港人參與攝黑洞 由石圍角圖書館 走向5500萬光年

[2019.04.14] 發表
陳志均(圖)主要研究範疇包括以電腦模型運算和模擬(simulation)宇宙中不同黑洞的形態。他背後的圖像是他製作出的銀河系中心黑洞模擬圖。陳志均希望未來能為銀河系中心黑洞「拍照」,並與自己的模擬作對比。(受訪者提供)
人類首張黑洞照片(圖)得來不易,全球8組望遠鏡觀察到的數據就超過5000TB,單是儲存這些數據的硬盤就有半噸重,陳志均與團隊主責融合這8種格式不同的數據並去蕪存菁,濃縮至約1GB「精華數據」,再交予圖片成像小組製作黑洞影像,讓世人「看見」黑洞。
為確保黑洞相片精確,EHT計劃將觀測數據分給全球各地4組科學家,各自獨立運算黑洞照片,每隊將成果分別上載至程式,再運算4組圖片的相似度,至去年暑假證實4組圖片高度相似,確信已攝製出黑洞照片。圖為去年夏季4組科學家分享成果聚會時拍攝的照片,熒幕上的圖片為當時製成的初步黑洞照片。(受訪者提供)
陳志均(左一)與加拿大籍華裔妻子(右一)育有兩子,他說自己工作以外的時間都用來「湊仔」。(受訪者提供)
陳志均2010年獨自踏上路途,由大西洋海岸的美國弗吉尼亞州,踏單車兩個月橫越北美洲,到達太平洋海岸的三藩市,隨身帶荓皛溼駜[星。(受訪者提供)

【明報專訊】站在巨人的肩膀上,目光會看遠一點。80後荃灣「屋h小子」陳志均站在愛因斯坦的肩膀上,讓世人看見5500萬年前的黑洞模樣。

念小三時初次從老師口中聽到愛因斯坦,還有其著名的E = mc2方程式,一顆物理學種子播在陳志均身上。荃灣石圍角圖書館的自然科學書,他全看過了,就走到荃灣圖書館去找科學書,那時累積的點滴知識,成就後來研究廣義相對論的大志。

如今望遠鏡可廣收黑洞數據,容量達5000TB,從前的「屋h小子」如今已是天文學家,帶領10多名科學家屢敗屢試,推倒重來10多次,終去蕪存菁,將數據濃縮成500萬分之一的「精華」,讓另一組科學家運算黑洞照片。歷時兩年,他率先看到黑洞的真面目,「我們用愛因斯坦的方程式和物理知識預測黑洞模樣,竟然與自然世界的黑洞相符,很神奇」。

文:朱韻斐 羅嘉凝

小三聞E = mc2 愛上自然科學

全球200名天體物理學家2012年組成「事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope,EHT)」國際合作計劃,於2017年4月一連10天觀測M87星系黑洞,經過兩年分析,讓全球人類首次看見黑洞真面目。

計劃的軟件及數據小組召集人、亞利桑那大學天文學家陳志均昨接受本報視像電話訪問時說,2002年攻讀物理博士開始研究黑洞,主力研究黑洞周邊吸積盤的運動,2013年起再以超級電腦運算不同黑洞的模擬圖像(simulation),基本上不同種類的黑洞,陳志均都計算過,有關模擬更成為EHT計劃的參考資料。

南極網速慢 夏天人手運硬碟

手機拍攝一秒成像,拍攝黑洞卻以年計。陳志均解釋,EHT不是「影張相」般簡單,而是要記錄黑洞散射出無線電波震盪的形狀,再作整理。其中一組望遠鏡位處南極,當地網路速度比國際太空站的網絡更慢,不可能透過網絡傳送觀測數據,但觀察期4月正值南極冬天,飛機無法航行,需半年後入夏才能將數據硬碟運出南極。

存數據硬碟共重半噸

2017年夏季起,陳志均加入EHT,製作分析數據軟件和引入雲端運算技術,整理全球8組射電望遠鏡觀察所得約5000TB數據。他指單是儲這些數據的硬碟已重半噸,且8組射電望遠鏡的數據格式各不同,「非常混亂,完全不同樣貌,很多時做完所有運算才發現有問題,要從頭來過」,團隊利用一種超級電腦處理5000TB數據,清除當中雜訊過濾成1TB,單是這個步驟就反覆做了7次。其後團隊再利用雲端電腦將1TB數據校準(fringe fitting),這又反覆做了9次才濃縮成1GB「精華數據」,交給圖片成像小組處理。

「怎樣運算圖片也可以是危險的,例如只有一個人做照片成像,製作時看到自己想看的影像就停下來,就不知道結果是否正確。」EHT計劃為此將數據分給全球4隊運算小組各自運算出影像,結果於去年夏天分別上載至程式檢查相似度,確認4組結果高度相似,團隊才確信已製作出M87星系黑洞圖片。

回憶初見人類史上首張黑洞照片,陳志均冷靜地說「興奮和神奇」,「我們用愛因斯坦的方程式和已知的物理知識預測黑洞模樣,竟然與自然世界的黑洞相符,很神奇」。

保密兼趕工 兩年「慘不忍睹」

團隊希望黑洞照面世時可非常精準,過去大半年持續修正圖片運算方法,其間200多個科學家都要保密,「連我部門內的同事都不知我們已完成黑洞照片」。在這段「不為人知」的日子中,他形容情G「慘不忍睹」,要為不同團隊隨時候命,其他團隊有需要協助,他就不眠不休趕工。

過去兩年,為了EHT,他的黑洞圖像模擬工作也停滯,只能抽電腦運算期間的空檔做研究。上周三,黑洞照片發布後,全世界為之荌g,陳志均仍不眠不休持續整理數據,待日後發布。

下個目標 銀河系中心黑洞

EHT計劃未來繼續研究黑洞四周磁場的特性、吸積盤的運動、黑洞噴流形成原因等。最吸引陳志均的是地球所處的銀河系中心的黑洞,該黑洞吸積盤內圈旋轉速度極高,17分鐘就可轉一圈,這速度在宇宙少見。

陳志均早已預測出這個黑洞的模擬圖,但由於該處雜訊多,難為它拍照,未來目標就是改良成像技術,攝下其模樣,讓另一個黑洞展現。

■明報報料熱線﹕inews@mingpao.com / 9181 4676

更多港聞
引海外醫生 收醫委權力 民主黨民建聯擬各提草案
【明報專訊】各黨派立法會議員連日批評醫務委員會否決所有放寬海外專科醫生實習的方案,甚至爭相提出私人條例草案引入海外醫生。民主黨議員黃碧雲昨日... 詳情
【明報專訊】醫學界及病人組織正逐步就放寬海外專科醫生試後實習醞釀共識,醫學會前晚的初步共識傾向醫院管理局、衛生署及大學醫學院的醫生均可獲豁免... 詳情
水泉澳21違泊車遭刑
【明報專訊】沙田水泉澳h停車場對開迴旋處,昨日清晨發生大批違泊車輛遭人連環刑事疰a案件。昨凌晨4時48分,有私家車司機返回取車時發現車頭水撥... 詳情
【明報專訊】政府建議修訂《逃犯條例》並強調希望盡快通過,以便安排台灣殺人案移犯引渡,惟涉案港人疑犯陳同佳已就清洗黑錢罪認罪,將於本月29日判... 詳情
剩9案涉取用電腦 盧偉聰:盼盡快討論窺淫罪立法
【明報專訊】終審法院早前裁定「不誠實取用電腦」罪的涵蓋範圍,不包括使用自己的電腦或手機犯案,警務處長盧偉聰昨日表示,警方現有9宗與「不誠實取... 詳情

明報網站 · 版權所有 · 不得轉載
Copyright © 2019 mingpaocanada.com All rights reserved.
Ming Pao Daily News A wholly owned subsidiary of Ming Pao Enterprise Corporation Ltd.
Toronto Chinese Newspaper

1355 Huntingwood Drive, Scarborough, Ontario, Canada M1S 3J1 | Tel.: (416) 321-0088 | Fax: (416) 321-9663 | Advertising Hotline Tel: (416) 673-8250