绕黑洞运行二十年最终与相对论完全吻合。
银河系黑洞周围恒星和气体的轨道。图片：M. Schartmann and L. Calcada/ European Southern Observatory and Max-Planck-Institut fur Extraterrestrische Physik.
你知道吗？测试验证广义相对论是一件令人烦恼的事情。然而这一理论已被证明是如此有力，以至于任何认为它不对的人都会以相当严肃的方式被现实所左右。我们应用的测试也受到我们的环境的限制，因为我们只能在重力很弱的地方精确地测量：在实验室里，或者跟踪行星的运动。这是一个范围和力量的范围，但它不包括真正要紧的地方——黑洞旁边。
观察一个黑洞周围的轨道需要众多支持，坦率地说，谁有时间？谁有钱为数十年的望远镜提供资金？幸运的是，望远镜已经收集了一段时间的数据，其中一些恰好包括一些黑洞附近。最近有一些科学家决定挖掘数据并测试一个超大质量黑洞附近的广义相对论。
当心黑洞
在我们银河系的中心，有一个黑洞，像卡尔班诺格的兔子一样，无情的地吞噬了粗心的流浪汉。然而有一些愚蠢的恒星靠近兔子黑洞的轨道。这些恒星只有几十年的轨道，它们经历了相当大的引力。因此天文学家们期望对这些恒星的精确观测可以发现与广义相对论的偏离。
幸运的是，凯克望远镜已经收集了大约25年的数据，而且在那段时间里，他们已经多次把望远镜转向银河中心。每次观察结果都有所不同。例如望远镜在2005年被升级为自适应光学，其中一些观察集中在获得光谱数据而不是成像。这些后面的数据包含轨道速度数据，因为恒星的运动导致观察到光的多普勒偏移。
所有这些数据以一致的方式组合，以绘制两颗星的轨道位置和速度。这是一个相当的成就，因为每次观察望远镜指向一个稍微不同的方向，使用不同的曝光时间，并考虑到其他轻微的差异。虽然其他望远镜也有数据可用，但公共记录不够详细，不能让科学家以一致的方式处理数据，这有点可惜，因为数据集包括来自这两个望远镜的大约100次观察结果。想象一下，如果更多的望远镜有可用的数据可能会获得什么？
在这一切之后，我们学到了什么？广义相对论仍然正确，它能精确地预测恒星运动。这些测量方法测试了广义相对论，这种方法与长时间以来在高引力场中所有的相对论不同。特别是新的测量有助于扩大广义相对论的边界，它遵循一种修正的牛顿动力学模型。在这些模型中有一个新的力变得明显的距离，并且力具有一些未知的特征强度。因此天文学家们正在寻找一个与预测有明显偏差的一致距离。然而测量告诉我们，对于任何与这些恒星轨道有关的距离，是一个新的零强度力。
或者更确切地说，一个新的力强度如此之小，以至于我们还无法测量它。结论：广义相对论再次获胜。
通常我会有兴趣地这样的论文，但我很少报道。问题不在于研究人员没有发现任何东西，而是他们通常没有找到任何东西，只是以一种比前一篇文章稍微敏感一点的方式。但这篇论文不仅仅是一个测试，它确实是一个新的开始。
阿尔伯特·爱因斯坦（1919年）（日食后的航行）（验证广义相对论）图片：Public domain
一个大而开放的数据未来
科学研究中出现的一个主题是开放数据。科学总是能产生比它所能消耗的更多的数据。在过去大多数数据是在物理物体中收集的：想想天文板块、X光图像、电子显微镜图像和许多其他类型的集合。
这些都存放在世界各地的档案柜里。图像中的数据被使用过一次或两次，除非图像是壮观的，难被遗忘的。需要运气和良好的记忆力，才能认识到来自不同项目的数据之间存在着联系，这些数据隐藏在多个旧数据集中。即使你能认出它，你也必须把所有的数据放在一个地方，以便在那个连接上起作用。简单地说，好的科学受到了较差的数据可访问性的限制。事实上做新实验或许比较容易。
更重要的是除了少数例外，大多数以前的实验局限在范围内，因为每个科学家只有一辈子的时间来收集数据。
现在我们反而收获了革命的好处。有一些实验，就像最近几代粒子加速器一样，能快速创建数据，以至于没有一个科学家团队，不管多么专注或多么庞大，都可以分析所有的数据。而且有一种可以为一个目的生成数据的设备，但是数据可以用创新的方式在其他领域产生新的见解。挖掘所有这些信息对于非常缓慢的过程非常重要，在这些过程中，数据积累的时间会延续几代人，比如气候变化，现在的轨道力学。
粒子物理学界率先搞清楚如何处理这个问题：从大型强子对撞机（LHC）的数据，并从其前任的LEP和粒子加速器已经提供给世界各地的研究人员在相当长的一段时间。对于理论家来说，能够通过数据查看他们是否能找到他们最新的幻想的希望是很普遍的。气候科学家已经建立了数据库，允许任何人测试模型和分析趋势。结果是粒子物理的一个标准模型，抵制了幻想和气候模型，反复对现实进行测试。
这个沉默的革命正在扩展到每一个学科的分支，但是我们只是真正地抓住了可能隐藏在数字化数据的巨大数据中的表面。科学家现在可以想象，进行实验，十年前，可能已经将整个事业的观察结果用于一个数据点。今天数据可能已经存在，最重要的是可以访问。在这方面开放数据运动可能是科学中最重要的事态发展之一。
在天文学中，指向天空的望远镜数量正在增加。这些望远镜的灵敏度越来越好。一旦观察结果被一致记录下来，我们将（并为后代）建立起数据宝库。未来我们将能够精确地检验我们的宇宙理论。
黑洞会从附近恒星吸取物质（图注）
原作者：Chris Lee
编译：中子星，审校：博科园
