的,并说明理由。
19.拉格朗日点指在两个大天体引力作用下,能使小物体稳定的点(小物体质量相对两大天体可忽略不计)。
这些点的存在由法国数学家拉格朗日于1772年推导证明的,1906年首次发现运动于木星轨道上的小行星(见脱罗央群小行星)在木星和太阳的作用下处于拉格朗日点上。
嘉兴市达标名校2019年高考五月质量检测物理试题一、单项选择题:本题共6小题,每小题5分,共30分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的1.2019年4月10日,全球多地同步公布了人类历史上第一张黑洞照片。
黑洞是一种密度极大,引力极大的天体,以至于光都无法逃逸。
黑洞的大小由史瓦西半径公式R=22GM c 决定,其中万有引力常量G=6.67×10-11N·m²/kg²,光速c=3.0×108m/s ,天体的质量为M 。
已知地球的质量约为6×1024kg ,假如它变成一个黑洞,则“地球黑洞”的半径约为( )A .9μmB .9mmC .9cmD .9m2.如图,两根细杆M 、N 竖直固定在水平地面上,M 杆顶端A 和N 杆中点B 之间有一拉直的轻绳。
两杆的高度均为4.0 m ,两杆之间的距离为2.0 m 。
将一个小球从M 杆上的C 点以一定的初速度v o 水平向右抛出。
已知C 点与A 点的距离为0.8 m ,重力加速度g 取10 m/s 2.不计空气阻力。
若要使小球能碰到轻绳,则v o 的最小值为( )A .2.5 m/sB .10m /sC .4.0 m/sD .56m /s 33.如右图所示,固定着的钢条上端有一小球,在竖直平面内围绕虚线位置发生振动,图中是小球振动到的最左侧,振动周期为0.3s .在周期为0.1s 的频闪光源照射下见到图像可能是( )A .B .C .D.4.如图,将a、b两小球以不同的初速度同时水平抛出,它们均落在水平地面上的P点,a球抛出时的高度较b球的高,P点到两球起抛点的水平距离相等,不计空气阻力.与b球相比,a球A.初速度较大B.速度变化率较大C.落地时速度一定较大D.落地时速度方向与其初速度方向的夹角较大5.2019年10月5日2时51分,我国在太原卫星发射中心用“长征四号丙”运载火箭,成功将“高分十号”卫星发射升空,卫星顺利进入略低于地球同步轨道的圆轨道,任务获得圆满成功。
【导语】最近上全是关于⾸张⿊洞照⽚的新闻,⼀直以来,很懂不过是科学家⼴义相对论的语⾔或者是科幻⼩说的想象,⽽如今,⿊洞真容曝光,解开了神秘的⾯纱,可谓是历史性的事件。
⿊洞的研究和观测涉及到⼀些⾼考的考点,下⾯给⼤家分享⼀些关于⿊洞的作⽂素材,希望对各位⾼三的同学有所帮助。
2019⾼考作⽂素材社会热点:关于⿊洞 据悉,此次⼈类历⾸张⿊洞照是在中国上海和台北、⽐利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、⽇本东京和美国华盛顿全球六地同时对外发布,这是⼈类⾸次通过图像直观的看到⿊洞。
素材⼀:⽆⽌境探索 回顾⼈类最近三百多年的历史,全球科学家们对⿊洞的探索从未停⽌。
早在1784年,英国物理学家约翰·⽶歇尔就从理论上预⾔过这种神秘天体。
他设想,有可能存在⼀种引⼒强到连光也⽆法从其周围逃逸的天体,他称之为“暗星”。
不过,由于“暗星”不可见,要想在空间中找到这样⼀个天体,对当时的科学家来说⼏乎是天⽅夜谭。
这也使得在此后很长⼀段时间⾥,“暗星”的问题逐渐被搁置。
直到1915年,爱因斯坦⼴义相对论提出之后,⿊洞研究迎来转机。
爱因斯坦将引⼒视为时空扭曲,他在⽅程中预⾔,⼀个⾜够⼩⽽重的物体,能隐藏在事件视界之内,⽽在这视界内,引⼒强⼤到连光都⽆法逃逸。
世纪以来,越来越多的天⽂学家开始认真思考这种“太空监狱”存在的可能性。
中科院国家天⽂台研究员苟利军介绍,1962年,新西兰物理学家罗伊·克尔解决了旋转⿊洞(即克尔⿊洞)的引⼒场和时空问题。
其后,这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“⿊洞”。
⽽英国物理学家霍⾦等⼈关于⿊洞的研究,尤其是霍⾦关于⿊洞熵和⿊洞霍⾦辐射的研究,启发⼈们思考⿊洞的内部。
探索未知,是⼈类拓展⾃⾝疆界的重要过程。
⽆论仰望星空,还是审视⾃⼰,当地球上的⼈们全体凝视同⼀⽅向,如同⿊洞这样曾经深藏不露的未知,终将⼀个接⼀个素材⼆:科技发展 对于⿊洞具体是什么样⼦,在这次拍照前,天⽂学家们通过各种间接证据表明⿊洞的存在,⽐如,⿊洞有强引⼒,对周围的恒星、⽓体会产⽣影响,⼈们可以通过观测这种影响来确认⿊洞的存在。
2019年物理中考热点透视热点一:人类历史上第一张黑洞照片公布材料背景:北京时间2019年4月10日21点整,比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京、美国华盛顿等全球六地同步召开全球新闻发布会。
事件视界望远镜(EHT)宣布一项与超大质量黑洞照片有关的重大成果,公布了首张黑洞照片。
这是目前为止最漂亮的一张黑洞照片,让我们与黑洞本质更近一步。
该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。
照片上是它5000多万年以前的样子。
早在1915年,爱因斯坦发表广义相对论,最先预言了黑洞的存在,从此成为许多科幻电影的灵感源泉。
科学家陆续通过一些间接证据证实了黑洞的存在,但人类始终没有真正“看到”过黑洞。
100多年后的今天,人类终于第一次“亲眼目睹”黑洞真容。
◀从照片可以看出,黑洞就像一个黑色球体,中心暗弱部分为「黑洞阴影」,而周围的环状不对称结构是由于强引力透镜效应和相对论性射束(beaming)效应造成的。
因为黑洞不停在旋转,让它的图片看起来就像是一个不对称的发光漩涡。
该项目由全球多个国家和地区的200 多位科研人员组成,是一个以观测银河系中央特大质量黑洞为主要目标的计划,观测核心就是银河系中心黑洞人马座 A* 和 M87 椭圆星系中心黑洞,此次发布的,就是后者的黑洞图像。
黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种天体。
黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速。
黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体。
命题点:光年、密度、天文望远镜例题:1、北京时间2019年4月10日21点整,事件视界望远镜(EHT)宣布一项与超大质量黑洞照片有关的重大成果,公布了首张黑洞照片。
这是目前为止最漂亮的一张黑洞照片,该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心,距离地球5500万光年,光年是()A.速度单位B.距离单位C.时间单位D.体积单位2、人类历史上首次探测到引力波是由13亿光年之外的双黑洞合并形成的.双黑洞的初始质量分别是太阳的29倍和36倍.合并后的黑洞质量是太阳的62倍.亏损的质量以强大引力波的形式释放到宇宙,经过漫长的旅行抵达地球.下列说法中正确的是()A、牛顿预言了引力波的存在B、该引力波产生于13亿年前C、双黑洞合并过程质量守恒D、引力波只能在介质中传播3、黑洞在科幻电影中时常被提及,如图是电影《星际穿越》中的场景:狂风刮起遮天蔽日的沙尘暴、强大的黑洞引力激起滔天的巨浪…这些场景形成的物理原理可归纳为力可4. 现代宇宙学告诉我们,恒星在演变过程中,会形成密度很大的天体如白矮星、中子星或黑洞,据推测1cm3中子星物质量是1.5×109t,则中子星的密度为()A、1.5×1019kg/ m3B、1.5×1018kg/ m3C、1.5×109kg/ m3D、1.5×1013kg/ m35. 在北京时间2015年9月14日,美国LIGO探测器探测到了来自于宇宙深处距离地球13亿光年前两个巨大的黑洞猛烈撞击并融合所产生的引力波.一百年前,爱因斯坦预测了引力波的存在,这个百年前的伟大预言终于被证实.引力波的发现,为人类探索宇宙开辟了新的途径,引力波(“能”或“不能”)在真空中传播.6. 北京时间2019年4月10日21点整,事件视界望远镜(EHT)宣布一项与超大质量黑洞照片有关的重大成果,公布了由多架天文望远镜拍摄合成的首张黑洞照片,这是目前为止最漂亮的一张黑洞照片,让我们与黑洞本质更近一步。
二模:从“黑洞”照片发布看中国的科技强国之路作文题阅读下面的材料,根据要求写一篇作文。
(60分)人类探索星空的脚步从未停歇。
好奇心驱使着人类一次次仰望星空,一步步接近宇宙和科学的奥义,探查未知世界的秘密,思索人类的未来。
1915年,爱因斯坦以其天才的想象力预言了“黑洞”的存在,当时人们认为黑洞吞噬一切。
2016年,霍金说:“黑洞不是永久的监狱。
如果你觉得陷入了黑洞,不要放弃,有路可逃。
”2019年4月10日,由全球200多位科研人员参与完成的首张黑洞照片发布,中国科学家在其中起到重要作用。
读了以上材料,你有哪些感悟、联想与思考?请选取一个角度,写一篇文章。
要求:选好角度,确定立意,明确文体,自拟标题,不要套作,不得抄袭,不得泄露个人信息;不少于800字。
命题说明:本题来自河北省二模。
命题方向:科学精神:理性思维、勇于探究责任担当:国家认同、国际理解学会学习:勤于反思、信息意识实践创新:问题解决审题限制性1.内容限制。
这是一道多则材料综合立意作文题,所给的是有机关联的一组材料。
第一段谈人类探索星空的好奇心和思索人类未来的探索欲,第二、三、四段谈科学家对“黑洞”的认识过程。
考生的“感悟、联想与思考”必须以此为基点,脱离材料即为偏题或跑题。
2.立意限制。
引导语对立意做了限定:“读了以上材料,你有哪些感悟、联想与思考?请选取一个角度,写一篇文章。
”“以上材料”“请选取一个角度”是指在这“四则”有机关联的“一组”材料的基础上选取一个立意角度,完成在科学这一大话题角度下的深度思考,而不能理解为选择其中一则材料来立意。
否则,当视为“片面”立意或曰“窄化”立意,属于偏离题意。
3.价值判断限制。
第一段“人类探索星空的脚步从未停歇。
好奇心驱使着人类一次次仰望星空,一步步接近宇宙和科学的奥义,探查未知世界的秘密,思索人类的未来”,是对人类科学精神的正面评价,突出“探索欲”“好奇心”在科学上的重要作用。
如果考生立意为对“探索欲”“好奇心”的否定,或“破”大于“立”,就是跑题作文。
阅读下面文字,根据要求作文。
1919年,艾丁顿等人远征西非、巴西观测日全食,验证了爱因斯坦的预言:质量确实可以令时空弯曲。
1967年,惠勒第一次提出“黑洞”一词,用以指称一种只在理论上存在的,极端致密、令时空无限弯曲的天体。
2017年4月,EHT团队利用横跨地球直径的8台“视界面望远镜”观测黑洞,5天记录约3500TB的海量数据,传入超级计算机进行处理。
2019年4月,人们终于捕获首张黑洞照片,并于10日晚9点正式发布。
经过一个世纪的求索,人类终于等到了这天。
对以上材料,你有什么感悟和思考?结合所思所感写一篇文章。
【注意】①选好角度,立意自定,题目自拟。
②明确文体,不得写成诗歌。
③不得少于800字。
④不得套作、抄袭。
【答案】【例文】探索之路,道阻且长上帝总是爱和人们开一些不大不小的玩笑,当你克服重重困难、踌躇满志地准备拥抱胜利的时候,却猛然发现自己又回到了起点。
此刻倘能坦然面对,必定心怀一个信念――“下一个苹果正等待着我!”科学的探索之路充满曲折与荆棘,探索的过程也就无比艰辛,唯有具备坚强的意志、超人的毅力和博大的胸怀者,方能在一次次的失败与挫折中不断完善,最终走向成功。
爱迪生发明电灯的故事就是很好的一例。
他为了寻找做灯丝的材料,曾经做了无数次实验,他用过普通的金属丝线,还用过其他许多材料,可结果都归于失败。
有些人因此而嘲笑爱迪生,认为他做了这么多实验,一点价值也没有。
而他却坦然地笑笑说:“这些实验的价值就在于告诉后人,这些材料都不适合做灯丝,可以使后人避免重复失败,这离成功不是更近一步了吗?”的确,生活中任何一次探索,从本质上讲,都是成功。
不仅科学的探索如此,其实做任何事情都是这样。
还记得1993年一个叫蒙特卡洛的地方吗?还记得萨马兰奇向世人宣布结果的情景吗?还记得澳洲人喜极而泣,紧紧拥抱的情景吗?还记得12亿中国人当时的极度失望吗?一个即将到手的苹果就这样突然坠落了。
自从1993年北京申奥败给悉尼后,国人便刻骨铭心地记住了上面的每一个细节,我们不得不承受这失败的打击。
2019年黑洞图片热点素材高考考点分析高考分析2019年高考重视科学文化素养,人类拍摄黑洞图片是重大科学事件,是2019年高考热点。
高考应用角度一:合作共享是科学突破的重要方法,各国科学家共同努力成果拍摄出黑洞图片。
角度二:普及科学知识,提高公民科学素养。
角度三:继承爱因斯坦相对论,用创新方法证明理论的正确性。
角度四:保护知识产权,推动科学技术快速发展。
热点事件科学知识普及黑洞是一种体积极小、质量极大的天体,具有非常强的引力,在它周围的一定区域内,连光也无法逃逸出去,这个边界称为“事件视界”。
4月10日电北京时间今晚21时,一场全球新闻发布会将在中国上海和台北、美国华盛顿、日本东京、比利时布鲁塞尔和智利圣地亚哥同时召开。
发布会上,有一张全球200多位科学家们用八个望远镜(阵)合力拍摄、并“冲洗”了两年的神秘照片将与公众见面。
全球科学家们实际上尝试观测的就是黑洞的“事件视界”。
2017年的4月5日到14日之间,来自全球30多个研究所的科学家们开展了一项雄心勃勃的庞大观测计划,利用分布于全球不同地区的八个射电望远镜阵列组成一个虚拟望远镜网络,让人类第一次看到黑洞的视界面。
这个虚拟的望远镜网络被称为“事件视界望远镜”(Event Horizon Telescope,EHT),其有效口径尺寸将达到地球直径大小。
这张照片将是人类有史以来获得的第一张黑洞照片。
热点新闻时评期待黑洞嘉年华提升公众科学素养2019年04月12日 08:18:09来源:北京青年报文丨张田勘北京时间10日晚9时许,人类史上首张黑洞照片面世。
包括中国在内,全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容。
从天体物理的专业角度解释,这个露出真容的黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。
它的核心区域存在一个阴影,周围环绕一个新月状光环。
正如所有事物一样,有专业的理解,也有非专业的理解,因此1000人内心中即便没有1000种不同的黑洞,也会呈现多种不同的黑洞形象和理解。
有些人把黑洞解释为一种宇宙“巨兽”,法国网友拿甜甜圈比喻黑洞,也有人从《指环王》获得启示,认为黑洞就是“索伦之眼”。
还有其他专业人士把黑洞比喻为本专业的一种现象,如医护人员认为,黑洞图片显示的不就是红细胞么。
总之,黑洞照片出来后,除了物理专业人士解读为,这是人类首次凝视曾经只存在于理论中的天体并具有重大意义外,公众也在按自身的经验、知识和兴趣去解释和理解黑洞,由此形成了一种科学嘉年华或黑洞狂欢,体现为黑洞刷屏,当然,媒体的及时跟进、铺垫和推波助澜也是黑洞狂欢的重要原因。
如果这样的科学嘉年华越来越多,应当是全社会和全球之大幸。
对黑洞的狂欢,至少可以说明,公众可以理解科学,而且参与到科学的进程,从而改变“三观”,获得丰富和幸福的人生,以科学为时尚,也是一种进步。
英国皇家学会会员博德默(W. F. Bodmer)团队向皇家学会提交的报告《公众理解科学》(The Public Understanding of Science)指出,“提高公众理解科学的水平是促进国家繁荣、提高公共决策和私人决策的质量、丰富个人生活的重要因素”。
这是把公众理解科学与国家繁荣、提高决策质量以及丰富个人生活联系起来,也是公众理解科学所要达到的目标和重要意义。
不过,公众理解科学也有自身的指称和定义,也即包含对科学知识的理解;对科学的研究方式的理解;对科学到底对推动社会发展是如何起作用的理解。
说实话,公众理解科学的这三方面要全面实现其实是很难的,仅仅是对科学知识的理解,如对黑洞的理解,就呈现多元化,公众所理解的黑洞,并非是科学家所要表达的黑洞。
因为,除了专业知识的局限外,所有人都生长和生活在不同的社会文化和环境中,因而对科学的理解并不一样,正如现在人们对黑洞的理解并不一致。
当然,公众理解科学的多样性并不妨碍科学家把目前研究所知的最新科学理论和原理以及得到更多证据支持的科学理论和原理告诉公众,甚至还要通过通俗的比喻来解释那些晦涩的理论和原理。
同时,科学界也应当允许和支持公众把自己的生活经验和知识应用于理解科学,而且这也是一个顺理成章的事情,否则,公众就难以理解科学,尤其是像黑洞这种高大难的科学假说和理论。
而且,公众理解科学的另一个要素是,即便是其他专业人员对于黑洞的理解,也是公众理解科学的一部分,如生物医学专业人员对黑洞的理解,反之,物理专业人员对生物医学的理解也是公众理解科学的一部分。
有些专业人员对黑洞的理解还超越了专业限制,产生了新颖甚至抽象的解读。
例如,放射医学人员用核素(辐射)显影检查心脏,所看到的心脏就像刚刚公布的黑洞图像一样,核心区域是黑暗的阴影,周围环绕着一个环状光环,而且把黑洞比喻为心脏。
人没有心脏的动力和供血,生命就会终结。
宇宙没有黑洞可能当初就不会产生太阳系和地球,也不会有地球上的生物演化与人类的诞生。
实际上,多专业或专业融合的解读还在于,对心脏的单一核素辐射(一个维度)显影才得出与黑洞相似的照片,如果采用多维显影,得出的就是心脏的原形,即人眼所能看到的实体心脏。
由此观之,现在的黑洞真容也只是一维角度看到的影像,它的多维(3D)影像是什么,现在还难以显露真容。
也就是说,人类对黑洞的了解还是很初级的。
当然,公众理解科学可以有自己的方式和经验,也有不同的理解,只要在本质上符合科学原理和解释即可。
如现在物理学家对黑洞的解释(是一种体积极小、质量极大的天体,如同一个宇宙“吞噬之口”,连光也无法逃逸),在符合黑洞本质的各种理解和解释之下,求得基本的共识,从而让公众在理解科学之时,既能支持科学研究,又能通过对科学的理解而寻求健康和理性的生活方式,包括生活中的个人决策。
当然,要问现在的黑洞狂欢对每个人现在和未来的生活有何影响,就连物理学家也难以给出答案。
不过,可以肯定的是,通过了解黑洞,或许能让人们知道天外有天,在决策和行事之时,避免成为井底之蛙。
而且,未来这样的科学嘉年华慢慢增加,公众理解科学越多和越丰富多样之时,公民的科学素养也会水涨船高,不只是国家的强大可期,更重要的是公民的幸福生活也不会遥远。
“甜甜圈”版黑洞照片,是爱因斯坦埋下的“彩蛋”2019年04月12日 08:16:13来源:新京报北京时间10日晚9时许,包括中国在内,全球多地同步公布了黑洞“真容”。
该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。
它的核心区域存在一个阴影,周围环绕一个新月状光环。
网友惊叹——分明是个“甜甜圈”。
照片上的黑洞,略显“萌态”。
但实际上,它是只不折不扣的怪兽,在宇宙中游走并吞噬着一切。
这次公布的黑洞照片不仅提供了黑洞存在的直接“视觉”证据,也再一次证明爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立,同时还为天文学家进一步研究黑洞吸积物质的具体机制提供了可能。
给黑洞拍张“写真”有多难“黑洞”简单来说,就是引力大到连光都不能逃出的天体。
火箭能够飞出地球,可你跳起来总会落到地面上,因为你的速度不如火箭快,总会被地球引力给拉回来。
而黑洞这样的天体,引力大到能把速度最快的光都拉回到自身。
黑洞的边界,叫事件视界(event horizon),这个边界以内的一切,我们都无法看见——全部都被黑洞“吃掉”了。
你可能以为黑洞就是黑的。
可天文学家们发现,黑洞究竟黑不黑要看环境。
如果没有什么东西可以“吃”,那些“安静黑洞”确实是黑的。
如果周围有物质掉进黑洞的话,当物质进入黑洞引力场,天文学上称为吸积过程,物质会被加热到几千上万摄氏度的高温,发出明亮的X射线辐射。
从这个意义上来说,这些“活跃黑洞”堪称宇宙中最明亮的天体之一。
要想直接看到黑洞,就得找不太安静,又不太活跃的黑洞。
即便是符合要求的黑洞,也大多因为距离我们太遥远或者被漂浮的宇宙尘埃遮挡,而无法被直接观测到。
更重要的是,黑洞本身就不可见,黑洞形成的“事件视界”相对于宇宙来说又太小。
比如太阳直径是140万千米,相当于把它压缩到6千米以内,才能成为一个黑洞。
要想看到黑洞,就得找足够大的黑洞。
黑洞虽然总处于“隐身”状态,但在它周围存在的物质会释放出电磁波,这些信息逃不过射电望远镜的“眼睛”。
在过去10多年时间里,麻省理工学院(MIT)的科学家们联合了其他研究机构的科研人员,开展了“事件视界望远镜”项目,旨在直接看到黑洞本身的那个黑色表面和附近物质发出的光。
包括中国科学院上海天文台在内的一些国内机构也参与了此次国际合作。
他们利用分布在世界各地的8台射电望远镜,组成一台巨大的虚拟望远镜,口径相当于地球直径。
这一虚拟望远镜“拍照”的重点对象是两个黑洞,一个是位于银河系中心的“人马座A*”,另一个位于代号为M87的超巨椭圆星系中心。
而此次发布的照片就是后一个黑洞。
从2017年4月启动拍照至今,仅“冲洗”照片就耗费了约两年时间。
爱因斯坦早已埋下彩蛋这一次发布的黑洞照片,再一次证明了一百多年前,爱因斯坦提出的广义相对论。
爱因斯坦把时间和空间视为四维时空,把引力可视为时空结构的扭曲,从而彻底颠覆了牛顿物理学对时间和空间的认识。
广义相对论发表之后求出的第一个解,其中就包含了黑洞:当一个天体的质量被压缩到足够小的范围,这些质量就能进入事件视界,连光也逃不出来,它外面就是黑的。
时隔一百年后,黑洞的照片提供了其存在的直接“视觉”证据,证明在引力场极强条件下广义相对论仍然是对的。
观测结果是与理论预言一致,这是对科学理论正确性论证必不可少的一环。
这次拍摄到的黑洞的“暗影”区域(也就是亮环以内,中心以外的部分),到黑洞中心的距离,已经达到了黑洞半径也就是所谓“事件视界”半径的 2.5倍。
通过这张照片,能够更加仔细地研究黑洞究竟是怎样“吞噬”物质,在它的旁边又是怎样形成了吸积盘和喷流现象。
总之,一张写真照,让黑洞从“传说”变成了目之所及的现实。
我们这一代人也足够幸运,能够在“家门口”第一时间见证现代科学前沿的重大进展。
而在中国科学院上海天文台协调下,国内诸多科学家也实地参与了此次国际合作,成为不可或缺的“中国元素”。
□孙正凡(天体物理博士)你好,“甜甜圈”!你好,黑洞!罗筱晓2019年04月12日08:09 来源:工人日报4月10日,包括中国上海在内的全球多地同时召开一场新闻发布会,公布了人类历史上首次拍到的黑洞照片。
被拍到的黑洞是位于室女座超巨椭圆星系M87中心的超大质量黑洞,它距离地球大约5500万光年,质量是太阳的65亿倍。
虽然有一堆气势磅礴的名号,但这个黑洞在照片中呈现出的,却是类似一种名为“甜甜圈”的甜品的样子。
这个“甜甜圈”证明了100年前爱因斯坦对黑洞的预言是对的。
我想,若是爱因斯坦地下有知,会不会对着这张照片做出他经典的吐舌头的表情。
说不定还要嘟囔一句:我就知道!拍到黑洞,在物理学界自然是一件盛事,亲身参与了该项目的上海天文台台长沈志强用“终于见到你”形容自己第一次看到照片时的心情。