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宇宙为什么这么黑暗10

已有 2591 次阅读2016-10-19 08:10 |个人分类:科学爱好者|系统分类:科技教育| 宇宙, 黑洞, 角动量 分享到微信

第十章 黑洞只是一个假象

宇宙为什么这么黑暗10_图1-1

导读:

科学界认为,黑洞是一种体积极小、质量极大的天体,具有非常强的引力,在它周围的一定区域里,连光也无法逃逸出去,这一区域称为“事件视界”。由于人们无法直接观测到黑洞,科学家一般通过间接方式确认黑洞的存在,例如观察黑洞引力对邻近天体运动的影响、观察物质在接近黑洞的过程中释放出的大量X射线和引力红移等。本文将根据“黑洞”的漩涡场本质,对黑洞存在的这些证据进行全新地解析,让人们明白:黑洞是在错误的理论基础之上推导出来的,它的观测验证也只是一个假象,抛开黑洞,它们完全可以有另外更合理的解释。相反的,即使黑洞存在,它实际上根本无法形成这些现象。

 

1969年,美国科学家约翰•惠勒首先提出黑洞这一术语,它被用来形象地描述200年前所预言的“看不见的天体”。那时候,根据牛顿力学和牛顿的光微粒说,英国天文学家米歇尔预言有“看不见的天体”存在,法国天文学家拉普拉斯也独立地做出相同的预言。他们的预言很好理解,当天体的质量足够大时,它理应能够产生足够强的引力,让光粒子无力逃逸,所以这样的天体不能被看见。1915年,爱因斯坦提出著名的广义相对论,它进一步从理论上确认存在这样的天体。

爱因斯坦的威望和黑洞的神秘吸引众多的科学家开始研究黑洞,在广义相对论提出半个世纪之后,黑洞研究取得重要进展,它被数学计算所证明。1963年,正在美国德克萨斯大学执教的澳大利亚数学家克尔用椭球面坐标得到了球对称质量、转动物体的引力场方程解,由这个解可以得出转动黑洞,后来它又被证明是唯一解。

60年代末到70年代初,黑洞学说逐渐发展到成熟阶段,其中最突出的代表是英国理论物理学家霍金的工作。在黑洞研究方面,他成功地把相对论与量子力学相结合,在著名的《时间简史》一书中详细论述了黑洞的形成原理,并开创性地提出了黑洞爆炸理论。人们对黑洞的认识基本上来自于霍金的描述。

目前,科学界普遍认为黑洞是一种引力极强的天体,由一颗质量大于钱德拉塞卡极限的恒星在核能耗尽死亡时发生引力塌缩而紧缩到一个“点”后形成,其引力巨大,在事件视界内任何物质甚至连光也不能逃脱。这类黑洞是物理黑洞,它们也可以合并成更大级别的黑洞。当一个物理黑洞的质量等于或大于一个星系的质量时,称之为奇点黑洞,它们位于大星系的中心,是超级黑洞。除了物理黑洞,一些物理学家认为还存在暗能量黑洞,暗能量黑洞主要由高速旋转的巨大的暗能量组成,它内部没有巨大的质量,巨大的暗能量以接近光速的速度旋转,其内部产生巨大的负压足以吞噬物体,从而形成黑洞。暗能量黑洞是星系形成的基础,也是星团、星系团形成的基础。暗能量黑洞的体积很大,可以有太阳系那般大。奇点黑洞比起暗能量黑洞来说体积非常小,它甚至可以缩小到一个奇点。

黑洞是现代物理学和天文学理论的重要组成部分,多年来,神秘的黑洞理论令众多顶级科学家心驰神往,为如何描述它而费尽心力。关于黑洞的论文和学术专著不断面世,艺术家也发挥自己的想象力,让黑洞成为了科幻小说中的重要材料之一。但是,黑洞是科学史上极为罕见的情形之一,在没有任何观测到的证据能证明其理论是完全正确的情形下,黑洞作为数学的模型被发展到非常详尽的地步,并形成一套完整的理论体系。

“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”,其实不然。说它“黑”,是指它是宇宙中的一个无底洞,包括光线等任何物质一旦掉进去,就再也不能逃出,因此人们不能看见它。科学家们曾经在很长时间里认为黑洞只不过是个奇特的数学问题。然而近年来,欧洲南方天文台和哈勃望远镜等新型观测仪器获得了一系列的证据,它们好像只有用黑洞理论才能够解释,可以间接证明黑洞确实存在。

早在2002年,德国马克斯普朗克研究协会宇宙物理学研究所的天文学家就宣布:经过十年观测证实银河系中心存在超大型黑洞。天文学家是利用设置在智利帕拉纳尔(Paranal)天文台的世界最大光学望远镜,对银河系中心一颗称为S2的恒星进行10年观测后,获得这一发现的。研究显示,S2比太阳大7倍,每15.2年绕银河系中心一周,离银河系中心最近时只有17光时,它以每秒5000千米的速度高速运行。根据开普勒定律,天体的旋转速度应与其围绕天体的质量的平方根成正比,与旋转半径的平方根成反比。确定了旋转速度和半径,就能求出那个天体的质量。通过计算,银河系中心天体的质量比太阳大大约370万倍,所以天文学家认为那里只能是一个超大型黑洞。

为了做更深入地研究,天文学家进一步追踪环绕银河中心运动的28颗恒星的运动情况,到2008年,利用建在智利的欧洲南方天文台,通过历时16年的观测,终于进一步证实在我们的银河系中心有一个巨大的黑洞。天文学家们称,银河系中心的恒星轨道显示,排除合理的怀疑,银河中心这相当于400万个太阳质量的物质聚集处一定是个黑洞。

这一系列发现似乎证实了以前有关银河系中心隐藏着一个巨大黑洞的猜测。

除了银河系,科学家宣布他们也已观察到银河系以外的黑洞。M87是远在5000万光年处的室女座星系团中心附近的一个巨型椭圆星系。1994年,当已修复的哈勃空间望远镜深入地凝视到M87中心时,进行这项观测工作的两位天文学家H•福特(Holland Ford)R•哈姆斯(Richard Harms)发现有个盘状炽热气体旋涡环绕着核心旋转。哈勃望远镜所具有的卓越的分辨率,使福特和哈姆斯对旋涡内缘作分光测量成为可能。他们的目标是利用多普勒效应揭示打旋的气体和尘埃的速度。这里惊人的速度量级使福特和哈姆斯激动,速度竟高达每小时200万千米,或每秒钟55千米!他们认为这就是存在黑洞的证据。

通过那次观测所取得的结论是,24亿个太阳的质量集中在比太阳系大不了许多的空间里。他们认为对中心天体的黑洞本性,没有什么值得疑惑的。照福特的话说,“假如不是黑洞,我不知道它还是什么。大质量黑洞实际上是对所见到的M87的保守解释。假如它不是黑洞,那一定是用我们当今天体物理学理论更难理解的事物”。这次观测所获结果绝非侥幸所得,依据相同的原理,同一个研究组于199512月,在活动星系NGC4261的核心又找到了另一个超大质量黑洞。这个星系也位于室女星座,距我们却在1亿光年的两倍距离之外。

2012年,科研小组利用夏威夷双子望远镜的光谱设备和自适应光学系统,辅之以麦克唐纳天文台的望远镜进行观测,将获得的M87星群平均移动速度、星系外缘恒星运动状态和星系总质量等数据输入计算机进行精确模拟,最终生成了M87星系黑洞的质量——约66亿倍于太阳质量(误差正负4亿倍),其黑洞事件视界甚至是海王星轨道的4倍。

与此同时,欧洲天文学家利用欧洲天文物理学虚拟天文台发现了30个位于遥远星系的超大质量黑洞,这些超大质量黑洞通常有上百万至数十亿个太阳的质量。虚拟天文台是一个汇集各种望远镜观测结果的天文台数据库。这30个超大质量黑洞是通过观测分析了三个望远镜的结果,它们是哈勃太空望远镜、钱德拉X射线望远镜和欧洲南方天文台位于智利的超大望远镜。

这一系列观测让天文学家兴奋不已,它们好像已经能够完全证实黑洞的存在,如今,大约有95%的专家已经接受黑洞存在的理论。绝大部分公众也在关于黑洞的众多专著和影视资料的狂轰滥炸下接受了黑洞的存在。

黑洞必须存在的观念深入人心,就好像它们真的在那里一样。事实上,科学家们错误地理解了星系运动的力学原理,如果抛弃目前对星系的错误认识,黑洞的存在就没有必要,依靠它才能够解释的效应完全可以用星系的涡旋场理论来解释。

为了解释星系中心恒星等物质的高速运动,根据牛顿力学和圆周运动的力学原理,运用“开普勒行星运动三定律”,通过计算天文学家推测星系中心有黑洞存在。实际上,星系中心物质的高速运动是漩涡场的基本特征之一,星系中心恒星的高速运动正是漩涡场中心物质的高速运动引起的。同为能量的漩涡场,据测量,飓风中心的风速能够超越声速,它甚至能够将巨型卡车卷入空中,这使卷入飓风中心的树叶等物体以极高的速度运动,可是这并不是由强大的来自中心的引力造成的,它靠的是气流的摩擦力和冲击力。如果依据物理学家的推理,飓风的中心也应该有黑洞存在。因为可以身临其境,我们知道事实不是这样的可是这样的推理却被用在了星系中!星系是能量和物质的漩涡场,星系中心可见物质的速度能够达到光速的22%,暗物质和气体应该更高,这些物质依靠摩擦力和万有引力使恒星以令人吃惊的高速度运动。

星系中心的恒星等物质的运动并不需要来自中心的引力,如果是那样的话,那些恒星早就被切向力撕裂了。

银河系中心的恒星以每小时几百万英里的速度运功,可是天文学家还发现,它们的轨道平面的夹角非常大,不在一个近似的平面上。无论在行星系还是在卫星系,因为遵循椭圆运动的规律,在来自中心的引力作用下,行星和卫星都在一个近似平面(赤道面)上运动。如果星系中心真的有黑洞存在,那里的恒星不仅要高速还要运动的更有规律-在黑洞引力的控制下处在黑洞的赤道平面上。可是那里却更像是飓风的中心-物体的运动轨道很杂乱。如图所示,

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也许有人会说,这个黑洞是个非旋转的静止黑洞。确实地,静止黑洞允许这种状态存在,但因为恒星的运动缺少来自黑洞的切向力的驱动,这种状态是不稳定的,它们会迅速塌缩,坠向黑洞。不但如此,它们应该连形成的机会都没有,因为在静止黑洞引力控制的空间内,物质无法存在。

科学家也认识到黑洞理论带来一些新的问题。例如,没有人能够解释为什么在那里会出现这些十五倍太阳质量的巨大恒星。按照大多数的理论模型,在银心的混沌中是不可能形成如此大质量的恒星的。而且由于它们又太年轻,所以也不可能来自银河系的其他地方。更难以理解是年老的中央黑洞,射电和X射线观测显示,它是一个非常挑剔的“食客”,仅仅消耗了其周围气体的十万分之一,而且它每次“进食”也没有规律。

为了解释天文观测,天文学家提出有黑洞存在。因为违背了自然现实,它必然带来那些无法解释的问题。认识到星系是能量的漩涡场,所有的观测就变得非常容易理解。银河系核心的一切物质都在高速运动,且中心并没有巨大的引力,所以在银心的混沌中完全可能形成如此大质量的恒星。黑洞只能依靠引力吸引周围的物质,它不可能具有“挑剔”这种性格,而漩涡场则具有这些特征,它不会像黑洞那样不停的“进食”,吞掉所有物质。观察飓风的演化过程,我们就能更好地理解这一点。这样,漩涡场不像黑洞那样依靠引力对物质来者不拒也就变得非常容易理解了。

英国莱斯特大学的研究人员认为,在星系中心发现的这些新生恒星,很可能由于它们与黑洞保持了一个合理的距离,因而能在黑洞重力场的吸引下环绕黑洞轨道稳定运转着,这就和太阳系中行星环绕太阳运行的情况一样。这样的解释看似有理,实际上缺乏动力学基础,如果有黑洞存在,在带动周围物质旋转时,它原始的转动惯量会不断损失,根本不可能保持几十亿甚至上百亿年。漩涡场则不存在这个问题,它有持续的能量输入,恒星也是一样,它维持转动的能量来自于漩涡场。

20111月,多国天文学家用了5年时间研究发现,恒星是在暗物质和气体的引力拖动下运动,而不是在中心引力的束缚下做圆周运动。正确认识星系运动的力学原理,星系中心恒星的高速运动并不能证明黑洞的存在,那么其他的迹象呢?天文学家认为也可以通过探测黑洞周围的吸积盘和它发出的强烈辐射来推断黑洞的存在。

天文学家认为黑洞的引力巨大,没有任何东西能逃脱它的掌心,其中包括光在内,因此,黑洞是不能够被真正看见的。虽然无法通过光的反射来观察它,但是可以通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。如果星系中存在黑洞,星系中的气流和尘埃会围绕黑洞形成一个涡流盘,涡流盘里面比较稀薄的部分叫做吸积盘,它被加速到光速向黑洞螺旋前进。如果能够很清晰地观察到吸积盘,就可以推断存在黑洞。

20世纪60年代初以来,天文学家已经发现了数百个具有很大射电亮度和极远距离的天体。美国天文学家格林斯坦和施密特为有这些辐射现象的源头新造了一个名字叫做“类星体”,以表明它是类似恒星的天体。其中有些测得其距离超过100亿光年,每个的亮度相当于几百个星系。体积尺度只有我们太阳系这样大小的天体,如何能以如此巨大的能量发射,是30多年中天体物理学家们一直面对的挑战。

一些证据似乎引向这样的看法,类星体是中心藏有强大“发动机”的星系。这种发动机显然只能是黑洞,它应该是一个许多种类型的辐射的发射源泉。横跨整个电磁波频谱,从无线电波直到γ射线,都观测到一些类星体。

M87也是室女星座中最亮的射电星系,很多年前天文学家就知道这个天体是双射电源。在可见光波段显示,它从核心射出的一个喷流结构远达5000光年。这个暗弱的蓝色图像恰似施密特观测到的从3C-273星系发出的喷流的微型翻版。3C-273的喷流据估计长达16万光年。早期对M87的光学观测,还显示它有另一个与类星体共同之处,其中恒星极度向星系中心群集,使该天体具有极其明亮的核。

H•福特和R•哈姆斯面对着看到的清晰图景大为吃惊。发现有个盘状炽热气体旋涡环绕着核心旋转。这里的气体显示极高的温度,约10000K

天文学家认为像M87这类活动星系核的最佳模型是,巨大质量黑洞围绕着一个向内汇集物质的旋转着的吸积盘。吸引来的物质可能是来自星际环境的气体和

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尘埃,也可能来自整个的恒星!吸积盘中的物质在向内旋进的过程中运动得越来越快。在摩擦把动能转化成热能的过程中物质变得更热。对吸积盘内边缘处的气体所施加的力非常大。除了向外的热流压力和十分强大的辐射压力之外,还有一个非常强大的离心力作用在急速自转的物质上。因为有了这许多因素,黑洞不会吞进所有的物质。事实上,对某些物质来说,阻力最小的路径既不是向内进入黑洞,也不是向外待在吸积盘平面中,而是这些物质以接近光速的巨大速度,在垂直于吸积盘的两个相反方向上,以喷流的方式射出。

人们从类星体和活动星系中看到的,应该就是这种发出大量射电辐射的喷流。天文学家们认为,除了高速粒子,喷流也发射快速运动的磁场。这些场和粒子结合,经由同步加速器的加速过程,产生射电发射。高能带电粒子(主要是电子)在环绕磁力线作螺旋运动中失去能量,主要转化成无线电波。由于喷流速度极高,而且保持着紧紧的束缚状态,所以能从星系核一直延伸到几千光年。喷流中缠搅在一起的磁场结构随着核心喷射出越来越多物质而不停地变化。另一方面,似乎沿喷流在很远处都可以形成半永久性节点,或形成磁场聚集。激波也从剧烈活动的核心不断地沿喷流运动。天文学家认为,当激波在磁场中碰到节点时,波前携带的高能粒子与磁场节点相互作用就产生出非常强大的同步加速器辐射。我们在双射电源中就见到从喷流的瓣中发出这种辐射。

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荷兰天体物理学家P•巴特(Peter Barthel)在统一不同种类的活动星系方面提出一个人们乐于接受的理论。巴特认为,类星体与活动星系都需要有超大质量黑洞和吸积盘提供特种能源。他于是提出,类星体与其它各种活动星系实际上都是同一种类型天体。把它们分成不同种类只不过由于观看它们的视角不同!按照标准理论,中心黑洞吸积着大质量旋转盘和向外射出一对高能喷流。如果该天体在天空的方位处在我们差不多从边缘方向看见吸积盘的情况下,就会对两个喷流中的节点占有很好的视角。天文学家就把这个天体分在双射电源类。另外,巴特争辩说,如果碰巧喷流指向接近我们的方向,我们就完全看见另一种不同的情景。这时从喷流发出的总量极大的辐射,直冲向我们,特别显著的明亮和恒星状特性就显出类星体的模样。巴特的模型极具感染力。它满足科学奋斗任务的伟大目标之一,即通过统一概念和理论的寻求将纷繁复杂的大自然简单化。

尽管巴特的模型尚处于萌芽时期,但是不断得到全新的验证,致使还没有人认真反对。20118月,天文学家认为它们首次抓拍到黑洞吞噬恒星的过程。在美国宇航局广域红外探测器(WISE)对距离地球2万光年之遥的一颗星系中心的黑洞进行观测时,天文学家发现它处于剧烈的能量波动中,他们认为黑洞内部的彩色喷射流展示出黑洞内部活跃性比之前科学家猜测的更加动态化。

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黑洞能量强大的活跃喷射流

这被认为是目前宇宙最神秘、最震撼的情景。照片中的黑洞仿佛魔鬼一般,一颗接近它的恒星瞬间被撕碎变成发光等离子体后消失无形。它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去无法再逃出。

科学家评估这个黑洞的质量至少是太阳的6倍,由于广域红外探测器能够在红外线下进行观测,它能够穿透黑洞湍流盘观测至喷焰底部。宇宙物质进入黑洞的环状结构,就像水进入排水管道,形成一个巨大的扁平盘状结构加速其中的微粒运动,导致它们释放能量。

目前,科学家还不明确喷焰的整体运行原理,研究人员现在探测到黑洞内部彩色喷射流的范围达到1.5万英里,不过该区域有时以恒星等级快速增大。他们还能探测到该黑洞磁场的详细状况,其磁场强度是地球的3万倍。

美国宇航局“雨燕伽马射线探测器”在例行扫描距离地球约40亿光年的天龙星座时也曾发现其内部出现一个神秘的能量源,科学家认为这股神秘的能量正是来自某个黑洞的中心,经过分析,这个黑洞竟然正在吞噬一颗恒星。

美国宇航局同时也动用了哈勃望远镜和钱德拉X射线望远镜,对这个神秘的能量释放源进行探测。并且最终确定了,这是一颗恒星在被超大质量黑洞吞噬的时候释放出来的。黑洞撕裂恒星的过程中,被撕扯下来的大量物质会在黑洞吸积盘上形成质量漩涡,就像水池放水时产生的漩涡一样,将释放大量的能量。

美国宇航局对此进行了详细的讨论,得出的结论是:这个颗恒星的和太阳差不多,而撕裂它的黑洞质量比它大至少100万倍。但是这其中又有出现了一个谜团。为什么这个特殊的黑洞不吞噬该区域周围的其他物质呢?并且有证据表明在该区域还存在着其他黑洞。

对此,Bloom教授认为:这个黑洞可能是另一类型的黑洞,它不像普通黑洞那样见到物质就直接吞噬。这件事能够帮助天文学家进一步了解黑洞。这次拍摄到的是一个很特殊的黑洞,它仅仅是依靠吞噬了周围恒星和气体维持增长,这也为黑洞的成长提供了新的方式,这很有可能改变目前天文界对黑洞吞噬方式的看法,或许黑洞还存在着更大的秘密。

读了上述观测和分析,可以发现虽然黑洞学说勉强能够解释漩涡场中的一些现象,但是认识到围绕黑洞的涡流盘其实就是能量的漩涡场,这些现象能够得到更合理的解释。涡流盘并不需要黑洞来驱动,它就是能量的漩涡场,而且毕竟黑洞学说歪曲了自然的真相,它还面临很多无法合理解释的困境。

1,黑洞的高速自转缺乏持续的能量来源

黑洞表现出高速自转的性质,吸积盘的自转速度超过光速的22%,黑洞应该自转的更快,可是它的自转缺乏动力。对于暗能量黑洞,自转还可以理解,因为它其实就是漩涡场的一种表现形式,但对于物理黑洞,在宇宙中你找不到它自转的动力源。物体的自转需要外力矩,对于被压缩成体积很小甚至一个奇点的黑洞来说,它无法得到必需的外力矩。目前认为能量来自死亡恒星原始的转动惯量,可是在它驱动吸积盘或撕裂恒星时,考虑到能量的损失和极小的力矩,转动惯量很快就会损失殆尽,所以这样的解释完全站不住脚。黑洞不可能是永动机,它的高速自转无力持续,而恒星、行星和卫星等天体的自转我们都能进行合理的解释。

2,从动力学角度来讲,黑洞无力驱动吸积盘和其它物质

为确定黑洞天体存在的证据,天文学家通过研究认为,在黑洞周围的物质行为具有其特定行为:在黑洞周围的宇宙空间中,气体物质具有超高的温度,并且在被黑洞强大引力场吸引剧烈加速后,这些物质在彻底消失之前均会被提升到接近光速。而当气体物质被黑洞彻底吞噬后,整个过程都会释放出大量的X射线。这些逃逸出来的X射线,可以显示出此处有黑洞确实存在的迹象。这便是以往天文学家发现黑洞的最直接证据。

天文学家认为是巨型黑洞聚集庞大的吸积盘,通过这个十分有效的机制产生辐射。事实上,即使黑洞真的存在,它也无法形成吸积盘。将黑洞想象为引力强大的磁铁,当有微小的磁体来到磁铁周围时,它只会被直接吸到磁铁上,而不是做圆周运动。黑洞周围的物质也应该如此。也许有人会说,行星不是能够绕着恒星运动吗?通过前面章节的学习可知,那是因为恒星有较大的体积,通过引力差异,它能够给行星较大的切向力,促使行星去公转。而如果恒星的质量被压缩在很小的体积内,它产生的切向力就不足以克服行星的阻力,那样的话,行星系就会迅速坍塌。

根据切向力公式,要存在切向力,中心天体必须有半径,即天体必须有一定的体积,其它条件相同的情况下,中心天体的体积越大,切向力也就越大。在撕裂恒星时,高速自转的吸积盘说明“黑洞”具有强大的切向力,这启示我们,那里不可能存在体积很小的黑洞,无体积的奇点黑洞更不可能。对于无限密集、体积很小,特别是体积为零的奇点黑洞来说,它只能给周围的物质提供向心力,所以吸积盘其实无法形成。而如果认识到那里不过仅仅是一个漩涡场,我们的观察就能够得到更好的解释。

美国科学家在美国加利福尼亚州圣迭戈召开的美国天文学会年会上报告说,他们初步发现了引力波存在的证据。某些黑洞旋转时拖动周围的时空结构,可能产生引力波,使黑洞周围物质“随波逐流”。从力学上来讲,黑洞无力对周围产生这种影响。他们发现的是漩涡场。天体只有旋转才能产生切向力去拖动周围的物质,他们的发现不但证明了速度能够影响万有引力,还证实了漩涡场的力学特征。我前面说过,这种特征已经被近几年的观测所证明。

黑洞无力产生吸积盘这种“特定行为”,吸积盘其实就是能量和物质的漩涡场的一部分。漩涡场是承载着能量的物质场,由于在漩涡中心周围速度差异很大,它能够撕裂进入中心区域的成个体的物体,在飓风中我们可以亲眼看到这种现象,在星系中恒星被撕裂、吞噬也是同样的道理。

另外,黑洞学说也无法解释为什么吸积盘会出现在当前的平面内,而没有出现在与其盘面垂直的平面上。

3,黑洞成了一个矛盾体:即“密不透风”,又有所疏漏。这个两难的问题已经困扰了科学家40年之久。

黑洞引力强大的连光都无法逃脱,可是它却又以近光速向外喷射粒子流。对此,黑洞学说的解释非常牵强,充满矛盾,它说不清其中的力学原理。漩涡场原理则可以对此进行合理地解释。

我们先来了解一下脉冲星辐射过程的流行模型——发电机机制指出,快速转动的恒星与磁场,在恒星表面上产生非常高的电压。高电压使恒星表面的电子和质子加速获得高速度并发射到空间。围绕着恒星的磁场捕获到这些粒子,迫使它们在磁力线周围作螺旋状运动,随着运动发射同步加速器辐射。绝大部分辐射从磁场最强大的恒星两极周围发射出去。结果同灯塔的两道光线射束类似,粒子射束从脉冲星上相反的两点发射出去。随着恒星的旋转,这两道灯塔射束就有可能扫过地球上观测者的眼界,形成辐射脉冲从而称做脉冲星。发出辐射的波长取决于粒子的能量和磁场的强度,随着这些参数的量级增大辐射的波长变短能量增加。我们说过,从脉冲星发出的最普通的辐射是射电波,但在有些年轻而急速旋转的脉冲星中,同步加速器辐射的范围从频谱无线电波的一端一直扩展到另一端的γ射线。

因为自转,行星、恒星和中子星都能产生磁场和电场,同样的道理,因为自转,星系作为一个整体也能产生了磁场和电场,因为规模和自转速度巨大,它的电场和磁场也更强大,而且当有恒星被吞噬时,漩涡场因得到更多能量而被进一步加强。星系磁场和电场捕获卷入其中心的物质粒子,迫使它们在磁力线周围作螺旋状运动,随着运动同步加速,绝大部分辐射从磁场最强大的两极周围发射出去。结果同灯塔的两道光线射束类似。

宇宙为什么这么黑暗10_图1-6

星系中心的物质喷射正是星系磁场和电场对卷入其中心的物质粒子持续作用的结果。黑洞学说认为,在黑洞形成之初,当它开始吞噬恒星的外壳时,它并不能吞噬如此多的物质,它会被噎住、打嗝,从而释放一部分物质,射出两道纯能量——伽马射线暴。这些物理学家真是太滑稽了!黑洞会被噎住、打嗝吗!?引力会这么富有感觉吗!?如果只是想做个风趣的比喻,那么其原理是什么呢?其实如果在超新星中看到的这种喷射可以用黑洞学说来解释,那么漩涡场理论可以做得更好。

4,黑洞对物质的吞噬竟然具有选择性!

观测表明:那个特殊的黑洞不吞噬该区域周围的其他物质,我们知道黑洞仅仅通过万有引力同周围的物质发生相互作用,可是根据我们对万有引力的了解,它不可能具有这样的选择性。黑洞不但如此,对于外来的物质,它也并不是什么都吸收,它还往外边散发质子。这说明这个黑洞确实太特殊了,它已经不再像是黑洞学说中的黑洞。

5,通过星系的旋转曲线可以看到,恒星并不是越靠近中心速度就越高,在高速轨道以内的区域,恒星的速度反而随着轨道半径的减小快速下降。这种情形同飓风完全相同,在飓风的中心存在相对平静的风眼区域,而黑洞不会允许这种情形发生。

黑洞学说面临着如此多的不可调和的矛盾,可是物理学家只是努力去对黑洞模型进行修修补补,甚至认为有些黑洞很特殊,而没有去怀疑整个黑洞学说。这体现了一个现实-人类认识自然真相的道路向来是曲曲折折的。实际上,抛弃黑洞概念,认清它的漩涡场本质,所谓的黑洞现象就能够得到更合理的解释。漩涡场是承载着能量的物质场,由于在涡心周围物质的速度极快,而差异很大,它能够撕裂进入中心区域的成个体的物体,碎裂后的物质会保持运动,进而发生的一切和物理学家的描述类似,不过物质是被分解、辐射,而不是被吞噬消失。中心区域外围速度差异很小,所以物体不会被撕裂,可以保持稳定的运动。在星系中是这样,在飓风中的情况也与之类似。

报道也认为“或许黑洞还存在着更大的秘密”,事实的确如此,它根本就不存在。

吸积盘和X射线等辐射并不能证明黑洞的存在,那么“引力红移”呢?

1995年,通过日本的X射线天文卫星,科学家们认为他们进行了对确认超大质量黑洞的存在具有决定意义的观测,观测对象是名为“MCG-6-30-15”的一个活跃星系。观测结果表明,来自这个星系中心的X射线发生了“引力红移”,这好像是非黑洞无法解释的。所谓“引力红移”是在强引力作用下,时间似乎变慢的可用广义相对论解释的现象,在这种现象中光波长变长。通俗的讲,就是引力让光子的逃脱变得更难,光子损失更多的能量,从而产生红移。这个现象被确认其意义就相当于直接观测到黑洞。科学家从此得到了巨大黑洞存在的强有力的证据,任何星系都存在巨大黑洞。

前面,我已经论述过引力无力直接引起红移,我认为这种红移是因为辐射源的高速旋转。漩涡场中心区域的物质以极高的速度旋转,根据多普勒效应原理,这能够导致X射线发生红移。根据星光的红移量,利用哈勃定律公式,就可以计算出恒星远离我们的速度。既然我们知道了这一点,也应该知道漩涡场中心物质的高速运动也能够使其发射的X射线发生红移,尽管这种红移主要是横向红移。也就是说,即使星系不远离我们,它的漩涡运动也能够使辐射产生红移。此外,X射线在传播的过程中受到漩涡场的撕扯,从而也会产生横向红移。也许科学家考虑了横向多普勒效应,但他们肯定没有考虑这一点。将X射线产生的横向红移理解为引力红移或者纵向红移,难免会得出错误的结论。

2012年,一个联合研究小组利用位于夏威夷和美国西部的5部射电望远镜,对离地球约53亿光年和73亿光年的两个星系中的黑洞进行观测。研究人员发现,从这两个黑洞喷出的喷流都在根部出现了明显的弯曲现象。虽然研究人员目前还不清楚弯曲的原因,但我们应该明白,喷流的弯曲正是因为它来源于那些高速旋转的吸积盘物质,而不是像科学家猜想的那样-喷流从黑洞喷出。如果它是从黑洞喷出,就不可能出现那样的弯曲。

所有用来证明黑洞存在的观测证据其实并不能证明黑洞的存在。现在,再让我们回到最初,看看黑洞产生的理论基础,现在我们知道那些理论也是错误的。光并不是实物粒子,引力无法直接对它产生吸引作用,光速不变原理可以体现这一点;爱因斯坦的广义相对论也无力作为黑洞存在的理论基础,所以从最基本的原理来讲,黑洞也无法存在。

黑洞是在错误的理论基础之上预言出来的一个错误,以后所有观测到的证据都是为了满足需要而对自然现实进行的曲解。即使在科学界,从黑洞这个概念提出的第一天起,科学家关于黑洞存在与否的争论也没有停止过。在民间更是如此,众多物理学爱好者从各个方面对黑洞理论进行了猛烈地批判。

20067月,一批美国科学家就提出全新的看法,认为所谓的黑洞根本是子虚乌有。提出该理论的是科学家席尔德领导的哈佛—史密森天体物理研究中心的研究小组。他们观察到在距离地球90亿光年以外的宇宙间有一个类星体,它有很大的红移,并放射出大量的蓝光,而且经常还有无线电波发出。此前科学家一直相信,类星体中央便是黑洞。

研究小组动用14部天文望远镜,对这个类星体进行前所未有的全面观察,通过分析其光谱,深入探测了其内部结构。他们发现,类星体的中央周围有一圈碟形的物质形成的洞,宽度相当于地球与太阳距离的4000倍。他们相信,那个洞是由一个强力磁场喷发出大量物质形成的,其中有许多等离子形成的奇特圆球体。

根据黑洞理论,这个可以吞噬一切的无底黑洞是没有磁场的。科研小组据此提出,类星体中央带有磁力的等离子球体的存在就排除了黑洞的可能。该研究小组的科学家莱特表示:“我相信,这是第一个能证明整个黑洞理论错误的证据。”

尽管黑洞理论好像能够解释一些问题,但宇宙也变得越发“诡异”和难以捉摸。其实宇宙并非如此,认识到漩涡场的存在,黑洞的存在就变得没有必要,用它能够解释的现象,漩涡场也能够做得到,它解释不了的矛盾,漩涡场也能够做得很好。

所谓的拥有巨大质量的黑洞其实是一个实实在在的空洞,它存在于漩涡场的中心,就像飓风的中心一样。一些物理学家也和我有着类似的思想。

美国加州劳伦斯-利弗莫尔(Lawrence Livermore)国家实验室物理学家乔治-卓别林(George Chapline)就表示,宇宙中并不存在着所谓的“黑洞”,并认为人们通常所指的黑洞神秘物质实际上是“黑能(dark-energy)星体”。

不少人认为,天文学家可以通过间接方式来观察到黑洞的存在,而巨型恒星死亡后就会形成黑洞。但卓另林认为,恒星死亡只会形成“黑能”物质。过去数年中,天文学家对银河系的观察表明,宇宙的70%左右是一种奇怪的“黑能”所组成。卓别林说:“几乎可以肯定地说,宇宙中并不存在着黑洞。”

20053月,美国加利福尼亚劳伦斯•利弗莫尔国家实验室的天体物理学家乔治•钱普拉因也声称,宇宙中并没有人们所说的黑洞,所谓的黑洞不过是由“暗能量”组成的巨大星体而已。根据近代天文学理论,宇宙由“暗能量”、“暗物质”和我们通常见到的正常物质组成,其中正常物质的比例不大,比例最大的是“暗能量”,占有约70%的比例。

他们的认识接近了宇宙真相-所谓的黑洞迹象只不过是看不见的能量(并非科学界所说的“暗能量”)驱动着的漩涡场的一些特征而已。

这已经得到了两项全新地验证。

2009124日,以色列希伯来大学雷卡物理研究所的科学家们在《自然》杂志上发表了一项最新研究成果,对此前流行的有关星系诞生的理论进行了否定。按照目前被普遍接受的有关星系演化过程的理论,星系是在黑洞强大引力的作用下或是更为古老的恒星团碰撞之后形成的。然而,天文学家们利用全新的计算机模型对星系的演化过程进行了分析结果显示:星系事实上是由大量的低温气流相互碰撞融合而成的,是由这些进入星系范围内的低温气体逐渐汇聚形成的。据介绍,这一最新研究成果已获得一系列实际观测数据的验证。按照这个理论,星系中心黑洞的存在不但变得没有必要,而且它也无法在那里形成。

20145月,安德烈亚·盖茨公布了交换系统上的通信《天文学家的电报》,声称到达人马座A *最近点的气体云G2仍然完整无缺。即使在最接近的点,气体云和黑洞之间的距离仍然是地球到太阳的200倍距离。

物理学家认为,在银河系的中心有一个太阳质量400万倍的巨大黑洞,被称为人马座A *。今年早些时候,两个最优秀的研究、追踪暗物质小组——由安德烈亚·盖茨领导的洛杉矶加州大学(UCLA)小组和由史蒂芬·吉勒森领导的来自德国马克斯普朗克学院的地球物理小组——宣布称,天文学家终于能够参加一个人马座A *的宇宙宴会:观测表明,20143月或4一个气体云将会以最近距离经过黑洞,并会在几天之内被吞噬。但是这件天体物理学界期待已久的事最终并没有发生所有预测都失败了。

为了给失败一个解释,巴塞罗那大学黑洞研究人员马克·力波说,在后续的观察中发现了一个点光源,这表明G2可能是一个气体云,但正围绕恒星运动。在气体云中可能存在的恒星的引力可以使G2免于被黑洞吞噬。这种解释是一种病急乱投医,即使那里存在恒星,它不但无力对G2施加那么大的影响,而且自身难保。

预测的失败说明星系的中心并不存在黑洞。如果那里真的存在黑洞,不但G2真的会被吞噬,而且根据天体运动的力学原理,整个星系也就无法存在,它会被黑洞慢慢地吞噬掉。

    当然,受水漩涡的启示,也有一些理论物理学家根据这些特征推测“黑洞”是通往宇宙其它区域甚至其它宇宙的入口根据最新的研究,一些科学家认为黑洞的中心或许根本就不存在密度无穷大的奇点,这是一个基于圈量子引力理论的新发现。圈量子引力理论是一种试图把量子力学和广义相对论统一起来的主流理论。科学家认为,黑洞的中心仅仅是一个高度弯曲的时空区域。这也是长期以来,人们孜孜以求的用量子引力化解黑洞奇点的方法。尽管他们的理解可能并不正确,但按照他们的理解,“黑洞”也不再是传统意义上的黑洞。

此外,从数学计算上来讲,黑洞也无法存在。美国凯斯西储大学(Case Western Reserve University)的物理学家Lawrence Krauss和同事构建了一个复杂的数学公式,它能够证明黑洞并不存在。Krauss表示,公式的关键在于引入了爱因斯坦提出的时间延缓效应(relativistic effect of time北卡罗莱纳大学艺术与科学学院的物理学教授劳拉·莫西尼-霍顿Laura Mersini-Houghton)也声称,黑洞是不可能存在的,而且她已经用数学证明了其理论的正确性。莫西尼-霍顿表示:“我自己到现在都仍然没有从震惊中回过神来。我们在这个问题上已经研究了超过50年,而这项发现让我们重新思考很多东西。”

霍金是著名的理论物理学家,对黑洞理论有着开创性的论述,但是有一位印度理论物理学家却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。

米特拉曾在《物理基金快报》杂志上发表了一篇质疑黑洞理论的论文。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。出于学术考虑,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。直到现在,仍然没有哪一位科学家撰写论文与米特拉进行辩论。

岁月不断流逝,人们对宇宙的了解不断深入,霍金的黑洞理论终于被他本人推翻了。20047月中下旬,霍金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”。

“黑洞是根本不存在的。”这就意味着,一个质量巨大的天体在核能耗尽死亡时并不会形成黑洞。这得到了一些观测证据。2010818日,一些天文学家称,一颗拥有超强磁场的中子星的发现对恒星演化和黑洞理论形成挑战。要成为磁星,它们的质量必须至少达到太阳的40倍,但目前科学界的主流观点认为,那些超过太阳质量25倍的星体会变成黑洞。

这颗磁星位于距地球1.6万光年的天坛星座里的Westerlund 1星团。该星团是1961年瑞典天文学家发现的,它是银河系里拥有质量超级庞大恒星最多的星团之一,达数百颗,有些恒星的亮度几乎是太阳的100万倍,有些的直径是太阳的2000多倍。对于宇宙的年龄而言,这个星团非常年轻,大概只有350万到500万年。

Westerlund 1星团里有一些银河系里为数不多的磁星,这些磁星是由超新星爆炸后形成的特殊的中子星,其磁场比地球的磁场强百万甚至是10亿倍。根据天文学家在天文学与天体物理学期刊上发表的论文,要成为磁星,它们的质量必须至少达到太阳的40倍。如果这种说法成立,那就产生新的问题了。

科学界的主流观点认为,质量是太阳1025倍的星星会形成中子星,但那些超过太阳质量25倍的星体会变成黑洞。根据这种观点,磁星就无法形成,因为它们的质量大于太阳的40倍,应该变成黑洞。因此,这颗巨型磁星的出现,让人们对恒星演化与黑洞形成的传统理论产生了新的质疑。

天体物理学家坦梅-瓦恰斯帕蒂也表示:“真正的黑洞是不存在的,存在的只有朝着这一方向演化的恒星,但由于平衡因素的存在这些恒星永远无法成为黑洞”。克里夫兰的科学家们还在其研究著作中提出了这样一种新概念--“黑恒星”。“黑恒星”只不过是类似于黑洞的天体,但绝对不是人们目前普遍认同的那个黑洞概念。

尽管面临众多矛盾和质疑,黑洞仍被主流科学界普遍所接受,人们应该理解他们,身在太阳系之中,经过数千年的探索,他们至今都还没有弄明白太阳系甚至地-月系的运动机理,我们又怎么能奢求他们正确理解那些遥远的黑洞假像和并不存在的黑洞天体或者“奇点”。

依据基本的物理学原理无法推导出黑洞,数学计算也得不到黑洞,恒星的演化更不能产生黑洞。黑洞在宇宙中并不存在,我们观测到的所谓黑洞迹象只不过是一些建立在错误的理论基础之上的“黑洞”假象,它们是能量和物质的漩涡场所表现出来的一些典型特征。认识到这一点,我们不但能摆脱诡异的黑洞和黑洞学说所带来的众多矛盾和困惑,而且能够更真实地了解宇宙。



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