黑洞是爱因斯坦的广义相对论最著名的推断之一.美国一位科学家最近在权威科学期刊《自然》上断言——“黑洞不可能存在!”是狂妄的主观臆断,还是禁得起科学验证的真知灼见?
国际先驱导报文章 黑洞是科幻小说的重要素材之一,而且很多人以为天文学家已经间接地观察到了它们.但是,美国加州的劳伦斯—利弗莫尔国家实验所的物理学家乔治.查普
林指出,这些可怕的时空裂缝不存在,也不可能存在.
所谓黑洞其实是“暗能量星”
在过去的一些年中,对于星系的运动的观察已经显示：宇宙约70%似乎是由一种未知的“暗能量”组成.暗能量推动了宇宙的加速膨胀.
长期以来,巨大的恒星的死亡一直被认为能够产生黑洞,但查普林认为,事实上它导致了含有暗能量的星体的形成,他声称：“黑洞不存在基本上是可以确定的事.”
黑洞是爱因斯坦的广义相对论的最著名的预测之一,它提出了引力使时空弯曲的原理.广义相对论预言,当大质量的恒星达到极高密度时,就在空间形成了一只很深的“引力陷阱”,最终把空间弯曲到这样一个程度,以致附近的任何物体,包括光线在内被其吞灭,就好像一个无底洞,这样的天体称为黑洞.在黑洞的中心是一个奇点,那里所有的物质都被无限压缩,时空被无限弯曲.
广义相对论与量子力学的冲突
但是,爱因斯坦并不相信黑洞,查普林争辩道,“不幸的是,他不能清楚地说明为什么.”问题的根源在于另一个20世纪物理学的革命性的理论——量子力学,同样也是爱因斯坦协助建立起来的.
在广义的相对论中,并没有一种所谓的“格林尼治时间”让其它地方的时钟以同样的速度转动.相反,在不同的地方,重力让时钟以不同的速度运转.但量子力学主要是描述细微空间中的物理现象,因而它只有在宇宙通用的时间的前提下才会体现其理论价值,否则就没有任何意义.
这个问题在“视界(event horizon)”——黑洞的边界尤为显著.对于一个遥远的观察者而言,这里的时间看似是静止的.一艘掉入黑洞的飞行器在遥远的观察者看来,似乎永远地陷在了黑洞的边界；但飞船中的宇航员们却能感觉到自己在继续下降.“广义相对论预示,黑洞边界并没有发生任何变化.”查普林说.
然而,早在1975,量子物理学家们曾经提出争议：在黑洞边界确实会发生奇怪的事情：遵守量子法则的物质对轻微干扰变得极为敏感.“这一结果很快地就被忘记,”查普林说,“因为它与广义相对论的预言不符.但是实际上,它是完全正确的.”他认为,这种奇怪的活动正是时空“量子相变(quantum phase transition)”的证据.卓别林认为,死亡后的恒星并不会简单地形成一个黑洞,而是在该时空内部,充斥着暗能量,而且这具有一些有趣的重力的效应.
宇宙存在大量暗能量星
查普林称,暗能量星的“表面”外看,它的“行为”与黑洞十分相似,能够产生强大的重力牵引.但是内部,暗能量的“负”重力可能会引起物质重新反弹回来.而且查普林预言,如果暗能量星足够的大的话,任何反弹出的电子将会被转变成为正电子,它将在高能辐射中消灭其它电子.卓别林表示,这种情况可以解释我们观察到的银河系中心辐射现象.而此前对于这种现象,天文学家们认为是银河系中存在着一个巨大黑洞的证据.
查普林还认为,宇宙可能充满着大量“原始”的暗能量星.这类星体并不是由恒星死亡而形成,而是由于时空自身的波动起伏所导致的,就像是从冷却的液态气体中自然冒出的气泡.这些与普通物质一样具有重力效应,但是无法被观察到,它们就是人们经常提到的暗物质.
美国科学家质疑相对论
宇宙中并不存在“黑洞”?
据美国媒体报道,美国加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室物理学家乔治·卓别林(GeorgeChapline)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”.
长期以来,黑洞已经成为了科幻小说中的重要材料之一.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.但卓别林认为,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,正是它们在加速着宇宙的膨胀.卓别林说：“几乎可以肯定地说,宇宙中并不存在着黑洞.”
黑洞是爱因斯坦广义相对论中最为著名的预言之一.广义相对论解释了受巨型恒星重力影响,会导致时空结构产生扭曲的现象.该理论认为,当某颗恒星死亡后,会受自己的重力影响而缩成一个点.但卓别林却认为,爱因斯坦本人也不相信黑洞的存在.
1975年,量子力学专家们表示,黑洞边界确实发生了一些奇怪的事情：遵守量子法则的物质对轻微干扰变得极为敏感.卓别林说：“这个发现很快就被大家忘记了,因为它不符合广义相对论的预言.然而今天看来,它却是完全正确的发现.”他认为,这种奇怪的活动正是时空“量子阶段转变”的证据.卓别林认为,死亡后的恒星并不会简单地形成一个黑洞,而是在该时空内部,它却充斥着黑能,并具备重力影响.
卓别林称,在某颗黑能星的“表面”,它看起来很像一个黑洞,并能制造强大的重力牵引.然而在它的内部,黑能的“负”重力又有可能将物质重新弹出来.如果某颗黑能星体积很大,任何反弹出来的电子转变成了正电子,然后会在高能辐射中消灭其他电子.
美国科学家造出“人工黑洞” 体积小无危险
天体物理学家们相信,黑洞能吞没周围的物质,然后释放出巨大而杂乱的能量.近日美国布朗大学的物理教授宣称,他们已经利用粒子加速器制造出一种“火球”,这种火球类似于宇宙中的黑洞.但人们大可放心,这种人造黑洞即使具备黑洞的特征,也不会吞噬地球.
“人工黑洞”的制造者———美国布朗大学教授霍拉蒂.纳斯塔西利用了美国纽约布鲁克海文国家实验室里的相对论重离子对撞机.“火球”可将周围10倍的粒子吸收,这比目
前所有量子色动力学所推测的火球可吸收的粒子数目要多得多.
真正的天体黑洞是由质量巨大的恒星组成的,自身内部不断瓦解毁灭,依靠巨大的重力将周围物质吸入自己“体”内.“真正能够引起人们兴趣或惊慌的黑洞,其质量必须非常巨大.”英国帝国学院的宇宙问题学家安德鲁.贾菲说.而纳斯塔西教授依靠粒子加速器制造出来的“人工黑洞”体积太小,对人类没有任何危险,因为它们只能持续闪烁十亿分之一秒,其重力作用显得微乎其微,根本吞噬不了任何物质.
纳斯塔西教授的这一实验为人们解决理论物理学的一个最大难题提供了首选方案：用单一连贯的理论描述自然界的基础力量.纳斯塔西教授此次提出的“人工黑洞说”,可能会重新掀起一股黑洞研究热潮.
这是一个非常有意思的脑洞问题，事实上，黑洞这个概念已经广为人知了。当然，也有很多人对于黑洞的概念并不是非常了解。比如说，有的人就认为黑洞是一个“洞”。实际上，黑洞是宇宙中一种非常普遍存在的天体，这个天体的引力极其强大，完全扭曲了周围的空间，就连光子都无法逃逸出去，而这就是黑洞。黑洞是如何形成的？那么黑洞是如何形成的呢？按照现在科学家的认知，黑洞应该是恒星走向衰亡的时候，其核心不断塌缩，在引力的作用下形成的。当恒星塌缩成为黑洞之后，就会不断地吸引吞噬周围的物质和光线。比如说本恒星系的太阳，当几十亿年过去之后，太阳走向末路，那么太阳核心就会塌缩，然后形成一个质量无限大、体积无限小的“黑洞”。在引力的作用下，估计太阳系的所有行星都无法逃离被吞噬的命运。当然了，这个时间跨度足够悠久，未来人类会如何解决这样的事情，还是要留给后来人解决。如果地球上出现黑洞会怎么样？大家都知道，黑洞的密度非常大，吸力也非常强，那么黑洞一旦出现在地球上，是不是地球就会被吞噬掉呢？这个只能说要看黑洞的质量有多大了。根据黑洞辐射的理论可以得知，黑洞并不是如同饕餮一样，会无限吞噬下去，反而会在吞噬的过程中，同时也会“蒸发”。这么一来，假如地球上出现了质量比地球要小，那么这样的黑洞有可能在瞬间便蒸发掉了。那么它对地球的影响就几乎很小了。假如黑洞的质量远远大于地球，那估计地球会被“吃”完的。不过，理论上来讲，在太阳系地球这样的位置是不太可能出现质量超大的黑洞，这样一来，大家也就不必担心地球会被吞噬了。
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