文/李宇
不久前，“中国天眼”FAST首次观测到微类星体的亚秒级低频射电准周期振荡，揭秘了黑洞的“脉搏”，取得了黑洞射电研究的新进展。从科幻电影中天马行空的时间想象到天文望远镜里日益清晰的黑洞面庞，借助先进的探测工具，科学家们朝着太空深处的黑洞奇观不断进发。
“宇之表无极，宙之端无穷。”黑洞是最神秘莫测、最令人向往的太空天体之一，在孩子们的眼中常常成为宇宙的代名词，象征着朦胧的未知感与无限的可能性。“黑洞是什么？”“黑洞真的可以扭转时间吗？”“黑洞是什么样子的？”带着孩子们对黑洞奥秘的疑惑与好奇，我们邀您一同走进《寰宇稚问》第三期节目——“地球之外：黑洞里面是什么”，揭开黑洞的神秘面纱。本期节目已于2023年8月18日在澎湃新闻客户端与微信公众号同步上线。
《寰宇稚问》是由澎湃新闻主办，麦当劳和中国探月公益支持的大型系列航天教育科普节目，意在鼓励孩子们对未知事物保持好奇心和探索欲。在第三期节目中，中科院黑洞首席科学家、电影《流浪地球2》科学顾问苟利军与天舟传奇、筑梦天宫等航天新闻专题策划人、澎湃新闻航天线资深记者谢瑞强共话黑洞，普及黑洞的基本知识与研究进展，分享深耕于航天工作的心路历程，并解答孩子们的好奇发问。
在科幻小说中，黑洞吞噬一切，扭转时间与空间；在大众认知里，黑洞神秘莫测，激发着人们无穷的想象。根据谢瑞强的介绍，黑洞本身并不发光、密度极大，难以用肉眼观察。那么黑洞究竟是什么？我们又如何得知它的存在呢？针对该问题，苟利军解答道，由于黑洞的特殊性质与目前技术的有限性，科学家们只能从理论上推断出黑洞的存在，无法直接看到其本身。但黑洞强大的引力场能够吸引周围的物质，并使其无法逃逸，提供了可探测的发光气体、引力波等。依靠这些间接证据，我们仍然可以证明黑洞是真实存在的。然而，置于宏大的宇宙视野下，我们目前的研究成果仅是一个小小的起点，深幽渺远的黑洞仍然吸引着无数人的目光，苟利军谈道：“宇宙中大概存在4000亿亿个黑洞，但能够被观测和确认存在的只有不到100个。”许多小朋友的黑洞启蒙来自于科幻电影，影片中的人物凭借时光机器穿梭黑洞隧道、更改时间流转的情节在不少孩子的心底埋下好奇的种子。谢瑞强提到了电影《星际穿越》中可以“延迟时间”的黑洞，并由此提出了孩子们最感兴趣的问题：“黑洞真的是一个时间隧道吗？”苟利军给出了肯定的答复，他认为黑洞内部存在巨大的质量和极强的引力场，其中的时间则会被拉伸而缓慢运行，进入黑洞的物质也会受到引力的影响，减慢自身的运动速度。略显遗憾的是，目前的科学技术无法将人类送到黑洞之中，至于进入黑洞中的时间体验，我们只能从理论的层面去推断。作为国家天文台恒星级黑洞研究创新小组负责人，苟利军深耕于黑洞研究领域已有数十年之久，因此也被称为“为黑洞画像”的人。对于黑洞的真实视觉表征，苟利军提到了三张重要的黑洞照片：一张是2019年人类首次拍摄到的M87星系黑洞“甜甜圈”，一张是2022年人类首次拍摄到的位于银河系中心的黑洞，一张是今年4月份人类首次拍摄到的黑洞喷流照片。随着时间的推移，科学家们不断地刷新黑洞探测史上的“首次”，让黑洞的面庞日益清晰。然而，黑洞内部的具体构造仍然是难以观测的，苟利军将黑洞探索的目标寄托在小朋友们的身上：“等到你们长大后成为未来的天文学家，亲自一探究竟！”倘若将宇宙时空想象为平静的湖面，太空中黑洞等天体彼此碰撞、合并就仿佛掷入湖中的石子，产生一圈又一圈的涟漪，而这时空的“涟漪”便是引力波。据谢瑞强介绍，引力波是观测黑洞无法绕开的指标。引力波产生于天体的剧烈活动，携带着有关于天体性质、运作方式、宇宙起源的重要信息，是探测宇宙空间的新方法、新路径，也是黑洞的一张“名片”。苟利军老师认为在天文物理学领域，引力波具有重要的科研价值。相较于地球上常见的电磁波，引力波的传播速度更快，起伏波动幅度也更大，研究起来也更有针对性。引力波的探测史是科学家不断向黑洞深处进发的见证。节目中，苟利军回顾了人类探测引力波的进程：2015年，人类首次探测到由两个恒星量级黑洞合并而产生的引力波，其波长在数十到数百公里之间；而不久前，“中国天眼”FAST观测到超大质量黑洞产生的纳赫兹引力波存在的关键性证据，波长为0.3秒差距（1光年）或更大，挑战着人类测量精密度的极限。“这一发现标志着我国纳赫兹引力波探测和研究同步达到世界领先水平，对于理解超大质量黑洞、星系并合历史和宇宙大尺度结构形成等问题具有重要意义。”苟利军评价道。我国具有自主知识产权的FAST是目前世界上口径最大、灵敏度最高的单天线射电望远镜，它能够将数亿光年外的微弱射电波转换为包含丰富信息量的宇宙图像，在一次次面向星辰的探测中不断延展人类的视野边界。纳赫兹引力波观测的突破性进展便是FAST“寰宇之问”的回应，在未来，“中国天眼”将面向更遥远的宇宙空间继续探索。用苟利军的话讲就是：“‘中国天眼’能够接连产出一系列重量级发现，为探索更多宇宙奥秘持续作出中国贡献。”巴尔扎克曾言：“打开一切科学的钥匙都毫无异议地是问号，我们大部分的伟大发现都应当归功于‘如何’。”许多科学家的科研之路始于一次夜空下的稚嫩发问、一点好奇心的灵光闪现，苟利军正是其中的一员。被问及黑洞研究的心路历程时，苟利军回忆起小时候的一次“稚问”：“我在一本叫做《飞碟探索》的科学杂志上偶然发现‘黑洞’这个词，觉得特别新奇。我就拿着书去询问父亲，但他对天文了解不多，于是带着我一起翻开字典，找到了黑洞这个词并解释给我听。”从“询问黑洞是什么”的少年成为“向别人解释黑洞”的首席科学家，苟利军花了数十年，而这漫漫科研之路的起点则是对太空杂志的一次发问和父亲的悉心解答。孩子的每一次提问都值得我们去认真对待，因为稚嫩的问题背后也许是想象力与探索力萌芽，而认真的答复也许会让小小的萌芽成长为参天大树。让孩子们的问题不再无人回答，让孩子们的宇宙好奇心茁壮成长，这正是《寰宇稚问》的初心所在。《寰宇稚问》的每期节目都围绕着孩子们最关注的航天问题展开，在节目的最后嘉宾也会对面向全国征集的宇宙“稚问”作出最热情、最真实的解答，在满足小朋友们的好奇心的同时，科普通俗易懂航天知识，鼓励孩子们主动探索未知的星空。事实上，麦当劳很早就关注到了孩子们对广袤夜空、日月星辰的向往。2018年，麦当劳启动了“点亮梦想”项目，从到联合国开画展、到嫦娥五号带孩子梦想画作去月球、做长征X号火箭设计师，再到做小侦探跟着玉兔二号发现线索等。麦当劳不断开拓活动形式来满足孩子们的好奇心、激励孩子们的探索欲，打造了一个助力多元成长、落实宇宙梦想的实践平台。2023年“点亮梦想”活动的主题定为“有问题，天晓得”，这与今年中国航天日的主题“格物致知 叩问苍穹”相恰合。麦当劳期望征集每一个孩子的真心发问，汇聚行业前端、学术前沿的航天教育资源以答复，引导孩子们深入了解宇宙运行的科学原理与规律，让孩子们在知识的版图上自在地奔跑、跳跃、翱翔。目前，2023年麦当劳“点亮梦想”活动已在全国门店上线。每位孩子来到麦当劳购买开心乐园餐或预约主题派对，就能够得到问题画纸向天发问。除了有机会得到中国原航天员的语音回复，还有机会得到中国探月盖章认证的电子证书、“拥有”一颗星星。“明明上天,烂然星陈。”如果您的孩子也对日月星辰感到好奇，快带领他们来参加活动吧，为孩子预约一个来自宇宙的回答。
