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The Updated Physics of Black Holes with Steve Balbus & Andrew Mummery

2024/8/13
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AI Deep Dive AI Chapters Transcript
People
A
Andy Mummery
N
Neil deGrasse Tyson
以主持《宇宙:时空之旅》和《星谈》等科学节目而闻名的美国天体物理学家和科学传播者。
S
Steve Balbus
Topics
Neil deGrasse Tyson: 提出了关于电影《星际穿越》中时间膨胀现象的疑问,并引发了对黑洞周围轨道稳定性的讨论。他强调了计算黑洞附近轨道距离的重要性,以及这对于理解时间膨胀效应的必要性。 Steve Balbus: 回顾了他与John Hawley在90年代关于黑洞形成的研究,解释了磁旋转不稳定性(MRI)在黑洞吸积盘中的作用,以及磁场对气体湍流和物质吸积的影响。他详细阐述了Balbus-Hawley不稳定性的发现过程,以及这项研究成果对理解黑洞吸积盘的意义。他还讨论了广义相对论的应用,以及即将出版一本关于爱因斯坦广义相对论的教科书。 Andy Mummery: 解释了在史瓦西黑洞周围稳定轨道存在的条件,以及为什么在黑洞视界附近无法存在稳定的轨道。他指出,电影《星际穿越》中黑洞行星的轨道是不稳定的,并解释了这与广义相对论中的一个额外的力项有关。他还介绍了其研究使用了X射线望远镜的数据,以及这项研究成果是如何与观测数据相符的。他最后表达了对未来研究黑洞自转速度以及黑洞形成和演化过程的期待。 Neil deGrasse Tyson: 主要关注的是黑洞周围的轨道稳定性以及时间膨胀效应,并以此为切入点,引出了对黑洞物理学更深层次的讨论。他与两位专家就电影《星际穿越》中的科学细节进行了深入探讨,并表达了对科学研究中不断探索和提问的理解。 Steve Balbus: 主要贡献在于对黑洞吸积盘物理学的深入研究,特别是磁旋转不稳定性(MRI)的发现和解释。他强调了磁场在黑洞吸积盘中的作用,以及湍流对物质吸积的影响。他还分享了他对广义相对论的研究和教学经验,并表达了对科学研究的热情。 Andy Mummery: 主要贡献在于对黑洞周围轨道稳定性的研究,特别是对黑洞视界附近轨道不稳定性的解释。他修正了电影《星际穿越》中关于黑洞行星轨道的一些科学细节,并解释了其研究是如何与观测数据相符的。他还表达了对未来研究黑洞自转速度以及黑洞形成和演化过程的期待。

Deep Dive

Chapters
Neil deGrasse Tyson and Gary O'Reilly interview astrophysicist Steve Balbus about his work on the formation of black holes. Balbus explains that the key to understanding black hole formation lies in the turbulent nature of accretion disks, which are driven by a magnetorotational instability. This instability, named after Balbus and his colleague John Hawley, explains how gas in the disk loses angular momentum and spirals into the black hole.
  • The magnetorotational instability explains how accretion disks efficiently transport angular momentum outwards, allowing gas to fall into the black hole.
  • The instability arises from the interaction between the magnetic field and the rotation of the disk.
  • Computer simulations were crucial in visualizing the emergence of turbulence and confirming the theoretical predictions.

Shownotes Transcript

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他所处的引力场与那些下到靠近黑洞的星球的人不同。他们活了15分钟左右,而这个人活了10年左右。我想也许更久。但是,是的,时间比例很疯狂。时间膨胀。疯狂的时间膨胀。所以我打算计算一下那个轨道需要有多近,然后我说,不,我不打算等到别人来做这件事。听起来你就是做这件事的人。我不打算等了。

欢迎收听StarTalk。这是你在宇宙中的位置,科学和流行文化在这里碰撞。StarTalk现在开始。加里,我们现在在英国。很好。这是你的地盘。是的,我在这里担任你的翻译。我们在牛津镇。是城市还是镇?哦,我不知道。我们把它称为城市科学。我唯一关心的是这里有一所大学,而且我有同事。

我的伙伴们。你有伙伴吗?我有伙伴。好的。我有伙伴。好的。非常好。你会见一些吗?是的。顺便说一句,查克在哪里?查克另有安排。好的。我想我会选择一个英国人作为我的联合主持人。我不是新的查克。好的。我有一位多年前认识的同事。好的。就像几十年前一样。好的。他还想认识你吗?我找到了他,我打电话给他,说我在城里。他邀请我来放松一下。

不错。他就在这里坐着。他是吗?史蒂夫·巴尔布斯。史蒂夫。你好,尼尔。很高兴再次见到你。欢迎来到StarTalk。谢谢。很高兴来到这里。伙计,你也是一位天体物理学家。是的。而且,你知道,有一种天体物理现象以他的名字命名。是吗?是的。我们是不是有点现象嫉妒?是的。

我们是不是?我们是不是有点现象嫉妒?那是怎么回事?我不知道。现在是了。心理学家还没有研究到这一点。我明白了。如果我刚刚发明了它,我就把它据为己有。那么,告诉我关于这个以你的名字命名的东西吧。

所以,这是基于我的工作……你是一位理论家。是的,我做理论。是的。很多铅笔和纸,当然,现在是计算工作。是的。特别是,在90年代,我和一位名叫约翰·霍利的同事一起做了一些工作。嗯哼。

已故的约翰·霍利。已故的约翰·霍利。不幸的是,他几年前去世了。当时,我们试图弄清楚如何制造黑洞。而做这件事的难点在于,引力是存在的,当然,引力最终是事情发生的原因。

制造致密天体。等等,等等。你回到我们不知道如何制造黑洞的时代了吗?

你这么老吗?我这么老。我会回到黑洞有争议的时代。哦,好的。你知道,那个有礼貌的天体物理学家。从那时起,诺贝尔奖已经颁发给了黑洞。我们拍下它们的照片,并将它们放在我们的iPhone上。但曾经有一段时间,受人尊敬的天体物理学家不会在各种场合谈论它。好的。如果你读到它,你会在上面贴一个假的封面。哦,好吧。这样人们就不会知道了。

但是困难的部分是,如果你有一个正在形成的黑洞,在最后阶段,物质在一个圆盘中旋转,有点像行星围绕太阳系旋转一样。我们的太阳系曾经是一个圆盘。这可能是太阳形成的方式。

但是太阳系中的行星只是围绕轨道运行,而黑洞或任何其他类型的致密天体周围的圆盘中的气体必须摆脱这些轨道并落入中心。那么它是怎么做到的呢?

人们现在谈论摩擦。气体相互摩擦,行星不会这样做。但是当你输入数字来查看它是否有效时,它会失败几个数量级。- 10的幂。- 是的,10的幂,是的。数百万,它低效了数百万倍。

这是一种很有趣的研究心态,你认为你掌握了某件事的物理学,你计算出来,却差了数千倍。是的。但你第二天仍然会去上班。

没错。你不会让这种事情困扰你。或者你应该找另一份工作。这是一种寻求刺激。你知道你正在做一些事情,但是你缺少一个重要的部分。显然。是的,好的。所以人们怀疑,而且有充分的理由,圆盘之所以这样工作,不仅仅是因为摩擦。

但气体本身是湍流的。这有点像你在打开水龙头时在水槽里看到的那样。有很多,或者在河里,有很多翻腾和冒泡。在这种情况下,水流中的摩擦确实可以高出数千倍、数万倍甚至数百万倍,效率更高。所以你说你可以得到一个反化石。

你会得到很多涡流。所以那种随机的东西喷涌而出。没错。它们相互摩擦。这正是

专业人士对它们的称呼。我认识一个湍流涡流。我想我们都认识。可能不是同一个人,但总会有一个湍流涡流。事实上,这是我从艾尔·罗克那里学到的。我提到了“湍流涡流”这个词,他说:“我认识一个湍流涡流。”我觉得,我直接撞进去了。我说:“他现在在做什么?”他说:“5到10。”是的。

你是直男。我不知道我撞进了直男。那是几年前和艾尔·罗克在一起的时候。艾尔·罗克的湍流涡流。这就是我们正在讨论的。但是你想了解它们为什么在那里。

因为当你真正写下水流的数学方程并分析它是否应该分解成这种结构时,答案是否定的。根本没有办法做到这一点。

所以我想到了人们遗漏了一件事,这似乎无关紧要。但是由于我做的其他工作,我想知道是否应该把它放回去。那就是每个磁铁,每个圆盘,

在天体物理学中。这是吸积盘。这是围绕……以旋转马桶的方式进入深渊的吸积盘。没错,漩涡。任何类型的圆盘,甚至任何天体气体,无论它在哪里,都有一些磁场。这个房间里也有磁场。如果有足够的带电粒子形成电流,

那么磁场就会影响气体的流动方式。你不需要太多。即使是一点点也能很好地工作,让气体表现得好像被磁化了一样。所以你发表了这篇论文,巴尔布斯和霍利,然后礼貌的方式是你只是发表它,让其他人说,

“巴尔布斯和霍利”论文谈到了这种不稳定性。“巴尔布斯和霍利”不稳定性!然后它就成为我们词汇的一部分。事情就是这样发生的?还是你进行了一场运动?

不,我不能说我进行了一场有意识的运动。是的,你做了。看看那张脸。事实上,它有几个名字。我应该说,它并不仅仅被称为巴尔布斯和霍利,它也称为磁旋转不稳定性,因为这描述了为什么,什么会断裂,它实际上是磁旋转的组合

磁场和旋转使气体不稳定,并使其分解成这种湍流涡流。约翰,我的同事,当时能够做到的事情,世界上很少有人能够做到,就是建立一个计算机程序

它实际上可以以非常详细的程度跟踪方程,我们可以看到不仅仅是圆形轨道的分解,还有湍流本身的出现,并实际将其可视化。它能够预测

这是一个有趣的问题。所以是的,如果在一个这样的圆盘中放置一个强度为这样的磁场,它能够预测不会发生分解。如果你放置一个强度为这样的磁场,那么就会发生,这可以进行测试。

如果没有它,你只是在推铅笔。是的。对,在那个水平上。是的,但是你得到了更多线索。你说你的谜题中缺少一些东西,所以现在你正在填补它。所以很明显,这就是缺少的东西。令人惊奇的是,即使是非常弱的磁场也足以完全破坏气体的稳定性。这就是很多人难以理解的地方。

一些看起来如此微弱的东西会产生如此重要的影响。所以这是一个天体物理不稳定性,而不是情绪不稳定性。好吧,我也有这些。但是我正在谈论的是,对吧,天体物理方面的事情。你提到了漩涡效应。是的。

研究漩涡,并可能构建它的计算元素,看看是否能从中学习到什么,这会有用吗?是的和否,从某种意义上说,你厨房水槽里的漩涡之类的东西不会由磁场驱动。

不,我只是在想你在自然界中可以看到的东西。绝对的。就人们而言……人们现在可以对湍流、它的统计特性等等进行相当详细的研究,而且这些研究绝对会引起人们的兴趣,并且确实引起了人们的兴趣

对于做这种湍流和吸积距离的人来说。所以我觉得这很有趣,物理学的伟大之处在于,当你把它分解时,物理原理可以移植到寻找各种答案的多个不同问题中。所以物理学的威力是无限的。是的。你今天早些时候对我说过什么?我不记得了。我会得到那件T恤吗?

物理学是我的上帝。哦,物理学是我的上帝。好的。你会得到那件T恤吗?不,我会为StarTalk得到它。我们将把它制作出来。我们将把它弄脏并赚钱。好的。让我们快进。据我了解,最近,在2024年,你将出版一本关于爱因斯坦广义相对论的教科书。没错。我在牛津大学教授这门课程已经好几年了。

并且有一套笔记,然后我受到了鼓励,因为人们喜欢把它变成一本关于广义相对论的教科书,时机非常好,因为我第一次教授这门课程的那一年是引力辐射被发现的那一年。

那应该是2016年。2016年,没错。这和霍金辐射一样吗?不,这是不同类型的辐射。这个是光。那么我不会在这里模糊界限,对不起。把你的辐射弄清楚,伙计。对不起,伙计。上次我邀请你参加这个节目。是的,不,这是引力本身被辐射。

这与电磁辐射的方式非常相似。爱因斯坦100年前预测的一种效应,但它非常小,非常难以测量。直到最近几年,技术才能够做到这一点。所以这本书涵盖了这一点。是的。

所以这是一个更新。在观测方面发生了很多事情。我很幸运,因为教科书也讨论了这一点。好吧,这是一本教科书。那么,有没有一本针对傻瓜的广义相对论,你能不能,有没有一本教科书的简要笔记版本?你考虑过吗?我还没有考虑过,但是现在和你谈话,

让我觉得也许我应该更多地考虑一下。这是一个想法。有很多很好的书。所以它将是针对非牛津物理专业学生的广义相对论。是的。你知道一本非常好的书是什么吗?我爱的一本。但它是为外行写的,因为它写得很清楚。有一本基普·索恩在90年代写的书。

可能是世界上最著名的相对论学家,但也非常擅长写作和使事情非常非常清晰。所以是的,这本书叫做《黑洞与时间弯曲:爱因斯坦惊世骇俗的遗产》。那是基普·索恩。那是基普·索恩。那是我们的图书专家,基普·索恩。那是你的专家,基普·索恩。我们都热爱基普·索恩。基普·索恩是……电影的联合执行制片人……

绝对的。是的。他是那个了解广义相对论所有知识的人。他是LIGO和引力辐射发现的诺贝尔奖共同获得者之一。他在该理论方面做了很多艰苦的工作。好的。而且他写得非常出色,非常清晰。为外行。好的,很好。是的,所以这是一本优秀的书。他预测了什么……

他认为在1992年之后会发生的事情。他做得怎么样?他做得不错。他预测了交通状况。你只是用微弱的赞扬谴责了他。好吧,这很难。我只是对我们生活在一个时代感到印象深刻

“好”意味着“不太好”。你是怎么做到的?好。我的意思是,我不能贬低诺贝尔奖获得者。我真的做不到。而且,为了给他记功,他当时很乐观。所以在那个时候,引力辐射仍然在未来20多年,或者更久,他预测了这一点,而且大约在正确的时间尺度上。

在更理论的方面,将量子力学与广义相对论结合起来的理论,他过于乐观了。所以他并没有完全正确。我们现在对我们不知道的东西了解多少?

我们认为我们需要知道什么,以及如何从……是的,让我在其中添加标点符号。爱因斯坦在1915年或1916年发表了广义相对论。- 是的。- 对。我们已经使用它一百多年了。没错。所以我问你,我正在接他的问题,今天还有松散的结局吗?

我们已经走到了21世纪的四分之一。除了广义相对论之外,在这些领域中,

我们仍然不了解或不理解黑洞的某些部分吗?这是一个有趣的问题。因为他一百多年前就阐述了这一点。他给了我们方程。当然,这是一大步,因为你无法开始做任何事情。但这只是第一步,因为除非你知道方程的内容并能够理解它们的含义,

你只知道相对较少的东西。我认为你刚才说你必须知道方程的威力。那是另一个吗?那是你刚才所说内容的翻译吗?你说的是上下文。多么强大。不是上下文。内容。方程的内容。那绝对是内容。方程的内容。

你想知道里面隐藏了什么吗?方程的解实际上是什么样的?例如,我们现在知道,最一般的黑洞……等等,你告诉我他给了我们方程,但没有解。那不是……不对。

- 让我们悬而未决?- 任何伟大的物理学家都会这样做。- 他们只是留下了家庭作业。- 对。- 家庭作业,是的。- 艾萨克·牛顿并没有解决所有引力方程。- 好的。- 麦克斯韦也没有解决所有……- 至少有六个诺贝尔奖颁发给了研究爱因斯坦方程的人。- 绝对的,非常多。- 这太疯狂了,疯狂的事实。- 是的。- 是的,好的。

我们甚至真的不知道黑洞是什么,就解决爱因斯坦方程在相对简单的上下文中而言,只是他们所谓的真空解。

当除了某种小点质量黑洞之外什么也没有时,爱因斯坦方程的解。所以它的解直到20世纪60年代才出现,当时数学家罗伊·克尔

发表了他对旋转黑洞看起来像什么的解。欧洲的一切都在旋转,所以这是一个重要的解。一切都在旋转,所以这是一个非常非常重要的解。所以它是克尔黑洞。它是它自己的一种黑洞。没错。它有他的名字。有一个史瓦西黑洞。这很快就出现了。这在爱因斯坦发表他的理论后一个月内就出现了,但这根本没有旋转。

这对于自然来说有点过于简单了。这是一个重要的解,我们从中学习了很多。是的。但它并不是一个真正实用的解,正如我们后来了解到的那样,因为大多数黑洞都有很多旋转,这会极大地影响它们的行为。♪

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我是来自孟加拉国的凯斯,我在Patreon上支持StarTalk。这是尼尔·德格拉斯·泰森主持的StarTalk。好吧,那么今天,有哪些未解之谜呢?好吧……

所以有不同类型的未解之谜。所以一个仍然没有很好理解的问题是,你如何看到一个黑洞?因为黑洞本身只是空的空间。你

你看到黑洞是因为黑洞对周围气体的影响。或者任何东西。周围的任何东西。但气体通常是你手头的东西。

在某些情况下,如果有很多恒星,你可以看到恒星是如何集中在黑洞附近的,并从中学习一些东西。但大多数时候,你从黑洞周围的气体中获得大部分信息。所以重要的是要了解,例如,在我的早期工作中,气体是湍流的,并利用这一点。

但是仍然有一些关于非常非常接近他们所谓的奇点,即真正的点质量黑洞的轨道的东西需要学习。这就是相对论效应变得非常重要的位置。所以为了清楚起见,你可以……

你知道,黑洞不是什么巨大的吸力机器。- 没错。- 对吧?所以如果你围绕黑洞有一个稳定的轨道,你很好。太阳今天可能会变成黑洞,我们会变得非常冷,但我们会继续围绕它运行,就像它没有一样,就像我们很好一样。- 甚至更多的是,如果太阳像现在一样完全是球形的,与太阳是黑洞相比,绝对没有任何区别

就它对周围整个空间的影响而言。对。你会变得很冷。除此之外,我们会冻死。但忽略这个复杂的问题,我们会没事的。对。只是引力部分。它们每次都以相同的方向旋转吗?黑洞?不。不。

有趣。它们可以随意旋转。就像900磅的大猩猩。- 我不这么认为。- 它坐在它想要的地方。这些轨道,在我看来,它们很容易计算。不,因为方程本身,我的意思是,如果你把它们都放在电脑上,它们很容易计算。但要理解结果的含义通常非常困难。

困难的部分是能够计算轨道,例如,艾萨克·牛顿能够证明在他的引力理论中轨道将完全是椭圆形的方式。这非常有用。那么你可以在黑洞周围做同样的事情吗?在黑洞上模仿牛顿。在黑洞上模仿牛顿。嗯哼。

答案是……牛顿是你的家伙。我知道。他不是来自牛津,而是来自剑桥。好的,没关系。你会接受的。哦,是的,我们是牛顿的忠实粉丝。好的。所以当你处理克尔黑洞周围的轨道时……

方程是如此令人望而生畏。仅仅写下方程就会占据你笔记的一页。这只是为了写它,更不用说找到解了。大多数人都被这项任务吓退了。但事实证明,当你研究黑洞时,

有一些你可以利用的简化方法,人们并没有真正意识到,人们并没有完全理解。你可以利用这些,然后事实证明你可以对一些轨道进行牛顿式的处理,这些轨道不仅仅是,你知道,某种数学上的奇特之处,而且实际上也有一些实际的意义。

所以我有一个学生实际上能够做到这一点。

所以我觉得这能够显著地推进该领域的发展。有趣。所以这将是我们对黑洞对其环境影响的理解上的一个新的进展,我们已经有一段时间没有这样的进展了。这是一个公平的说法吗?我认为这是一个非常公平的说法。好的。我认为这是一个非常公平的说法。与流行的印象相反,物理学家并不真正喜欢复杂性。如果他们必须处理它,他们会……

他们会鼓起勇气,他们会这么做的。但是如果他们能找到一些……鼓起勇气,这是什么意思?这听起来很英国。他们会找到一种方法来完成它。谢谢。

感谢你的翻译。我告诉你这就是我的意思。鼓起勇气。谢谢你,威廉·莎士比亚。但是如果他们能找到一种简单的方法,那才是真正的圣杯。这才是他们真正追求的。所以我觉得,这就是我们前进的方向。我们确实有了一种更简单的方法来理解

黑洞附近发生了什么?而这些不仅仅是数学意义上的,

而且也有天文意义、观测意义。- 具有观测结果。- 具有观测结果,非常多。- 好的,所以你有一个学生做了这个。- 我有。- 那么我为什么还在和你说话?- 好吧,我不知道,尼尔。我没有安排日程。- 好的,好的,加里,让我们把他赶出去。好的,准备好了,三。- 一,二,三。

瞧!他来了。你好!你好。你叫什么名字?我叫安迪。安迪,很高兴认识你。很高兴认识你。欢迎。你听起来像这个人。是的。怎么样?你是英国人吗?我是英国人。他是英国人。是什么让你这么认为的?好的,你会帮我翻译吗?当然。可能不会说实话,但我可以翻译。所以,你并不是字面意义上的学生。你是博士后。我是博士后。所以,我曾是史蒂夫的学生,呃……

2014年到20……不,2018年到2022年,好的,从那时起我就一直在这里做研究员,在牛津大学,在牛津,牛津,是的,你在这里继承了爱因斯坦的一些衣钵,是的。

这太慷慨了。那么你到底做了什么?让我告诉你我们的切入点,好吗?公众的。公众的角度是每个人都看过电影《星际穿越》。对吧?而基普·索恩参与其中。帮助编写了其中的许多物理学内容。其中一个更有趣的场景是访问这个黑洞行星。嗯哼。

我想名字叫加尔根图安。它让他们的一个宇航员留在轨道飞船上。所以他所处的引力场与那些下到靠近黑洞的行星的人不同。我忘了比例是多少,但他们活了15分钟左右,而这个人却过了10年左右。我想可能更多。但是,是的,时间比例很疯狂。时间膨胀。时间膨胀。

疯狂的时间膨胀。所以我打算计算一下那个轨道需要有多近,然后我说,不,我不会等到别人来做这件事。听起来你就是做这件事的人。是的,是的,我非常接近黑洞。这是日常工作。他是这个人。这是日常工作。我们遇到了多少人?我们的观众中有多少人?这不是偶然的相遇。不,不,不,我不是偶然遇到安迪,但在我们的《星际访谈》观众中

和宇宙中,有多少人想知道我离黑洞能有多近,因为那是他们在被我……或者我们有非常好奇的人观看这个节目,我相信他们经常问这个问题,因为你会看到它,他们不会仅仅接受它,假设它只是可以发生,给我一些答案

所以你可以非常接近。对于你最简单的史瓦西黑洞……所以这是不旋转的黑洞。不旋转。所以让我们假设视界为1。好的,我们都知道视界。我们都知道的无法返回点。所以黑洞的边缘,那是1。然后你可以稳定地绕着半径为3的圆形轨道运行。

但不能小于3。不能小于3。所以,是的,我的意思是,你知道,这是环岛力。当你绕环岛行驶时,你会被推出去,对吧?所以这就是轨道的含义。你用引力来平衡它。环岛应该是一个交通环岛。是的,对不起。这是一个环岛。当你在这里时,你就在环岛上。当你回到家时,你会在交通环岛上玩得乐此不疲。所以加尔根图安行星。是的。

会有这么大的时间膨胀差异,因为我认为我们大多数观众都知道,当你进入越来越强的引力场时,你的时间相对于其他人会变慢。好的。所以……所以

加尔根图安行星有多近?我不记得他们说过。它必须非常,我的意思是,非常非常近。事实上,我不……小于3?我很确定它会小于3。哦,不。是的。哦,不。哦,不。是的,那是……

好的,这意味着基普。基普,我们的男孩。基普·索恩。你正在指责他。我们正在指责基普·索恩。基普·索恩。是的,所以他们降落在行星上,那将是不稳定的。那一点冲击力会让它螺旋式地坠落。哇。那么会发生什么?为什么你不能就在……

视界上方运行。在牛顿引力中,所以地球绕太阳运行,你必须平衡两种力。你受到了引力的作用,而旋转力则把你推出去。所以这让你保持与……绝对的相同距离。你飞走的冲动是平衡的。好的,现在呢?然后你用爱因斯坦方程写下同样的问题,你会发现实际上有一种新的力,

- 或者有一种新的…… - 一种新的力?不,好的,力是引力。这是唯一的力。但是有一些东西,一种有效的力,那就是引力乘以旋转。所以方程看起来就是这样。所以这是一个新的项……这是能量方程中的一个新项……它作用于系统的稳定性。是的,它指向内。好的?

所以你转得越快……所以在牛顿方程中没有这个项。不,不,不。所以当你越来越靠近黑洞时,这个其他项就会出现,阻止你维持平衡。所以这是我们不知道但需要知道的事情之一,因为这有助于解决……

为什么事情会这样发生。是的。所以你越靠近,就必须越快越快越快才能保持轨道。为了稳定那个额外的项。为了保持轨道,但这只会使这个第三项更大。因为它等于引力乘以旋转。最终这会使轨道不稳定。

所以你转得越快,情况就越糟。是的,没错。收益递减。没错。这不对。这不对。你为什么会想到这个?我的意思是,这就是宇宙。你是在告诉我之前没有人发现这一点吗?所以这是已知的。我们知道轨道会变得不稳定。但关键是,你能多么简单地描述坠落效应?

所以你会从圆形轨道上被弹开,然后你会朝黑洞俯冲。问题是如何描述它?顺便说一句,据我了解,

如果你坠入黑洞,你的轨道速度会增加,这会进一步增加该项。对吗?所以它是灾难性不稳定的。是的,没错。所以它是不稳定的,因为你扰动它,你就消失了。它会变得更糟,你就进去了。是的,你不会。所以你加速试图打破轨道,你最终只会让情况变得更糟。你就消失了。你冲过视界,你就完蛋了。

是的。再见。该死,伙计。里奇,对不起。

是的,所以,你知道,这是一个……你让我们很沮丧。是的,是的,对不起。好吧,这是宇宙的错。哦,好的。是的,这不是你的错。宇宙揭示了它。对,让我们了解一下,这样我们就能了解科学是如何运作的。你工作之前的一些内容是已知的。是的,我们知道发生了这种情况。好的,但是你的……你对这个问题有什么贡献?这个人,为了说清楚,很多现有的东西,人们对它只有一点点解决方案,对吧?我们都在……

像大象一样试图理解它。这就像一张纸,有人把它撕成许多小碎片,然后散落开来。好的。然后你正在尝试把它全部拼凑起来。好吧,这张纸是预先存在的宇宙运作方式。所以他们试图把它拼凑起来,说,哦,不,那应该放在那里,这个应该放在这里。对。然后我们正在接近。所以这就是我认为安迪……好的,你是如何参与其中的?所以我们知道应该会发生这种情况,好的?而且,我的意思是,你知道应该会发生一些事情,你想要有效地去看到它,好的?

所以你想在自然界中观察它。你想在一个真实的物理系统中观察它。现在,要知道你……你想观察不稳定的世界。是的,坠落。你想看到这种正在坠落的物质。这就是你想做的。因为这样你就知道它在那里。所以在你能告诉……

你已经看到这个之前,你需要知道要寻找什么。所以你必须建立一个这个坠落气体的模型。所以在电脑上建立一个模型?是的,笔和纸,电脑。你用什么了?我用的是笔和纸。哦!哦,黑板!哦!哦!

哦,这些都是最便宜的科学家。不,他们不是。是的,他们是。不,他们不是。他们完全便宜。没有电脑,没有望远镜,没有粒子加速器。你最近见过石墨的价格吗?它穿过铅笔。我需要最好的粉笔。把它放在他的办公室里就行了。我需要最好的粉笔。然后他会忙起来,过一会儿再出来。好的,继续。所以你想简化这些方程,使它们有用,以便你可以做出预测,然后你可以查看数据,看看是否有……

黑洞源,我们没有这个坠落气体就无法理解。所以你必须预测不稳定的螺旋气体看起来会是什么样子。没错,是的。那么它看起来是什么样子?

好吧,它基本上又热又小。我可以这么说。你没有。但我说了停下来,帕特。你没有。你也没有选择旋转和不稳定。但是精确的温度和精确的大小,这就是关键所在。你明白了。所以我们有史蒂夫自70年代以来一直在研究的这些理论。你的导师,史蒂夫·瓦瓦斯。我们刚才把他从存在中抹去了。是的,他确实研究过它。

而且,你知道,他们有这些模型,他们只是停留在这个稳定、不太稳定的轨道上,因为然后它会坠落,它会变得困难,我们基本上会忽略它。所以你停在那里。这就是我会做的。好的?你知道吗?然后最终我们开始获得他们无法用这些模型解释的数据。♪

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探索宇宙并找到答案,是火炬的传递。我想象一下奥运火炬。它从一个群体传到另一个群体,从一代传到下一代,正是所有这些的总和才让我们对我们所知道的世界有了理解。在这个牛津大学比克罗夫特大楼的理论物理学的一小部分中,

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