大家好,我是孙赫,来自北京大学。非常荣幸今天能够来到格致论道讲坛,分享我们用拍照的方式来研究宇宙和生命的故事。今天的故事就先从这张照片说起,这是位于银河系中心的超大质量黑洞的第一张照片。我们从地球的角度仰望星空,穿过数以亿计的星系和漫漫的星尘,这个黑洞,就坐落在距离我们2.7万光年的、我们所生存的银河系的正中心。
给黑洞拍照肯定不是一件容易的事,我们是怎么得到这张照片的呢?用来给黑洞拍照的是一个超级相机,叫做“事件视界望远镜”。事件视界望远镜与其说是一个仪器,更准确地说是由来自全球80多个科研机构的300多名科研人员组成的合作组织。很荣幸,我作为其中一员参与到了银河系中心黑洞的拍摄工作。
为什么给黑洞拍照这么难呢?我们为什么不能像拍月亮一样,拿手机去给黑洞拍照呢?
一句话总结就是,地球距离我们想看的银河系中心的黑洞实在是太远了。打个比方,我们在地球观测银河系中心,难度大概就相当于在拉萨的布达拉宫去观察位于上海外滩餐厅桌子上的一粒盐。如果要实现这样非常高精度的观测,根据公式计算,我们需要造一个有地球大小口径的射电望远镜才能够实现。这当然是不切实际的。
但是,一个有意思且非常有用的想法就是,可以利用计算成像技术,把全球的8台望远镜联合起来,协同拍摄银河系中心的黑洞,就能够达到类似地球大小口径的射电望远镜的成像效果。这就是我们所说的事件视界望远镜的含义。
通过黑洞的故事,相信大家应该已经体会到了计算成像技术的神奇之处。其实不只是在天文学,在我们日常生活中,计算成像也有着非常重要的应用。比如磁共振成像(MRI),大家应该都听说过。磁共振成像是一种非常先进的医疗诊断手段,由于它没有辐射、灵敏度非常高,是很多疾病诊断的首选。但是它也有缺点。磁共振成像的扫描时间是非常长的,所以如果大家去医院预约磁共振,可能要等非常久。也正是这个原因,它的收费是非常昂贵的。
我们常说眼见为实,成像技术很多时候就可以被看作科学家的“眼睛”。计算成像技术的不断发展,让科学家们的眼睛更加敏锐。从宏大的宇宙到人体中微小的细胞,都蕴含着各种各样的奥妙。我非常荣幸能够参与到这样一些相关的科研工作中。希望今天通过我的讲述,大家也能够理解计算成像技术的神奇之处。我也会不断努力开发新的、更好的计算成像技术,不断突破极限,来用计算成像技术拍摄到更多极端尺度下的神奇世界。谢谢大家!