一、一個關於拍照的小故事
在給孩子講黑洞之前,我先講一個小故事
1919年,也就是距今整整一百年前,一個名叫愛丁頓的英國人,
不遠萬里從英國來到非洲的普林西比島
冒著被獅子、豹子,甚至蚊子吃掉的危險拍攝一組科學實驗用的照片
愛丁頓為了拍攝這組照片已經在這個荒島上整整等待了2個多月
2個多月的期待和煎熬就為了5月29日這天,
因為這天正是天文學上日全食的日子
就在一切都準備好的當天
天宮不作美,
不好,是個陰天!
萬里“烏”雲!這樣的天氣能見度極低
別說日全食了,就是樹頂都拍不到
時間一分一秒的流逝,馬上就要天黑了
再等到下次日全食,所有的科學實驗都變成黃花菜了
就在他心灰意冷準備放棄,
科學實驗眼看就要失敗的時候
突然吹來了一陣風!
風!大風!風!
(吹啊吹我的驕傲放縱。。。。)
雲層被吹散開了一小段時間,
於是愛丁頓抓緊時間拍攝了16張照片
可是後來發現僅僅有兩張照片可以用
但就是這兩張照片
卻證明了當今世界最偉大的理論
二、一個重要的物理學會議
而此時的德國正在開一個物理界重要的一次會議
會議的議題是討論:到底是牛頓的萬有引力測算的準確還是愛因斯坦的廣義相對論測算的準確
愛丁堡把照片裡測到的科學數據傳回到現場
主持會議的主席拿著得到的數據當場宣佈:實驗數據支持愛因斯坦的廣義相對論!
話音剛落,全場掌聲雷動
只有叼著菸斗的愛因斯坦坐在自己的座位上,
坦然自得,不為所動
有人現場採訪愛因斯坦,你為啥不激動捏
愛因斯坦申請坦然的說:因為我從來沒有想過會有其他的結果!
三、黑洞的照片像個啥?
100年後的今天,也就是2019年4月10日21點
人類首張黑洞照片在全球六地的視界面望遠鏡發佈會上同步發佈。
經過漫長的等待,在全球200多位科學家的努力之下,歷時兩年打印
第一幅黑洞照片新鮮出爐。
還有一張比較逗的!哈哈
這次的直接成像除了幫助我們直接確認了黑洞的存在。
同時也通過模擬觀測數據再次對愛因斯坦的廣義相對論做出了驗證。
在視界面望遠鏡的工作過程和後來的數據分析過程中,科學家們發現,所觀測到的黑洞陰影和相對論所預言的幾乎完全一致!
這張照片驗證了愛因斯坦提出的廣義相對論對黑洞的預測是正確、偉大的!
也再次證明了愛因斯坦提出的相對論是正確、偉大的理論!
四,給孩子講黑洞
好了,我們現在就開始給孩子講一講什麼是黑洞了:
躺在床上,我開始給自己的女兒講述:
我:黑洞就是一顆比太陽還要大好多倍的恆星,在其漫長的生命結束後所有的質量坍塌到一個小小的體積裡
這個體積裡密度無限大,體積無限小,引力巨大
女兒:等等,引力是啥
我:引力就像是個磁鐵牢牢地吸引著金屬,你看不到它、也摸不到它。
這個引力大到就連宇宙裡的跑得最快的光都無法跑出來
就像一個巨大、看不到的手,把光牢牢的拽住了
我們還可以把黑洞理解成一個監獄一樣,只要被它吞噬掉的任何東西都逃不出來!
1967年底,也就是50多年前,美國科學家惠勒首次把這種連光都逃不出去的太空監獄稱為“黑洞”。
因為沒有光能逃出來,所以我們一般是看不到的
女兒:我們身邊有黑洞嗎?
我:沒有,最近的黑洞離我們太遠了,遠到一個火箭飛一輩子也飛不到的地方
女兒:太陽能成為黑洞嗎?
我:不太可能,一般認為一個恆星質量至少是太陽的2.2倍的時候。才有可能成為黑洞
女兒:地球呢?
我:不可能。不過有人測算,如果地球真的坍塌成一個黑洞的話,直徑是8.8毫米,也就是比你吃的最小的巧克力糖豆還要小
也就是說,你能看到的地球上所有的東西都聚在裡這個小小的巧克力糖豆裡
我們。。。。。。
女兒:。。。。。陷入沉思
我繼續邊看書邊講:
很快,這個名字就風靡全球,最終成為了天文學最大的熱點之一。
人們利用理論物理的工具(即廣義相對論和量子力學),對黑洞進行了大量的研究,而這些研究後來又極大地促進了理論物理(即量子引力)的發展。
不過,再多的理論研究也不能取代實際的天文觀測。在很長一段時間內人們依然不能確定,黑洞是否真的存在。
去年離我們而去的科學家霍金,研究了一輩子黑洞
他和另外一個科學家諾貝爾物理學獎得主基普·索恩打賭
天鵝座X-1到底是不是一個黑洞?
基普·索恩說是,霍金說不是
最後的結果證實,霍金輸了,
但霍金內心是想輸的,他希望是個黑洞,他不想自己辛辛苦苦研究一輩子的東西最後是不存在的!
輸了反而證明他是對的!
好了,我再簡單給你說下,愛因斯坦的相對論吧
愛因斯坦的廣義相對論是有史以來最令人印象深刻的智力成就之一。我們對空間和時間的熟悉理解被證明是非常錯誤的。廣義相對論證明了一個牛頓都無法證明的問題:引力是怎樣產生的?
答案很簡單:有質量的物體會把周圍的時空壓彎,而彎曲的時空會對運動的物體產生引力的效果。
這就是萬有引力之源
這就是廣義相對論的核心思想!
這就是為什麼蘋果會落到地上。
(太陽的質量太大了,以至於把太陽周邊的時空全部壓彎了,)
好的,回到開始我給你講的小故事,為什麼那個英國人必須要在日全食的時候拍照片啊?
愛丁頓觀察日食,就是為了能夠證明光線是會被太陽巨大的引力吸引而發生偏轉。所以,這次觀察的主角根本不是那個被擋住了光芒的太陽,而是太陽旁邊的星星。
本來星星的光芒會直直的照到地球上來,但是這次很不湊巧,光線經過了太陽的旁邊。於是太陽光會吸著這個光線發生了偏轉,從另外一個角度射向了地球。這個時候我們如果再去看這個星星的話,會發現它會比正常情況偏移了那麼一點點。就像是把筷子插在水中,水下的光線發生了折射。
不過要想看到這一點就太難了,因為旁邊可是有太陽的。太陽強烈的光芒可以遮擋住任何的星星。所以,日食才會是絕佳的機會。只需要把日食發生時旁邊的星空拍下來,然後再拿出來沒有太陽時星空的照片進行對比。只要星星的位置發生了變化,那麼就表明太陽的確會吸引星光,即使光線沒有重量。結果,愛丁頓的觀測證明了愛因斯坦是對的,星光偏移了。我興奮異常,越講越精神
可是女兒已經睡著了。。。
其實重要的不是學到多少知識,而是幫孩子打開學習的大門,拓展視野,讓他們樂意自行去探索!
願你能夠大開腦洞
開啟你的星際穿越之旅