抖音硬核知识局：黑洞与时空旅行
1月19日晚8点，欢迎大家来抖音搜索“第一推动丛书科普”听诺贝尔物理奖得主基普·索恩揭秘黑洞与时空旅行。
2014年，由著名导演克里斯托弗·诺兰导演的一部叫《星际穿越》的科幻电影在中国大陆正式上映，它主要讲了一个关于人类对未知星系进行探索的故事。
一时之间，各种和宇宙、时空相关的词语，诸如黑洞、虫洞、太空冒险、时间膨胀、多维空间等，都变成了人们热议的“对象”。
这部电影之所以能这么火，除了它超硬核的剧情设计和丰富的想象力外，还因为它有一个专业的科学顾问——基普·索恩。
电影《星际穿越》剧照
基普·索恩是谁?
他是世界上最顶尖的科学家之一，是激光干涉引力波天文台(LIGO)的主要发起者。
他曾是加州理工学院费曼理论物理学最年轻的教授，同时也是天体物理学领域的领导者之一。
他的导师是给黑洞命名，对量子理论和相对论都做出过重大贡献的约翰·惠勒，好友都是像理查德·费曼和史蒂芬·霍金一样知名的物理学家们。
他是诺贝尔物理学奖得主。2017年10月3日，因在LIGO探测器和引力波观测方面的决定性贡献，基普·索恩获得了该项荣誉。
他花费15年的时间创作了一部介绍宇宙研究历史和最新进展的科普著作：《黑洞与时间弯曲》，这本书自出版以来，距今已近30年的时间，但其中的各种理论知识和数据却不过时，对于物理学理论的发展依旧有着一定的参考意义。
我们开头提到的那部精彩绝伦的科幻电影《星际穿越》就是以基普·索恩的这本书作为理论支撑的。它不是一本满是公式的理论书，而是一本集科学、历史、幻想于一体的科普书；它有故事、有情节，有大量的历史事件和研究经过。
它不但讲述了黑洞物理学的成长史，还讲述了那些在黑洞发展过程中存在着的科学家们的传奇故事，写出了他们的个性，特点。更有趣的是，作者基普·索恩就是自己写下的这段历史中的一部分。
摄影师：Jon Rou
01
对权威的盲从，是真理的最大敌人
所有人都知道，爱因斯坦是天才物理学家。按理来说，像他这样拥有一颗智慧大脑的学生，在学校里应该是非常受老师喜爱的才对。但恰恰相反，爱因斯坦是老师最不喜欢的学生，甚至在毕业后找工作时还被老师“穿小鞋”。
之所以会有如此的待遇，其实只是因为爱因斯坦是一个不断追求真理的人。他从不盲从权威，所有没经他亲自检验过的事情，他都不相信，并且常常会向老师们提出自己的疑问。
当时在ETH(综合技术学校)最著名的两个教授之一的韦伯是爱因斯坦的老师，他是牛顿物理学的忠实铁粉，给学生讲授的也一直都是过去的那些知识。可韦伯却忽略了，随着时间的前进，物理学也一直在发展，而自己的课程中却忽略了很多东西。
越来越多的证据表明，曾经看似完美无缺的牛顿物理学这座大厦开始出现了裂缝。而爱因斯坦，一个不断挑战权威的物理学家，站在了牛顿定律的对立面，一直在探索新的定律。
1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，否定了牛顿的绝对空间和绝对时间。我们知道，所谓的狭义相对论是(针对)一个匀速运动的物体而言，它没有包含时空弯曲。
于是，在1915年，爱因斯坦又提出了影响广泛的广义相对论，在广义相对论中，引力场就变成了一个所谓的时空弯曲的这种场了。爱因斯坦的卷曲时空定律预言了黑洞，但爱因斯坦拒绝了这个预言。
在爱因斯坦看来，对人类来说，此时的黑洞就是一种“怪物”，它是否真的存在?它的力量究竟有多大？这些都是未知的。
电影《星际穿越》剧照
02
从“怀疑”走向“接受”不止一步之遥
在基普·索恩的这本《黑洞与时间弯曲》里，还介绍了两位和爱因斯坦一样拒绝黑洞预言的科学家，他们就是爱丁顿和约翰·惠勒。
不过，尽管两人刚开始都强烈的怀疑黑洞，但最后的结局却又出乎意料。爱丁顿没能有机会活着看到关于他怀疑黑洞的错误，而惠勒最后却成了黑洞的推崇者，并为黑洞取了名。
1935年，爱丁顿和钱德拉塞卡之间发生了一场关于大质量星体死亡的争论。其实这也是一场关于黑洞是否真实存在的讨论。钱德拉塞卡认为，恒星将不得不持续地辐射下去，收缩下去，它会一直辐射收缩到几千米的半径，那时引力会变得很强大，足以平息这些辐射，而恒星最终也找到了安宁。然而，爱丁顿却否认了这种说法，他认为，这些星体死后，并不会收缩形成黑洞。
恒星最终都会摆脱黑洞的命运。
虽然当时的人们更应该相信钱德拉塞卡，但是基于爱丁顿在业内的声望，大家还是选择了站在他这边。
和爱丁顿不一样，约翰·惠勒最终证实了坍缩确实是会形成黑洞，而且逐渐接受了黑洞的概念，并成为它的主要拥护者。
03
黑洞的探索永无止境
无论是对那些未知的星系，还是对黑洞，人类都从未停止过探索。
但不管人类什么时候找到最终的答案，也可能本就没有答案，只要是宇宙中存在的事物，它终究都会存在。也或许，在不久的将来，我们还会发现宇宙中有更多比黑洞更神秘、更疯狂的天体呢。
就像基普·索恩在书中所说：“这是一本关于黑洞历史的研究著作，书中的每一个问题都没有最终的答案，或许在很多年后也不会有，但我们也不能保证，或许在不久的将来就会有新的答案了。”
不过这个前提时，人类会一直相信自己具备着不断探索的能力。
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