中國科學(xué)院上海天文臺研究員袁峰算是和“甜甜圈”結下一生的緣分了——5月16日，由他參與的事件視界望遠鏡項目（EHT）拍攝到了首張銀河系中心超大質(zhì)量黑洞“人馬座A*”的第一張寫(xiě)真照片——一個(gè)巨大的宇宙“甜甜圈”。

　　這張寫(xiě)真，來(lái)自2.7萬(wàn)光年之外的銀河系中心。中國大陸有16位研究人員參與了這項工作，袁峰是其中之一。

　　從1994年攻讀天體物理學(xué)博士至今，袁峰已經(jīng)在與“甜甜圈”們打交道的路上堅持了28年。5月的這張照片，其實(shí)是EHT團隊第二次拍到的黑洞寫(xiě)真。第一次發(fā)布黑洞照片是在2019年4月。那時(shí)，EHT組織宣布得到了第一張黑洞M87的照片。該照片的中心是一個(gè)近似圓形的黑暗區域，該區域被一個(gè)發(fā)光的亮環(huán)保衛，酷似一個(gè)金色的“甜甜圈”。

　　很多人不明白，既然科學(xué)家早在2019年就已經(jīng)拍到了黑洞寫(xiě)真，為何還要在2022年再拍一次呢？科學(xué)家想要證明什么問(wèn)題呢？

　　袁峰告訴中青報·中青網(wǎng)記者，實(shí)際上，一張張“甜甜圈”黑洞寫(xiě)真，看似雷同，但它們都有其在不同假設環(huán)境中的重要價(jià)值。

　　“我們拍到的照片，準確來(lái)說(shuō)，不是黑洞本身，而是黑洞周?chē)奈e流。這些吸積流被一個(gè)強大的中心引力吸引，而這個(gè)引力就來(lái)自黑洞。”袁峰說(shuō)，“甜甜圈”外圈那個(gè)閃閃發(fā)光的金色圓環(huán)，實(shí)際上就是吸積流，吸積流氣體在黑洞引力作用下向黑洞下落，下落過(guò)程中它們變熱、進(jìn)而發(fā)出強烈的輻射，照片中看到的明亮光環(huán)，就是這些非常熱的氣體發(fā)出的輻射。

　　天體物理學(xué)家納拉揚等人的研究發(fā)現，宇宙中存在兩種吸積流，一種是“正常”吸積流，另一種是“瘋狂”吸積流，前者磁場(chǎng)較弱，后者磁場(chǎng)很強。除了磁場(chǎng)外，兩種吸積流其他方面也存在很大不同，而且還決定了黑洞噴流的形成。

　　袁峰告訴記者，黑洞寫(xiě)真拍攝的一個(gè)重要價(jià)值在于其在強引力場(chǎng)環(huán)境下“檢驗了愛(ài)因斯坦的廣義相對論”。廣義相對論是描述物質(zhì)間引力相互作用的理論，由阿爾伯特·愛(ài)因斯坦于1915年完成，1916年正式發(fā)表。這一理論首次把引力場(chǎng)等效成時(shí)空的彎曲。

　　他介紹，100年前也有科學(xué)家對廣義相對論進(jìn)行過(guò)檢驗，但當時(shí)都是在弱引力場(chǎng)環(huán)境下進(jìn)行的檢驗，而在弱場(chǎng)下，廣義相對論與牛頓力學(xué)兩種理論的差別不大。只有在強引力場(chǎng)的環(huán)境下，兩者才能出現較為明顯的差別。

　　黑洞，正是那個(gè)用來(lái)檢驗廣義相對論的、合適的強引力場(chǎng)。

　　“廣義相對論和量子力學(xué)理論是目前物理學(xué)界最牛的理論，是現代物理學(xué)最重要的基礎。”袁峰說(shuō)，以人們日常使用的衛星導航系統為例，它也需要依靠廣義相對論，工程人員在這一理論基礎上，把“導航”變成了現實(shí)，“舉個(gè)例子，用牛頓力學(xué)理論做導航的話(huà)，誤差可能是1-2公里，而要精準定位，一定要依靠廣義相對論。”

　　如今科學(xué)家拍攝到的黑洞照片，與基于100多年前的廣義相對論計算出來(lái)的“黑洞模型照片”是相符合的，說(shuō)明廣義相對論通過(guò)了這次檢驗。

　　袁峰不是EHT項目中的“拍照人”，而是該項目中解釋“為什么拍照”的理論研究者之一。

　　“吸積流被吸進(jìn)去的過(guò)程中，產(chǎn)生了很多有趣的現象。”他介紹，黑洞本身不會(huì )發(fā)光，要找到黑洞，最重要的就是找到其周?chē)奈e流氣體，“根據我們的計算預測，真正的黑洞比這幅‘甜甜圈’圖片中的黑色部分要小一些。”

　　袁峰所說(shuō)的“計算”，是求解一個(gè)復雜的黑洞吸積流方程組。這個(gè)方程的復雜程度，遠超出一般人的想象。這個(gè)方程組從20世紀60年代開(kāi)始就被科學(xué)家關(guān)注，每解出這個(gè)方程的一小步，都值得發(fā)表一篇高水平學(xué)術(shù)論文。20世紀90年代，袁峰在哈佛大學(xué)的博士后導師納拉揚發(fā)現了該方程的一個(gè)創(chuàng )新性解，為人們理解宇宙中的黑洞邁出了重要一步，他本人因此當選美國科學(xué)院院士。

　　“我當時(shí)寫(xiě)了一篇還算不錯的論文，在一次韓國舉辦的國際會(huì )議上作了報告。”袁峰告訴記者，“導師后來(lái)告訴我，那次聽(tīng)到我的報告，就想好要給我留一個(gè)博士后位子了。”

　　2002年到哈佛大學(xué)報到后，負責接待的天文系秘書(shū)在見(jiàn)到袁峰后說(shuō)：“我早就想見(jiàn)到你了！有幾百人申請了教授的博士后位置，我想知道他把這個(gè)位置留給了一個(gè)什么樣的人。”

　　出乎這位知名教授意料的是，10年后的2012年，他最青睞的博士后袁峰通過(guò)理論分析和大規模數值模擬，首次論證了吸積流中確實(shí)存在很強的外流，從而推翻了他在1999年提出的著(zhù)名的吸積流“對流”理論。直到2014年，納拉楊才在與袁峰的多次探討中，接受了他的最新研究成果。

　　2005年，有著(zhù)德國馬普射電天文研究所、美國哈佛大學(xué)和普渡大學(xué)博士后工作經(jīng)歷的袁峰，決定回國。“就是喜歡中國的文化和環(huán)境，國外的環(huán)境再好也不是為中國人設計的，在那里沒(méi)有歸屬感和認同感。”袁峰說(shuō)。

　　這種歸屬感和認同感，就包括向中國大眾科普天文知識、天體物理知識。

　　“全國只有十幾所大學(xué)有天文系，而美國排名前100的大學(xué)，幾乎家家都有天文系。這個(gè)看似無(wú)用的學(xué)科，卻是最重要的基礎學(xué)科之一。我想在更多學(xué)生心目中種下仰望星辰大海的種子。”袁峰說(shuō)，我國快速發(fā)展至今，是時(shí)候要加強各個(gè)學(xué)科的基礎研究了，“基礎研究對國家長(cháng)遠發(fā)展意義重大。”

　　他也希望這張漂亮的“甜甜圈”照片，能成為青少年朋友們“遵循興趣、保持好奇心”的“誘餌”，“希望我們的孩子們未來(lái)選擇學(xué)習、工作方向時(shí)，都能遵循自己原本的興趣，保持對大自然的好奇。”

　　之所以選擇天體物理，也是袁峰本人的興趣所在。讀碩士期間，他曾一度從理論物理專(zhuān)業(yè)換到量子化學(xué)專(zhuān)業(yè)，但3年讀研時(shí)間里，他發(fā)現自己對廣義相對論的興趣與日俱增，“我覺(jué)得廣義相對論很優(yōu)美，很喜歡，所以我報考了中科大的天體物理專(zhuān)業(yè)博士，從此一直在研究天體物理。”

　　中青報·中青網(wǎng)記者 王燁捷 來(lái)源：中國青年報