很多人吃不上饭，为什么还要探索世界？

摘要：黑洞因为太遥远，加上大量吞噬物质和引力强大到连光也逃不走，所以人类一直无法直接观察到，随着现代科技的进步，利用遍布全球各地数个射电望远镜构成的巨大接收面，这次人类终于看到了它的真面目。1970年，一名赞比亚修女致信NASA航行中心科学副总监史都林格博士，问到：有这么多人吃不上饭，为什么还要探索宇宙。

“最近人类历史上首张黑洞照片在中国上海和台北、比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、日本东京和美国华盛顿全球六地同时对外发布，这是人类首次通过图像直观看到黑洞。

昨天的微信朋友圈，被黑洞照片相关的帖子刷了屏。原来那些网红和八卦都知趣地让到一边。各种科普、评论满天飞，有说黑洞照片好看的、也有介绍黑洞照片如何辛苦得来的、还有介绍爱因斯坦理论如何先验和伟大的，不一而足。

黑洞因为太遥远，加上大量吞噬物质和引力强大到连光也逃不走，所以人类一直无法直接观察到，随着现代科技的进步，利用遍布全球各地数个射电望远镜构成的巨大接收面，这次人类终于看到了它的真面目。

也许有人会问：那么遥远的一个天体，对我们生活几乎”无关“。（如果黑洞和太阳系”亲密一些“，估计大家都会受不了）究竟值不值得我们为它如此感兴趣？”

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为了看”黑洞“，人类有多努力？

我们都知道，黑洞是宇宙中一种质量异常大的特殊天体，可达太阳的几百亿倍。巨大的质量，产生了巨大的引力，以至于任何接近黑洞的物体都无法逃脱它的引力。就连传播速度最快的光也无法逃逸出来。

没有光发出来的物体，是看不见的，那我们怎么得到了黑洞的照片？

虽然黑洞本身看不见，但围绕在它周围，那些即将要被它”吃“掉但还没有被吃掉的物质很炽热，它们发出的光可以抵达地球，被我们看到。

这群围绕在黑洞周围的一圈可被观测的物质，形成了一个圆盘，天文学家称它为吸积盘（accretion disk），我们这次拍的黑洞照片明亮的部分，就是它。

就算这样，要想看到黑洞的真容，依然很难。

因为黑洞离我们太远了。（这点我们要庆幸，离我们近可不是好事）

多远？

比方讲，离我们最近的人马座A*黑洞的大小大约是50 个微角秒的宽度。一个微角秒大概是从月球上看地球上一篇文章末尾的句号的大小。

不仅仅远，由于黑洞巨大的引力扭曲了经过它的光线，使得我们看到的黑洞有点像现代抽象艺术的作品，如果拿人脸比喻的话，不经过加工的照片，你可以同时看到”鼻子“和”后脑勺”（因为黑洞将自己身后的光线强烈扭曲到前面，绕过了自身）。

所以需要对海量的观察数据进行“修正”，加上这次还动用了全球各地8台射电望远镜同时观察，来解决“看远”的问题，所以必须通过巨量计算处理各拍摄地照片的数据同步，或者说“冲洗”照片。

这一“洗”，就足足“洗”了两年！

处理中的黑洞照片

”黑洞“照片这件事，还让人想起不久前的”上帝粒子“被发现的事，当时轰动的盛况，比这次有过之而无不及。不过想想欧洲强子对撞中心的天文数字造价（高达37亿欧元），比给黑洞拍照更贵。

”上帝粒子“被发现最重要的意义在于，它说明了物质的来源，质量的来源，说明了物质为何有质量。一种只有能量没有静止质量的场即希格斯场在自激作用后质量就诞生了。

“上帝粒子”发现过程示意图

也就是说质量来源于能量！而能量就是一种振动，能量的最小值是能量子，能量子的能量大小正比于振动的频率，比例系数正是著名的普朗克常量h。

这再清楚不过了：构成我们世界的物体就是各种振动！我们听到的声音叫音频，频率不同音调就不同，例如女声一般频率高，声音就比较尖，男声一般频率小，声音就比较低沉。

可惜我们耳朵只能听到声音频谱的一部分，超声波和次声波我们就都听不到。要不然如果我们能听到一切振动的话，我们就会发现：构成世界的一切，太阳月亮，石头，树，草，猫狗，人类自己等等原来就是各种高低不一的能量在振动，都在那里唱着自己的歌，他们是一首首或美妙或刺耳的歌曲。

也许你要说，”上帝粒子“和”黑洞“，都很贵很贵的，花了那么多钱，只是证明几个猜想，究竟值不值？

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“很多人吃不上饭，

为什么还要探索世界？”

1970年，一名赞比亚修女致信NASA航行中心科学副总监史都林格博士，问到：有这么多人吃不上饭，为什么还要探索宇宙？

史都林格博士很快回了信，NASA随后以《为什么要探索宇宙》为标题将这封真挚的回信发表，回信是这么写的（部分节选）：

亲爱的Mary Jucunda修女：

每天，我都会收到很多类似的来信，但这封对我的触动最深，因为它来自一颗慈悲的饱含探求精神的心灵。我会尽自己所能来回答你这个问题。

首先，请允许我向你以及你勇敢的姐妹们表达深深的敬意，你们献身于人类最崇高的事业：帮助身处困境的同胞。

在来信中，你问我在目前地球上还有儿童由于饥饿面临死亡威胁的情况下，为什么还要花费数十亿美元来进行飞向火星的航行。我清楚你肯定不希望这样的答案：“哦，我之前不知道还有小孩子快饿死了，好吧，从现在开始，暂停所有的太空项目，直到孩子们都吃上饭再说。”

事实上，早在人类的技术水平可以畅想火星之旅之前，我已经对儿童的饥荒问题有所了解。而且，同我很多朋友的看法一样，我认为此时此刻，我们就应该开始通往月球、火星乃至其他行星的伟大探险。从长远来看，相对于那些要么只有年复一年的辩论和争吵，要么连妥协之后也迟迟无法落实的各种援助计划来说，我甚至觉得探索太空的工程给更有助于解决人类目前所面临的种种危机。

在详细说明我们的太空项目如何帮助解决地面上的危机之前，我想先简短讲一个真实的故事。

那是在400年前，德国某小镇里有一位伯爵。他是个心地善良的人，他将自己收入的一大部分捐给了镇子上的穷人。这十分令人钦佩，因为中世纪时穷人很多，而且那时经常爆发席卷全国的瘟疫。一天，伯爵碰到了一个奇怪的人，他家中有一个工作台和一个小实验室，他白天卖力工作，每天晚上的几小时的时间专心进行研究。他把小玻璃片研磨成镜片，然后把研磨好的镜片装到镜筒里，用此来观察细小的物件。伯爵被这个前所未见的可以把东西放大观察的小发明迷住了。他邀请这个怪人住到了他的城堡里，作为伯爵的门客，此后他可以专心投入所有的时间来研究这些光学器件。

然而，镇子上的人得知伯爵在这么一个怪人和他那些无用的玩意儿上花费金钱之后，都很生气。“我们还在受瘟疫的苦，”他们抱怨道，“而他却为那个闲人和他没用的爱好乱花钱！”伯爵听到后不为所动。“我会尽可能地接济大家，”他表示，“但我会继续资助这个人和他的工作，我确信终有一天会有回报。”

果不其然，他的工作(以及同时期其他人的努力)赢来了丰厚的回报：显微镜。显微镜的发明给医学带来了前所未有的发展，由此展开的研究及其成果，消除了世界上大部分地区肆虐的瘟疫和其他一些传染性疾病。

伯爵为支持这项研究发明所花费的金钱，其最终结果大大减轻了人类所遭受的苦难，这回报远远超过单纯将这些钱用来救济那些遭受瘟疫的人。

最早的显微镜

我们目前面临类似的问题。我甚至认为可以通过太空项目，来为缓解乃至最终解决地球上的贫穷和饥饿问题作出贡献。解决饥饿问题的关键有两部分：食物的生产和食物的发放。食物的生产所涉及的农业、畜牧业、渔业及其他大规模生产活动在世界上的一些地区高效高产，而在有的地区则产量严重不足。通过高科技手段，如灌溉管理，肥料的使用，天气预报，产量评估，程序化种植，农田优选，作物的习性与耕作时间选择，农作物调查及收割计划，可以显著提高土地的生产效率。

人造地球卫星无疑是改进这两个关键问题最有力的工具。在远离地面的运行轨道上，卫星能够在很短的时间里扫描大片的陆地，可以同时观察计算农作物生长所需要的多项指标，土壤、旱情、雨雪天气等等，并且可以将这些信息广播至地面接收站以便做进一步处理。事实证明，配备有土地资源传感器及相应的农业程序的人造卫星系统，即便是最简单的型号，也能给农作物的年产量带来数以十亿美元计的提升。

登月工程需要历史上前所未有的高精度和高可靠性。面对如此严苛的要求，我们要寻找新材料，新方法；开发出更好的工程系统；用更可靠的制作流程；让仪器的工作寿命更长久；甚至需要探索全新的自然规律。