迷人的垃圾槽
我的童年是在科隆的南城区(Südstadt)附近度过的。这个地方只要走十分钟就能到科隆大学的物理研究所,现在到处都是学生。长大后,我会在这个研究所里选修我人生中的第一门课,甚至还当过一段时间的临时讲师。但在我小的时候,我的世界是我们家门口的人行道。那里总有一帮孩子在玩耍。那时的街道上铺的还是鹅卵石,而每周的亮点是穿着橙色工作服的垃圾工。他们灵巧地将大垃圾桶从后院滚过中间的小道,再滚到大厅里的大垃圾车上。我毕生的愿望就是成为一名垃圾工,好去驾驶那些装着巨大的垃圾桶并吞下垃圾的卡车。人只需要一个杠杆就可以移动如此强大的机器,这让我着迷。我的职业愿望很明确:有压倒性的大型机器就行!
后来我决定学习物理学,还打算把黑洞作为毕业论文的主题。这样的选择与童年时的向往惊人地相似。黑洞是宇宙的垃圾槽,具有难以置信的吸引力——不仅对恒星,而且对年轻的大学生也是如此。我跟从彼得·比尔曼(PeterBiermann)教授写了我的硕士论文。他对学生的态度特别人性化,还总是有疯狂的想法,喜欢和我们讨论。比尔曼了解整个世界,经常旅行,知道哪些是天文学中的热门话题。更重要的是,他的多次出访使我们可以不受干扰地工作!我自己的博士生现在已经非常了解这种感觉——我也经常旅行。然而,比尔曼仍然是一个老派的物理学家,他可以用一支粉笔迅速将所有重要的计算和估算写在黑板上,也可以口算对数。他的父亲路德维希·比尔曼(LudwigBiermann)曾是慕尼黑马克斯·普朗克物理学和天体物理学研究所的主任,并在太阳磁场方面做出过重要的贡献。维尔纳·海森堡和奥托·哈恩[116](OttoHahn,当时年轻的比尔曼只叫他“奥托叔叔”)等名人都曾在比尔曼家做客。
然而,我初次领略黑洞的吸引力并不是在课堂上,而是在阅读《科学之声》(SpektrumderWissenschaft)杂志的一篇查尔斯·汤斯(CharlesTownes)和赖因哈德·根策尔(ReinhardGenzel)的文章时。在这篇文章中,作者推测在我们的银河系中心也可能存在一个超大质量黑洞[117],其质量约为200万个太阳质量。
我的心立即被抓住了,因为这篇文章让我意识到,现在的天体科学领域中有很多令人兴奋的事情正在发生。我对粒子物理学也很感兴趣,但当时,在这一领域并没有什么进展。人们能做的无非是建造大型加速器,但要想看到工程完成的结果,却又得再等个几十年。在我们的银河系中心有一个黑洞——这个有点神秘的想法立即吸引了我。
另一个动机是,引力是最后一种不被理解的力量。它坚定地抵制任何与量子物理学和其他自然力的统一。引力是通向统一理论道路上的巨大绊脚石。当然,我也不知道统一理论长什么样,但留意一下也无妨。也许我可以为物理学的大厦添一块小砖。在计划建房时,知道你想建什么样的房子有很大帮助。职业规划也不例外:你需要知道你想去哪里。我的想法是,如果有什么令人兴奋的事情发生在任何地方,那肯定是在黑洞的边缘。
那是一个冒险的时代。我搬到了波恩的马克斯·普朗克射电天文研究所,在那里我和另外两名同事挤在一间狭小的单人办公室里。我们的一张桌子甚至凸到了走廊上。在我做毕业课题的研究时,彼得·比尔曼向我提出了一个理论问题:我们都知道恒星会发出星风,类星体的吸积盘是否也会向太空发射类似的东西?这种相似性其实是非常令人震惊的:超大质量黑洞周围的旋转物质盘具有与炽热、扁平的恒星类似的特性。这样说来,光的高辐射压力应该吹走圆盘的外层。在极热的恒星上,这一类极端的风可以将大量的物质抛入太空。在黑洞周围,人们还必须考虑到光会被空间的曲率所偏转和聚焦。因此,我计算了气体在类星体的光线下是如何移动的,以及其中心的黑洞是如何偏转光线的。
这个话题果然很有趣,而且后来这个效应真的被发现了;但在那时,这纯粹是理论上的噱头。1992年,我以同一主题开始了我的博士论文。亚利桑那州斯图尔德天文台(StewardObservatory)台长、我论文导师的好同事彼得·斯特里特马特(PeterStrittmatter)有次来拜访我们,计划与波恩的团队一起在亚利桑那州建立一个新的亚毫米波射电望远镜。我自豪地向他介绍了我的项目。他有礼貌地听着,忍住了呼之欲出的哈欠。我的话题似乎没能吸引任何一个人。
不管怎么说,1992年是令人兴奋的一年。在这一年里,我的生活有了新的方向。我们的女儿见到了这个世界,在银河系的中心,一个新的世界也突然变得清晰可见。
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