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科普黑洞

不寻常事务所 冥空星歌 4028 2021-04-06 09:39

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  很久以前,有个苹果落到牛顿的脑袋上,激起了这位贤人的灵感,领悟了万有引力:两个物体之间的引力随它们距离的平方反比例减小,与物体质量成正比。

  后来,又有位科学家约翰•米切尔,展开充分的想像:根据质能守恒定律,只要物体A的动能,无法抵消另一物体B作于用A的引力势能,那么B的引力就能牢牢束缚A。物体A的动能=1/2*质量*速度的平方,物体B的重力势能=A的质量*物体B的重力加速度*二者距离。因此,从数学上推断,当重力加速度为定值时,物体A能否摆脱物体B,就取决于A的速度!对地球来说,凡是速度不高于7.9公里/秒的物体,就无法逃脱地心引力的束缚。如果某天体的引力足够强大,连速度不高于30万公里/秒的物体,都无法逃脱它的引力范围!而光的速度正是30万公里/秒,也就是说,这种星体的引力能把光都吸回去,外界根本无法发现,看上去就像一个漆黑的洞。他把这种星体,命名为黑洞。

  一般认为,黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去,黑洞就变得像真空吸尘器一样。

  很多科学家都相信这一理论,包括爱因斯坦,也包括某一阶段的霍金。在实践中,为了圆满、解释、丰富黑洞理论,他们创造了很多新的理论,然而这些新的理论,不是费解,就是与实践相违背。事实上,有些理论的看问题角度,确实很容易误导人得出错误推论。

  那么,实际上呢?

  光子是一种特殊的存在,它在静止时,质量为0,光子的动能=普郎克常数*光子频率。只要频率无限高,光子的动能就无限大!而黑洞只要是恒星塌缩的产物,其总质量只会比原来更小,不可能无限大,其势能必然有限。

  换句话说,只要高频光的动能,能抵消黑洞作用于它的引力势能,那么高频光完全可以突破理论上存在、但实际上并不存在的黑洞视界!

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  黑洞的温度如何呢?

  太阳的温度,表面是六千度,内核的温度高达摄氏一千五百万度。而这在宇宙中还不算什么。

  白矮星是一种很特殊的天体,它的体积小、亮度低,但质量大、密度极高。根据白矮星的半径和质量推测,其表面重力相当于地球表面重力的1000万-10亿倍。在这样的高压下,任何物体都已不复存在。白矮星的产生过程是漫长和复杂的,它是在红巨星的中心形成的。当红巨星的外部区域迅速膨胀时,氦核受反作用力却强烈向内收缩,被压缩的物质不断变热,最终内核温度将超过一亿度。这是太阳的归宿,但它还不是宇宙的最高温度。

  据估计,中子星的表面温度就可以达到1000万度,中心还要高数百万倍,譬如说达到60亿度。为什么这么高?因为它的质量大,体积小,密度大,所以内部压力大得惊人。我们地球中心的压力大约是300多万个大气压,即我们平常所说的1标准大气压的300多万倍。脉冲星的中心压力据认为可以达到10000亿亿亿个大气压,比地心压力强30万亿亿倍,比太阳中心强3亿亿倍。中子星是大质量恒星的归宿,但我相信这也不是宇宙最高温度。

  质量越大,内部压力越大,内部物质扰动必然越厉害,也就是温度越高!

  那么,作为超大质量恒星的最终归宿,黑洞呢?

  温度,是人类对空间中物质(能量)运动活跃程度的定义。

  目前已知的最重黑洞,质量达到太阳的180亿倍!更因为体积接近无限小,其中心的压力之大,根本难以用人类的语言来形容!

  黑洞的质量、密度、内部压力、内部物质扰动必然超过恒星、白矮星、中子星,温度高得难以想像,宇宙中温度越高的物体,发出的辐射就越大,黑洞这样的天体,温度远超过太阳,发出的辐射几乎全是高频光!

  在高压的作用下,所有的物质都挤在一起,作用力互斥之强,简直难以想像!然而在巨大的引力下,物质又被不断压缩,来回冲突,物质(能量)运动之激烈远远超过暴虐可以形容的程度。

  所谓的大型黑洞外表温度接近绝对零度,只是因为几乎所有的热量辐射又被黑洞吸回内部,人对温度的定义,对黑洞是不太适用的。黑洞的实际温度之高,远非太阳中心温度可比!如果说太阳之火能把任何已知的东西融化或是烧成灰,那么,任何已知的物质接触到黑洞之炎的时候,会在瞬间烧得连灰都剩不下来。

  不管多么坚硬的物体,只要接触到黑洞的核心,其物质结构便会瓦解,我们不会看到任何燃烧的迹像,因为黑洞之炎燃烧时放射的电磁波,大部分又被吸扯回黑洞内部,使得黑洞内部的温度更加炽热,只有少数能量极高的高频光才能降低光子频率,舍弃光子的部分动能,抵消掉黑洞的引力势能,逃出生天!即使这样,那逃脱出来的光,其频率之高,也是人类肉眼无法看到的。

  如果高频光以降低频率为代价,损失动能抵消黑洞的引力势力,那么某段高频光在逃出来以后,会不会频率刚好达到可见光的频率呢?这是完全有可能的!只不过,这种光占的份额应该极小,在星空的传播中便受到星际尘埃等影响,消散殆尽,我们在地球上只怕无缘观察到。

  那么主流科学家的看法呢?科学家们在实践中无奈地接受了黑洞发光的现实:黑洞能发出高频X光, 也在不断向外界发散低频的热辐射。

  30多年来,霍金和他的追随者们一直认为,部分巨型恒星大爆炸产生了宇宙黑洞,而且,黑洞可以将不慎跌入其中的所有物质吞噬殆尽,就连光和其它宇宙信息也无法逃脱黑洞吞噬的“厄运”。

  2000年,有一位印度理论物理学家对霍金的这一开创性理论提出了质疑,他就是设在印度第一大城市孟买的巴巴原子研究中心的物理学家阿布哈斯-米特拉。米特拉认为,宇宙黑洞根本不可能存在。

  米特拉的论文发表后,除少数一些学界人士表示赞同外,大多数主流科学家对他的观点表示不屑一顾。米特拉特意邀请包括霍金本人、贾延特-纳里卡尔等在内的著名黑洞理论学家对他的论文发表意见,但没有一人接他的招。

  这是很显然的,谁让他在科学界排不上号呢!还算好的了,如果换成我这种普通百姓发现类似的理论,不要说找人接招了,连个发表的地方都没有!

  直到2004年7月中下旬,霍金终于发错了自己的错误,他在爱尔兰首都都柏林召开的一次学术会议上自己承认,“从绝对意义上说”,黑洞是根本不存在的。

  这样一来,爱因斯坦的空间扭曲论,也就在实践中破产了。空间扭曲论,其典型论据是“光在经过大质量天体时方向发生偏移”,如果这就是空间扭曲,那么,对于不同速度的物体来说,空间的扭曲度必然不同。如果对走直线的光来说,某一区域的空间扭曲了,甚至是全封闭了,那么对地球的人造卫星来说,地球正是个扭曲的全封闭空间。我们没必要为了照顾“光在真空中直线传播”的定义,就硬说扭曲的不是光线,而是空间。这种空间扭曲理论,很麻烦的,这在实践中会导致错误推断,还不如老实承认:空间并没有扭曲,扭曲的是光线,我们在宇宙空间中看到的直线,并不是真正的直线,这是因为我们受到光线的欺骗,产生了错觉。

  所以,黑洞确实是个名不符实的存在,但这不影响我们仍然叫它黑洞。就像我们原本定义,恒星=永恒的存在,即使后来发现恒星并不永恒,恒星也仍然被称为恒星。 不寻常事务所

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