數字先生67

4月10日晚事件視界望遠鏡團隊公佈了黑洞的首張照片，這是人類第一次真正意義上觀測到黑洞，再一次極限的證明了愛因斯坦的廣義相對論。

因為我們的射電望遠鏡分辨率不夠，只能應用特殊的技術（VLBI）組成觀測矩陣，讓八臺射電望遠鏡等效應一臺直徑是地球大小的單獨望遠鏡。黑洞的本體我們是看不見的，但是由於它的引力作用在事件視界外圍聚集著很多氣體，同時吸收物質時也會形成吸積盤發光。
圖：星際穿越中的黑洞模型

而實際上正問題所說這種黑洞照片展示的是它5500萬年前的樣子，那個時候人類尚未開始進化之路，恐龍也剛剛滅絕不久。因為無論是可見光還是不可見光都是電磁波，它們的速度都是三十萬公里每秒。這意味著射電望遠鏡“聽到的”信號來自於5500年前的超大質量黑洞，現在的它們是什麼樣子只能等到5500萬年以後我們才能知道。

這個道理也很簡單就像是我們每時每刻沐浴的陽光都是來自於八分半鐘之前的太陽，我們看見的太陽也是它八分半鐘之前的樣子。

科學黑洞

人類歷史上的第一張黑洞照片已經於2019年4月10日晚上9點公佈了，人類第一次目睹了黑洞的真容，而這個黑洞，距離地球足足有5500萬光年。

我們都知道，光的傳播是有速度的，那麼也就意味著，距離地球5500萬光年的黑洞，我們拍到的它的照片，實際上是它5500萬年前的樣子，只不過光線經過了5500萬年才傳播到了地球而已。這個黑洞，距離地球很遠，當然質量也是異常驚人，達到了太陽質量的65億倍，如果把它放在太陽系，那麼太陽系很快就會被其吞噬得一乾二淨。

黑洞是廣義相對論預言的產物，當黑洞的照片被公佈的時候，人們又一次驚呼，愛因斯坦又對了，的確，愛因斯坦作為一個天才的理論物理學家，他的一生中提出的很多個理論，很多尚沒有被完全證實。還記得幾年前引力波被發現的時候，人們就意識到廣義相對論是正確的，因為引力波正是廣義相對論的一個非常重要的預言。這一次，由愛因斯坦廣義相對論推導出來存在的黑洞，又一次使科學界沸騰。

其實早在18世紀末期，就有兩位科學家，一位是拉普拉斯，一位是米歇爾，他們就已經根據經典力學預測出了宇宙中存在一種奇怪的天體，這種天體質量足夠大，以至於引力場很強大，強大到連光線都無法從其表面逃逸。後來愛因斯坦提出了廣義相對論，德國有一個名為史瓦西的科學家根據廣義相對論計算出了一種天體，這種天體可是吞噬一切在其臨界視界之內的物體，就連是光也一樣，這種天體就是我們所說的黑洞了。

黑洞被認為是無法被直接觀測到的，因為前面已經說過了，黑洞連光線都不放過，但是我們卻可以通過黑洞對周圍物質的影響判斷黑洞的存在。比如這次所公佈的黑洞的照片，我們可以看到，照片的中心是黑色的，這個就是黑洞的臨界視界，在三維空間中它是一個球體，但是我們也可以看到，在黑洞之外是一個紅色的圈，這個就是黑洞的吸積盤了，簡單來說，黑洞在吞噬恆星的時候，會將其氣體物質一點點吸過去，在吸的過程中，氣體物質的運動速度越來越快，同時氣分子之間的碰撞摩擦越來越多，導致吸積盤上的高能粒子，會發出x射線和γ射線，也就可以被望遠鏡觀測到了。

但是這個黑洞的確距離地球太遠了點，足足5500萬光年的距離，哪怕是光線也需要走5500萬年的時間才能傳播到地球。為了拍到這個黑洞的照片，科學家可是利用了位於全世界各地的八個太空望遠鏡聯合起來，以製造一個虛擬口徑差不多為地球直徑這樣的一個巨型天文望遠鏡才達到這一目的的。有人說為什麼不拍攝銀河系內的黑洞呢？畢竟它們距離我們更近，但是問題在於我們本身處於銀河系中，如果拍銀河系中的黑洞的話，可能會受到一些周圍天體的干擾。其實照片兩年前就已經被拍出來了，只不過科學家利用了兩年的時間反覆核實，才最終發出準確無誤的黑洞照片。

鏡像宇宙

是這樣的

M87星系中的黑洞距離我們大概有5500多萬光年，從地球上發出一束光，需要5500多萬年才可以到達M87黑洞，如果考慮到空間膨脹效應，那麼時間會更久。

看到這個問題，我感覺回答光年的含義比回答題目更有科普意義。

什麼是光年？

顧名思義，光指光速，年指時間，速度乘以時間就是長度。所以光年是長度單位。

在光年定義中，光速是指光子在自由空間以及距離任何引力場或磁場無限遠的地方傳播的速度，取值每秒299,792,458米。光年中的時間因素年是指儒略年，儒略年是西方社會早期使用儒略曆中年的平均長度，定義的數值為365.25天，等於31,557,600秒。

光年有多長

我們知道了光速是每秒299,792,458米，儒略年是31,557,600秒，所以簡單相乘就是一光年的長度，等於9,460,730,472,580,800米。回到題目中，我們也就可以把M87黑洞和地球的距離換上成米了，等於520340175991940000000000米。雖然這個數字很壯觀，但是既浪費筆墨又浪費紙張，還容易出錯，所以直接用5500萬光年描述這個距離省時省力。

為什麼有光年而沒有聲年？

主要有兩點。

1、光年作為一個單位，那麼它必然包含了一個常量，這個常量就是光速，愛因斯坦的相對論告訴我們光速是宇宙中的固定值，不會因為參考系的改變而產生變化，而聲速卻是不盡相同的，聲音的傳播速度受介質影響，固體中聲速>液體中聲速>氣體中聲速。

2、相較於光速，聲速實在是太慢了。鋼鐵中聲速約為5000米每秒，我們可以計算一下M87與地球大約多少聲年，520340175991940000000000÷5000÷31557600= 3297 717037999.97聲年，約三萬多億聲年，顯然沒有用光年方便。

在天文學上，對於描述恆星與系內行星的距離用光年又不太合適，所以又有了“天文單位”、光分等長度單位，科學家把地球到太陽的平均距離定義為"1天文單位"，把光在自由空間以及距離任何引力場或磁場無限遠的地方，傳播一分鐘的長度定義為光分。1天文單位（以A.U.表示）=149597870千米，一光年約等於63240天文單位，1光分 = 17987547.5km。

顯而易見，光年是長度單位，所以回到題目中，M87星系黑洞事件視界外的光線傳播到地球需要耗時5500萬年左右，我們看到這些光線傳播而來的信息也是5500萬年前的信息，這還不考慮宇宙時空的膨脹效應，由於宇宙中光速為速度的極限，所以信息的極限速度也是光速，光錐之內就是命運，想看的現在M87星系黑洞是什麼樣子，那就等5500萬年後在地球上重新架起事件視界望遠鏡吧。

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黑洞圖片來源於歐洲南方天文臺，不是視覺中國，謝謝。其他圖片來源於網絡，侵刪。

漫步的小豆子

我個人猜測黑洞其實就是另外一種形式的能量轉換的過程，也就是說宇宙的整體能量物質是不變的，但是宇宙中卻存在著各種能量釋放或者轉換的過程，恆星燃燒釋放是一種能量轉換的過程，而黑洞的吸收其實也是一種能量的轉換過程，黑洞其實就是現有常見的物質和能量轉換成為另外一種我們目前還沒辦法完全瞭解的物質的過程。

比如說我們宇宙中存在著許多能量我們還沒有真正的完全發現，就好比為什麼星球明明有重力，但是為什麼能懸浮著，到底是什麼樣的力量導致星球支撐星球懸浮和運動，這種能量是什麼樣產生的，這種能量會消耗掉嗎，這種能量來自哪裡，這些我們都沒辦法解釋就好比我們科學猜測暗物質的存在一樣，暗物質的形成會不會跟黑洞有什麼關係，是什麼樣的能量在維持整個宇宙正常運轉。

而宇宙裡面的天體形成的原因是什麼，是什麼樣的能量導致天體的形成和毀滅，天體的運轉當然也需要能量，這些能量是怎麼樣形成的，會不會跟黑洞有關，其實我個人猜測黑洞並不是所謂的時間和空間的隧道，反而更像一個有著固定運行方式的一個能量轉換機器或者說工廠也可以說是天體。

黑洞代表著毀滅和死亡，但是也代表著能量的新生，也就是說通過死亡毀滅的方式獲得新的能量生成的希望，就好比人身體裡面的細胞死亡和新生的過程類似，我個人認為黑洞屬於維持宇宙能量平衡的天體，而光在宇宙裡面也只是一種能量而已，所以也逃不了被黑洞轉換的命運。

當然現在的科學認為黑洞是一些巨大的恆星毀滅後萎縮坍塌形成的，但是沒辦法說明天體坍塌後擊穿了空間形成黑洞，但是是什麼維持黑洞的巨大能量運轉，黑洞後面肯定是鏈接著一個儲存或者運行釋放的空間就好比水中漩渦一樣，而而很有可能黑洞後面的空間其實就是能量被轉換過後的的釋放空間。

至於這次首次發現拍攝出來黑洞的存在，也證明了愛因斯坦的相對論和霍金的黑洞理論，這個黑洞是大約5000萬光年外的一個黑洞，對於現在這個黑洞的樣子很多人都認為是5000萬年前的樣子，畢竟距離太過遙遠，光要跑5000萬年才能達到地球，而我們觀測天體基本上都是靠光線來認定的，所以說這個黑洞旁邊的光線是五千萬年前的其實也沒錯。

但是要知道這些都只是人類的推論和計算，並不是真實的有絕對證據證明的，所以有可能會產生一些不確定性和偏差，但是宇宙中應該存在著一些東西速度比光線更快的，也有可能存在著一些物質能讓光線跨越飛行速度遠超本身速度的物質也不一定，只是目前沒有辦法發現也不一定，所以是不是真的看到的是5000萬年前的景象其實真的不好說，以上都是個人猜測胡編，歡迎指正文明討論，噴子和沒有素質教養的人不要打擾。

無法超越的足跡

可以這麼說，根據我們現在的認知，這樣理解並沒有什麼問題。

昨天晚上九點公佈的黑洞圖片，是來自室女座星系團的m87星系中心，距離我們有5500萬光年，質量達到太陽的65億倍，確實是個大傢伙。

m87星系是一個比銀河系還要大的多的星系，直徑為銀河系的5倍之多，有50多萬光年，中心的黑洞如此龐大也不足為奇。

在宇宙中，宇宙的尺度大到我們需要用新的長度單位來衡量，千米，米這種單位因此失去了意義，光年才是更加合適的單位。

光年是距離單位，1光年是光一年裡走過的距離，約為10萬億千米，距離我們5500萬光年的m87，也就距離我們有55000萬億千米左右，這遠超本星系群的範圍。

光行進這麼長的距離，按照我們的理解光確實需要花費5500萬年才來到我們地球，也就是我們看到的圖像確實是5500萬年前的，而那時候的地球，恐龍才滅絕1000萬年，所有哺乳動物的祖先才開始進化分化之旅。

上圖是從地球到可觀測宇宙的一個大致結構圖

擋不住的熵增

天文學家們探測宇宙主要是通過光學望遠鏡和射電望遠鏡來進行的，太空中的哈勃望遠鏡最遠看到過134億光年外的星系，但哈勃主要的觀測波段是可見光，而我們的宇宙中除了可見光外還有大量的不可見光，比如X光和其他各種輻射，這時候就要用到地面上的射電望遠鏡了。

1865年物理學家麥克斯韋通過數學手段證明了電磁波的傳播速度就是光速，而光也是電磁波的一種。探測中子星和黑洞這樣會發出強電磁波的天體自然就成了射電望遠鏡的“拿手好戲”，因此黑洞照片才由分佈在8個地區的射電望遠鏡共同拍攝。

我們看到的太陽是8分20秒前的太陽，這是因為光速只有30萬公里/秒而地日達到了1.5億公里。前面說到光的本質也是電磁波，所以也會和哈勃望遠鏡一樣“看得越遠就越古老”

計算機是根據射電望遠鏡收集到的黑洞電磁波數據來生成圖像的，而黑洞的這些電磁波已經在宇宙中飛行了5500萬年了，碰巧才被射電望遠鏡接收到，所以說我們看到的黑洞也是5500萬年前的黑洞。

宇宙探索未解之迷

黑洞是一個引力非常大的球！同時它的引力很不均勻。因為它的引力非常大，所以拉扯它周圍的物質向它飛速的拉扯過去，由於速度快，物質向黑洞飛去的過程與周圍磨擦產生了紅光或者白光，速度快的是白光，慢的是紅光，當物質到達黑洞時，已經成為了粉末。所以，整個黑洞是一個引力非常大的由各種物質的粉末組成的一個球！

這次照片的主角是位於室女座的橢圓星系M87中心超大質量黑洞，這裡就是傳說中奧特曼的故鄉。這個超大質量黑洞距離我們大約5500萬光年，質量是太陽的65億倍。佔據的一塊區域大約是650萬倍太陽體積大小，但這對於地球上的我們來說還遠遠不夠大。

因為我們的射電望遠鏡分辨率不夠，只能應用特殊的技術（VLBI）組成觀測矩陣，讓八臺射電望遠鏡等效應一臺直徑是地球大小的單獨望遠鏡。黑洞的本體我們是看不見的，但是由於它的引力作用在事件視界外圍聚集著很多氣體，同時吸收物質時也會形成吸積盤發光。

當然，也正是因為這個足夠遠的距離，我們才足以倖免沒有被吸進去。也就是說，這個黑洞現在早已經不是這個樣子了。這裡可以舉一個形象一點的例子，比如說，我們看一部最新的電影，電影裡的演員在真實情況下已經不再是現在這個樣子了，我們看到的就是他幾個月前的樣子。

新時代科技旅遊

確實如此。此次觀測到的M87星系中心超大質量黑洞位於5350萬光年之外，我們看到的是5350萬年前的景象。雖然光年用於表示距離，但這個單位也能反映出時間的信息，因為一光年表示光在一年之中所行進的距離。既然距離是5350萬光年，這就意味著光行進了5350萬年。

在天文學上，除了最為常用的秒差距之外，光年是另一個常用的長度單位，而且這個單位最通俗易懂。因為光在真空中的傳播速度始終保持恆定，而且光速又非常快，所以把光速與一年的時間相乘，就能得到用於表示遙遠距離的光年單位。通過計算可知，光在一年裡所行進的距離將近10萬億公里。

此前，天文學家早已經測出M87星系距離銀河系大約5350萬光年。而這個超大質量黑洞位於M87中心，並且M87星系的尺寸遠小於它與我們的距離，所以該黑洞與我們的距離也差不多是5350萬光年。

雖然黑洞會把光吞噬掉，我們無法通過天文望遠鏡觀測到這種極端天體。然而，黑洞的強大引力在吞噬周圍物質時，會把物質加熱到極高的溫度，從而使其周圍發出亮光。這些亮光可以映襯出黑洞的陰影，從而就能知道黑洞的存在。

由於M87星系距離我們5350萬光年，這意味著中心超大質量黑洞的周圍物質所發出的光需要5350萬年的時間才能走完5350萬光年的距離，最終到達地球被射電望遠鏡接收到。因此，我們所看到的其實是這個黑洞在5350萬年前的景象。如今該黑洞什麼情況不得而知，只有再過5350萬年之後，當黑洞周圍的物質在現在發出的光最終到達地球之後才會知道。

另外，如果考慮宇宙空間膨脹，M87星系所發出的光來到地球上需要超過5350萬年的時間。因為這個星系隨著空間膨脹正在遠離銀河系，但由於距離較近，它的退行速度不快，所以可以忽略空間膨脹效應。

火星一號

答：人類的首張黑洞照片，是該黑洞5500萬年前的樣子。

北京時間2019年4月10日晚21時，南方天文臺公佈了人類首張黑洞照片，並於全球同步發佈，該黑洞位於M87星系中心，距離地球5500萬光年。

由於光在宇宙中以光速傳播，所以我們看到的黑洞照片，其實是該黑洞5500萬年前的樣子，那時候恐龍已經滅絕，人類的祖先還是古猿。

M87星系也叫做室女座A星系，是一個典型的橢圓星系，此次拍攝的黑洞就位於M87星系的中心；由於黑洞強大的引力，使得周圍物質高速運動形成吸積盤，吸積盤產生強烈的宇宙射線被地球望遠鏡觀測到，黑洞每天會從吸積盤中吞噬掉大約90個地球質量的物質。

為了捕捉M87星系的黑洞圖像，科學家動用了全球八個地方的射電望遠鏡，主要分佈於全球六個區域（美國、墨西哥、智利、法國、格陵蘭島和南極），組成了等效直徑為地球大小的射電望遠鏡網絡。

由於各天文臺產生的數據量太大，每臺望遠鏡每天產生約350TB（1TB=1024GB），相當於每秒產生4GB的數據，然後持續數月的觀測，海量的數據無法用光纖傳輸，只能本地儲存後再把硬盤送往同一地方進行處理，數據處理耗費了兩年的時間，就為了這一張照片。

科學家對此樂於不疲的精神，以及超凡的智慧，才把黑洞的首張照片展現到我們眼前。

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艾伯史密斯

其實我心裡一直有一個疑問：我們看到的真的是5000萬光年前的光嗎？我認為不！是！的！我認為假如我們坐著一束光從黑洞以光速飛往地球，經過地球上的5000萬光年的距離所許掉時間應該很短甚至只需要一瞬間！

我記得國外有做過一個實驗：在速度很快的飛機上放一個計時器，經過十幾個小時的飛行後對比地球上和飛機上的時間，結果飛機上的時間慢了50納秒，時間，是建立在速度的基礎上的一個相對的概念。

還有另外一個假設就是父親以光速飛離地球，30年後父親依然年輕，兒子卻老了，這時候兒子還該認他爸做爸爸嗎？有人提出悖論：既然爸爸以光速飛離地球，那也可以理解為地球以光速飛離爸爸，那為什麼不是兒子保持年輕呢？科學家後來的結論是：如果兒子在地球上以光速登陸他爸的飛船，那就是兒子年輕。

在宋代的太平廣記裡也有記載穿越的事，講一個晉朝的農民有天上山砍柴在山上一間房子裡看見兩個童子在下棋，看的入了神，過了一會兒童子問他：怎麼還不回去？他醒悟過來走了出去，結果發現手上的斧柄已經腐爛了，到山下後才知道人間已經過了一百多年。

中國宗教裡也經常說到天上一天，地上一年的事，“天上”所在的空間的運行速度，應該要遠大於地上，愛因斯坦也說如果速度超光速的話，就可以回到過去，以此來推如果速度達到光速的話，時間就會靜止。

所以我們看到的5000萬年前的光，只是相對人類來說的，假若我們乘著這束光來到地球，那我們從黑洞到地球所需的時間要遠遠短於5000萬年，

不知道大家怎麼看？

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