苟利军│引力波：带人类倾听星辰大海之声（12）

其实在我们日常生活当中，有一些效应往往被忽略掉了。我们现在人人都有手机，去某些地方需要导航，导航利用的信号是来自导航卫星。卫星上的时间和我们地球上的时间，大家可以想象一下，因为所处的高度、距离、位置不同，时间也肯定会有差别。在地球表面或地球附近，空间弯曲应该稍微大一些。相比较之下，我们时间的流逝要比卫星上的时间流逝得慢一点。这样的话，就有一个时间差。我们在利用导航的时候，最终必须要考虑到这个因素。因为尽管这个时间差非常小，但是光速是30万公里/秒，如果不纠正这个时间差，导航估计就会把我们引向一个完全不知道的地方。这是现在导航系统必须要考虑的一个效应。

如果从高维时空去看，黑洞应该是什么样子的？非常像一个漏斗状的物体。在科幻电影或者理论当中有非常多对于黑洞的描述。人类发现的第一个黑洞是在天鹅座，当时在X射线波段，而且是第一个被发现的，所以我们是称之为天鹅座X-1。这个黑洞系统是在20世纪60年代被发现的，发现以后，地球上非常著名的物理学家或者说最聪明的两个物理学家就为此就争论，其中，霍金尽管做了非常多有关黑洞方面的工作，但他认为这个系统当中不存在黑洞。但是基普·S·索恩认为这是黑洞，所以两个人就为此打赌，并且写下了一个赌约，以1年的杂志作为赌注。

他们是1974年12月份签订的赌约。到了大约20世纪90年代的时候，越来越多的观测表明，这个系统当中应该存在黑洞，霍金最终服输了。在这个赌约上，我们可以看到霍金的签名以及指印。尽管在20世纪90年代很多的证据表明，这很有可能是一个黑洞，而且霍金也承认自己输了，但是对于黑洞质量等的测量并不是特别精确。2010年，我在美国哈佛大学读博士后，我和合作者利用美国的VLBI射电望远镜以及美国的钱德拉X射线太空望远镜，对黑洞的质量以和它的距离进行了精确的测量。现在我们知道，黑洞的质量大约是在15个太阳质量左右，距离是7800光年。也就是说，每一次我们所观测到的光，都是经过了7800光年才传到地球上的。大家或许会问，测量重量、质量、距离等性质有什么意义呢？对于一个天体而言，尤其是对于黑洞，这就类似于我们做了一个完整的描述，当我们知道黑洞的这些性质以后，就可以很容易地把这个黑洞和其他的黑洞区分开来。而且可以知道一些黑洞处于什么样的状态，就如同我们看到了这幅画一样，天文学家需要的是这些量，大众或者艺术家需要的是这幅画。

那么，在宇宙当有多少种黑洞呢？现在我们知道的，有两大类黑洞：一种我们称之为“恒星级黑洞”，它的质量和我们的太阳差不多，或者就是几十倍，是质量较小的黑洞；另外一类要比太阳的质量大非常多，可以说是几百万倍，甚至几十亿倍都有可能。我刚才提到，一旦一个东西掉到黑洞里边，那肯定是出不来了。那我们怎么才能够看到黑洞呢？尽管黑洞自身是黑色的，我们看不到它，但是它周围会产生气体盘，以及在某些情况之下它会有一些喷出的物质，这些气体盘和喷出的物质会产生比较强的辐射，从而让我们知道黑洞就在那里。这些辐射都不是来自黑洞本身，而是来自黑洞附近。