科技向未来｜黑洞——时空弯曲的超级旋涡（上）(3)

给黑洞拍照还有它很重要的科学意义，那么第一个意义就是为了检验爱因斯坦的广义相对论是否正确。通过把望远镜拍到的真实黑洞照片跟广义相对论预言的黑洞照片进行对比，我们来看一看一致不一致，就能够检验爱因斯坦的广义相对论正确与否。
好，说到这里，我想我们可以一起来看一下首次得到的黑洞照片到底是个什么样子。这就是我们得到的黑洞照片，从这张照片上我们可以看到两个特别明显的结构，第一是在它的中心部位是一个黑色的，我们把它叫阴影的一种结构，光度非常的低；另外环绕中心的黑色阴影有一圈发亮的结构，我们把它叫亮环，这个亮环我们可以看到它是不对称的，上面那一部分相对来说不是很亮，而下面这部分相对来说更加亮一些。中心的黑色阴影，它并不是黑洞的大小，它的黑色区域要比黑洞的半径要大两倍以上。
黑洞连光都无法逃脱，为什么周围却有发光的圆环？
黑洞既然引力这么强，我们强调了连光都无法逃脱，为什么周围还有一个发光的圆环？这个发光的圆环就跟我刚才给大家介绍的黑洞吸积有关。我们学过物理都知道能量是要守恒的，气体随着往黑洞下落的过程，从远到近，它的温度变得越来越高，到了黑洞附近的时候，达到非常非常高的一个温度，那么这样的一个高温气体就必然发出非常强的辐射，这个辐射就是我们看到的亮环的来源。
那么为什么这个亮环不对称？上边一部分相对比较暗，下边一部分相对比较亮？主要的原因就是一种叫多普勒效应的现象，据说发光的这些气体往黑洞下落的过程中它是有旋转的，一部分气体旋转是朝着黑洞，另外一部分是远离黑洞。那么这种情况下就会有一种叫多普勒效应，朝着我们来的气体发出来的光就会变强变亮，而远离我们的就会变得比较暗淡。
在得到黑洞照片的过程中，我们的科学家实际上还是付出了很多的努力。另外一方面这也是科学研究作为一种职业它最吸引人的一个地方，对于科学家来说，他每天面对的问题都是从来没有被解决过的一些问题，都是宇宙里边的一些奥秘。
在这里我想给大家分享一下我个人的一个例子。1999年，整整20年前，科学家们首次得到了黑洞吸积过程的一个超级计算机做出来的模拟结果，那个模拟的结果跟我们原先预想的非常的不一样。那么原因是什么呢？
“吾爱吾师 吾更爱真理”
当时国际上就产生了两个学派，这两个学派的领头人都是美国科学院的院士，都是国际上非常顶尖的天体物理学家。一派认为气体没有落到黑洞视界里，是因为一种叫对流的一种物理过程在起作用；另外一派认为它在下落的过程中都变成外流变成风、损失掉了。这两派他们当时谁都没有说服谁，争论了差不多有十几年的时间。2012年我们上海天文台的课题组，就对这个问题做了详细的一个研究，最终我们发现，哈佛大学学派可能是不对的，斯坦福那个学派可能是对的。在这里我想插一句，哈佛大学学派的领头人是我当年在哈佛大学做博士后的导师，所以从这个意义上来说，我把自己导师的理论给推翻了。当然了他毕竟是一个非常正直严谨的、真正的科学家，他当时当然对这个问题非常的重视，特地从美国飞到了上海跟我专门当面讨论。最后我终于把他给说服了，他承认了我的结果的正确性，然后后来我们还一起，在三年以后又联合发表了一篇文章说明这个问题是怎么回事。