天文随心听｜讲述宇宙与人的故事

好学蜗牛
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为你捕捉最新最快的天文前沿信息，你不知道的和你想知道的天文内容都在这里，一起加入天文随心听的大家庭吧，我们一起探索宇宙无穷的奥秘！你也可以关注微信公众号——科学大唠嗑——了解更多信息。 主播简介：好学蜗牛，蜗牛研习社创始人，二手天文学家，多年从事科学普及工作，曾策划并执行了2018年1月31日超级月亮直播并为央视各段新闻提供视频直播信号，网络及电视观看人数近2亿。 联系VX：haoxuewoniu

  1. 2h ago

    【第二季】269｜【黑洞之问】贝肯斯坦——黑洞有熵

    1972年，25岁的普林斯顿博士生雅各布·贝肯斯坦提出了一个所有人都反对的猜想：黑洞有熵，且正比于视界面积。这个猜想的灵感来自一个朴素的思想实验——把一杯热茶倒进黑洞，宇宙的熵是否减少了？为了拯救热力学第二定律，贝肯斯坦赌了一个方向：黑洞不是没有熵的"经典怪物"，它有热力学属性。整个学界反对他，反对最激烈的霍金决定亲手证明他错了。两年后，霍金算出了一个连自己都吓了一跳的结果。 本期你会听到： 惠勒的思想实验：一杯热茶倒进黑洞，宇宙熵减少了吗？ 面积定理的启发：视界面积永不减少，和熵增定律惊人相似 贝肯斯坦-霍金熵公式：黑洞的熵正比于视界面积，而非体积 霍金的反对：有熵就有温度，有温度就会辐射，但黑洞连光都逃不掉 一个25岁博士生的判断力：凭"热力学第二定律不会失效"的信念赌一个方向 时间线： 1971年：霍金证明黑洞面积定理——视界面积永不减少 1972年：贝肯斯坦在博士论文中提出黑洞熵猜想 1974年：霍金算出黑洞辐射，证明贝肯斯坦是对的 金句精选： "如果黑洞让宇宙的熵减少了，那不是热力学第二定律出了问题，是我们对黑洞的理解出了问题。" "不是先有证据才有判断，是先有判断才去找证据。" "面积不减，和熵不减，惊人地相似。但'像'不等于'是'——你可以把猫和老虎类比，但猫不是老虎。" 核心问题：  贝肯斯坦面对的核心矛盾是：热力学第二定律说孤立系统的熵只能增加，但黑洞无毛定理暗示黑洞的熵为零——把带有熵的物体扔进黑洞，宇宙的总熵就减少了。为了拯救第二定律，贝肯斯坦赌了一个方向：黑洞有熵，且正比于视界面积。这个猜想是对是错，要等霍金亲手计算才能见分晓。而那个计算的结果，将彻底改写黑洞的命运。 参考文献： Bekenstein, J.D. (1973). "Black holes and entropy". Physical Review D, 7, 2333-2346. Hawking, S.W. (1971). "Gravitational Radiation from Collapsing and from Black Holes". Physical Review Letters, 26, 1344-1346.（面积定理） Bekenstein, J.D. (1981). "Universal upper bound on the entropy-to-energy ratio for bounded systems". Physical Review D, 23, 287-298.（贝肯斯坦界）

    【第二季】269｜【黑洞之问】贝肯斯坦——黑洞有熵

  2. 1d ago

    【第二季】268｜【黑洞之问】黑洞无毛——所有秘密都藏在三个数字里

    本周进入《黑洞之问》第六周"黑洞不是黑的"。第一期从1971年惠勒提出的黑洞无毛定理出发，揭示一个惊人的事实：黑洞一旦形成，只需三个参数——质量、角动量、电荷——就能完整描述。所有其他信息，在形成黑洞时全部消失。但这与量子力学的核心假设"幺正性"直接冲突：量子力学说信息永不消失，黑洞说信息被摧毁了。两个都对，但不可能都对。 本期你会听到： 黑洞无毛定理：三个参数之外，一切细节统统抹掉 "搅拌机"比喻：100亿吨冰激凌和100亿吨黄金形成的黑洞，从外面看一模一样 量子力学的幺正性：信息永不消失，任何过程原则上可逆 惠勒的提问方式：不是"方程怎么解"，而是"这意味着什么" 信息悖论的种子：黑洞无毛定理埋下的冲突，几年后将被霍金亲手引爆 时间线： 1915年：史瓦西给出爱因斯坦场方程的第一个精确解 1971年前后：惠勒提出"黑洞无毛"概念 金句精选： "黑洞就是宇宙的搅拌机。你往里扔一颗中子星，扔一个光子，扔一本《大英百科全书》——出来的是同一个东西。" "信息不是被打散了，是被摧毁了。" "惠勒有一种天赋，能把一个复杂的物理概念变成一句让人忘不掉的话。" 核心问题：  黑洞无毛定理揭示了一个根本性冲突——广义相对论说黑洞只保留三个参数，其余信息全部消失；量子力学说信息永不消失，任何过程都可逆。如果黑洞真的摧毁了信息，量子力学的地基就动摇了；如果信息没有消失，它藏在哪里？这个冲突将在本周逐步展开，从无毛定理到贝肯斯坦的熵假说，从霍金辐射到信息悖论，最终指向物理学最深的未解之谜。 参考文献： Israel, W. (1967). "Event Horizons in Static Vacuum Space-Times". Physical Review, 164, 1776-1779. Wheeler, J.A. (1971年前后). 讲座中提出"黑洞无毛"的说法。

    【第二季】268｜【黑洞之问】黑洞无毛——所有秘密都藏在三个数字里

  3. 3d ago

    【第二季】266｜【黑洞之问 番外】 詹斯基的遗产——射电天文的黄金时代

    詹斯基1932年打开了一扇窗。二战后，雷达技术催生了新一代射电望远镜——赖尔的孔径合成、洛弗尔的76米大天线、奥尔特的21厘米氢线测绘银河系旋臂。1960年代，射电天文迎来"黄金时代"：类星体、微波背景辐射、脉冲星、星际分子，四大发现改写了天文学教科书。本期重点讲述脉冲星的发现——1967年，24岁的剑桥博士生约瑟琳·贝尔，在30米长的记录纸上辨认出1.33秒精确重复的脉冲信号，编号"小绿人1号"。这个发现证实了33年前巴德和兹威基预言的中子星。1974年诺贝尔奖颁给了导师休伊什，贝尔不在名单上。詹斯基的遗产，远比他想象的要大。 本期你会听到 二战后雷达技术如何催生射电天文学：赖尔的孔径合成、洛弗尔的大天线、奥尔特的21厘米氢线 1960年代射电天文"黄金时代"四大发现：类星体、微波背景辐射、脉冲星、星际分子 贝尔和"小绿人1号"：24岁博士生在记录纸上发现1.33秒脉冲信号，半开玩笑编号为外星文明 脉冲星就是中子星：1934年巴德和兹威基的预言，33年后被证实 1974年诺贝尔奖给了导师休伊什，贝尔不在名单上——"颁奖词里，没有贝尔的名字" 时间线  1932年：詹斯基发现银河系无线电信号 1951年：21厘米氢线被探测到 1957年：洛弗尔望远镜追踪斯普特尼克 1963年：类星体发现 1964年：微波背景辐射发现 1967年：贝尔发现脉冲星 1968年：星际分子发现 1974年：赖尔与休伊什获诺贝尔奖（贝尔被排除） 2018年：贝尔获基础物理学特别突破奖 金句精选 窗户打开了，风会吹进来。不需要打开窗户的人还站在那里。 颁奖词里，没有迈特纳的名字。颁奖词里，没有贝尔的名字。有些事情，在科学史上反复发生。 一个人，一座旋转木马，一个被忽视的发现。九十年后，它长出了整个领域。 核心问题  詹斯基听到的那个"嘶嘶声"，来自银河系中心。九十年后，我们在那里拍到了黑洞的照片。但那个声音里，不仅有黑洞——有中子星，有大爆炸的余晖，有星际空间的化学，有整个射电天文学的黄金时代。一个人打开了一扇窗，他活着的时候不知道自己打开了什么。但窗户打开了，风会吹进来。

    【第二季】266｜【黑洞之问 番外】 詹斯基的遗产——射电天文的黄金时代

  4. 4d ago

    【第二季】265｜【黑洞之问】 看见不可见——我们到底看见了什么

    2019年4月10日，事件视界望远镜（EHT）发布了人类历史上第一张黑洞照片——M87中心黑洞的剪影。2022年5月12日，第二张照片发布——银河系中心黑洞人马座A*。拍摄方向指向人马座——正是1932年詹斯基"听到"无线电信号的那片天空。从"听到"到"看见"，九十年。但严格来说，从头到尾，没有人直接看见过黑洞本身——你看见的永远是黑洞对周围的影响：弯曲的光、被吸走的物质、伴星的轨道。当影响足够多、足够一致，你就"看见"了它。黑洞教会我们：有些东西你永远无法直接看见，但你可以通过它对周围世界的影响，确信它存在。 本期你会听到 2019年M87黑洞照片：橙红色圆环+黑色中心——你拍的不是黑洞本身，是黑洞的"影子" 事件视界望远镜EHT：8台射电望远镜连成地球大小的虚拟望远镜，用VLBI技术合成图像 2022年银河系中心黑洞照片：指向人马座——詹斯基1932年听到信号的那个方向，九十年闭环 "看见"的两种含义：直接看见本身 vs 通过影响推断存在——黑洞的看见是第二种 从间接到直接：无线电信号→光谱红移→X射线→双星轨道→黑洞影子照片，九十年 时间线  1932年：詹斯基听到来自人马座的信号  1963年：施密特发现类星体红移  1971年：天鹅座X-1被认定为黑洞候选体  1974年：霍金辐射  2017年：EHT首次观测  2019年：M87黑洞照片  2022年：银河系中心黑洞照片（詹斯基闭环） 金句精选 你看见的不是黑洞本身。你看见的是它的影子、它的引力、它对周围一切的影响。 有些东西你永远无法直接看见，但你可以通过它对周围世界的影响，确信它存在。 如果"直接看见"是特例，"通过影响推断存在"才是常态——那黑洞不是例外，黑洞是规则。 从"听到"到"看见"，九十年。从一篇文章被忽视的工程师，到全球数百名科学家合作的国际项目，九十年。 核心问题  霍金说黑洞会蒸发。但蒸发之后，掉进去的信息，是消失了，还是回来了？这个问题，至今没有答案。下周，我们从"怎么看见"转向"看见之后"——一个黑洞从形成到消亡，经历了什么？

    【第二季】265｜【黑洞之问】 看见不可见——我们到底看见了什么

  5. 5d ago

    【第二季】264｜【黑洞之问】 霍金的赌——一种对冲

    1974年，霍金和索恩打赌天鹅座X-1是不是黑洞。霍金赌"不是"。他在《时间简史》中解释：这是买保险——如果黑洞不存在，他的毕生研究就成了废纸，至少赢了一个赌。同年，霍金发现黑洞不是完全黑的：事件视界附近的量子效应会产生"霍金辐射"，黑洞会慢慢蒸发。这个发现让"什么是黑洞"变得复杂——它不再是经典意义上的永恒终结者。1990年，霍金认输。十六年的赌局结束了，但霍金对黑洞的"诚实犹豫"——赌自己毕生信念的反面——比赌局本身更值得记住。 注：霍金引文出自《时间简史》第6章"黑洞"。 本期你会听到 霍金与索恩：两个黑洞研究的核心人物，一个赌"是"一个赌"不是" "买保险"——霍金自己的解释：把一生押在黑洞上，赌它的反面是一种对冲 1974年霍金辐射：黑洞不是完全黑的，它会蒸发——物理学最深问题的交汇点 贝肯斯坦的"黑洞有熵"如何催生了霍金辐射的发现 两场赌都输了——赌的都是"希望为真"的反面，这是一种面对不确定性的诚实 时间线  1973年：贝肯斯坦提出黑洞有熵  1974年：霍金发现霍金辐射，与索恩打赌  1990年：霍金认输  2004年：霍金推翻信息悖论立场 金句精选 你怕的不是"不信"——你怕的是"信得太满"。 他亲手算出了自己不想看到的答案。 一个人，把一生押在一件事上，却反复赌这件事的另一面。这不是矛盾——这是一种面对不确定性的诚实。 核心问题  霍金辐射让"什么是黑洞"变复杂了。如果黑洞会蒸发，那它就不是经典广义相对论里那个永恒不变的东西。天鹅座X-1里那个看不见的伴星——它是经典意义上的黑洞吗？还是某种我们还没完全理解的量子引力天体？赌"不是"，在某种意义上，是一种诚实的犹豫。

    【第二季】264｜【黑洞之问】 霍金的赌——一种对冲

  6. 6d ago

    【第二季】263｜【黑洞之问】 天鹅座X-1——宇宙头号黑洞嫌疑犯

    1964年，探空火箭在天鹅座方向发现一个明亮X射线源。1971年，韦伯斯特和默丁确认它与蓝色超巨星HDE 226868组成双星系统。三条线索——不发光、质量远超中子星上限、发强X射线——指向同一个答案：黑洞。但天文学家管它叫"候选体"，不是"被证明是黑洞"。因为你没有直接看到黑洞，你看到的是推理的结果。从1971年起，天鹅座X-1成了宇宙头号黑洞嫌疑犯。而霍金，赌它"不是"黑洞。 本期你会听到 1964年白沙导弹基地探空火箭发现天鹅座X-1——为什么X射线探测必须到大气层外面去 1971年韦伯斯特和默丁的两块拼图：光学伴星HDE 226868 + 质量测定 三条线索的推理链：不发光+质量超中子星上限+发X射线=排除法指向黑洞 "候选体"与"被证明"的区别：科学为什么不能说"就是这个" 霍金1974年的赌局伏笔：一辈子研究黑洞的人，赌最有力的候选体"不是黑洞" 时间线  1964年：探空火箭发现天鹅座X-1  1971年：韦伯斯特和默丁确认双星系统和光学伴星  1974年：霍金与索恩打赌 金句精选 你没有直接看到黑洞。你看到的是推理的结果。 一个不发光、质量超过任何已知致密天体上限的东西。指向的答案只有一个。 一个人，一辈子研究黑洞，却赌最有力的黑洞候选体"不是黑洞"。这不是矛盾。这是某种比相信更深的东西。 核心问题  天鹅座X-1不是"被证明是黑洞"，是"被认定最可能是黑洞"。你的推理依赖一个假设——你假设已知的物理模型是对的，假设那个看不见的东西不是某种你还没发现的新天体。这就是为什么天文学家管它叫"候选体"。

    【第二季】263｜【黑洞之问】 天鹅座X-1——宇宙头号黑洞嫌疑犯

  7. Aug 25

    【第二季】262｜【黑洞之问】类星体——宇宙中最亮的灯

    1960年，桑德奇找到3C 48的光学对应体，光谱三年无人能认。1963年，施密特在3C 273的光谱中认出了氢的巴尔末线——只是红移了15.8%，对应距离约20亿光年。一个比太阳系还小的天体，亮度超过整个银河系数百倍。1964年，泽尔多维奇和萨尔皮特独立提出：类星体的引擎是超大质量黑洞的吸积盘。宇宙中最亮的灯，靠的是宇宙中最黑的东西。黑洞第一次从方程里的怪物，变成了解释观测现象的物理实体。 本期你会听到 桑德奇1960年找到3C 48的光学对应体，光谱三年无人能认——那些"指纹"在奇怪的位置上 施密特1963年的灵光一闪：那些谱线就是氢的巴尔末线，只是整体红移了一大截 红移0.158意味着20亿光年——一个比太阳系还小的东西，亮度超过整个银河系 吸积盘机制：核聚变转化0.7%的质量，黑洞吸积盘转化10%以上——效率高出一个量级 黑洞从"方程里的怪物"变成"解释观测的物理实体"——第一次和"看见"发生联系 时间线 1960年：桑德奇找到3C 48光学对应体，光谱无法识别  1963年：施密特认出3C 273红移0.158  1964年：泽尔多维奇和萨尔皮特独立提出黑洞吸积盘模型 金句精选 宇宙中最亮的灯，靠的是宇宙中最黑的东西。 黑洞不是宇宙的终结——它是宇宙中最高效的能量机制。 当宇宙中最亮的灯，照见最黑的东西——你信了，还是不信？ 核心问题  类星体只是间接证据。它告诉你"那里有一个黑洞在吃东西"，但不能告诉你"那个黑洞有多重、在哪里、是不是真的"。你需要更近的、更具体的证据。你需要找到一个"嫌疑犯"——一个你能反复观测、能用多种方法交叉验证的候选体。

    【第二季】262｜【黑洞之问】类星体——宇宙中最亮的灯

  8. Aug 24

    【第二季】261｜【黑洞之问】用耳朵“看”宇宙

    1932年，贝尔实验室的年轻工程师卡尔·詹斯基，在研究无线电干扰时，发现了一种每天提前4分钟出现的神秘噪音。他追踪到那个信号来自银河系中心——人类第一次"听到"了宇宙深处的声音。但更重要的是：人类第一次意识到，可见光不是唯一的窗口。宇宙在用我们看不见的方式"说话"。然而，詹斯基的发现没有被重视，他被调去研究别的项目，再也没有回到射电天文。44岁英年早逝，他的遗产在身后才被承认。本周的故事，就从这个被遗忘的先驱开始。 本期你会听到 詹斯基和他的"旋转木马"天线：一个电话工程师怎么"听到"了银河系 恒星日与太阳日的4分钟之差：为什么这4分钟证明信号来自太阳系之外 "可见光不是唯一的窗口"——这不是技术进步，是认知革命 詹斯基被遗忘的命运：先驱在科学史上为什么总是被忽视 二战后雷达技术催生射电天文的"黄金时代" 时间线 1932年：詹斯基发现来自银河系中心的无线电信号 1933年：论文发表，学术界未予重视 1950年：詹斯基去世，年仅44岁 1960年代：射电天文学"黄金时代"，四大发现相继到来 金句精选 宇宙不仅在用可见光"说话"，它还在用无线电波"说话"。你只是从来没听过。 先驱被遗忘，在科学史上不是意外，是常态。 你听到一种声音，你知道它来自银河系中心。但那个声音是什么？你需要一种翻译。 核心问题  人类第一次用耳朵"听到"了宇宙，但听到和看见是两回事。你听到了来自银河系中心的无线电信号，但那个信号背后是什么天体？你需要一种"翻译"——把无线电波翻译成你能理解的物理图像。这种翻译，要到三十多年后的1963年才到来。

    【第二季】261｜【黑洞之问】用耳朵“看”宇宙
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