什么东西又黑又大，连光都逃不过它的魔爪?答案是物理学中最神秘的现象之一:黑洞。本周，我们将探索这些神秘实体的运作方式，从它们如何扭曲时间，如果你掉进其中会发生什么，到黑洞为什么会发出宇宙中最亮的光，以及科学家们如何试图描绘它们的内部。此外，关于大脑植入物溶解的新闻，超声波如何使一些人生病，以及为什么现实生活中的蜘蛛侠必须非常非常小……
在这一集里
公众对超声波的健康担忧
与南安普顿大学蒂莫西·雷顿教授合作
超声波是任何音高高于20千赫兹的噪音，也就是每秒2万波。这些声音超出了人类的正常听力范围，
尽管它是无声的，但一小部分人接触到它会出现恶心、头痛和疲劳等症状。本周发表的一篇评论呼吁采取措施限制人们接触这些声音。根据这份报告，目前的安全指南是过时的、不恰当的，而且是基于不可靠的统计数据。在收到几封来自人们声称超声波影响他们的信后，该评论的作者，南安普顿大学的蒂莫西·雷顿决定做一些侦探工作，正如他向乔治亚·米尔斯解释的那样……
蒂摩西:首先，我和一个志愿者小组一起去了那里，我们看了看那里有什么超声波，说实话，我们非常震惊，因为有一些设备产生中等水平的超声波，比如一些自动开门系统，当有人走到他们面前时，超声波束被打断，它们就会打开，有些会产生相当强烈的超声波。例如，其中一种声音来自火车站公共广播系统的扬声器，这个车站有300万人的客流量，我们在那里发现了原因，因为根据欧盟的立法，这些扬声器的操作员必须时刻知道他们正在工作，以防他们需要疏散大楼，说“火灾警报，火灾警报”或其他什么。要做到这一点，他们显然不能一直说，测试，测试，一，二，三——那会惹恼人们——所以，他们在这些扬声器之间发送超声波信号，相信没有人能听到，没有人会被打扰，但这些人确实被打扰了。所以我对自己说，好吧，我要试着看看保护这些人的指导方针，你知道，必须有一个控制我们释放的水平，并在这些指导方针中发现了问题。
Georgia -你认为这些指导方针有什么问题?
蒂莫西:有很多指导方针——十几个或更多——它们似乎都大致一致，但当我仔细研究时，它们并不一致，它们是在互相抄袭。每当一个新的国家或组织需要新的指导方针时，它只是看到那里有什么并复制它，这给人一种共识的印象。如果你真的追溯到这些指导方针所依据的原始证据，你会发现许多令人担忧的事情。它们是基于20世纪60年代和70年代的六项研究他们主要研究的是一个人在工作中操作超声波清洗浴的场景，指导方针是基于一个人在职业环境中，他可以戴上耳机，或者被转移到另一份工作，或者在某种程度上受到保护，因为他知道他已经暴露在辐射源中。我之所以说男性，是因为这些研究主要是在成年男性身上进行的。现在我们知道，随着年龄的增长，人们对高频的敏感度会下降，事实上，这些男性中有很多人在工业部门工作，或者在军队工作过，并且操作过枪支，所以，为了制定保护公众的指导方针，他们是一群不好的人。你可能有一位听不到高频的祖母，她怀里抱着一个可以听到高频的婴儿，她不知道这个孩子为什么会感到不安。认为他们会戴听力保护装置来保护自己是不合理的;我们不知道他们每天会接触多少小时，所以这些指导方针似乎是基于不可靠的统计数据，完全不适合保护公众不受我们今天看到的公众接触到的那种辐射。
但是，如果超声波在很大程度上超出了人类的听觉范围，它怎么会引起恶心、疲劳和头痛的症状呢?蒂姆有一个很简洁的理论;当你暴露在超声波下时，你的耳膜会振动，但信号不会转化为声音。然而，其他感受器确实会向你的大脑发送这样的信息:你的鼓膜确实在移动，这种信号之间的差异可能会让你的大脑感到困惑，就像晕船一样。
蒂莫西:我们晕船会有什么症状:头痛、恶心、头晕、疲劳——完全相同的症状。所以，我并不是说超声波会导致晕船;我认为现在看这个还为时过早但是我想把这个问题摆在桌面上，这样我们就可以对那些声称超声波有不良影响的人采取某种态度，而不是立即忽视他们。
乔治亚州——如果你想试试你的帽子做一些侦探工作，蒂姆已经发布了一款智能手机应用程序，可以检测超声波，事实证明它可能会在一些意想不到的地方使用。
蒂莫西-有些公司声称他们会用超声波做一些奇怪的事情。美国有一家公司说，他们正在开发一种系统，不用把手机插在墙上充电，你只要把手机举在空中，它就会向手机发射超声波来充电。甚至有公司声称在广告和网站中嵌入一个代码——哔哔哔——在超声波水平上，所以，如果你认为你在一个匿名的环境中，比如酒店或网吧，他们声称能够做的是在广告中嵌入一个超声波代码，你的手机会在你不知情的情况下接收到哔哔哔的声音。你的手机上有一个你不知道的软件，它可以识别你和你正在看的东西，然后发送一个信号告诉公司你在做什么。这是另一个领域，作为人类，我们在公众不知情的情况下扩大使用超声波，如果我们让公众暴露在这样的辐射中，我们需要让我们的公共健康框架准确地应对这一点。
溶解性脑植入物
与伊利诺伊大学的约翰·罗杰斯教授合作
一种可溶解的大脑植入物，可以彻底改变对创伤的监测
这周宣布了脑损伤。近年来，我们看到越来越多的小型植入式电子设备被用于监测患者的体征和症状，或给药。但当这些植入物不再需要时，通常需要通过手术将其移除。现在，来自伊利诺伊大学的美国科学家约翰·罗杰斯(John Rogers)提出了一种“可溶”的替代品，正如他向Kat Arney解释的那样……
John:我们在这篇文章中报道的这种特殊设备是为了满足目前治疗严重创伤性脑损伤患者的临床需要，特别是监测他们的康复过程。因此，它进入颅内空间测量压力和温度，因为这两个参数对医生来说非常重要，因为如果它们超出了错误窗口，它可能会对病人产生深远的负面影响。
所以你基本上已经制造了这个微小的无线植入物，可以植入人的大脑。当不需要它的时候，它会完全消失吗?
约翰-是的，完全消失，完全消失。你知道，你是怎么做到的?这是一个多材料系统，每一种材料都可以溶解在生物液体中，形成生物相容的最终产物。例如，镁具有生物相容性;过氧化镁是镁在生物体液中溶解的结果;镁是推荐的日常饮食的一部分——你可以在多种维生素中找到它，所以我们浏览了一下清单，我们已经能够确定所需的全部材料。临床相关性，就功能而言，是在病人处于高压或高温最高风险的关键恢复期。所以前端大约是一个星期，所以我们设计我们的设备在这段时间内稳定可靠地运行，然后在不太关键的时间内缓慢退化，通常是两到三个月。
Kat -虽然这是一个可以溶解的装置，所以你不需要再把它取出来，但你可能需要把它放进去。首先，你是如何让它进入病人体内的?
约翰-这是个好问题。我的意思是这种颅内监测器的效用，即使是今天使用的不可吸收的监测器，在非常严重的创伤性脑损伤病例中通常是最重要的。我们不是在谈论那些进医院撞到头的人。这些都是创伤性事件，在大多数情况下，传感器可以被插入到手术过程的末尾，以任何方式进行，因此颅内空间是开放的，在干预的最后一步，设备就滑进去了。如果颅骨在这种情况下没有打开，那么现在人们所做的就是在颅骨上钻一个小洞，然后插入设备，所以它们的小型化成为设备设计的一个重要方面因为你想把对病人的影响降到最低。所以，从这个意义上说，我们的设备工作方式的物理原理与缩小尺寸是兼容的，甚至比我们在这篇论文中所展示的程度还要高。该设备大约一粒米大小，但它们可以更小。
这种技术能不能用于其他方面，而不仅仅是监测病人的体征和症状?
约翰:是的，我认为还有很多其他有趣的功能，例如，不仅仅是感知和监测，还有刺激和干预。所以我们有平行的工作，作为一个例子，可吸收的设备对周围神经系统进行电刺激，如果你看看周围神经的愈合，文献中有数据表明如果你用电刺激受损的部位，以一种适当的方式，你实际上可以显著加快愈合过程。一旦神经愈合了，你就不再需要这个装置了，所以你只要设计它就可以溶解掉。
为什么蜘蛛侠会从高楼上摔下来
剑桥大学的大卫·拉邦特博士
你有没有梦想过像蜘蛛侠一样爬到建筑物的外面?
要让这个梦想成为现实，需要特别适应的粘脚，它可以利用身体表面和墙壁之间微弱的分子吸引力，就像壁虎一样。费利西蒂·贝德福德采访了剑桥大学的大卫·拉邦特，拉邦特一直在研究这种方法不适用于人类的原因。
大卫:只有一定范围的尺寸会用到便签。所以你会发现小螨虫，大壁虎，青蛙，蜘蛛和许多不同的昆虫，我们感兴趣的问题是，是否有一个限制，或者是你可以长到多大的限制，你仍然可以使用粘合剂垫。在试图粘在物体表面的过程中隐藏着一个有趣的问题因为随着它们体积的增大，它们每身体体积的表面积会减少，如果你想到一只小蚂蚁，可能最容易说明这个问题。如果你看蚂蚁，你看到的主要是表面积，只有一点点体积，如果你看大象，你看到的是很大的体积，但实际上没有太多的表面积。
费利西蒂:很难想象大象的脚黏糊糊的。你提到了各种各样的动物，从昆虫一直到爬行动物。在这些群体中，它们用来攀爬的粘垫和机制是一样的吗?
大卫:从我们掌握的所有证据来看，它们惊人地相似，事实上，爬行动物的黏附垫是进化生物学家所说的“趋同”的一个主要例子，你会发现相同的解决方案出现在非常不同的动物群体中。所以，如果你想想，例如，蜘蛛和壁虎，它们在进化史上是非常非常不同的动物，但是如果你看它们的脚，它们看起来几乎是一样的。当然，这暗示了一种可能性，即这些结构在它们所做的事情上确实很好，因此，从那时起，它们已经进化了好几倍。
费利西蒂-那么这些结构看起来像什么?
大卫:在壁虎、蜘蛛、甲虫和苍蝇的脚上，你会发现我们称之为“毛垫”的东西，它们本质上是密集排列的细小毛发，而在许多蚂蚁、蟑螂和树蛙的脚上，你会发现我们称之为“光滑垫”的东西，它们本质上是无结构的，至少在微观层面上是这样，所以你最好把它们想象成一个柔软的垫子。
费利西蒂:在我面前有一系列不同的机器……
大卫:是的，你在这里看到的是我们可以用来了解动物粘附能力的设备之一，你在这里看到的是离心机。所以我们可以让它以不同的速度旋转我们可以把微小的昆虫放在离心机上这样它们就可以旋转，在某一点上它们开始向外滑动，使用非常简单的物理，我们可以计算出实际作用在这些动物身上的力有多大并将它们向外拉。
费利西蒂-所以这有点像公园里的旋转木马，除了昆虫而不是孩子。
大卫:没错，对昆虫来说，这不是很危险，因为它们足够小，不会受到这些技术的伤害。
费利西蒂-我们能把它打开吗?
大卫:是的，你当然可以。如果我们看看这只蚂蚁，现在，我们打开它，它的速度会慢慢增加……你可以看到，在某个时刻，蚂蚁开始慢慢向外滑动。这就是它开始滑动的点，如果我们走得越来越快，越来越快，它就会突然离开表面。
费利西蒂:这真的很令人印象深刻。如果这是按比例放大的话，我肯定做不到。
大卫-不。事实上，有些蚂蚁可以承受比自身体重重1000倍的力，所以它们用粘胶垫的能力真的非常令人印象深刻。
费利西蒂-我们都很熟悉好莱坞版的“蜘蛛侠”。他们描绘的他用指尖抓着的画面有多准确?
大卫:所以，我的意思是，当然，如果你谈论蜘蛛侠的科学准确性，会有很多问题，但如果你换一种方式问，为什么没有更大的动物有粘胶垫?然后我们可以开始说一些关于这个,因为如果我们扩大我们的计算数据,然后我们发现如果你去人类的大小,你可能最终与一个不切实际的大部分面积,需要覆盖粘垫和我们计算它的面积在你的全身面积的40%或80%的额,我认为这是89年英国大小。
费利西蒂-那就很难爬上去了。
大卫:没错，这只是为了说明当你变得越来越大时所面临的问题。它来自于非常简单的物理定律，这些定律有效地限制了进化的能力。
费利西蒂-大型动物-他们中的许多人会爬…
大卫:比如说，如果你的体型比壁虎还大，或者你的体型达到一定的尺寸，那么突然之间，世界在你看来就不再是平的了。如果你再想想一只蚂蚁，它爬上一根小树枝，小树枝对蚂蚁来说是平坦的，但是如果你想想猴子，猴子实际上可以抓住小树枝，这就是为什么你开始看到这些附着的垫子，或者粘着的垫子，变成了手或巨大的爪子，等等。
误解:流感疫苗让我得流感
凯特·阿尼，《裸体科学家
T本周，凯特将针扎进了一个在每年这个时候特别具有传染性的话题……流感疫苗会让你得流感。
现在是咳嗽和感冒的季节，虽然我们可能会说我们得了流感，但实际上我们只是得了重感冒，或者开玩笑说我们生活中的男人患了“男性流感”，但真正的流感是由流感病毒引起的，对老年人和那些身体虚弱的人来说，这是非常令人不快的，可能是致命的。
本周早些时候，我卷起袖子，开始了一年一度的流感疫苗注射，诚然，这晚了几个月。作为一个患有哮喘的人，我还记得2010年因感染猪流感而遭受的恐怖和随后几个月的咳嗽，这是我冬季例行工作的重要组成部分，就像多买几双厚厚的黑色紧身衣和记住我把热水瓶放在哪里一样。
但就像其他疫苗一样，关于流感疫苗也有一些毫无根据的谣言，这可能会阻止需要接种疫苗的人接种疫苗。其中最常见的一种误解是，流感疫苗会让你患上流感。
为了解释为什么这是错误的，我们需要退后一步，看看流感疫苗实际上是什么以及它是如何起作用的。像许多其他疫苗一样，成人流感疫苗由灭活的流感病毒组成，旨在安全地“训练”免疫系统识别感染并抵抗它，如果你在日常生活中遇到真正的流感病毒。但是，尽管免疫系统可以识别它们并准备好做出反应，但这些死亡的病毒本身并不能真正引起疾病。尽管儿童流感疫苗——以鼻喷雾剂的形式接种——含有活流感病毒，但这些病毒被削弱了，也不会导致这种疾病。
那么，接种流感疫苗会导致流感的谣言是从哪里来的呢?同样，像许多其他疫苗一样，注射流感疫苗会让人感觉有点糟糕——包括肌肉酸痛、感觉疲劳，甚至还会发烧。这是由于免疫系统为自身做好准备，而不是流感本身。
还有一种可能性是，刚刚注射过流感疫苗的人可能会碰巧感染流感，或者只是得了一种严重的非流感感冒，而疫苗并不能保护他们。在注射流感疫苗后，需要长达两周的时间才能产生完全的保护作用，但真正的流感感染只需要几天的时间——所以如果有人在注射疫苗之前或之后被感染，他们仍然会得流感。而且注射疫苗并不能对任何一年可能在野外出现的所有流感病毒株提供保护。
所以，虽然流感疫苗并不完美，它不能保护你免受非流感病毒引起的感冒，但它仍然是脆弱人群的救命稻草。虽然我注射的流感疫苗并没有让我得流感，但之后我确实觉得有点脸色不太好，所以下午我就回去睡觉了。不管怎么说，这就是我的借口，我要坚持下去!
盎格鲁-撒克逊人墓地的DNA秘密
与理查德·德宾博士，惠康信托桑格研究所和理查德·莫蒂默，牛津东部考古。
最近在剑桥附近的奥金顿的建筑工程中，发现了一个盎格鲁人
撒克逊人墓地。在澳大利亚DNA专家的帮助下，考古学家利用从该遗址找到的人类遗骸建立了盎格鲁-撒克逊人的基因图谱，并将其与现代英国人进行了比较。这揭示了一千年前这些欧洲移民是如何与普通人群融合的。格雷哈·杰克逊去考古与人类学博物馆会见了考古学家理查德·莫蒂默，看看这项研究有什么发现……
理查德:盎格鲁-撒克逊人形成了我们现在所知道的英格兰。因为在早期盎格鲁-撒克逊时期结束时，大约公元700年，英格兰已经变成了今天的样子事实上，我们所有的村庄和大多数城镇都是在公元700年左右形成的。
Graihagh -这里有大约20件藏品。它们看起来都像金子，但我肯定它们可能不是金子。人们会和这些东西一起下葬的，告诉我，这些是什么?
理查德:嗯，它们是金的，是镀金的。下面是青铜，上面是镀金，坦率地说，作为考古学家，它们是你能找到的最美丽的东西之一。右边的这些大的，是女士们穿的，用别针固定住你的裙子。
格雷哈-那是胸针了?它们实际上很大。有些比我的手还大;老实说，它们看起来就像门环。
理查德:是的，他们有。我不能否认。
格雷哈:我还能看到项链和梳子。它们看起来像钥匙圈上的小钥匙，但我想它们不是那样的。
理查德:是的，它们是腰带挂架——正式的钥匙套。奥金顿的一个女人，奇怪的是和一头母牛葬在一起;这不仅不寻常，在英国，在盎格鲁-撒克逊欧洲都是第一次。从来没人跟牛一起葬过。而她，那个养牛的女人，掌握着那个定居点里每把锁、每一个门闩和每一个盒子的钥匙。
格雷哈:你到底为什么要和一头牛葬在一起?
理查德:完全不知道。因为这是第一次，你得试着编出我们自己的理由。考古学家就是这么做的。我们一半的时间都在讲故事，而不是讲真话。
格莱哈——撇开与牛葬在一起的妇女和编造的故事不谈，这个遗址对我们了解英国传统的探索非常重要。超过一百人被埋葬在奥金顿，他们的状况很好，理查德·德宾博士等科学家可以提取DNA，找出我们到底是怎样的盎格鲁-撒克逊人。
我们要做的是取一根骨头，实际上，在我们的例子中，我们取的是被牙釉质保护的牙齿。我们把它们送到南澳大利亚的一个专家实验室，在那里他们进行提纯，从外部去除所有的DNA，以去除任何污染物质，然后把它们磨碎，分离出非常少量的DNA，非常敏感地，我们把它带回来，因为它已经被降解了，变成了小块。所以从技术上讲，这是一件很难做到的事情，但在过去的五年里，它变得可行了，已经有很多研究，但这是第一次对一千多年前的英国样本进行研究。
Graihagh -然后呢，你拿这些数据和现代人做比较吗?
理查德:是的，我们所做的是观察一些有明显差异的地方，这些地方很罕见，而且是最近的，这可以告诉我们很多关于人类来自哪里的信息，然后我们研究古代的样本，看看他们和谁最相似，以及他们在现代变异谱系中的位置。
格雷哈-那么，我们有多盎格鲁-撒克逊人?
理查德:嗯。在英格兰东部，现代英语的比例约为38%但如果我们再往西，康沃尔或威尔士，这个比例就会下降。所以我们都是以前在这里的人和在黑暗时代来到这里的人的混合体。
Graihagh -但为什么现代威尔士只有30%的盎格鲁-撒克逊人，而英格兰东部有38%的盎格鲁-撒克逊人?
理查德:我认为这是因为进入这个国家的人，主要在东部定居，然后逐渐向英格兰西部迁移。
Graihagh -所以这有点符合迁移模式。盎格鲁-撒克逊人从欧洲过来，在英格兰东部登陆，然后向西和向北迁移，这就是为什么你会发现这种基因对苏格兰人、威尔士人和康沃尔人的影响较小。
理查德:是的。
Graihagh -人们经常说，你和香蕉有50%的基因是相同的，而在物种中，人类，大概是99.9%。当然，鉴于铁器时代的欧洲人和这些当地居民有很多相同的DNA，你要寻找什么样的突变来区分这些人群呢?
理查德:我们都是西北欧人;我们在基因上都非常相似，所以差异是微妙的。虽然我们只是在30亿个碱基的1000个地方有所不同，但总共有几百万个不同之处。有时会发生新的突变，这就是产生差异的原因发生在一个国家内的突变，比如丹麦，只会在丹麦人身上发现，或者在与他们交配的人身上发现。所以我们在寻找那些非常罕见的突变作为身份的痕迹。
Graihagh -你说我们在东方有38%的盎格鲁-撒克逊人，你经常听到你有2%的尼安德特人!那么剩下的60%是什么呢?
理查德:现代人类大约在5万年前离开非洲，那时他们遇到了其他人类物种和几十万年前离开的尼安德特人，在这一点上有一点混合，我们认为这贡献了大约2%。然后在欧洲，有狩猎采集者，他们绘制了在法国和西班牙发现的洞穴壁画。冰河时代之后，农民们从土耳其来到欧洲，然后从俄罗斯带来了金属加工技术。所以所有这些都留下了遗传痕迹，我们知道其他人一直在研究。我们知道来自英国的人是所有这些的混合体。
Graihagh -这是一个需要进一步研究的领域吗?
理查德:我认为这才刚刚开始，随着我们从了解基因组如何在体内工作中获得的医学进步，它将告诉我们人类的历史和进化。对于基因组科学家来说，这是一个非常激动人心的时代。
什么是黑洞?
马特·米德尔顿，剑桥大学天文研究所
黑洞是太空中神秘的区域，有足够的引力使黑洞弯曲
空间本身的结构——被称为时空——以这样一种方式，任何东西，甚至光，都无法逃脱。任何不幸接触到黑洞的东西都会被湮灭，成为黑洞本身的一部分。但这些神秘的实体是如何运作的，又是如何形成的呢?乔治亚·米尔斯与剑桥大学天文研究所研究员马特·米德尔顿就“黑洞101”会面。
马特:用最简单的术语来说，黑洞是一个密度极高的物体，它离开一个物体的速度与它的密度有关。它的密度越大，运动的速度就越快，有一个点，它的密度大到连光都不能离开它的表面。
乔治娅-就像宇宙中最快的东西。
马特:是的，从更严格的角度来看，你可以想象一下，例如，你过去在麦当劳玩的那些游戏，你把硬币扔得到处都是漏斗状的。如果你想象自己是一枚硬币，试图从那台机器里出来，你不仅是在做慈善，而且是非常非常困难的，你可以想象，试图以光速前进，但仍然无法爬出来，这有点像黑洞。这是一个坑，当你超过了某一点，你就再也无法逃脱。
格鲁吉亚——这个不可回头的点被称为“事件视界”。我们看不到里面，因为任何进入里面的光都不会逃逸。但在这里面的某个地方就是所谓的“奇点”。在这里，黑洞的所有质量都包含在一个很小的区域里，为了在这么小的空间里容纳所有这些质量，奇点的密度实际上必须是无限的，这将我们对物理学的理解推向了极限……那么黑洞是如何形成的呢?
马特-明星们在不断地与自己战斗。它们会产生大量的辐射;这种辐射提供了向外的推力来对抗向内的引力，最终恒星耗尽燃料，引力就会胜出。它坍缩在自己身上;当它坍缩时，物质在我们所说的超新星爆炸中被扔掉。这些都是非常非常大，非常强大的事件。
格鲁吉亚——大多数恒星坍缩成更小、更稳定的大小，但如果它们足够大，所涉及的引力是如此之强，以至于没有什么能使它们稳定下来，它们就会不断坍缩，变成一个黑洞。随着时间的推移，这些黑洞会变得越来越大，吸收任何离得足够近的东西——从行星到恒星，甚至可能是其他黑洞。当你接近视界的时候呢?这就是事情开始变得有点奇怪的时候。我给你们举个例子，这是一个闹钟，让我们把它推向黑洞。滴答声越来越慢，越来越慢，那么这是怎么回事呢?
马特——我不知道一个人有多讨厌一个时钟，以至于把它扔进黑洞……
乔治亚州——我不喜欢早上起床……
马特-你真的，真的不-我们都经历过，不是吗?好的，时钟，如果它滴答作响，它会变得越来越慢，越来越慢因为它在接近黑洞;它在一个越来越弯曲的时空中存在一种叫做引力时间膨胀的东西。我们所知道和观察到的是，时钟在靠近大质量物体的地方走得更慢。所以对于时钟来说，什么都没有发生，它只是以正常的快乐速度滴答作响，但对我们来说，它似乎滴答得越来越慢，越来越慢，直到最终，它似乎完全停止滴答作响——那基本上是当它处于事件视界时。
乔治亚-好吧，现在我的时钟被毁了，我想要回来;我要把自己扔进黑洞。从我的角度来看，我会怎么样?
马特-对。好吧，一些非常糟糕的事情会发生在你身上。所以，有一种东西叫做“潮汐力”。我们知道潮汐力，它们影响着月地系统，潮汐等等。这就是为什么，如果你向一个物体下落，你的脚最初会比你的头感受到更大的拉力，所以你会被拉伸。如果你更进一步，在黑洞里，你会变得越来越薄，越来越薄，你会变成“意大利面”，这是一个——哦，这是一个讨厌的词。你开始做一些疯狂的事情，比如如果你向右或向左看，你可能会看到你的后脑勺，因为光子在黑洞周围的轨道上运动，所以这可能是一次相当疯狂的旅行。最终，很不幸，你会被无情地拉向奇点在那里你的质量会坍缩到无穷大你会贡献黑洞的质量。
Georgia:好吧，我一直在用这些问题测试你的能力。我现在要给你们一些快速提问的问题因为我们收到了很多观众的提问。每个人都对它们很好奇。第一个问题，黑洞能移动吗?
马特:哦，当然，当然。我的意思是，在轨道上，它们不会晃来晃去。你真正想到的是一个有质量的物体，所以绝对的，这个质量可以和其他质量相互作用，受到干扰，到处移动-当然。
格鲁吉亚-与其他恒星物体相比，它们有多常见?
马特:哦，真罕见。我认为我们星系中恒星质量黑洞的上限大约是1亿，但我们有数以亿计的恒星。可能有成千上万，成千上万，成千上万的黑洞，但你不会往外看，然后发现——哦，看，一个黑洞……
乔治亚-用你的双筒望远镜…
马特-是的，是的。你不会说，哦，那是什么朝我们来的。我看不见它，它是黑色的。哦，不，不是另一个。
乔治亚-黑洞都会死吗?
马特:原则上是的。这就是霍金辐射。如果你想象一个粒子在视界上产生然后断成两半;一半可以进去，一半可以出来。所以，如果你有这些被称为“假想粒子”的东西，你有电子-正电子对，一些出去，一些进来，但是出去的东西携带着一些能量，因此，黑洞本身的质量，这就是所谓的“霍金辐射”。最终，如果一个黑洞独自存在的时间足够长，最终会有足够的损失让它死亡，但损失的速率，蒸发的速率与黑洞质量的立方成正比。黑洞越大，需要的时间就越长，是的，它们最终会死亡但这需要整个宇宙的生命周期。
Georgia -最后一个问题-大型强子对撞机会产生黑洞吗?
马特-不。稍微多一点信息?
格鲁吉亚-稍微更多的信息…
马特-再多说一点，好吧。制造一个迷你黑洞所需的能量，也就是他们所担心的，是10的19次方GeV。强子对撞机运行在几TeV，所以它不能这样做。你差了一个数量级。假设的是，如果我们有多维时空，你可以降低制造迷你黑洞的门槛，到几TeV，然后有可能，大型强子对撞机，当它撞击这些质子时，可以创造这些迷你黑洞。但是，霍金辐射几乎会立即移除这些黑洞。我们不用担心。
类星体:黑洞和明亮的光
剑桥大学天文研究所的Manda Banerji博士
超大质量黑洞位于星系的中心，其质量可能比太阳大100亿倍。尽管黑洞能够锁定光线，但它们实际上与宇宙中一些最亮的光有关:类星体。来自剑桥大学天文研究所的Manda Banerji向Chris Smith讲述了这些闪光……
Manda -类星体，这些是我们在宇宙中看到的最亮的光，基本上，它们是强大的，非常有能量的辐射，但它们来自这些超大质量黑洞的附近。
克里斯:它们是我能用自己的眼睛看到的可见光吗?还是我需要一个高级望远镜才能看到这种光?
曼达——类星体确实发射可见光，但它们也发射电磁频谱的所有部分，从x射线到无线电波。
克里斯:这是不是暗示我们在这里处理的不仅仅是一颗恒星?因为你看到的光的颜色范围不同，波长也不同，而恒星不会这样?
曼达:是的，当然。这是最大的线索之一;所有这些发射和电磁频谱的所有部分我们正在处理非常强大，非常有活力的东西。
克里斯-那你觉得这是怎么回事?
曼达:所以要给类星体提供能量，你需要做的就是倾倒大量的物质，大量的物质，到星系中心的超大质量黑洞上。所以，当有很多物质，很多气体，尘埃，恒星聚集到这些中心区域时，所有的物质都被加热，它就会发出非常明亮的光芒，成为类星体。
克里斯-所以这有点像消化不良的黑洞。大量的材料试图以非常非常快的速度堆积在一起?
曼达-是的。类星体是黑洞的进食怪兽，类星体是黑洞的进食阶段。我们看到它们吞噬着周围所有的物质。
克里斯-他们的存在会对他们所在的星系产生影响吗?
曼达-是的。所以这是我们研究类星体的主要原因之一因为我们现在知道它们对宿主星系有非常深远的影响。我们现在知道宇宙中大多数星系的中心都有一个超大质量黑洞当这些超大质量黑洞在类星体阶段形成时，它们向宿主星系输出的所有能量，会产生非常巨大的影响可以将气体，尘埃，恒星从整个星系中吹出这样就可以控制一个星系最终的大小。
所以它确实对星系的最终结构有重要的建模作用。你能不能换个角度看，也就是说，如果我观察类星体的结构和它的行为，我能不能通过研究它，推断出产生类星体的黑洞的一些东西，从而告诉我黑洞本身在做什么?
曼达:是的，当然。所以，我们观察类星体的发射通过观察被黑洞吞噬的气体和尘埃，我们可以推断出很多关于黑洞的有趣的事情，比如，它有多大，它会变得有多大。
视界望远镜项目
谢普·多尔曼，麻省理工学院干草堆天文台和哈佛史密森天体物理中心
黑洞口处的视界是无法返回的点:曾经的光
跨过这个门槛，就没有回头路了。这意味着天文学家不可能从物理上看到这一点以外的情况。但也许有一种方法可以做到这一点，那就是观察视界投下的阴影，并用它来推断是什么造成了那个阴影。谢普·多尔曼(Shep Doelman)是麻省理工学院干草堆天文台和哈佛大学史密森天体物理中心的天文学家，他参与了一个名为“事件视界望远镜”的项目，该项目旨在获得我们银河系中心黑洞阴影的第一张图像，正如他向乔治亚·米尔斯(Georgia Mills)解释的那样……
谢普:宇宙中有一部分永远与我们的经验分离，那就是在视界内部，视界的大小和形状是由爱因斯坦方程预测的它经受住了我们在太阳系和更大的宇宙中对它们进行的所有测试，现在我们想去一个它们可能会崩溃的地方，在视界本身。
乔治亚州——越过视界，就其本质而言，你无法真正看到它。你怎么能研究这样的东西呢?
谢普:嗯，黑洞本身有着巨大的引力，根据定义，黑洞是黑暗的，但它却是宇宙中最亮的物体之一。你可以这样想:黑洞非常强大，它试图将所有的气体、尘埃和电离等离子体吸引到一个非常小的体积里，这就造成了宇宙交通堵塞。所有的东西都在相互摩擦，就像你的手在一起摩擦时变暖一样，所有的气体和尘埃都被加热到数十亿度。所以这有点像用吸管吸大象;这是很难做到的，当你最终做到的时候，它是一个大烂摊子。黑洞和视界被这个照亮时空的三维手电筒照亮，视界的一个特征是光线会被重力弯曲所以你会得到一个阴影的特征。你可以这样理解这个阴影从黑洞的背面，远离你的光，在这些曲线轨迹上弯曲，朝向你所以它在视界周围照亮了一个光圈，这就是我们在视界望远镜项目中所追求的光圈的大小和形状。
乔治亚-那你打算怎么找到这个影子?
谢普:黑洞是我们所知道的最小的物体，要看到这么小的物体，你必须制造一种全新的望远镜。所以我们需要一些东西，准确地说，它的放大能力至少要比哈勃太空望远镜强2000倍。对我们来说，观测这些黑洞阴影的最佳候选地是在我们银河系的中心，而无线电波是观测黑洞的完美媒介。它们可以穿透气体，尘埃，以及位于我们和银河系中心之间的电离等离子体。所以我们需要制造一架放大率是哈勃望远镜2000倍的望远镜来观测无线电波。
乔治亚-所以这里的问题是你需要一个2000倍强的射电望远镜，对我来说，它似乎需要更大。你打算怎么做?
谢普:事件视界望远镜的神奇之处在于，我们不制造一台望远镜，而是使用分布在全球各地的无线电天线，我们用GPS将它们连接在一起，使它们完美同步，然后我们在每个地点安装原子钟。所有的望远镜都在同一时刻旋转来观察银河系中心的黑洞，当这种情况发生时，你就得到了一个地球大小的虚拟望远镜，每个地点的无线电波都被完美地记录下来。然后硬盘被运送回747，或者你选择的飞机，到一个中心设施，当你这样做的时候，我们最终得到的数据集相当于有一个地球大小的望远镜。我想赶紧补充一点，当你制作一个地球大小的望远镜时你需要一个地球大小的团队我很高兴能和地球上最有才华的天文学家一起工作他们来自台湾，日本，智利，美国，欧洲。这是一个非常大的企业。
格鲁吉亚——这种大规模的合作;在我看来，这就是科学的全部。你是怎么把这些不同的望远镜带上飞机的?
谢普:事件视界望远镜的秘密武器之一是我们没有建造任何新的望远镜。我们正在开发所有的仪器，使我们能够把现有的望远镜变成这个全球连接的阵列。所以，我们所做的是我们找到了世界各地望远镜的主管和董事会;我们向他们解释了这个项目，科学回报对社区来说是如此有趣和令人兴奋，他们允许我们带着专门的设备进来，把它安装在望远镜上，进行这些观察，到目前为止，我们已经有了一些非常有趣的结果。如果我们没有看到星系中心黑洞的阴影大小的特征，我们就不会有这样的讨论，现在我们要把这些尺寸的测量再推进一步，看看我们是否能制作出实际的图像。
Georgia -然后在不久的将来的某个时候-这什么时候会发生，我们什么时候能把望远镜连接起来，组装起来，同时都指向同一个方向?
谢普:嗯，正如他们所说，我们正处在一个激进的时间轴上。我们已经做了这些先兆观察，这表明我们走在正确的轨道上，我们将在明年完成整个全球阵列的建设。我们第一次真正有可能拍摄到图像是在2017年的春天，那时更大的望远镜(位于智利的阿尔玛阵列)将加入事件视界望远镜，这将使我们的灵敏度提高十倍，同时也将我们的分辨率提高两倍，那将是我们第一次有机会拍摄到可信的图像。知道那400万个太阳都在这个环内，将是我们拥有的最有力的证据，至少和人类(外星人可能有更好的证据)一样，证明黑洞确实存在。
黑洞有“毛发”吗?
与伦敦大学学院的Andrew Pontzen博士合作
黑洞离我们所能看到和测试的东西很远，所以它们是
数学家和理论物理学家的乐园。本月，黑洞物理学之王斯蒂芬·霍金发表了一篇论文，称黑洞有“毛发”。这挑战了黑洞完全摧毁所有进入它们的东西的观念，在视界上留下了可能进入它们的东西的阴影。来自伦敦大学学院的宇宙学家Andrew Pontzen向Kat Arney解释了这个想法。
我偶尔希望我的一些物理学家同事能更擅长命名事物。这可能是大家想到的最没用的名字，但重点是如果你看看爱因斯坦的广义相对论，它是我们今天讨论的所有黑洞的基础。它做出了一个非常可靠的预测关于单个黑洞的一切，你观察一个黑洞，它完全可以用三个数字来概括这三个数字是:它的质量，也就是里面有多少物质;它是带电荷的，所以如果你把有静电的东西扔进去它可以保持这个，还有它的自旋，它旋转了多少。根据广义相对论，这就是我们对黑洞的全部了解，绝对没有其他的了解，当我们谈论头发的时候，我们说的是，实际上可能有复杂的东西。每个理论物理学家都知道有毛发是件麻烦事，很难让它看起来好看，所以，当我们说黑洞有毛发时，我们只是说它有额外的东西需要你担心，除了这三个数字。
凯特-好吧。所以它们实际上并不像宇宙中间的一个毛茸茸的洞?
安德鲁:不，很遗憾没有。
凯特-好吧。反正我的想法也被否决了。那么史蒂芬·霍金是怎么参与进来的呢?
整个问题最初是由斯蒂芬·霍金提出的，因为我想之前马特·米德尔顿提到了霍金辐射，这是我们所知道的一种可以摆脱黑洞的机制。黑洞会慢慢地抛出一些碎片，最终，它会失去所有的质量，如果你等待非常非常非常长的时间，它就会消失这是史蒂芬·霍金在理论物理学上的伟大发现之一。但他立即意识到，这提出了一个奇怪的问题，即在物理学中，我们通常认为信息不会丢失。假设我把一些东西扔进黑洞。我想早些时候乔治亚威胁说要把自己扔进黑洞里，假设她这么做了假设她重60公斤，或者差不多，那么黑洞就增长了60公斤。
同样的，我们可以把一袋60公斤重的土豆扔进去这样黑洞就不会知道有什么不同了因为，就像我之前说的，它只有这三个数字所以所发生的只是物质上升了一点。然后，根据斯蒂芬·霍金的“霍金辐射”理论，黑洞消失了，不知何故，格鲁吉亚与一袋土豆不同的所有复杂性都完全消失了。这与我们通常认为的物理中不能丢失信息的想法很不一致。如果你有一个复杂的东西，你不能摆脱所有的复杂性。这就提出了一个问题，你是怎么丢失信息的?
凯特-事情是怎样的，事情是怎样的?
安德鲁:没错。它去了哪里，所以很长一段时间，斯蒂芬·霍金说，“你知道，很难，处理它。信息丢失，这是新的物理定律。”但是…
凯特-我喜欢物理学家…
理论物理学家…
凯特-我们再编一个方程来解释一下……
安德鲁:嗯，你知道，当你陷入困境时，你不得不这样做。但是，他改变了主意。他说，也许，看看事情的发展，看看人们对黑洞如何运作的新想法。也许这些信息并没有以某种方式完全丢失"现在他说的是信息以某种方式被存储了。它以一种非常微妙的方式被储存所以你不能真的看着一个黑洞然后告诉你格鲁吉亚已经掉进去了但是，以一种非常非常微妙的方式，在事件视界本身，它储存了一个微弱的事实的印记那就是格鲁吉亚而不是一袋土豆掉进了黑洞。
凯特:所以，大概，这就是隐喻性的头发，这种边缘的刘海包含了所有这些信息。
安德鲁:没错。你把乔治娅变成了头发。
但是如果黑洞真的记录了这些，这对我们对黑洞的理解，对宇宙的理解，对我们现有的物理理论意味着什么?
安德鲁:如果你能在不丢失信息的情况下理解黑洞的行为方式，那么它真的会为我们指明了解黑洞的下一个层次，特别是，我们真正想要引入的是我们所谓的“量子引力理论”。这将爱因斯坦关于时空扭曲的观点与20世纪另一个伟大的发展相结合，也就是量子力学的观点。历史上很难把这些东西结合在一起，也许，当我们开始理解这些极端的物体，我们会慢慢开始理解，这些东西应该如何结合在一起，以及一个更好的物理理论到底是什么样子。
很简单，很明显，理论学家提出了他们的理论和所有类似的东西，但是，要弄清楚这是否是宇宙运行的方式，你需要测试它。那么，你能解释一下我们如何测试这些信息是否被存储了吗?
哦，天哪，是的，这太难了。我的意思是理论物理学家被称为理论物理学家是有原因的你知道他们真的在尝试突破理论的界限，但不一定能提出测试，所以通常，测试是很落后的。但是，如果你看看黑洞发生了什么，人们认为黑洞的整个概念是无法测试的但现在我们在考虑像视界望远镜这样的东西，所以也许有一天。
为什么人类会有如此多样的外貌?
我们把Ghayath的问题交给了牛津大学的人口遗传学家Walter Bodner爵士。
沃尔特-我想除非你们是一对同卵双胞胎，否则你们几乎没见过和你们长得一模一样的人。我们的面部特征千差万别，我们也不清楚为什么会这样，但显然这有很强的进化基础;一定有什么东西被选中了。我认为这是人类社会进化方式的一部分，能够识别自己群体中的人，甚至是自己的家人，是非常重要的。大脑中有非常特殊的区域来识别人脸，我们通过复杂的过程来分析和辨别我们所识别的人脸的特征。
费利西蒂:这种差异有多少是遗传造成的?
沃尔特-嗯，几乎全部。如果你见过同卵双胞胎，他们有完全相同的基因组成，当你第一次看到他们时，如果你不是他们的父母或其他人，他们几乎不可能区分开来，这告诉我们脸在很大程度上是由基因决定的。你可以改变它;如果你愿意，你可以有蓝色的头发;如果你去找合适的外科医生，你可以对你的脸做一些事情，但总的来说，我们在面部识别的大多数特征很大程度上是由基因决定的。
费利西蒂:当我们观察其他动物时，我们可能不会在它们的面部特征上发现太多的变化。这是人类独有的吗?
沃尔特:不，我不这么认为，但记住，如果你去另一个国家;如果你去非洲或中国，你可能会发现在那里识别面部差异不像在你自己的族群中那么容易。所以这是一件事，我们不一定知道如何识别黑猩猩可能看起来非常不同，所以毫无疑问有很多变化。当然，如果你以狗这样的家养动物为例，有很多变异被选择了，所以我认为有相当多的变异;其中大部分我们都不知道如何识别。
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