被黑洞“吸引”的年轻人

　　中青报·中青网记者 胡春艳 实习生朱澹清 通讯员闫瑾

　　黑洞是宇宙中最神秘的物体之一，任何接近它的东西都会被吞噬，连光也无法逃脱。拥有超强引力的黑洞，也吸引了无数研究者为之着迷，南开大学物理科学学院大四学生胡瀚文是其中之一。

　　不久前，这个00后男生在黑洞研究中取得了重要进展。他提出了一个演化黑洞模型，首次将正规黑洞融入奇异黑洞的演化终态，以全新的视角解释了正规黑洞并研究了相关的量子效应。该项研究成果在线发表于《欧洲物理杂志C》。

　　为奇妙宇宙而着迷的男生

　　研究黑洞绕不开爱因斯坦的广义相对论，那是用物理学理论来描述时间、空间和引力之间的关系。

　　广义相对论预测了黑洞的存在，黑洞最外层的半径被称为“事件视界”，也就是黑洞的“边界”；一旦物体进入事件视界，就会被吸入其中。黑洞的引力能够弯曲时空，造成时间和空间的扭曲。

　　理论物理学家眼中的黑洞，与天文学家眼中的黑洞不尽相同。有人这样描述两者的区别：理论物理学家的黑洞是一种时空，活在草稿纸和公式中；而天文学家则认为黑洞是一种星体，是垂死的恒星发生引力坍缩的结果。

　　“我们提出一个假设，然后通过数值计算和理论解析，来验证这个假设。”胡瀚文用最简洁的语言描述自己对黑洞的研究——他提出假设“正规黑洞是奇异黑洞演化最终的一个结果”，最终通过演算，从物理的角度验证了这个假设的合理性，证明了这个假设。

　　这个从小对世界充满好奇的年轻人，善于用形象的描述来解释一个艰涩的道理。他用床单当例子来诠释引力的时空本质。

　　假如一张床单代表着宇宙，那么在中间放一个铁球，床单会自然地向放置铁球的地方凹陷；如果此时，在凹陷的地方放置另一个较轻的小球，小球自然会向着铁球运动，看起来就好像被吸引过去了一样。这就是引力的本质。

　　然而，当一张撑开的床单突然被一个大铁球砸中，那么，一圈圈波纹会以被砸中的点为中心向四周散开。如同在浩瀚的宇宙中，物质受到扰动，引力波就随之产生。爱因斯坦将引力波比作时空的涟漪，好比平静的水面被投入了一颗石子，激起层层涟漪。

　　人类最早使用激光干涉方法探测到的引力波信号，来自于银河系中央两个超大质量黑洞的合并。两个黑洞互相环绕并不断接近，最终会发生合并，爆发出巨大的能量。合并后的黑洞并不会立即稳定，它会在平衡位置附近来回振荡，并在阻尼的作用下缓慢恢复平衡状态。此时，黑洞附近的时空就像是平静的湖面中突然扔进了一颗石子，时空激荡起的波纹会传得很远很远。

　　不仅仅是双黑洞的合并，当平静的宇宙空间产生了如中子星合并、大质量恒星坍塌等高能天体事件后，都会泛起时空的涟漪——引力波。

　　这些宇宙中奇妙的时空涟漪，一直牵动着数千光年之外，一颗蓝色星球上一个少年的好奇心。

　　在南开大学推开物理科研的大门

　　胡瀚文认为，幼儿园时父亲送给自己的一本科普读物《一千零一个天文学之谜》，是他开始热衷探索世界的第一颗种子。读大班的时候，这本书几乎被他翻烂了。他开始被行星科学吸引，对头顶上的美丽星空产生兴趣，小小的他脑子里冒出很多问题：行星是怎么形成的？宇宙为什么会加速膨胀？……

　　这份好奇心驱使着他一直对周遭充满求知欲。小学时他盯着电视里播出的嫦娥探月工程的新闻看了许久，自己用纸和玩具做成了一个飞船模型。“我享受那种探索新知的快乐。”带着这份热爱，2020年，胡瀚文考入南开大学，经过二次选拔，他以优异成绩进入了物理伯苓班，如愿在自己喜欢且擅长的物理领域学习。

　　从这里开始，胡瀚文正式推开了物理科研探索的大门。物理伯苓班为年轻学子提供了优质的师资，也聚集了一群和他志同道合的人。

　　多数时候，做理论物理研究是孤独的求索，失败是司空见惯的事。大一下学期，他上了一门由缪炎刚教授讲授的专业课——数学物理方法，课程难度非常高，但深深吸引着胡瀚文。“我对引力物理和宇宙学比较感兴趣，随后就顺理成章地就加入了缪老师课题组。”对胡瀚文而言，这是艰难的科研之路上“一件最幸运的事”——找到了一个推动自己加速前进的科研团队。

　　在团队的帮助下，胡瀚文有了更高更广阔科研舞台。每当他的思考或推导走到死胡同的时候，他就会和课题组的师兄师姐或老师展开讨论。他这样形容：“科研就如登山，导师负责为后续的登山者铺好了道路，而学生则是在老师的指引下，慢慢地修建楼梯、护栏，甚至是搭建起一座座客栈。”简单说，老师为你指引一个方向，至于如何到达这个点，就是每个人自己的事情了。

　　夜深人静躺在床上时，胡瀚文的大脑常常还在高速运转，“躺在床上要是突然想通一个（之前没懂的）地方，就会立马起床记下来。” 当然，大多数奇思妙想，经过严谨的推导计算后，会被证明是行不通的。经历了一次又一次失败，胡瀚文在老师和团队的帮助下，找到了新的正确的方向。

　　基于超越广义相对论的理论框架，胡瀚文提出了一个演化黑洞模型，首次提出正规黑洞是奇异黑洞的演化终态，为解决正规黑洞热力学中熵-视界面积定律的疑难提供了可行性。

　　兴趣会驱动你不知疲倦地努力

　　物理学是一门很纯粹的学科，甚至有人开玩笑称“物理是一门很劝退的学科”。胡瀚文认为，学好物理“是一件挺磨砺心智的事”，需要有抽象思维，还要有逻辑思考和推理能力，而最重要的，是发自内心纯粹的热爱。

　　如今回到高中母校，向学弟学妹讲述自己的大学生活和科研经历时，他每次都会跟大家聊一聊“热爱”这件事。对大部分高中生而言，沉重的学业压力让他们无暇去思考自己真正感兴趣的事情，而胡瀚文常常鼓励他们，一定要找自己感兴趣的事情，兴趣才是最好的老师，热爱会驱动你不知疲倦地努力，付出再多汗水也甘之如饴。

　　这就是热爱的魅力，心中有热爱，眼中自会有光芒。大四毕业后，胡瀚文即将进入中国科学院理论物理研究所继续硕博连读深造，研究的仍是他热爱的宇宙学、引力波等相关领域。“学理论物理的人一般都是比较有情怀的人。”他说：“有情怀就不会怕吃苦，做自己喜欢的研究，顺便读了个博士学位，是一件非常幸福的事情。”