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拍摄黑洞听起来不可能，甚至是自相矛盾的，但天文学家谢普·多尔曼和一个全球科学家联盟正在实现这个梦想。他们组装了事件视界望远镜系统，这是一个地球大小的虚拟射电天文台。作者赛斯·弗莱彻花了五年时间跟踪科学家们的工作，见证了他们的努力、挫折和突破。作者带我们进行了一次令人难以置信的冒险，我们将了解银河系的复杂性、人类感知和知识的边界，以及现实的科学事业是如何运作的。

《黑洞之影》讲述了一群科学家历经数十载，拍摄了第一张黑洞照片，对爱因斯坦的相对论进行了终极检验的冒险故事，并帮助回答了关于空间、时间、宇宙起源和实在本质最深层次的问题。

目录

首字母缩略词和缩写词 1

出场人物表 6

面纱与阴影 1

第一章 2

第二章 5

第三章 14

第四章 26

第五章 42

第六章 54

第七章 64

第八章 80

那里的怪物 87

第九章 88

第十章 99

第十一章 109

第十二章 120

第十三章 126

第十四章 139

黑洞火墙 143

第十五章 144

第十六章 152第四部分

第十七章 159

第十八章 168

第十九章 179

第二十章 190

第二十一章 211

地球大小的望远镜 221

第二十二章 222

第二十三章 227

第二十四章 237

第二十五章 243

后记 258

致谢 264

注释 268

术语表 282

作者介绍

赛斯·弗莱彻（Seth Fletcher），《科学美国人》的首席特写编辑，《超级电池、电动汽车和新锂经济》的作者。他与妻子和女儿住在纽约下哈德逊河谷。

译者介绍

赵雪杉，中国科学院国家天文台博士，研究方向为黑洞吸积盘和高能天体物理。

冯叶，中国科学院国家天文台博士，研究方向为黑洞基础物理。

苟利军，中国科学院国家天文台研究员、中国科学院大学天文学教授，《中国国家天文》杂志执行总编。美国宾夕法尼亚州州立大学博士，哈佛大学哈佛史密森天体物理中心任博士后和研究人员。

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正如他之前的描述，谢普和越来越多的同行脑海中浮现的愿景是建造“人类历史上最大的望远镜”。它将是一个分散的巴别塔（Babel），分布在世界各地多达十几处高地上，东起欧洲，西至夏 威夷，最后，从北部的格陵兰岛一直延伸到南极。它将是所有天文仪器中分辨率最高的那一个。它将满足所有最关键的要求：它将能分辨月球上的一个甜甜圈，或者，如果你愿意，可以分辨银河系中心黑洞的阴影。

天文学家们有时会以一个天文目标的“视角”来谈论望远镜，如果人马座A*拥有感知能力并回望地球，它会看到架设在山上由不同银色天线组成的一条传送带，好像一个零散地点缀着镜子的迪斯科球日夜旋转。首先出场的是位于西班牙内华达山脉和法国南部阿尔卑斯山脉的仪器。几个小时后，墨西哥的一个巨型银色天线和高海拔智利沙漠中的一组天线将会经过。接下来出现的是位于亚利桑那州和加利福尼亚州的仪器。几个小时后，轮到夏威夷登场。人马座A*整晚都凝视着南极点望远镜。当地球转动时，这些望远镜将从多个角度观测它们的目标，积累不同视角的数据，填充一个抽象的数学平面，随后将被超级计算机转换成图像。如果一切进展顺利，其中的一张图片将会加入经典宇宙图像的“万神殿”。

当2008年，谢普在菲利普斯礼堂的演讲结束后，保罗·何找到了谢普，但谢普守口如瓶。当然，他考虑过对人马座A*“成像”，在谈话、论文和提案中，他很乐意用战略性的声势来提出宏大的主张。但是当一对一交谈时，他会感到有点难为情，害怕厄运降临。基本上，地球上的每一个毫米波射电望远镜都必须以足够高的分辨率收集足够的光，才能制作出黑洞阴影的真实图像?  如果这就是人马座A*所隐藏的东西。当时还没有关于建造地球大小的望远镜阵列的流程说明，这些望远镜还是由一些国际财团建设和控制，他们有各自的优先事项和日程。即使他能把所有的望远镜放在一起，大自然也可能会比任何人想象的更擅于隐藏它的秘密。     但是谢普没有办法抵挡对拍摄黑洞阴影的向往。谢普与他的合作者一起，将第一次的成功观测转化为更多的望远镜时间。每一次他们外出，都会增加一些新的观测能力，实现一些新的目标，然后他们把这些写进来年的望远镜时间和基金申请提案中。

2008年，他们同样采用了夏威夷―亚利桑那―加利福尼亚的三角阵容，这一次他们在三个基线上都得到了探测。一年后，亚毫米波阵列的八个崭新、超光滑的六米天线加入了进来，将被用于观测M87。M87又名梅西耶87或室女座A，是一个超巨椭圆星系，距离地球5300万光年，包含一个巨大的中心黑洞。它太过庞大，因此尽管距离遥远，它的阴影也应该可以被观测到。

※ ※ ※

以大科学的标准来看，事件视界望远镜成本低廉。总而言之，谢普需要筹集大约2000万美元，而投资回报率可能相当可观。一张黑洞的图片和在追寻它的过程中伴随的观测可能会帮助解答一长串难题。这个实验可以揭示广义相对论是否适用于从未被测试过的极端环境。它可以确定罗伊·克尔旋转黑洞的度规是否描述了真实物理的对象。它可以显示视界面是否真的存在。它可以测试无毛定理（可以通过质量、角动量、电荷三个量来描述一个黑

洞）与宇宙监督假设（奇点，也就是存在于黑洞中心的时空结，永远不会“裸露”，它们总是隐藏在视界内）。如果阴影出现了，宇宙监督假设就是成立的。如果没有出现，那么人马座A*可能就是一个裸奇点?  不可理解之处显现并暴露在宇宙之中。当然，这个实验可能只会产生一个标志性的天文图像。这一点的重要性不容忽视。正如艾弗里·布罗德里克所说，黑洞的第一张照片可能和“暗淡蓝点”（Pale Blue Dot）一样重要。“暗淡蓝点”是太空探测器“旅行者”号从土星环上拍摄的一张地球照片，从土星环上看去，我们的星球是辽阔真空中的一个微不足道的斑点。艾弗里想，他们的照片会传达出一个截然不同的信息：它会告诉我们，那里存在着一个怪物。

但2000万美元仍然是一笔巨款，尤其是当你没有钱的时候。谢普一直依赖于国家科学基金会（简称NSF）的资助，但政府的资金越来越紧张。世界尚未从始于2008年的金融危机的衰退中复苏。美国呼声最大的那群人仍然愤怒于政府花费数千亿美元救助银行的行为。并且那年是选举年。这些条件将本已竞争激烈的筹资环境变成了一场饥饿游戏。为了获得NSF的资金，一个项目不仅要令人印象深刻、意义重大并广受称赞，而且它和它背后的人需要提供近乎完美的以往记录。这就是他们那晚在莫纳克亚山所面临的压力。

宣传是筹资游戏的一部分，而谢普是一个很好的推销员。在2008年《自然》杂志的论文发表后，谢普开始收到一连串的媒体申请。其中一些媒体的请求高调到令人生畏，并且间歇地让他在镜头前感到不适。有一次，他参加英国广播公司（BBC）的一个纪录片的拍摄，在摄制小组的灯光下，他打着手势，带着训练有素的热情告诉一位采访主持人，如果他们给人马座A*的阴影拍张照片，“那将是很值钱的拍照（money shot）。”

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编辑推荐

与《黑洞之旅》相比，本书的故事主角是哈佛大学天文学家、事件视界望远镜（EHT）发起者和领导者谢普·多尔曼，他受孩童时观测日食的影响，立志当一名天文学家，把给黑洞拍照当成自己的毕生事业。与任正非同登《时代》杂志2019百大影响力人物榜。《黑洞之旅》的作者是“黑洞照相”的负责人德国物理学家海诺·法尔克，带着巨资后期加入EHT,也是本书主角的合作与竞争对手。两本书从不同的视角追溯人类第一张黑洞照片的诞生，可以发现更多的故事，谁将会被写入诺贝尔奖名单？让我们拭目以待。

如何完成拍摄黑洞这一难以想象的任务？

谢普·多尔曼通过技术的突破、世界上最好的射电天文台之间的合作、创新的算法等，打开了一个关于黑洞和事件视界的全新窗口。

EHT的观测目标主要为位于南半天球、银河系中央的特大质量黑洞人马座A*以及位于北天球的椭圆星系M87星系中央的超大质量黑洞。它的目的是检验爱因斯坦的广义相对论、直接探测视界是否存在，追踪黑洞吸积盘和黑洞喷流，使得黑洞不再存在于计算、模拟以及人们的想象中。

EHT以甚长基线干涉技术（VLBI）结合分布在世界多地的十余个射电望远镜联合观测同一目标源并记录下数据，形成口径等效于地球直径的虚拟望远镜，成为60多所来自20个国家的大学研究所、天文台近200名天文学家参与的国际合作组织。未来计划将望远镜升至太空，直接拍摄黑洞纪录片。EHT获2020年基础物理学突破奖。

本书记录了天文学家数十载追寻黑洞身影的艰辛故事，不仅有安装同步原子钟的惊险细节场面，还有观测者如何在观测之夜祈祷好天气的喜怒哀乐，读者既可感叹有志者事竟成也可看到现实科学事业中名利的纷争。

本书是《纽约时报》编辑推荐图书。本书主角谢普·多尔曼TED演讲深受欢迎。

媒体评论

“这是一个引人入胜的幕后故事，讲述了科学家们在拍摄人马座A*黑洞时遇到的资金困难和竞争的挣扎。”

——《自然》

《黑洞之影》讲述了一个人类试图给星系中巨大黑洞拍照的故事。弗莱彻通过多年追踪天文学家的工作，捕捉到了一次疯狂而美丽的探索所带来的刺激。

——杰森·费根，《粉碎代码的女人》的作者

“在黑洞自相矛盾的虚无主义中，我们可能会发现关于宇宙最伟大、最宏伟的真理。”

——《连线》

“弗莱彻精心构思了一个不同寻常的故事，清晰解释了最令人费解的物理学，并生动地将一群鲜为人知的人物带入了公众视野，他们正在将拍摄黑洞照片的疯狂想法变成现实。”

——迈克尔·D.莱蒙尼克，《永久的现在和镜像地球》的作者

书籍介绍

拍摄黑洞听起来不可能，甚至是自相矛盾的，但天文学家谢普•多尔曼和一个全球科学家联盟正在实现这个梦想。他们组装了事件视界望远镜系统，这是一个地球大小的虚拟射电天文台。作者赛斯•弗莱彻花了五年时间跟踪科学家们的工作，见证了他们的努力、挫折和突破。作者带我们进行了一次令人难以置信的冒险，我们将了解银河系的复杂性、人类感知和知识的边界，以及现实的科学事业是如何运作的。

《黑洞之影》讲述了一群科学家历经数十载，拍摄了第一张黑洞照片，对爱因斯坦的相对论进行了终极检验的冒险故事，并帮助回答了关于空间、时间、宇宙起源和实在本质最深层次的问题。