高中物理天体公式归纳

“吴黑洞”吴双清在中国科学院卡弗里理论物理研究所

封面新闻记者 苏定伟 谢杰 (受访者供图)

关于黑洞，你知道多少？是科幻小说，是吞噬一切，还是时空旅行？

从爱因斯坦首次预言宇宙中存在黑洞开始，100多年来，全世界不乏研究黑洞的科学家。而中国科学家吴双清，独立找到了一个黑洞精确解。它成为国际上首个以中国学者姓氏命名的重要黑洞精确解，被命名为“吴黑洞”。就在最近，“吴黑洞”和他的团队，又取得了新的重大突破，解决了一个困扰理论物理学界70余年的问题。

“吴黑洞”早年是湖北云梦县城的一名普通医生，“方程才是永恒的东西，”爱因斯坦这句话刺激了他，进而转行理论物理，成为研究黑洞的“大牛”。

6月23日，封面新闻记者在位于四川南充的西华师范大学，探访“吴黑洞”和他们团队的科研故事。

人类拍摄的首张黑洞照片。“事件视界望远镜”（EHT）合作组织发布图片

黑洞，宇宙中的“甜甜圈”

浩瀚的宇宙中，有无数致密天体，像齿轮一样高速转动，发出辐射和能量，吞噬邻近所有光线和物质，这便是黑洞。

2019年4月，人类拍摄到第一张黑洞照片，一个中心为黑色的明亮环状结构，看上去有点像甜甜圈。黑色部分是黑洞投下的“阴影”，明亮部分是绕黑洞高速旋转的吸积盘。它距离地球约5500万光年，位于M87星系中心，质量是太阳的65亿倍。2022年5月，位于银河系中心的超大质量黑洞也被拍到，距离地球约26000光年。在这样遥远距离上，巨大的黑洞，看似一个点状物。

1915年，阿尔伯特·爱因斯坦提出：人类栖息在一个由三维空间和一维时间构成的四维“时空”里。这个观点被他展示在一组偏微分方程式（爱因斯坦场方程）中，构成爱因斯坦广义相对论的理论核心。

求解爱因斯坦场方程，得到黑洞精确解，进而研究该黑洞的性质，是黑洞物理研究的最主流课题之一。

至今，大部分黑洞解的性质已经没有争议，但Taub-NUT这个类型的黑洞解的性质，特别是关于它们的热力学性质，学界一直未能达成共识。

“吴黑洞”吴双清在西华师范大学物理与天文学院办公室

吴黑洞，以中国学者命名的黑洞解

6月，四川南充，西华师范大学校园里，一身灰色polo短袖、白色棉布短裤，戴着黑框眼镜的吴双清，独自行走在校园里。认识他的学生老师，都不敢上前，怕打扰他的思绪。

这个其貌不扬的老师，便是“吴黑洞”——吴双清，西华师范大学物理与天文学院教授。

2012年，吴双清独立求解出五维具有三个电荷和两个转动参数的最一般的规范超引力黑洞精确解，成为五维最一般的规范超引力黑洞精确解这个课题的封顶之作。

2014年9月，这个黑洞精确解被国际著名物理学家M. Cvetič正式称为“吴黑洞”（Wu black hole）。

这是国际上首个以中国学者、中国姓氏命名的重要黑洞精确解。

在“吴黑洞”学术成果和学术精神引领下，西华师范大学“相对论天体物理”对黑洞的研究，成绩亮眼。

研究黑洞的热力学性质，是黑洞物理中重要基础课题之一，也是从理论层面预言黑洞演化过程的重要手段和前提，可以帮助人类进一步了解黑洞。

2019年11月，2022年6月7日，吴双清和物理与天文学院吴迪博士关于Taub-NUT型黑洞热力学研究系列的两篇论文在国际权威期刊《Physical Review D》发表，独辟蹊径，完美地解决Taub-NUT型黑洞热力学中的所有疑难问题，再次贡献出属于中国人独有的科学智慧。

“吴黑洞”吴双清正在作报告。

博士儿子讲述科学家父亲的故事

医生父亲“变形记”

6月23日，西华师范大学物理与天文学院办公室里，“90后”博士、西华师范大学相对论天体物理团队最年轻的研究者吴迪，讲述了父亲的故事。

“我叫吴迪，1991年出生在湖北省孝感市云梦县。我出生时，父亲是医生，母亲是护士。

但从记事开始，我的父亲总在看书。我的医生父亲，在自学大学物理专业课程和准备报考理论物理专业的研究生。

1989至1997年，父亲三次考研，都报考了华中师范大学理论物理专业，直到第三次才成功上岸。

少年时，由于父亲长期在外求学，我对父亲的印象是比较模糊的，读初中时，才真正意识到我的医生父亲，转行变成了科学家，是一名理论物理科研工作者。

高中毕业，为了去了解父亲，也真的是喜欢物理，我报考西华师范大学物理学专业。父亲在我读大二时也来到西华师大工作，他极为严格，这让不服输的我，早早立下以后要读研读博，从事基础研究的志向。

大三上学期，我完成了自己的第一个科研项目，是关于转动黑洞的隧穿辐射，那个项目获得第十二届四川省‘挑战杯’大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。本科毕业后，我在西华师范大学读研，到湖南师范大学读博，再回到西华师范大学工作。

走父亲的路，从湖北到安徽再回湖北，再到四川，在爱因斯坦的理论公式里，在黑洞的探索中，我才真正了解到我的‘黑洞父亲’。

父亲，也是我的同事，他不参加任何聚会，几乎没有周末和节假日，也基本没有休闲娱乐，除了科研，就是带孙女儿和照顾我母亲。当然，凭借与多年科研相辅相成的强大动手能力，每当家里的电器、家具等出现大小毛病的时候，他总会化身“修理工”，自己解决问题。

但我不再像儿时那样懵懂，他对家庭的爱很静默，对天体物理的研究照亮全世界的研究者前进的步伐。”

吴双清（中）和他的两个硕士研究生

我的“黑洞老师”

让全世界的学术视野聚焦西华师大

西华师范大学物理与天文学院院长、四川省天文学会理事长蒋青权，2006年前往华中师范大学读博，是吴双清第一个博士生。

“2005年，西华师范大学主办物理年活动，我是吴老师的接待志愿者，吴老师的学术魅力，让人崇拜和向往。”蒋青权的视角，为我们勾勒出一个更学术也更生活的“吴黑洞”。

吴双清老师早年在湖北医学院读本科时，看到《爱因斯坦自传》，里面有一句话：人的一生很难留下些什么，“方程却是永恒的东西。”

这句话，改变了吴双清的人生走向。他决定，要成为爱因斯坦那样的人。

学习爱因斯坦，爱上广义相对论，自学研究黑洞。研究场方程精确解，这是最基础的理论，吴老师在坐最冷的板凳，啃最硬的骨头。

“2009年，我回到母校西华师范大学，加入‘相对论天体物理’团队。2011年，吴老师来到西华师范大学，搞引力与天体物理研究。吴老师成为我的同事，合作发表的研究论文曾被诺贝尔物理学奖获得者Frank Wilczek引用3次。”

“56岁的吴老师是一个极其认真、严谨、勤奋又低调的人，对理论物理充满热情又一丝不苟。给研究生上‘广义相对论’课程，也是手写大纲。他经常和老师同学们说，‘路上偶遇不要打招呼，因为我脑海里正在进行计算。’”

吴双清给研究生上广义相对论的手写大纲

“他就是我们的定海神针，或者说是一个学术黑洞，吸引全世界研究爱因斯坦场方程、研究黑洞精确解的学术视野，让黑洞精确解的学术研究聚焦到西华师范大学。”

“他非常节约，每个月生活费也就400块钱。打印东西的时候，会从行间距、字号等角度节约纸张，哪怕还有半页纸没打满，他都填满内容才付印。”

“也有很多‘生活黑洞’，比如，不愿意社交，又比如，师母生病后，他煮饭3年了，还是没有拿手菜。”

中国天文学会2021年学术年会在西华师范大学举行。

大神坐镇

9个学术天团“脑洞大开”探索更多奥秘

吴双清和吴迪，上阵父子兵。吴双清和蒋青权，同门传帮带。

西华师范大学物理与天文学院，是西南地区唯一拥有本、硕天文学培养单位。两周一次的团队研讨会，为科研团队营造与985高校相似的学术氛围。

教职工中，80%以上是博士生。组成了9个团队，研究黑洞物理、材料物理、天文学等领域。这些团队中，由12人组成的“相对论天体物理”团队，沿着黑洞物理方向做研究，取得了让国内自豪，让世界瞩目的成绩。

“做最基础的物理理论研究，是坐最冷的板凳，啃最硬的骨头，但这里面的物理意义、天文意义和生命意义，就是我们前进的动力。”蒋青权告诉封面新闻记者，对宇宙天体的研究，并不是脑洞大开，而是对生命奥秘的探索。

西华师大在物理和天文方面取得的卓越成绩，吸引了越来越多“90后”“00后”加入科研，“90后”频登学术前台，这是学术的传承，也是对生命探索的接力。

【记者手记】

这是一次被采访对象躲避的预约采访。“吴黑洞”吴双清选择出差避开了采访。我们通过采访他的儿子吴迪博士和弟子蒋青权教授，来了解这样一位研究黑洞的“大牛”。

仰观天地之大，俯察粒子之微。最伟大最美妙的故事，是科学研究讲出来的，科学所讲的故事，神秘、宏伟壮丽，甚至多愁善感。但这些美妙的故事“封锁”在静默的方程式中，一般人难以读懂。

关于人类，关于生命，关于宇宙，科学家们、科研工作者们，用自己的刨根究底、日复一日、代代传承，揭示未知的诗意，讲述人与宇宙之间的浪漫传奇。

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