不久前，“中國天眼”FAST首次觀測到微類星體的亞秒級低頻射電準(zhǔn)周期振蕩，揭秘了黑洞的“脈搏”，取得了黑洞射電研究的新進展。從科幻電影中天馬行空的時間想象到天文望遠鏡里日益清晰的黑洞面龐，借助先進的探測工具，科學(xué)家們朝著太空深處的黑洞奇觀不斷進發(fā)。

“宇之表無極，宙之端無窮。”黑洞是最神秘莫測、最令人向往的太空天體之一，在孩子們的眼中常常成為宇宙的代名詞，象征著朦朧的未知感與無限的可能性。“黑洞是什么？”“黑洞真的可以扭轉(zhuǎn)時間嗎？”“黑洞是什么樣子的？”帶著孩子們對黑洞奧秘的疑惑與好奇，我們邀您一同走進《寰宇稚問》第三期節(jié)目——“地球之外：黑洞里面是什么”，揭開黑洞的神秘面紗。本期節(jié)目已于2023年8月18日在澎湃新聞客戶端與微信公眾號同步上線。

《寰宇稚問》是由澎湃新聞主辦，麥當(dāng)勞和中國探月公益支持的大型系列航天教育科普節(jié)目，意在鼓勵孩子們對未知事物保持好奇心和探索欲。在第三期節(jié)目中，中科院黑洞首席科學(xué)家、電影《流浪地球2》科學(xué)顧問茍利軍與天舟傳奇、筑夢天宮等航天新聞專題策劃人、澎湃新聞航天線資深記者謝瑞強共話黑洞，普及黑洞的基本知識與研究進展，分享深耕于航天工作的心路歷程，并解答孩子們的好奇發(fā)問。

為黑洞“畫像”，揭開黑洞內(nèi)部的神秘面紗

在科幻小說中，黑洞吞噬一切，扭轉(zhuǎn)時間與空間；在大眾認知里，黑洞神秘莫測，激發(fā)著人們無窮的想象。根據(jù)謝瑞強的介紹，黑洞本身并不發(fā)光、密度極大，難以用肉眼觀察。那么黑洞究竟是什么？我們又如何得知它的存在呢？

針對該問題，茍利軍解答道，由于黑洞的特殊性質(zhì)與目前技術(shù)的有限性，科學(xué)家們只能從理論上推斷出黑洞的存在，無法直接看到其本身。但黑洞強大的引力場能夠吸引周圍的物質(zhì)，并使其無法逃逸，提供了可探測的發(fā)光氣體、引力波等。依靠這些間接證據(jù)，我們?nèi)匀豢梢宰C明黑洞是真實存在的。然而，置于宏大的宇宙視野下，我們目前的研究成果僅是一個小小的起點，深幽渺遠的黑洞仍然吸引著無數(shù)人的目光，茍利軍談道：“宇宙中大概存在4000億億個黑洞，但能夠被觀測和確認存在的只有不到100個?！?/p>

許多小朋友的黑洞啟蒙來自于科幻電影，影片中的人物憑借時光機器穿梭黑洞隧道、更改時間流轉(zhuǎn)的情節(jié)在不少孩子的心底埋下好奇的種子。謝瑞強提到了電影《星際穿越》中可以“延遲時間”的黑洞，并由此提出了孩子們最感興趣的問題：“黑洞真的是一個時間隧道嗎？”

茍利軍給出了肯定的答復(fù)，他認為黑洞內(nèi)部存在巨大的質(zhì)量和極強的引力場，其中的時間則會被拉伸而緩慢運行，進入黑洞的物質(zhì)也會受到引力的影響，減慢自身的運動速度。略顯遺憾的是，目前的科學(xué)技術(shù)無法將人類送到黑洞之中，至于進入黑洞中的時間體驗，我們只能從理論的層面去推斷。

作為國家天文臺恒星級黑洞研究創(chuàng)新小組負責(zé)人，茍利軍深耕于黑洞研究領(lǐng)域已有數(shù)十年之久，因此也被稱為“為黑洞畫像”的人。對于黑洞的真實視覺表征，茍利軍提到了三張重要的黑洞照片：一張是2019年人類首次拍攝到的M87星系黑洞“甜甜圈”，一張是2022年人類首次拍攝到的位于銀河系中心的黑洞，一張是今年4月份人類首次拍攝到的黑洞噴流照片。隨著時間的推移，科學(xué)家們不斷地刷新黑洞探測史上的“首次”，讓黑洞的面龐日益清晰。然而，黑洞內(nèi)部的具體構(gòu)造仍然是難以觀測的，茍利軍將黑洞探索的目標(biāo)寄托在小朋友們的身上：“等到你們長大后成為未來的天文學(xué)家，親自一探究竟！”

時空的“漣漪”，解密黑洞產(chǎn)生的引力波

倘若將宇宙時空想象為平靜的湖面，太空中黑洞等天體彼此碰撞、合并就仿佛擲入湖中的石子，產(chǎn)生一圈又一圈的漣漪，而這時空的“漣漪”便是引力波。據(jù)謝瑞強介紹，引力波是觀測黑洞無法繞開的指標(biāo)。

引力波產(chǎn)生于天體的劇烈活動，攜帶著有關(guān)于天體性質(zhì)、運作方式、宇宙起源的重要信息，是探測宇宙空間的新方法、新路徑，也是黑洞的一張“名片”。茍利軍老師認為在天文物理學(xué)領(lǐng)域，引力波具有重要的科研價值。相較于地球上常見的電磁波，引力波的傳播速度更快，起伏波動幅度也更大，研究起來也更有針對性。

引力波的探測史是科學(xué)家不斷向黑洞深處進發(fā)的見證。節(jié)目中，茍利軍回顧了人類探測引力波的進程：2015年，人類首次探測到由兩個恒星量級黑洞合并而產(chǎn)生的引力波，其波長在數(shù)十到數(shù)百公里之間；而不久前，“中國天眼”FAST觀測到超大質(zhì)量黑洞產(chǎn)生的納赫茲引力波存在的關(guān)鍵性證據(jù)，波長為0.3秒差距（1光年）或更大，挑戰(zhàn)著人類測量精密度的極限。“這一發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著我國納赫茲引力波探測和研究同步達到世界領(lǐng)先水平，對于理解超大質(zhì)量黑洞、星系并合歷史和宇宙大尺度結(jié)構(gòu)形成等問題具有重要意義?！逼埨娫u價道。

我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的FAST是目前世界上口徑最大、靈敏度最高的單天線射電望遠鏡，它能夠?qū)?shù)億光年外的微弱射電波轉(zhuǎn)換為包含豐富信息量的宇宙圖像，在一次次面向星辰的探測中不斷延展人類的視野邊界。納赫茲引力波觀測的突破性進展便是FAST“寰宇之問”的回應(yīng)，在未來，“中國天眼”將面向更遙遠的宇宙空間繼續(xù)探索。用茍利軍的話講就是：“‘中國天眼’能夠接連產(chǎn)出一系列重量級發(fā)現(xiàn)，為探索更多宇宙奧秘持續(xù)作出中國貢獻。”

從“稚問”出發(fā)，將好奇心播撒到宇宙深處

巴爾扎克曾言：“打開一切科學(xué)的鑰匙都毫無異議地是問號，我們大部分的偉大發(fā)現(xiàn)都應(yīng)當(dāng)歸功于‘如何’?！痹S多科學(xué)家的科研之路始于一次夜空下的稚嫩發(fā)問、一點好奇心的靈光閃現(xiàn)，茍利軍正是其中的一員。

被問及黑洞研究的心路歷程時，茍利軍回憶起小時候的一次“稚問”：“我在一本叫做《飛碟探索》的科學(xué)雜志上偶然發(fā)現(xiàn)‘黑洞’這個詞，覺得特別新奇。我就拿著書去詢問父親，但他對天文了解不多，于是帶著我一起翻開字典，找到了黑洞這個詞并解釋給我聽。”

從“詢問黑洞是什么”的少年成為“向別人解釋黑洞”的首席科學(xué)家，茍利軍花了數(shù)十年，而這漫漫科研之路的起點則是對太空雜志的一次發(fā)問和父親的悉心解答。孩子的每一次提問都值得我們?nèi)フJ真對待，因為稚嫩的問題背后也許是想象力與探索力萌芽，而認真的答復(fù)也許會讓小小的萌芽成長為參天大樹。

讓孩子們的問題不再無人回答，讓孩子們的宇宙好奇心茁壯成長，這正是《寰宇稚問》的初心所在?！跺居钪蓡枴返拿科诠?jié)目都圍繞著孩子們最關(guān)注的航天問題展開，在節(jié)目的最后嘉賓也會對面向全國征集的宇宙“稚問”作出最熱情、最真實的解答，在滿足小朋友們的好奇心的同時，科普通俗易懂航天知識，鼓勵孩子們主動探索未知的星空。

事實上，麥當(dāng)勞很早就關(guān)注到了孩子們對廣袤夜空、日月星辰的向往。2018年，麥當(dāng)勞啟動了“點亮夢想”項目，從到聯(lián)合國開畫展、到嫦娥五號帶孩子夢想畫作去月球、做長征X號火箭設(shè)計師，再到做小偵探跟著玉兔二號發(fā)現(xiàn)線索等。麥當(dāng)勞不斷開拓活動形式來滿足孩子們的好奇心、激勵孩子們的探索欲，打造了一個助力多元成長、落實宇宙夢想的實踐平臺。

2023年“點亮夢想”活動的主題定為“有問題，天曉得”，這與今年中國航天日的主題“格物致知 叩問蒼穹”相恰合。麥當(dāng)勞期望征集每一個孩子的真心發(fā)問，匯聚行業(yè)前端、學(xué)術(shù)前沿的航天教育資源以答復(fù)，引導(dǎo)孩子們深入了解宇宙運行的科學(xué)原理與規(guī)律，讓孩子們在知識的版圖上自在地奔跑、跳躍、翱翔。

目前，2023年麥當(dāng)勞“點亮夢想”活動已在全國門店上線。每位孩子來到麥當(dāng)勞購買開心樂園餐或預(yù)約主題派對，就能夠得到問題畫紙向天發(fā)問。除了有機會得到中國原航天員的語音回復(fù)，還有機會得到中國探月蓋章認證的電子證書、“擁有”一顆星星。

“明明上天,爛然星陳。”如果您的孩子也對日月星辰感到好奇，請點擊下方橫欄，為孩子預(yù)約一個來自宇宙的回答。