科幻片《星际穿越》里的黑洞，与实际黑洞图片为什么有点不一样？

　　最近，人类首张黑洞照片正式发布。这是全球天文学家联手，以8台射电望远镜组成的“事件视界望远镜”（缩写EHT），拍摄到的首张位于M87星系中的黑洞照片。黑洞长这样：

　　诺兰导演的《星际穿越》，有关黑洞的情节中，超大质量黑洞“卡冈图亚”长这样：

　　影片主要讲述的是，由于地球环境恶化，已不适宜人类生存，NASA在土星附近发现了一个虫洞，派出寻找人类新家园的宇航员进入虫洞，利用虫洞大大缩短了航行距离，穿越到了太阳系外，进入银河系星际空间，寻找有信号反馈的三颗星球。

　　回程时因燃料不足，男主想到了利用黑洞引力，让布兰德博士去寻找第三颗星，男主则脱离母舰，在脱离舱内将自己推射进黑洞，他看到黑洞内部是五维空间。片中五维空间长这样：

　　《星际穿越》中壮观的宇宙，浩瀚的星空，视觉效果极其震撼。其实片中的场景设计，也是有科学依据的：诺兰请了2017年诺贝尔物理奖得主基恩.索普，担任片中的科学顾问。那么片中这样的黑洞是怎么来的呢？这就要从40年前人类第一张黑洞图像说起。下图为1979年，法国天文学家让－皮尔.卢米涅利用计算机数值模拟，绘制的黑洞图：

　　对比一下《星际穿越》中的黑洞，那么问题来了：片中黑洞图像是对称的，而计算机数值模拟黑洞图像并不是对称的。为什么两张图有些不一样呢？这个说起来挺深奥，我们也都不是专业人士，只能了解个梗概吧：当黑洞质量足够大、离太阳系大概几光年的“近距离”时，是可以观测到黑洞“反射”回来的光，光线能绕黑洞转圈。物质环绕黑洞，会形成一个盘状结构，即所谓“吸积盘”，相当于《星际穿越》里看到的黑洞这样的影像。但考虑到多普勒效应的话，实际上吸盘的一侧朝我们运动，另一侧是背离我们的，因此看到的应该是一侧亮，另一侧暗~这就是40年前的计算机数值模拟黑洞图像的样子。

　　M87黑洞的视角，是一个接近从极区俯视的视角，所以看到的吸集盘喷流集束效应非常强，但多普勒集束效应相应的就弱化了，所以看到的吸积盘是一侧稍亮，另一侧隐约可见，而40年前卢米涅那张图，可能考虑的是黑洞自旋和吸积盘同向转动。

　　《星际穿越》的科学顾问基恩.索普一开始给导演诺兰的建议，也是采用集束效应的可视化方案，即计算机数值模拟黑洞图，然而诺兰更大程度上考虑的是观众的接受程度，毕竟电影面向的是普通观众，如果不对称的话，观众接受起来会有些困惑，于是为了观影效果，只能采用这样对称效果的黑洞了。

　　从1967年美国天体物理学家惠勒第一次提出“黑洞”这个名词，到1979年法国天文学家让－皮埃尔.卢米涅第一次绘制出黑洞图像，再到今年4月10日人类发布首张黑洞照片，对黑洞的认识随着科学的发展也不断地深化。如今公布的这张照片，是距地球5300万光年之遥，位于代号M87星系中，相当于60亿颗太阳质量，视界直径360亿公里的超大黑洞。