科技报道集锦

刘海明

【案例】

银河系里的这些恒星，正在相互吞噬，然后变得更年轻

围绕银河星中心黑洞旋转的恒星（ESO/L. Calçada/Spaceengine.org）

邻居是个老妖精，会吃掉其他人，好让自己永葆青春——结果老妖精被魔法反噬了。

撰文 | 冬鸢

审校 | 不周

和许多星系一样，我们的银河系中心也有一个巨大的黑洞——Sgr A*，其质量为太阳的400多万倍。它巨大的引力让大量的恒星聚集在自己周围，并绕着自己飞速旋转。这些恒星都是这个黑洞潜在的“食物”，或许终有一天会成为它的一部分。

Sgr A*的偏振图像（图片来源：EHT Collaboration, CC BY 4.0）

这也使得Sgr A*周围的宇宙空间变得异常拥挤。“距离太阳最近的恒星大约有4光年远，但在Sgr A*附近相同的距离内，有超过一百万颗恒星，”美国西北大学（Northwestern University）的天体物理学博士后研究员萨纳亚·罗斯（Sanaea Rose）说道。

不该存在的年轻恒星

这里的恒星大多质量很小、很暗且很古老。“黑洞附近的环境并不适合新恒星的形成，”加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）的物理和天文学教授安德烈娅·盖兹（Andrea Chez）说，“黑洞往往会把周围的东西撕成碎片。但恒星形成需要一个温和的环境，让脆弱的气体尘埃云在自身引力的作用下坍缩。”而黑洞的引潮力会阻碍气体聚集，“你很难想象在这样的环境下，恒星该怎样形成。”盖兹补充道。

但令天文学家感到困惑的是，他们也在Sgr A*附近观测到了一些很亮的，貌似是新形成的年轻恒星，比如去年发表在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上的一项研究，就报告了Sgr A*附近一颗仅有几万岁的“婴儿”恒星——年龄比人类在地球上的历史还短。

天文学家将这一现象叫做“年轻悖论”（paradox of youth），即黑洞周围不应该有十分年轻的恒星，但研究者确实观测到了它们。

银河系中心的星团和气体云（图片来源：ESO/S. Gillessen et al.）

对此，天文学家提出了各种不同的解释。有研究认为，这些年轻恒星是在距黑洞较远的位置形成的，因为一些偶然因素在短时间内迁移到了黑洞附近；也有研究认为，黑洞附近一些区域的环境可能相对温和，适合新的恒星形成。上文提到的那颗 “婴儿”恒星的发现者就认为，这颗恒星形成于黑洞周围相对温和的环境中，然后迁移到了更靠近黑洞的位置。

而关于“年轻悖论”的第三种猜想则比较黑暗：这些所谓的“年轻”恒星其实并不年轻，它们是因为“吞噬”了附近的其它恒星，所以看起来更年轻了。

猛烈地击个掌

要解释它们为何会“吞噬”其它恒星，又如何变年轻，我们需要先理解这些恒星间紧张的“邻里关系“——黑洞引力让这些扎堆的恒星以每秒成百上千千米的速度运动。在这样的环境里，恒星之间很难不发生摩擦和碰撞。

“这就像在高峰时段的地铁站里奔跑，就算你不撞到别人，也经常会和别人擦肩而过。而对于恒星来说，就算是‘擦肩而过’也能导致它们通过引力发生相互作用，”罗斯说道。

为了探究摩擦和碰撞对这些恒星的影响， 罗斯和同事使用新模型追踪了1000颗模拟恒星绕Sgr A*运行的旅程。她们发现，在距黑洞0.1秒差距（1秒差距约等于3.26光年）的范围内，任何和我们的太阳质量差不多的恒星，在其生命旅程里都会经历至少一次碰撞。

当恒星非常靠近黑洞时（0.01秒差距范围内），它们的运行速度能达到每秒上千千米，此时恒星间的碰撞和摩擦十分频繁和剧烈。迎头相撞的两颗恒星，可能直接被摧毁。但许多情况下，恒星只是插肩而过，这样的撞击并不会摧毁它们，但会让它们损失一部分质量。

“它们互相擦过，然后继续前进，就像猛烈地击了个掌。”罗斯说，“这会导致恒星喷射出一些物质，损失掉外层质量。至于具体会损失多少质量，与它们移动的速度和碰撞时的重叠程度相关。这些碰撞导致黑洞周围出现了一群奇怪的、被剥离了外层的、低质量的恒星。”

但在距黑洞稍远一点的地方，是另一番景象。

吃掉你，让我变年轻

在距黑洞0.01秒差距到0.1秒差距的范围甚至更远的地方，恒星运行的速度相对较慢，大概每秒数百千米。这时，当两颗恒星碰撞或相擦时，由于速度不够快，它们可能逃不出彼此的引力束缚，从而导致一颗恒星被另一颗恒星“吞噬”掉。结果就是，它们在碰撞后并合成一颗更大的恒星。

此外，该区域内较小的恒星（比如太阳大小的恒星）还可能通过多次碰撞让自己的质量越来越大，最终变成一颗质量10倍于太阳甚至更多的恒星。

在这样的碰撞与并合中，“吞噬”掉自己邻居的恒星，会得到很多来自被“吞噬”恒星的氢。而氢正好是恒星燃烧的原料——这使它们变得更亮，也显得更年轻。

但显得年轻，并不代表它们一定会活得更长，因为碰撞融合过后，恒星质量变得更大了，而质量更大的恒星，燃烧氢的速率也就更快，它们最终的寿命可能反而比原来更短。

“它们很快就会死亡。”罗斯说，“大质量恒星就像巨大但耗油的汽车。虽然它们的燃料很丰富，但消耗燃料的速度也非常快。”

恒星的生命历程（图片来源：cmglee, NASA Goddard Space Flight Center - CC BY-SA 4.0）

相关的两项研究最近发表在了《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）上。罗斯和同事的分析为“年轻悖论”的其中一种猜想提供了证据，也为我们银河系的历史提供了参考。

超大质量黑洞附近“是一个与众不同的环境”，罗斯说，“在这样一个异常拥挤的区域中，受到超大质量黑洞影响的恒星，与我们在太阳系附近看到的任何天体都不一样。但如果我们能了解这些恒星群，或许就能对银河系中心的形成过程有一些新的认识。至少，它无疑为我们生活的领域提供了一个可对照的参考。”

参考链接：

https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.82.3121

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acee75

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad251f

https://news.northwestern.edu/stories/2024/04/stellar-collisions-produce-strange-zombie-like-survivors/

https://blackholes.stardate.org/research/milky-way-star-clusters.php.html

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aca977

https://www.eurekalert.org/news-releases/981097#

来源：环球科学（公众号）

链接：https://mp.weixin.qq.com/s/Sv7UQbmFfBHg3Da4fw57dw

编辑：王晨雅

刘海明

【案例】


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编辑：程正元

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BBC1995年曾邀请霍金等专家预测30年后的世界，这些预言在2025年成真了吗？

这对虚构的2025年情侣以及该男子的“VR 头戴装置”出现在BBC的《明日世界》节目中。Article information

· Author,格雷厄姆·弗雷泽（Graham Fraser）

· Role,BBC科技记者

·

2025年1月1日

·

1995年，BBC节目《明日世界》（Tomorrow's World）尝试预测30年后，也就是2025年的世界会是什么样子。

这档如今已经停播的节目邀请了当时最著名的科学家之一——史蒂芬·霍金教授（Prof Stephen Hawking），他预测：“到2025年，我们可以预期会有巨大的变化。” 节目团队也表示赞同，提出了一系列可能改变世界的发明，比如全息手术和太空垃圾凝胶。

现在，让我们借助一些专家，以及30年的后见之明，看看《明日世界》成功预测了多少当今世界的发展。

2005年的“网络空间暴动”

图像加注文字，该节目预测金融市场“屈服于病毒式恐怖主义”后将会发生骚乱。

1995年，万维网（World Wide Web）迅速发展，《明日世界》认为这将为未来带来麻烦。

他们预测，到2000年，商业巨头和银行将会控制互联网，建立一个限制他人访问的“超级网”（supernet），但这反过来将引发黑客攻击、病毒甚至暴动。

结论：互联网大体上保持开放，未有出现暴动，但毫无疑问，黑客的行为给许多人带来困扰。

节目没有预测到的是国家级黑客的作用，比如朝鲜。这在BBC国际频道的播客《拉撒路大劫案》（Lazarus Heist）中有详述。

如今，网络安全对政府和公司来说至关重要，而那些对银行存疑的人则推崇比特币等加密货币。

去小行星采矿和太空垃圾凝胶

节目推测，太空采矿将成为一个有利可图的行业，各公司会在地球附近的小行星上挖掘贵金属。

他们还预测，太空垃圾问题将变得严重，令宇航员不再安全。而解决方法则是使用一种巨大的泡沫凝胶来减缓碎片。

结论：目前并没有研发出超级泡沫凝胶，而太空垃圾问题确实很严重。虽然太空采矿产业尚未出现，但未来可能会改变。

未来学家汤姆·奇斯莱特（Tom Cheesewright）对太空采矿保持乐观态度：“其潜在的财富无法想像，技术也完全在我们的掌控范围内。”

超级外科医生与手术机器人

图像加注文字，《明日世界》认为，日后患者将由机器人进行手术，这些机器人由外科医生从远处进行遥控操作。

《明日世界》预测，到2004年英国会通过立法，要求所有医院都公布外科医生手术成功率排名。顶级医生因此非常受欢迎、收入颇丰，但又令他们无法亲自为病人施手术。

取而代之的是，病人的全息影像被传送给医生，他们则会使用“空间手套”（spacial gloves）进行操作。在病人一端，医生的动作会由一个机器人完美模仿。

结论：虽然预测并不完全正确，但机器人如今确实在手术中发挥著作用。

带漂浮头像的智能音箱

图像加注文字，这类似于亚马逊旗下的Alexa? 苹果旗下的Siri? 还是Google智能产品? 似乎很难完全对应。

节目中描绘了一位“未来人”戴着时髦的VR头戴装置，他的妻子和女儿则出现在类似现代伦敦的场景中。

其中一幕，一个女性的漂浮头像从“智能音箱”中出现，提醒这位男子距离他上次去“印度迪士尼”度假已过一年，并鼓励他搭乘仅需40分钟的“班加罗尔班车”再次去度假。

结论：超高速旅行依然遥不可及，但全息影像、智能音箱和VR设备越来越普及。

手臂微芯片支付

图像加注文字，您对于使用植入手臂的晶片提取资金有何看法？

节目还展示了未来银行业的景况。一名女子去银行抱怨没有人工服务，随后用手臂上的芯片扫描，就提取了100“欧元马克”。

结论：银行业确实越来越自动化。虽然人体内嵌芯片支付已成为现实，但指纹和面部扫描等技术相较更加普及。

主持人们的回忆

图像来源，Getty Images

图像加注文字，《园丁世界》的明星主持人蒙提·唐（Monty Don）

《园丁世界》的明星主持人蒙提·唐（Monty Don），是当年《明日世界》节目主持人之一。他负责的部分预测基因工程和多层农业设施将促进英国林地恢复，并令包括棕熊在内的动物回归。

回顾这段经历，他告诉BBC，这部分内容过于“乌托邦”和“天真”。

展望未来30年，他对年轻一代对气候变化的敏感度表示满意，并认为到2055年，人们会自己种植更多食物。

他补充：“《明日世界》的本质是围绕人类如何改变和改善世界，但我们学到的是人类往往会让情况变得更糟，特别是在环境方面，所以我们必须与自然合作，而不是试图改变或控制它。”

图像加注文字，蒙提·唐（Monty Don）谈论1995年节目中重新引入棕熊的事。

薇薇安·帕里（Vivienne Parry）是节目的另一位主持人，负责医学部分的预测。

她深情回忆起拍摄的过程，以及过程中有限的视觉特效。“我必须保持绝对静止。我戴着一副眼镜，上面装有一个小相机。它们透过一大团黑色黏稠的东西黏在我的脸上。”

“那天天气非常热，这些黑色的东西开始从我脸上流下来，我无法动弹。化妆的人用一根长手杖把它弄下来。”

薇薇安自2013年以来，一直在英格兰基因组学有限公司（Genomics England）工作，她正在进行一项帮助诊断和治疗遗传疾病的研究。她指出，1995年《明日世界》中一些关于基因组定序的预测已经成为现实。

图像加注文字，你看得到黑色的斑点吗？在拍摄这一场景时，薇薇安·帕里（Vivienne Parry）和化妆团队必须发挥创意。

2055年的世界会是什么样子？

未来学家特蕾西·福洛斯（Tracey Follows）认为，1995年的节目提到了一些重大想法，但错过了过去30年的两个重要主题——技术大扩张和社交媒体的兴起。

她认为，去到2055年，许多人将会“认知连接”（cognitively connected），人类和技术通过伺服器形成蜂巢意识，有助分享想法。

汤姆·奇斯莱特则认为，未来30年最令人兴奋的两个领域是材料科学和生物工程。

在材料方面，更坚固、更轻、更薄的设备可能会改变世界，而生物工程与严格的监管相结合，有能力改变医学并解决“人类面临的一些最大挑战——去碳化、清洁水、食物”。

你认为30年后的世界会是什么样子呢？

无论你的答案是什么，我们可以听听霍金教授30年前在《明日世界》中所说的话：“一些变化非常令人兴奋，有些则令人担忧。我们唯一可以确定的是，未来将会非常不同，而且可能超出我们的预期。”

感谢BBC档案馆团队。

来源：BBC NEWS中文

链接：https://www.bbc.com/zhongwen/articles/c3vryq91x7wo/simp

编辑：刘诗扬