黑洞真的存在吗?如果真的存在 , 我们如何找到它?如果它不发光——因为它叫黑洞——那么我们如何看到它?
实际上我们是通过引力作用来观测到黑洞的 。
再回想一下太阳和太阳系 。 假设太阳的体积小到成为了一个黑洞 , 同时其它性质保持不变 , 质量保持不变 , 在这种情况下 , 我们再来观测太阳系的行星(从而确定黑洞的存在) , 而开普勒定律会给我们答案 。 距离最近的行星会比其它行星的运行速度更快 , 围绕太阳的运行速度大约是1除以到太阳距离的平方 , 即使有黑洞这也是成立的 , 我们就是这样寻找黑洞的 。
我们通过引力对周边区域其它物体的作用来测量中心天体的质量 , 并确定它的密度 , 以及这样的密度是否必须由黑洞来解释 , 这就是我们发现黑洞的方法 。
刚才我说过可以通过观测(黑洞)周围的星体的运动来发现黑洞 , 但这些类星体距离太遥远了 。 英国的两位理论物理学家林登·贝尔和马丁·里斯在1971年发表了一篇影响重大的论文 , 他们提出如果存在能够赋予类星体能量的黑洞 , 那么也许这些黑洞也存在于其它星系 , 而不只是存在于这几个类星体 。
也许黑洞无处不在 , 现在我们确实认为每个星系的中心都存在一个巨大的黑洞 , 星系和黑洞在演化上紧密相关 , 它们的演化也是基于约137亿年前发生的宇宙大爆炸后的宇宙演化而进行的 。
那么在无法去类星体验证的情况下如何证明黑洞的存在?我们可以选择距离较近的星系 , 而距离我们最近的就是银河系 。 科学家们想到的方法就是寻找银河系中心的探测粒子 , 观察这些粒子如何运动 , 并确定是否存在质量高度集中的区域 , 从而判断可能或者肯定有黑洞存在 。 这些研究始于上世纪七八十年代 。
……(中间经历了40年balalbala)
我们的研究已经走过整整40年了 。 我们穿越的距离是事件视界半径的一百万倍 , 这期间不断有研究员加入我们 , 而我们在各种研究中也验证了同样的发现 , 那里很可能有且只有一个致密天体 , 也许还有一些恒星级黑洞 。 但主要就是一个天体(黑洞) , 各种物理学特性也符合完全广义相对论的预测 。
这就是研究者的幸运 , 当我们探索森林时 , 我们会去发现自然赋予了我们什么 , 然后我们成功了 。
但在这个领域我们并不是唯一取得如此成果的人 , 盖兹、彭罗斯和我共同获得了去年的诺贝尔物理学奖 。 我们的研究成果只是在这个极限领域验证广义相对论的突破之一 , 他人的成果包括发现了两个恒星级黑洞结合时的引力波 。
这就是最近几年的成就 , 也将我们引向类似的结论 , 计算结果也与广义相对论完全吻合 。 但这两个黑洞的质量并没有几百万个太阳那么大 , 而是三四十个太阳那么大 。 射电天文学家也对这些亮度极高的类星体进行了观测 , 他们发现确实像广义相对论预测的那样 , 天体质量中心旁边的光是弯曲的 , 射电波向下倾斜形成了阴影 。 这也完全契合了广义相对论的预测 。
从爱因斯坦到现在相关研究已历经百年 , 我们已经做完了所有的事情吗?我们的宇宙探索已经完成了吗?并没有 。 我们还希望解答更多的问题 。
3. Krishna V. Shenoy:脑机接口 , 用意念书写
今天很高兴有这个机会 , 与大家分享我们对于脑机接口的最新思考与研究 。
很小的时候我就对这个领域产生了兴趣 。 当时我的外公Leslie Wolf罹患多发性硬化症已有40年了 , 之后在上世纪80年代去世了 , 当时他已无法正常地走路或活动 , 甚至吐字也不清 。 看着外婆照顾他的时候 , 我就急切地想找到方法去帮助那些失去自理能力的人 。
接下来我要分享的研究工作 , 是关于如何倾听和读懂大脑的语言 , 并由此帮助有相关障碍的病患 。
全世界的瘫痪病人不计其数 , 我们认为也许可以通过植入皮质内脑机接口来帮助他们 。 “皮质内”的意思就是在大脑皮层的内侧 , 大脑皮层是大脑外部的组织 , 人类的大脑皮层要远多于低等动物 。
而脑机接口的原理是 , 在某种程度上让脑信号与计算机信号互动 。
Christopher Reeve是上世纪80年代美国电影角色“超人”的扮演者 , 上世纪90年代中期他从马上跌落 ,
导致颈部和脊髓严重受伤 。 作为公众人物他的情况也为人所熟知 , 他无法行走或抬起胳膊 。 更不幸的是 , 由于必须使用机械式呼吸机 , 他吐字不清也无法顺畅地沟通 。
但我们还是想问一个老生常谈的问题 , 我们否能通过新的更强有力的方式来倾听大脑的活动?然后问他本人他是否还想抬起手臂?也许那些(抬起手臂的)脑信号只是无法通过受伤的脊髓或信号通路传递到手臂而已 。
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