作为一类“看不见的神秘天体”，频频出现在科幻电影中的黑洞可能是宇宙中最特殊的天体之一。黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种奇异天体，在其视界内，即使光子也无法逃脱它的引力束缚。它完全不发射和反射任何电磁波，仪器和肉眼都无法直接观测到。
科幻电影《星际穿越》中的黑洞形象是在天体物理学家基普·索恩的帮助下，使用上千台电脑运算了一年多得到的模型结果。图源：wired.com
尽管人类已使用哈勃空间望远镜发现了“年龄”超过130亿年的最古老黑洞，关于黑洞的科学研究也多次获得诺贝尔奖，但围绕它仍有许多未解之谜。黑洞是如何形成的？科学家如何在茫茫群星中给它“拍照片”？“吞噬一切”甚至连光都不放过的黑洞，和人类文明又有什么关系？在未来，它有可能成为星际旅行的“能量站”吗？
本期首都科学讲堂特别邀请中国科学院高能物理研究所粒子天体物理中心主任、中国科学院大学教授张双南，与我们相约一场神秘的黑洞探索之旅，带我们远眺人类文明的未来。
“同学们知道什么是黑洞吗？用天文望远镜看它可能只是一个黑乎乎的洞。黑洞的基本性质其实就是我们中国的上古神兽貔貅，什么东西进去后都出不来……”讲座伊始，张双南教授先用了一个多数人熟悉的形象来描述黑洞的最大特点，一下子就抓住了全场观众的注意力。
张双南教授紧接着又抛出了一个新问题：“夜晚天空本来就是黑的，黑洞又不发光，在黑色的天空中如何去发现黑洞呢？大家有没有想过这个问题？”现场的同学们争先恐后地举手：“用暗物质探测”“观察黑洞的吸积盘”……
接下来的讲座中，张双南教授分别从“什么是黑洞”“黑洞长什么样”“如何用虫洞穿越”“人类文明的未来是什么”四个方面，生动阐述了科学家研究神秘黑洞的重要意义以及黑洞与人类未来文明的紧密关系。
张双南介绍说，根据理论计算，在浩瀚宇宙之中，仅银河系一处就存在着约一亿个黑洞，而它们中的大多数都还未被科学家们发现。截至目前，人类只完全确认了19个黑洞，这些黑洞的质量每一个都超过了太阳的5倍。他表示，发现和研究黑洞对人类文明的未来存在着无比重要的影响。
人类的生存和发展一直面临着很多困难，其中包括了“全球变暖”“地球气候巨变”“大规模杀伤性武器”“病毒”“人工智能”“小行星撞击事件”“太阳演化”“超新星爆发”“伽马射线暴”“黑洞吞噬地球”等灭绝威胁，人类只能想办法回避危险，并在未来寻找新的出路。
讲座中，张双南展望了人类文明的未来的几个可能性。其中“移居到另一颗恒星周围的宜居行星”这一思路，是目前全世界天文学家们正在共同努力的方向，因此星际旅行是必不可少的。而想要在太空中实现完美的星际旅行，需要通过星际导航技术准确地抵达想去的地方，这样就必须要在旅行时避开宇宙中黑洞的威胁。
张双南总结说，“所以，关于黑洞的研究短期内看似无用，但长远来看对人类文明的未来非常重要。”他表示，“我国目前已经取得了很多相关成就，例如‘慧眼’卫星、‘极目’系列卫星，地面上的高海拔宇宙线观测站（LHAASO），还有其他一些空间站等。我国在‘仰望星空’方向前途一片光明，也必将为人类文明的未来做出更多的贡献。”
“宇宙到底是怎么形成的？”“神秘的黑洞是怎么演化的？”“因为什么契机您成了一名科学家？”讲座结束后，张双南也对现场观众的问题一一进行了细致的解答和分享。
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