【菜科解读】

　　

　　黑洞和虫洞：通往其它宇宙的隧道？

　　据俄罗斯卫星网：黑洞(black hole)和虫洞（wormhole，又称爱因斯坦-罗森桥Einstein—Rosen 1idge）很早前就成为许多讲述科幻电影和电视的习惯性象征，在这些作品中，航空旅行者利用它们在宇宙中疾速移动。

穿越时空的旅行在多大程度上像是真实的？俄罗斯科研教育“5-100项目”大学的物理学家们向俄罗斯卫星通讯社和广播电台做了介绍。

　　什么是黑洞？

　　物理学家们通常把带有如此强的重力，以至于任何物质、能量一旦落到那里就无法挣脱的时空区域称之为黑洞。

黑洞在空间上受到边界的限制，任何物体或射线都无法挣脱到边界之外。

这样，身处黑洞之外的观察家们无法获知黑洞之内情况如何的任何信息。

　　俄罗斯人民友谊大学（PFUR）重力和宇宙学研究所教授基里尔·布龙尼科夫说，按照相对论，黑洞的几何形状是用爱因斯坦重力场方程（Einstein field equations）描绘的，方程之间的联系是扭曲的时空度量，度量拥有充填时空实体的性质，而重力--是时空曲率的表现。

　　布龙尼科夫介绍说：“学者们从理论上描述了黑洞的几个类别。

它们的区别在于是否具有或缺乏旋转、电荷和其它可能的参数。

有人认为，黑洞可能是在相当庞大的星体在其进化的最后阶段受到挤压时出现的。

”

　　布龙尼科夫说，无法看到黑洞，因为外部观察者无法直接从事件视界（event horizon）获得某种信息。

因此，黑洞只能间接表现自己--从经过它旁边的光线弯曲、从落到它上面的周边物质发出的电磁辐射，等等。

　　学者们迄今也不明白，黑洞的内部区域是什么样的。

按照相对论，黑洞内应该有无限大的时空曲率值、密度和物质压力。

但许多研究者们认为，这样是不可能的。

　　布龙尼科夫指出，“我们在这里遇到了我们关于时空的经典概念的适用边界，步入了一个目前还没有构建出来的量子重力的未知领域。

”。

　　洞悉黑洞内部的观察员在跨越事件视界时，来到了新的膨胀宇宙。

　　寻觅黑洞

　　地面-宇宙干涉仪观察项目“射电天文”（RadioAstron）于2019年年初结束，这种干涉仪的分辨率比着名的哈勃天文望远镜还要高几千倍。

“射电天文”项目有几十个最强大的地面射电天文望远镜和宇宙观测台，彼此之间靠专门算法连接。

　　莫斯科物理技术学院（MIPT）宇宙相对性客体基础和应用研究实验室主任尤里·科瓦廖夫透露，“射电天文”项目帮助俄罗斯天文学家们发现，在OJ287类星体中心的巨蟹星座中有两个超大黑洞，它们在相距不远处旋转。

　　他介绍说：“未来，我们计划借助于地面-宇宙干涉仪，在更短的波长内研究在我们的银河系和其它星系中的黑洞的邻域。

这有助于我们检验关于其它物体存在的‘虫洞'理论概念。

”

　　通往其它维度的隧道

　　虫洞--是宇宙最令人好奇的客体，学者们对它的存在争执不一。

这是我们所处宇宙的遥远区域之间，或者甚至是不同宇宙之间，以独特隧道形式出现的时空构型。

　　俄罗斯国立核研究大学莫斯科工程物理学院(MEPhI)教授谢尔盖·鲁宾介绍说：“虫洞与黑洞近似，因为它是带有相当强的重力和空间曲率的局部客体。

但与黑洞不同的是，虫洞没有‘陷阱'--事件视界，因此从理论上来说，不仅准许‘进入'，还准许‘出去'。

也就是说，虫洞是可以穿过的。

”

　　尽管虫洞不违背相对论，且一些宇宙理论已经预见到它，但担任这类客体角色的现实候选物体迄今仍是未知的。

此外，虫洞暗示着相当不典型的时空几何形状，为维持这种几何形状需要带有异样性质的物质（比如，带有阴性的能量密度）。

　　鲁宾强调：“在自然界发现虫洞或者在实验室中建造出虫洞，就意味着时空物理学的真正变革。

”

　　鲁宾不赞成荷兰内梅亨大学的海诺·法尔克(Heino Falcke)教授的信心，菜叶说说，后者相信，事件视界望远镜（Event Horizons Telescope）项目不久前捕捉到的M87星系中心的巨大黑洞图像可能证实了时空结构中的隧道的存在。

维度的精确度不足以得出最终结论。

　　与此同时，关于这些客体的理论概念有助于学者们更深刻地理解时空和重力的性质。

　　如何钻进虫洞？

　　俄罗斯康德波罗的海联邦大学教授阿尔乔姆·尤罗夫认为，不是所有有关通往其它维度的隧道的科幻电影都距离现代科学理论很远。

　　他介绍说：“在好莱坞电影《星际穿越》（Interstellar）中，关于黑洞和额外空间的信息符合科学概念。

这毫不令人惊讶，要知道电影的科学顾问是诺贝尔奖得主、黑洞物理学领域的专家基普·索恩（Kip Stephen Thorne）。

”

　　尤罗夫认为，虽然虫洞可用物理学定律来解答，它们无法自己出现，但在技术和科学方面极为发达的文明可以制造出虫洞。

　　今天物理学家们正在考虑构建不会快速塌落的虫洞的可能性，也在考虑如何使虫洞大到足以容身却又不连其中的分子都不遭到破坏。

　　鲁宾介绍说：“假定可以通过虫洞发送人类的基因组。

按照计算，存在通往额外维度的漏斗，但它们目前极小。

”

　　鲁宾认为，假定未来可以通过虫洞把人类从濒临毁灭的宇宙送往另一个刚开始存在的宇宙。

为此不一定把人类的形体发送过去，只需把基因组信息发过去就好了，人类文明在新宇宙中可以在这些信息的基础上自行恢复。

　　

中国星座 古老的“宇宙说明书”

林轩露 上周迎来“极大”的拥有哈雷彗星“血统”的宝瓶座η流星雨，让许多流星雨爱好者兴奋不已。

殊不知，我们的祖先十分热爱观星，并早已建立了一套恢宏又务实的中国星座体系，写下中国版的“宇宙说明书”。

观星象在古代是非常重要的事，图为北京古观象台。

观星：并不浪漫的生存刚需 在中国星座的体系中，“三垣、四象、二十八宿”共同构成了独属于东方的宇宙图景。

三垣是紫微垣、太微垣、天市垣。

四象指苍龙、白虎、朱雀、玄武，分别代表东西南北四个方向；

每象各分七段，称为“宿”，共有二十八宿。

每宿又包含若干颗恒星。

中国人的观星历史十分悠久。

上世纪80年代，考古学家在河南省濮阳市西水坡遗址的一座新石器时代墓葬中发现，墓主的身旁有两组用洁白蚌壳摆出的图案：左侧是昂首腾飞的苍龙，右侧是威风凛凛的白虎，北侧则用人骨摆出北斗七星的形状。

经考证，这是中国目前发现的最早的天象示意图，也是四象体系的雏形。

这一发现把中国观星史的序幕推至距今约6500年的仰韶文化时期，证明那个时候的古人可能就已经开始系统观测星空，并将星象与生活、信仰结合。

那为什么古人这么早就开始观星了呢？ 在现代社会，人们有精确的钟表与卫星计时、指路。

抬头看星，多是为了感受夜空的静谧与浪漫。

但对于古人，观星可从来不是一件浪漫的事，更多的是关乎生死存亡的“刚需”。

《尚书·尧典》记载：“历象日月星辰，敬授人时。

”中国经历了漫长的农耕时代，庄稼一年的收成好不好，最重要的就是要顺应天时：春天播种、夏天生长、秋天收获、冬天休养，每一个环节都不能违背季节规律。

适合播种的日子就那么几天，如果错过了，很可能一年都会颗粒无收。

可古人没有精准的日历，如何判断季节更迭？为了搞明白季节与农时，他们只能将目光投向苍穹，从日月星辰的流转中寻找规律。

古人很早就发现，不管是行星还是恒星，在天上行走的轨迹都有固定的规律，不同季节的黄昏，南方天空正中的星宿各不相同，星辰的升起与落下，就像一座天然的“四季时钟”。

通过判断星星的运动轨迹，结合经年观察的雨水物候规律，就能精准预报农时与气候。

除了定四季，观星还承担着“定方位”的重要功能。

上古时期，人们出行、迁徙，没有指南针，北斗七星便是最可靠的导航仪——北斗七星始终围绕北极星旋转，斗柄指东，天下皆春；

斗柄指南，天下皆夏；

斗柄指西，天下皆秋；

斗柄指北，天下皆冬，离家的游子们依靠斗柄与季节的关系，可以准确地判定方向。

这就是中国观星史最初的发展起源。

随着文明的发展，观星的功能也在逐渐延伸，人们赋予星星更多的职能，从单纯的指导农耕，扩展到规范社会秩序、预测吉凶祸福等。

古人认为，星空是人间的映照，天帝居于星空之中，星辰的明暗、运行的轨迹，都与人间的兴衰、朝代的更替息息相关。

因此，观星成为皇室专属的权力，朝廷专门设立机构，负责观测天象、制定历法、占卜国运，而普通百姓也将星象与日常起居、婚丧嫁娶、出行求财绑定，让观星融入了生活的每一个角落。

因此，中国的观星史，本质是一部人类生存的经验史。

每一颗星辰都承载着古人对宇宙的认知、对生活的敬畏，可以说古人把整片星空当成了指导自身生活的“宇宙说明书”。

三垣：九天之上的“星空社会” 古人认为，星空是人间的映照。

历朝历代的皇帝都自称“天子”，即自己是天帝的儿子，受天帝的指派来人间统治臣民。

那天帝是谁？又在哪里居住？ 在古人眼中，他们所看见的北半球星空是一个完整的“国家”。

按照人间社会的秩序，拥有一套完整的“星空社会”，这个“星空社会”的核心中枢被命名为“三垣”。

垣，墙垣也，三垣不是零散的星宿组合，而是一个完整的，涵盖了帝王、后宫、朝臣、市井、百姓，映照着人间都城的星座体系，每一“垣”，都对应着人间的一个重要场景。

三垣，即紫微垣、太微垣、天市垣，三者环绕北天极（一个相对不动的区域），彼此独立又相互关联，共同构成了中国星座的核心区域。

古人将北天极视为“天帝居所”，因为北天极看起来始终静止不动，而其他星辰都围绕着它旋转，就像人间的帝王居于都城之中，统领天下。

位于北天极正中央的紫微垣，就是天帝的居所，是三垣之中地位最高的垣区，对应着人间的皇宫。

“紫微”二字，寓意着尊贵、神圣，人间皇帝所住的皇宫被称作“紫禁城”，其中这个“紫”字，即来源于紫微垣，“禁”则指皇家禁地。

紫微垣里面的每一颗星辰，都对应着皇宫中的帝王、后妃、侍从、百官等，其中最中央的一颗，便是“帝星”，即当时的北极星。

它居于紫微垣的正中央，其他星辰环绕周围，如同群臣簇拥帝王。

有“帝”，就有“臣”，也要有他们处理政事的地方。

在紫微垣的南方，便是太微垣，是天庭百官理政、制定法度的地方。

太微垣中有“三公”“九卿”“诸侯”等各类星官，象征着朝廷的各级官员。

太微垣的东南方有天市垣，对应着人间的市井集市，是百姓生活、商贸交易的地方。

为了保障天帝的生活和统治，在三垣之中，军队、车辇、仪仗应有尽有，甚至把厕所也搬上了天空，就在西方星座“天兔座”的区域，由4颗星星构成。

为了让神仙们“安心如厕”，还贴心地在旁边设立了由两颗星星组成的屏风。

现存于苏州文庙的南宋苏州石刻天文图，刻于淳祐七年（公元1247年），是世界现存最古老、最完整的大型石刻星图。

这幅星图直径1.16米，刻有1440颗星，以北极星为中心，清晰标注了紫微垣、太微垣、天市垣的界限与星官名称，外围环绕二十八宿与四象分区，还标注了赤道、黄道与州郡分野，其科学精度之高，代表了中国古代天文学的巅峰成就。

三垣的划分，不仅体现了古人对星空的精准观测，更体现了他们的社会秩序观。

古人用一个与人间息息相关的“镜像世界”，延伸了华夏文明的维度与广度。

南宋时期的石刻天文图 四象：人间的“四季预言家” 过了正月，大家都知道一个叫作“龙抬头”的日子。

人们选在这个日子理发，让精神面貌焕然一新。

可为什么叫作”龙抬头”？很多人并不知道。

这个“龙抬头”的龙，其实说的是中国星座体系中“四象”之首、“掌管”东方的苍龙星座。

中国古代天文学家将黄道带（黄道南北两侧各延伸一定宽度的环形区域）分为四段，太阳运行到哪一段，就意味着哪个季节的来临。

古代天文学家又结合远古时期华夏四方各民族的图腾崇拜，逐渐演变成苍龙、朱雀、白虎、玄武的四象理念，即东方苍龙，西方白虎，南方朱雀，北方玄武。

每年农历二月初的黎明时分，东方苍龙中的七宿之首——角宿（也称角星）会从东方地平线缓缓升起，好似“苍龙”抬头。

于是，人们便把“二月二”称为“龙抬头”。

古人认为，龙是掌管雨水的神兽，苍龙抬头，意味着春雨将至，万物复苏，播种的好时节就要到了。

古人利用黄昏出现在正南天空的显著星象来预报四季，所谓“四仲中星”。

《尧典》中说：“日中，星鸟，以殷仲春；

日永，星火，以正仲夏；

宵中，星虚，以殷仲秋；

日短，星昴，以正仲冬。

”这里的仲春、仲夏、仲秋、仲冬，对应的是现在的春分、夏至、秋分、冬至四个节气，这一记录是中国古代观象授时传统的重要体现。

《诗经·豳风·七月》中的“七月流火，九月授衣”，说的是苍龙星座中的一颗重要星星——大火星的运行规律：每年农历七月，大火星会从西方地平线慢慢西沉，这时即便天气还很炎热，暑气也会很快消退，需要准备御寒的衣物了。

人们通过不同星座的升起与落下，可以不依靠温度就能精确预报季节。

可以说，四象是人间的“四季预言家”。

它们的轮转，十分科学地预示着四季的更迭，是古人观星定季的核心依据。

需要注意的是，就像北极星经过数千年已发生偏移一样，现代星宿与季节的关系也不再完全和古书一一对应了。

四象二十八星宿示意图 二十八星宿：日月巡天的“里程驿站” 战国时期曾侯乙墓中的彩绘二十八星宿图衣箱。

三垣代表三种场所，四象代表四个方位，那二十八星宿又从何而来？其实，中国古人很早就发现了月球在天空中的运行规律：大约每二十八天（实际为27.3天），月亮就会回到空中的同一个区域，即恒星月周期。

于是，中国古代天文学家将天空划分为二十八个区域，分布在四象之中，每象七宿。

每一天，月亮都会走过一“宿”，每一“宿”就像月亮巡天的一处“夜宿驿站”。

同时，古代天文学家也依靠二十八宿将天空进行了更加细致地划分，使天空的刻度更加精确，太阳及其他行星也开始依托于此刻度进行记录。

二十八宿使古人制定历法、观测日月和五星运行有了核心标尺。

通过观测二十八宿与重要行星的相对位置关系，可以辅助矫正农历历法，确定节气物候在每一年的精确时间，指导农耕生产。

从历史脉络来看，二十八宿的形成并非一蹴而就，而是经历了漫长的观测与完善过程：早在新石器时代，就已出现与二十八宿相关的星象雏形。

湖北随州曾侯乙墓曾出土一个战国时期的二十八宿图衣箱，箱盖中央写有巨大的“斗”字（代表北斗），周围环绕完整的二十八宿名称，两侧绘有苍龙、白虎。

这件实物证明了当时四象与二十八宿体系已基本成熟，这比西方黄道十二宫的定型时间更早，是中国古人独立观测、总结出的天文成果。

看似“玄学”的星象，背后是中国古人对自然规律的精准把握。

本版供图：视觉中国 天上紫微垣，地下紫禁城（故宫）。

“明星”演变 从战神到“和事佬”的太白金星 在中国古典神话里，“太白”即太白金星，大概是最“忙碌”的星官之一。

提起他，人们最熟悉的就是《西游记》中仙风道骨的形象，他仿佛生来就没什么脾气，一会儿哄哄玉帝，一会儿哄哄大圣，善于“和稀泥”。

但其实，他最初可不是这个形象。

古人把太阳、月亮和金、木、水、火、土五颗肉眼可见的行星合称“七曜”。

“太白”在七曜之中是仅次于“日”“月”的亮星，是夜空中最耀眼的“明星”。

太白金星的“太”指极大，“白”指其银白色的光芒。

太白金星因其亮度高、位置特殊，一直被古人赋予极高的象征意义。

在西汉司马迁的《史记·天官书》里曾说：“杀失者，罚出太白。

”意思是如果杀戮或刑罚的政令失当，上天的惩罚征兆就会出现在太白金星。

此时的太白金星还是一个“大将军”的形象，掌管杀戮、刑罚和兵事。

魏晋南北朝后，道教兴起，太白金星的形象开始被神化，成为“五德星君”之一，形象还时男时女，到明清才固定为童颜鹤发的白胡子老翁。

创作于明代的《西游记》将当时的“太白金星”形象进行艺术升华，使一位“战神”彻底变成了“天庭和事佬”。

名句解析 “参”“商”永不见 “人生不相见，动如参与商”是唐代诗人杜甫的千古名句。

要理解这句话，就要了解古人观测到的一种天文现象。

“参与商”，指参星与商星。

二者均是中国古代二十八宿中的重要星辰。

参星，即参宿，隶属于西方白虎七宿，是冬季夜空最耀眼的星座；

商星，即心宿，隶属于东方苍龙七宿，是夏季夜空的标志性星座。

《左传·昭公元年》中记载了这样一个故事，上古时期，帝喾（音kù）有两个儿子，由于俩儿子每日口角不断，帝喾只好将一个派往河南的商丘一带，一个派往山西的大夏一带。

距离遥远交通不便，两人相见甚难，干戈自然消失。

这两地在分野之中正好对应参商二星，而参星与商星的运行轨迹是完全错开的：当参星闪耀时，商星早已沉入地平线以下；

当商星高悬时，参星却隐匿不见。

二者始终此升彼落，从未同时出现，使“参商”逐渐成为“永不相见”的代名词。

西方对这两颗星星也有相似的解读。

在西方神话中，天后赫拉派毒蝎子将海神波塞冬的儿子奥赖温蜇死，奥赖温在毒发前打死了蝎子，当两者同时升上天界后，因水火不容，宙斯只能将二者分在天空两端，即冬夜的猎户座和夏夜的天蝎座。

这两个星座，正好对应着中国星空的参宿与商宿。

韦布望远镜在早期宇宙中发现罕见无自转巨型星系

IT之家 5 月 10 日消息，天文学家借助詹姆斯・韦布太空望远镜，在一个遥远的早期星系中发现了一个出人意料的特征。

尽管该星系形成于宇宙尚处于非常年轻的时期，却没有呈现出任何旋转迹象。

加州大学戴维斯分校物理与天文学系研究科学家、这项于 5 月 4 日发表在《自然・天文学》期刊上研究的第一作者本・福里斯特解释称，这种天体特征通常仅出现在距离地球近得多、且已演化成熟的巨型星系中。

福里斯特表示：“这个星系完全没有表现出任何旋转的迹象，这一点既令人意外，也极具研究价值。

” 星系为何理应产生自转 据IT之家了解，现有天体模型认为，星系在形成之初就会开始旋转。

向内流动的气体与引力牵引会产生角动量，进而带动整个星系系统运转起来。

历经数十亿年的演化，星系之间会发生碰撞与合并，在星系密集星团中尤为常见。

这类反复的相互作用，既可能增强星系自转，也可能抵消其旋转运动。

最终，部分近邻星系整体自转微弱，星系内恒星仅做无规则运动。

由于这类演化转变本被认为需要极其漫长的时间，因此在宇宙年龄尚不足 20 亿年时，就在编号为 XMM-VID1-2075 的星系中观测到这一现象，令科学界倍感意外。

早期诞生的巨型星系 福里斯特及其团队隶属于 MAGAZ3NE（红移大于 3 的近红外远古大质量星系巡天项目），此前已利用夏威夷的 W.M. 凯克天文台对该星系开展过研究。

福里斯特说：“此前 MAGAZ3NE 项目的观测已证实，它是早期宇宙中质量最大的星系之一，恒星数量已是银河系的数倍；

同时还确认该星系早已停止诞生新恒星，是极具研究价值的后续观测目标。

” 韦布望远镜揭秘星系内部运动 研究团队利用詹姆斯・韦布太空望远镜，对 XMM-VID1-2075 星系以及另外两个同期星系展开观测，得以追踪每个星系系统内部物质的运动状态。

福里斯特解释道：“这类研究在近邻星系中已有大量开展，因为它们距离地球更近、视尺寸更大，可通过地面望远镜完成观测；

但对高红移星系开展同类研究难度极大，这类星系在天空中看起来极其渺小。

詹姆斯・韦布太空望远镜，真正推动了该领域的研究前沿。

” 在三个观测星系中，一个有着明显自转，一个结构呈不规则状态，第三个无自转现象，但内部恒星存在剧烈的无规则运动。

福里斯特表示：“这类特征与本宇宙局部区域的部分巨型星系特征一致，但在宇宙早期就发现这样的星系，仍有些出乎意料。

” 星系停止自转的潜在原因 科研人员目前正致力于探究，该星系为何能在极短时间内演化成科学界所称的低速自转星系。

一种合理推测是：它并非历经多次星系合并逐步演化，而是源于一次剧烈的星系碰撞。

若两个旋转方向近乎相反的星系发生碰撞，彼此的旋转运动便会相互抵消。

福里斯特说：“我们观测到这个星系一侧存在明显的强光溢出现象，这暗示有其他天体闯入并与该星系发生相互作用，或许正在改变其内部动力学结构。

” 搜寻更多无自转星系 该研究团队仍在持续搜寻宇宙早期的同类无自转星系。

通过将实际观测数据与计算机模拟结果对比，科学家能够检验现行的星系形成理论是否成立。

福里斯特称：“部分天体模拟预测，宇宙早期会存在极少数无自转星系，但这类天体本应十分稀少。

我们通过观测搜寻这类星系，既能验证模拟结果，也能探明其实际分布数量，进而判断现有星系演化理论是否准确。

”