2019 年,事件視界望遠鏡 (EHT) 合作拍攝了有史以來第一張黑洞圖像,震驚了世界。

現在,科學家們正在進一步研究。下一代事件視界望遠鏡 (ngEHT) 合作旨在製作高質量的黑洞視頻。

但這一下一代合作在其他方面也具有開創性。這是首次將自然科學、社會科學和人文學科的觀點結合在一起的大型物理學合作。

對於橫跨地球的虛擬望遠鏡,望遠鏡越大,它就越能更好地觀察從遠處看起來很小的事物遠處。要製作黑洞圖像,我們需要一個幾乎與地球本身一樣大小的望遠鏡。這就是為什麼 EHT 使用許多分散在全球各地的望遠鏡和望遠鏡陣列來形成一個虛擬的地球大小的望遠鏡。這被稱為超長基線乾涉測量法。

EHT 的創始主任、哈佛天體物理學家 Shep Doeleman 將這種天文學比作使用破損的鏡子。想像一下打碎一面鏡子並將碎片散落到世界各地。然後,您在跟踪時間的同時,記錄下這些碎片中的每一個捕獲的光,並在超級計算機中收集這些數據,以虛擬方式重建一個地球大小的探測器。

2019 年的第一張黑色圖像通過借用六個地點的現有望遠鏡打洞。現在,正在新地點建造新望遠鏡,以更好地填補破碎鏡面的空隙。該合作目前正在全球範圍內選擇最佳地點,將地點數量增加到大約 20 個。

這項雄心勃勃的努力需要 300 多名專家組成三個技術工作組和八個科學工作組.歷史、哲學和文化工作組剛剛發布了一份具有里程碑意義的報告,概述了人文和社會科學學者如何在項目的第一階段與天體物理學家和工程師合作。

該報告有四個重點領域:協作知識形成、哲學基礎、算法和可視化,以及負責任的望遠鏡選址。

我們如何協作?如果您曾經嘗試過與其他人一起寫論文(或任何東西!),您就會知道這有多困難。現在想像一下,嘗試撰寫一篇超過 300 人的科學論文。

是否應該期望每位作者都相信並願意捍衛論文的每一部分及其結論?我們應該如何確定將包括哪些內容?如果每個人都必須同意其中包含的內容,這是否會導致只發布保守的、淡化的結果?你如何允許個人創造力和突破邊界的科學(尤其是當你試圖成為第一個捕捉到某些東西時)?要解決此類問題,重要的是要平衡協作方法並以促進共識的方式安排每個人的參與,但也允許人們表達異議。協作成員之間信仰和實踐的多樣性可能對科學有益。

我們如何可視化數據?關於最終黑洞圖像和視頻的美學選擇發生在更廣泛的視覺文化背景下。

實際上,藍色火焰比橙色或黃色火焰更熱。但在上面的人馬座 A*(位於銀河系中心的黑洞)的偽彩色圖像中,選擇了橙紅色調的調色板,因為人們相信橙色會向更廣泛的觀眾傳達發光材料的熱度

這種方法與技術輔助科學圖像的歷史實踐有關,例如伽利略、羅伯特胡克和約翰內斯赫維留斯的圖像。這些科學家將他們早期的望遠鏡和顯微圖像與藝術技巧相結合,使非專業觀眾(尤其是那些無法使用相關儀器的觀眾)也能清晰地看到它們。

哲學如何提供幫助黑色視頻理論物理學家會對空穴產生重大興趣。然而,在正式的數學理論和混亂的實驗世界之間有一座橋樑,在實驗世界中,理想化的假設往往站不住腳。

哲學家可以通過考慮認知風險來幫助彌合這一差距——例如錯過真相,或犯錯誤。哲學還有助於研究物理學家對某種現象的潛在假設。

例如,一種描述黑洞的方法稱為“無毛定理”。這是一個孤立的黑洞可以簡化為只有幾個屬性的想法,而且沒有什麼複雜的(毛茸茸的)。但是無毛定理適用於穩定的黑洞。它依賴於黑洞最終穩定到靜止狀態的假設。

負責任的望遠鏡選址歷史上,望遠鏡位置或望遠鏡選址的選擇一直由技術和經濟考慮因素決定——包括天氣、大氣清晰度、可達性和成本。歷史上一直缺乏對當地社區的考慮,包括原住民。

正如夏威夷莫納克亞火山的鬥爭所強調的那樣,科學合作有義務在選址時解決倫理、社會和環境方面的考慮.

ngEHT 旨在推進負責任的選址實踐。它匯集了哲學、歷史、社會學、社區宣傳、科學和工程領域的專家,在選擇新的望遠鏡位置時以包括文化、社會和環境因素的方式為決策過程做出貢獻。

總的來說,這種合作是一個令人興奮的例子,說明雄心勃勃的計劃如何需要創新方法——以及科學在 21 世紀如何發展。

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By Maisy Hall

我是一名自由作家。 我也是素食主義者和環保主義者。 每當我有時間時,我都會專注於冥想。