批判性思维课生成观点的科学工具Word文档格式.docx

1、那节课里， 事实和观点总是 对应出现的，正因为有了对应，所以你 很容易把哪个算事实，哪个又属于观点区分得很清楚。但今 天我特地挑出一个几乎没有事实的东西出来大家来讲，讲什 么呢？黑洞。实际上，你不但在这节课里找不到属于黑洞的 事实是什么，我还要告诉你，在你买到的大部分科普书和你 所看到的科学纪录片里，凡是涉及到黑洞，也是几乎所有内 容都是观点。对于黑洞，到目前为止，没有事实。实际上人 类第一次直接观测到黑洞是 2016 年初才做到的，但以下的 三个关于黑洞的有意思的问题和它们的答案，在 2000 年之 前就已经有定论了。大家也都知道我之前讲过霍金，霍金是 研究黑洞的一个专家。你可能会惊讶，对于

2、黑洞，霍金没有 直接观测的事实，竟然能生出那么多离奇的观点出来，这些 观点可靠吗？不要担心，这些观点非常可靠，因为在这些观 点背后有坚实的逻辑支撑，是数学。好，让我们从三个有意 思的黑洞的问题说起，我要再次提醒你，以下我说的内容都 是观点。跟黑洞有关的问题大多听着都有点不着边际，比如 说：太阳变成了黑洞会怎么样？人被吸入黑洞会怎么样？黑 洞最终会变成什么？我们就从这三个问题开始说起，第一个 问题：“太阳变成了黑洞会怎么 样”这个问题常常出现在一些书和纪录片里。它们往往这样 说：太阳的质量不足以变成黑洞，要变成黑洞需要恒星的质 量达到巨大的及格线才行，这个及格线大约是太阳质量的十 几倍。现在确认

3、的导致黑洞出现的因素只有一个，那就是恒 星的块头必须足够的大。恒星在壮年时期，肚子里有一团火 热的物质会不断“燃烧” ，这个“燃烧”是带引号的，实际 上是在发生着剧烈的核聚变反应，就像无数颗氢弹爆炸，爆 炸产生向外炸裂的趋势，但恒星外围物质又始终存在向核心 坍缩的趋势。两个相反的趋势在几千万年时间里一直互相制 约，保持平衡，所以恒星能维持一个大致不变的体积。但恒 星到了老年，它肚子里可以爆炸的氢弹的原材料已经用光 了，维持了千万年的平衡就打破了，外围物质一起向核心挤 压过来。任何恒星的核心处都可以做两次有效的抵御，防止 自己被挤压没了。如果恒星的体重和太阳差不多，那第一次 有效的抵御就能管用，

4、这之后就能一直维持一个比较小的体 积。但如果体重是太阳十几倍或几十倍的恒星，两次有效抵 御都会徒劳无功，最终恒星的命运就是被压到没有体积的状 态，缩成了一个没有体积的点，这个点叫作奇点。到了那一 天，恒星就从一个大块头变成了一个黑洞。虽然奇点没有体 积，但是黑洞还是有体积的。现在我们假设，如果外界真的 有足够的压力把太阳压成一个黑洞的话，那么太阳黑洞是什 么样的呢？答案是一个半径约 3 千米的球体。这个半径叫作 史瓦西半径，这个半径下形成的球体范围叫作视界面，视觉 的视，界限的界。也就是我们可以观察到的黑洞的所有信息 将在这个面上彻底消失。我们再来聊第二个问题：人被吸入 黑洞会怎么样？科普书和

5、视频节目为了让观众们尽快理解 视界面， 马上就会引入下一个问题： 如果一个人被吸入黑洞， 那么会发生什么情况？如果把这个问题回答清楚， “视界面 是什么”“它有什么属性”这样的问题就很好理解了。我们 可以假设一下，答案是这样的：比如一个小偷在前面跑，一 个警察在后面追，小偷慌不择路，抢了一艘宇宙飞船飞向了 一个黑洞。警察也驾驶着一艘宇宙飞船在后面追，追着追着 警察发现不能继续往前追了，再往前追跟着他往黑洞里坠 了，于是就停了下来，而小偷继续保持不变的速度往黑洞飞 去。这时候警察会发现小偷坠入黑洞的速度越来越慢，实际 上小偷的速度没有变。而且小偷的飞船上的颜色越来越红， 最后红得都变成了红外线。

6、警察再把红外线望远镜打开看， 又能看到小偷的飞船了，不过它飞得更慢了，而且变得越来 越红。最后小偷和飞船几乎停在了视界面附近，然后就微小 到几乎看不到了。这是从警察的视角看到的。我们反过来， 小偷也在观察警察啊，从小偷自己的视角呢，他逐渐接近黑 洞时并没有发觉自己的颜色发生了什么改变，只会感觉和蹦 极差不多。但是他发现，离视界面越近，自己身体受到的前 后拉扯力就越大。不光是他的身体，他的飞船也因为受到这 种力，发出嘎吱嘎吱的声音。如果这个黑洞很小，只有太阳 质量十几倍，那么在接近视界面时，小偷和飞船就会被拉得 像面条一样长，然后被扯断，然后就没有然后了，人都死了 嘛！但如果黑洞质量特别大，比如

7、银河系中心那个黑洞，它 的质量可以达到太阳的 400 万倍，那么小偷乘坐飞船飞进去 就不会被拉力扯断，他会发现自己穿过了视界面。小偷如果 心虚，想回头看看警察有没有追上， 那么在他回头的一刹那， 从理论上来说他会看到什么呢？你能想象吗？他会看到外 面的宇宙在一瞬间迅速发展到死亡。但实际上因为所有信息 都会变成超高能力的伽马射线，所以小偷在回头时会被高能 射线射死，所以不能回头。这就是第二个问题，人被吸入黑 洞会怎么样？我们再来聊第三个问题：黑洞最终会变成什 么？实际上，第三个问题是和第一个、第二个问题紧密相连 的问题，那就是如果黑洞总是不停地吸入周围物质，它是不 是会变的越来越大呢？那黑洞最终

8、会变成什么？到了这个 问题，其实一般的科普书上就没有了，就需要看很多很多科 普书才能梳理出来了，大致来说，黑洞到底会怎样，要分三 种情况来看： 1.如果宇宙不是由大爆炸形成的，那么就意味 着只要给黑洞的食物足够多，黑洞就会不断地变大，并且无 节制地增长，宇宙也会因此缓慢膨胀。 2.如果宇宙是由大爆 炸形成的，那么未来宇宙就会补偿性地来一次大收缩，而黑 洞就会在大收缩时消失。 3.如果宇宙是由大爆炸形成的，而 且未来宇宙还会继续膨胀，那么令黑洞成长的物质就会越来 越稀薄。等到宇宙的环境温度低于黑洞的温度时，黑洞会开 始蒸发，最终消失殆尽。只不过这个过程会非常慢。比如说 每隔 5000 年才允许你

9、从地球上拿走一粒沙子，什么时候才 能把地球掏空？黑洞的蒸发速度大概是这种速度的几亿分 之一。现在看来，第三种情况的可能性最高，这可以当作是 黑洞今后的命运。你看，这环环相扣的 3 个问题一定是介绍 黑洞时肯定会说到的。怎么可能这些内容全部都是观点，而 没有事实呢？那是因为关于黑洞我们出产观点的工具非常 强大。各位老师还记得之前我对观点是怎么定义的吗？凡是 猜出来的，推理出来的，计算出来的，这些都可以看作是观 点。比如，在恐龙的例子里，易碎双腔龙长成什么样，棘龙 是双腿行走还是四肢着地，能不能打过霸王龙，这些观点我 们是怎么产生的呢？没错，是通过猜测和推理。而关于黑洞 的观点，科学家们有没有用猜

10、测和推理呢？没有，科学家们 用的是更强大的工具：数学计算。计算是一个非常可靠的方 法，只要公式定了，谁算都是那个结果。也正是因为计算， 我们才能得到那么多关于黑洞的观点。那么我们是怎么把黑 洞给计算出来的呢？具体的名字叫广义相对论场方程。它是 由 10 个方程组组成的，我把它的样子放在资料里了，大家 可以看看。当然，这个式子中每一项背后都是一个方程，我 就不都写出来了。我们听说过的黑洞的各种奇怪观点都来自 求解这个方程，它们统统都属于观点，不是事实。可能你还 是忍不住要问， 你刚才不是说 2016年人们观测到黑洞了吗？ 究竟有没有人看见过黑洞呢？没有，还真没有，目前为止人 类除了利用引力波探测

11、器直接探查到黑洞的碰撞事件之外， 还从来没有人直接测量过黑洞。所以相比易碎双腔龙那幅半 块脊椎骨的素描图来说，黑洞的事实更是少得可怜。然而， 虽然我们不能直接观测到黑洞，但间接观测的事实还是有 的。那是哪些事实呢？我们知道黑洞周围的星体都会被吸 入，吸入物质的过程中会产生吸积盘，吸积盘两端还会往外 喷X射线。打个比方，我们扔一块石头到里面去，石头会落 下去，但是我们看到，丢下去的时候，水面会泛起波纹。这 个就是往外喷射的 X 射线。 我们只要找到了这些特征， 就说 明那里很可能有个黑洞。因为毕竟黑洞是一个质量密度很大 的天体啊，假如有些天体它还不是黑洞，但是它是一个密度 极高的大质量天体，也差

12、不多快要变成黑洞了。如果我们暂 且就把这个当作黑洞的证据， 那么离地球最近的黑洞在 2800 光年外，是麒麟座 V616 里的一颗双星系统。第二近的是大 约离地球 6000 光年以外的天鹅座 X-1 黑洞。除此之外，还 可以确定的是每个星系的中心一定有一个质量非常巨大的 黑洞，比如咱们的银河系中心就有一个质量是太阳 400 万倍 的黑洞，其他星系也一样。知道了这些，各位老师是不是发 现，要想真正了解黑洞的知识，去看那些科普书或者纪录片 顶多只能让你对黑洞多一些好奇心和兴趣，如果你只是围绕 这些观点看来看去的话，其实用处不大。因为那些具体的观 点也会因为新的观测事实出现而变动，真正深入了解黑洞的

13、 唯一途径就是学好数学和物理，学会分析场方程。当然，这 个难度肯定是超大的， 但我们起码要做到， 分清观点和事实， 有老师就说了，你不是说跟人家吵架了吗，是怎么鉴别伪文的吗？我们还是从刚才那个小偷警察故事来说，实际上，假 如几年后的某一天，你听说了一个物理学的新发现， “警察 在后面观察小偷坠入黑洞的过程中，其实是可以看到小偷穿 越视界面的”，你怎么理解这个发现呢？当你发现这和从前 的观点相反，你会不会以为是黑洞本身发生了奇怪的变化 呢？其实根本不是黑洞变了，只不过是因为我们计算的方法 有了调整， 才导致观点变了。 我们知道了观点和事实的区别、 事实和观点的迭代， 以及出产观点的科学工具， 猜

14、测、 推理、 计算，我们还可以再进一步。接下来，我们就来区分什么是 好观点， 什么是坏观点。 什么是好观点？就是被事实支持的， 就是好的观点，并且利用这些观点还能继续预测今后出现的 事实。坏观点恰恰相反，事实不能支持观点，而且得出的观 点也不能对今后做出什么预测。这就是为什么我在网络上跟 他们吵架，就因为这个。网络上出现的一系列文章，只有观 点，没有事实，只有情绪发现，没有论证过程，就是一整篇 的美国科技好，中国科技落后之类的一些话。一个坏观点很 容易生成，我们每个人天生都具有一种要把东西分类的能 力，要给一件事找原因的能力，这是一种原始冲动，这种冲 动下推理出来的很多观点都属于坏观点。比如，有个班同学 的考试成绩都是 95 分以上，学校就会认为是老师教得好。 错了呀！还有，比如大熊猫本来濒临灭绝，但现在数量又挺 多了，于是我们就不再把大熊猫列为濒危野生动物了，就会 有很多人认为是国家大熊猫繁育基地救了它们。错了呀！再 比如，同学们还可以在课本里找到很多发明家的故事，老师 和你都会自然而然地认为，蒸汽机的诞生必然出自瓦特之 手，电灯的发明一定出自爱迪生之手。这些听上去 没什么毛病的观点实际上都属于坏观点。我昨天在办公室， 还跟他们聊了另外一个观点：我们苏州有一所著名的外国语 学校，是全市最优秀的好的学校，但是，我却认为：它是全 苏州最差的学校， 最恶毒的学校， 为什么这