北京时间2019年4月10日晚9点，黑洞事件视界望远镜（Event Horizon Telescope，EHT）合作组织协调召开全球六地联合新闻发布会，宣布人类首次利用一个口径如地球大小的虚拟射电望远镜，在近邻巨椭圆星系M87的中心成功捕获世界上首张黑洞图像（图1）。
这张图像的意义非同一般，它提供了黑洞存在的直接“视觉”证据，使得在强引力场下验证爱因斯坦广义相对论，细致研究黑洞附近的物质吸积与相对论性喷流成为可能。
图1. M87星系中心超大质量黑洞（M87*）的图像，上方为2017年4月11日的图像，下方三个图为M87*在2017年4月5日、6日和10日的图像。图中心的暗弱区域即为“黑洞阴影”（见下文），周围的环状不对称结构是由于强引力透镜效应和相对论性射束（beaming）效应所造成的。由这种上（北）下（南）的不对称性可以定出黑洞的自旋方向。（图源：参考资料[1]）
关于黑洞，你可以通过以下图片了解：
大家可能不知道的是，有这么一个人，他探测黑洞未成，却意外解锁Wi-Fi关键技术。
约翰·奥苏利文（John O’Sullivan）博士是一名电力工程师，也是一名射电天文学家。他和天文的不解之缘可以追溯到20世纪70年代初，英国物理学家斯蒂芬·霍金提出了学术生涯中里程碑式的成就——霍金辐射，一时间引无数天文学家竞折腰。
图1. 霍金辐射概念图（图片来自赛先生）
奥苏利文（见图2）刚刚从悉尼大学毕业，获得电气工程学博士学位，在荷兰从事射电望远镜设备相关工作，成为一名仰望星空的天文从业人员。他作为霍金辐射的追随者之一，义无反顾地加入了探寻射电暴的浩荡大军。
但是，他出师不利。一方面宇宙中的迷你黑洞距离遥远，信号微弱。另一方面这些微弱的信号跨过星际穿越尘埃风尘仆仆而来时，早已面目全非，夹杂在铺天盖地的射电噪声中难以辨别。
“如何才能从嘈杂的背景音中提取到真实但微弱的黑洞信号”成为奥苏利文等一众天文观测者心中的难题。
图2. 约翰.奥苏利文（左3）和他的团队（图源：参考资料[2]）
努力总是有回报的，经过一段时间的摸索，奥苏利文和他的合作者开始尝试利用快速傅立叶变换（Fast Fourier Transform, FFT），更有效地分离这些鱼龙混杂的观测数据。FFT即离散傅立叶变换的快速算法，是一项复杂的数学计算过程。具体多复杂无需赘述，简而言之，这一算法可以将信号由时域空间变换到频域空间，从而提取信号的特征频谱。
这一通操作下来，大家惊喜地发现，原本淹没在嘈杂背景音中泯然众人矣的信号，在变换到频域空间后，变得遗世而独立。
据此，奥苏利文团队进一步掌握了进行高效图像传输的方法，即将输出信号拆分成不同的频段，由接受器接受之后再逐一提取、重新组合。这套技术可以极大地规避传输过程中的各项干扰，提高传输效率，增强射电天文图像的清晰度。
同年，奥苏利文及其合作者总结了此番数据处理的技术心得，并且发表在《美国光学学会》杂志上，为后文埋下伏笔。
然而，天不遂人愿，即便他们提升了图像清晰度，选取了包括球状星团、类星体在内的大量目标天体，仍未能成功探测到任何一个来自迷你黑洞的射电暴。
此番铩羽而归，虽然顺便发了篇《自然》文章，却也难免失望。但奥苏利文明白，这就是科研的常态。就如同薛定谔的那只不知是死是活的猫一样，不到打开盒子的那一刻，谁知道自己辛苦耕耘的领域是颗粒无收还是硕果累累？
时光如水，岁月如梭。转眼间，十几年过去了，人届中年的奥苏利文早已离开荷兰，搬到了澳洲，供职于国家科学及工业研究机构（CSIRO），继续从事射电设备相关的工作。
时值九十年代初期，随着个人电脑的普及，通讯业巨头竞相在无线领域展开厮杀，试图寻找一种可靠、高效、价格低廉的无线通信技术，应用于个人电子设备。
无线通信（Wireless Communication），顾名思义就是利用电磁波信号的自由传播来进行信息交换的一种通信方式。虽然原理简单，但实现起来困难重重。比如在室内环境下，如何规避无线信号因遇障碍物不断反射而出现的嘈杂混音，从而提高传输效率，就是其中一个久久难以攻克的壁垒。
1992年，奥苏利文组建了一个包括物理、数学、射电天文学等专家在内的跨学科研究团队，加入无线混战。他发现，这个困扰整个通讯业的室内信号反射问题，与自己当初绞尽脑汁研究的霍金辐射有着异曲同工之妙——问题核心都是如何抽丝拨茧，于嘈杂的环境中，高效提取出高保真信号。而解决这一问题的答案，自己在十几年前就总结发表了呀！
这也给我们广大科研工作者提了个醒，一定要多读书，广涉猎，没准你熬秃了头都没能琢磨明白的难题，早囊括在别人的论文里。这些通讯巨头们大概平时只专注于自己的领域，兴趣爱好不大广泛，生生错过了奥苏利文的这篇好文，才平白耽误了这么些年的时光。
时不我待，奥苏利文迅速带领团队，将当初自己处理黑洞辐射的数据分析技术改进后应用到计算机的网络传输上，利用无线电波实现了大数据的快速转换，并巧妙地解决了多路径无线电信号的相互干扰问题。这份新技术后来成了惠及千家万户的无线局域网——Wi-Fi的雏形。
我们现在耳熟能详的Wi-Fi，实际上就是将有线网络信号，通过无线路由器，转换成可以高效传输的无线信号，从而允许电子设备连接到无线局域网，不受布线条件的限制。
目前，Wi-Fi信号频率主要集中在2.4吉赫（12厘米）和5吉赫（6厘米）的超高频，信号发射功率较低，相对安全。其接收半径由数十米至百米不等，覆盖范围广，传输速度高，已成为远超其他无线连接方式（比如蓝牙技术）的首选通讯手段。
所以，虽然奥苏利文最终也没能探听到来自宇宙深处的黑洞“呢喃”，但他因对无线电通讯领域的贡献而荣耀等身，一举斩获了包括澳洲的国家最高科学奖和欧洲发明者大奖在内的众多奖项，他本人也被澳洲媒体称为“Wi-Fi之父”，同时给他所在的天文台带来了数亿美元的专利费。
当然，简单地将奥苏利文等人归为Wi-Fi的发明者有失妥当，毕竟Wi-Fi的背后绝非一人一朝一夕之功可以言尽。但奥苏利文对于射电天文学以及无线通讯的意义之深远不言而喻，也算是一桩跨界佳话。
奥苏利文团队当年久寻迷你黑洞而不得，在万般苦闷之时，大概也没想到这套分析观测数据的方法，有朝一日会成为破解Wi-Fi的密匙，书写下改变人类通信方式的浓墨重彩的一笔。
所以，倘若在你仰望星空之时，还有人疑惑地问你：“研究这玩意能为现代化建设添砖加瓦吗”，你不妨告诉他这个故事——
从前有一个探测黑洞的射电天文学家，后来，就有了Wi-Fi。
关于黑洞和Wi-Fi，还有哪些小科普呢？
1.地球的兄弟长什么样？
地球之外，我们还有7个兄弟，并称为太阳系八大行星，从内到外依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。
2.物理学家霍金和黑洞
2018年3月14日，霍金离开了人世。这个天才生于伽利略忌日，死于爱因斯坦生日。
三位仰望星空的伟人死生相接，纷纷以超越极限的智慧在其所处的时代推动着人类对万物之理的终极探索，仿佛冥冥中一切自有注定。
关于黑洞，1970年之前大多数物理学者相信绝对黑洞，信奉黑洞具备无限高密度、无限强的引力、无限大的时空曲率，并且只会吸收物质和电磁波，四周保持绝对“漆黑”空无一物。
黑洞辐射及霍金悖论
1974年霍金提出了黑洞辐射理论，认为根据不确定性原理，宇宙真空并非空无一物，而黑洞本身会摧毁吸入其中的物质信息，同时从中释放出能量。但该理论存在一个争议点，关于被吸进黑洞的物质信息，如何彻底消失的说法，与量子理论相抵触，称为霍金悖论。霍金为解决悖论提出了平行宇宙的观点，认为黑洞的物质信息通过黑洞传递到子宇宙系统，物理学界对此说法存在争议。
灰洞理论
2014年霍金颠覆了以往自己坚持的想法，站在粒子物理学家一边，提出了黑洞不会完全关闭自身的说法。新理论认为黑洞在漫长的时间里会逐步向外界辐射出越来越的的能量，随后黑洞会最终开放自己释放出全部包含的物质信息。即黑洞没有被称为“视界”的边界，因此黑洞不复存在，霍金称之为“灰洞”。然而这个新的理论也存在广泛争议与讨论，但正是在不断的曲折往复中，人类对宇宙的认识会逐步接近真实。
宇宙的探索固然令人着迷，距离生活毕竟遥远。不为人知的是，贴近生活的Wi-Fi技术发展竟也和霍金的黑洞理论存在千丝万缕的关联。欧洲核子研究中心(CERN)在2015年发布了题为“BIGSCIENCE: What’s It Worth?”的特别报告，报告指出：Wi-Fi是大多数人所熟悉的，但如果没有天文学和霍金Wi-Fi不可能实现。
受益于黑洞辐射理论的Wi-Fi技术推动者
当霍金的黑洞辐射理论发布后，约翰奥沙利文被深深吸引，尝试测量从爆炸的黑洞发出来的无线脉冲信号，在处理测试数据时积累了大量应用快速傅里叶变化的经验。而这种快速傅里叶变换进行信号处理的经验结合后期多载波调制、前向纠错及交叉存取等多项技术，使得奥沙利文在无线电信号领域的研究获得突破性进展，将无线局域网的传输速率在当时的基础上提升了1000倍，被欧洲媒体盛誉为Wi-Fi之父。
3.Wi-Fi和4G哪个更耗电？
耗电主要跟手机的发射功率有关。而发射功率很大程度上跟设备与信号源之间的距离有关。一般来说，距离越远，所需的发射功率越大。
先说4G。要保持稳定快速的4G网络连接，手机与基站之间必须进行频繁的上下行信号交流。此时手机的发射功率一般在100mW到1000mW之间。信号状态好的时候，正常的使用也就100mW到200mW左右。
但当信号不太好时，手机还得发射更大功率的信号来搜索网络，此时手机的发射功率往往会更大。
而Wi-Fi是通过路由器发射信号，在你家这样一个稳定的环境中近距离覆盖。
假设一百平的房子，即使你在墙角蹲着，把路由器挂在窗户外面，距离也不超过20M，日常使用时，手机的发射功率大约50mW就足够了。
所以在同样的手机和同样的使用情况下，使用Wi-Fi比使用4G续航更久。
结论：Wi-Fi更省电，4G更耗电，又开4G又开Wi-Fi最耗电。
参考资料
[1] “First M87 Event Horizon Telescope Results I: The Shadow of the Supermassive Black Hole”,The Event Horizon Telescope Collaboration, ApJL, 2019, in press
[2] http://www.atnf.csiro.au/research/conferences/2016/IDRA16/presentations/O_SullivanJohn.pdf
文章整合自赛先生及网络
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